华北理工选矿学教案04重力选矿-8摇床选矿

课程名称：《重力选矿》第8次讲摘要授课题目（章、节）第六章摇床选矿概述摇床的分选原理摇床选别的影响因素本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，了解摇床选矿的结构及发展，掌握摇床的分选原理以及影响摇床分选的工艺因素。【主要内容】1、摇床的结构2、摇床的分选原理3、摇床选矿的工艺影响因素【重点】矿粒在床面上的运搬分带内容【本讲课程的引入】前面我们讲解了重力选矿中最重要的方法，有跳汰选矿、重介质选矿、那么还有一种也是我们重力选矿中运用比较多的方法，那就是摇床选矿。那么我们这讲课重点介绍一下它的构造、分选的原理以及影响因素。【本讲课程的内容】第一节概述摇床选矿所用设备摇床属于流膜选矿设备，就是借助在斜面流动的薄层水流进行重力选矿的方法。摇床是由早期的振动溜槽发展而来的，出现于十九世纪末。到20世纪40年代应用日益广泛。它是一种效率较高的细粒物料分选设备，是利用机械力强化了流膜选矿过程，提高了设备的生产能力和选矿效率。一、摇床的构造目前的摇床有多种结构型式，但所有的摇床都由床面、机架和传动机构三大部分组成。典型的摇床结构如下图8-1。1、床面床面可用木材、玻璃钢、金属（如铝、铸铁）等材料制成。其形状常见的有矩形、梯形和菱形。沿纵向在床面上钉有许多平行的床条（又称来复条）或刻有沟槽，床条自传动端向对边降低，并在一条斜线上尖灭。床面由机架支承或由框架吊起。摇床的床面是倾斜的，在横向呈1.5~5度由给矿端向对边倾斜，这样由给矿槽及冲洗槽给入的水流就在床面上形成一个薄层斜面水流。床面右上方有给矿槽，长度大约为床面总长度的1/3~1/4；在给矿槽一侧开有许多小孔，使矿浆均匀地分布在床面上。与给矿槽相连的是冲水槽，占床面总长度的2/3~3/4，给水槽侧也开许多小孔，使冲水也能沿床面纵向均匀给入。在槽内还装有许多活瓣，用以调节水量沿床面长度的分配。图8-1典型的平面摇床外形图2、床头（传动机构）床头由电机带动，通过拉杆连接床面，使床面沿纵向作不对称的往复运动。床面前进时，速度由慢到快而后迅速停止；在往后退时，速度由零迅速增至最大，此后组缓慢减小到零。床面产生纵向差动运动，使床面上矿粒能单向运搬。向精矿端运搬正向运搬，反之叫反向运搬。3、机架或悬挂机构床面的支承方式为座落式和悬挂式。座落式是床面直接与支架联结，并在支架上设有调坡装置，用来调节床面的横向坡度。悬挂式是用钢丝绳把床面吊在一架子上，床面悬在空中。调整坡度通过调整钢丝绳的松紧来调整。二、摇床的分选过程由给水槽给入的冲洗水，铺满横向倾斜的床面，并形成均匀的斜面薄层水流。当物料（一般为水力分级产品，浓度为25%~30%的矿浆）由给矿槽自流到床面上，矿粒在床条沟槽内受水流冲洗和床面振动作用而松散、分层。上层轻矿物颗粒受到较大的冲力，大多沿床面横向倾斜向下运动，排出称作尾矿。相应地床面这一侧称为尾矿侧。而位于床层底部的重矿物颗粒受床面的差动运动沿纵向运动，由传动端对面排出称作精矿，相应床面位置称为精矿端。不同密度和粒度的矿粒在床面上受到的横向和纵向作用是不同的，最后的运动方向不同，而在床面呈扇形展开，可接出多种质量不同的产品。三、应用因为摇床具有富集比高，选矿效率高并能一次选别得到最终精矿和最终尾矿，是一种高效的细粒分选设备。目前广泛用于选别钨、锡、钽、铬、铌和其它稀有金属和贵金属矿石。也用于选别铁、锰矿石和煤。摇床的有效分选粒度为3~0.02mm，富集比为几十倍到百倍以上。摇床常作为精选设备与跳汰机、螺旋选矿机、圆锥选矿机配合使用。摇床的缺点是占地面积大，单位面积的生产率低，（也就是单位面积的处理量低）为了解决这一问题，国内外研制出了多层摇床，就是把几个床面平行组装在一起。我国1974年制造出了三层摇床、四层摇床、六层摇床。第二节摇床的分选原理摇床选矿过程包括松散分层和运搬分带两个基本内容。一、粒群在床面上的松散分层物料在床面上的松散是在横向水流和床面纵向摇动作用下发生的。1、横向水流产生脉动水流进松散分层水流沿床面横向流动，不断跨越床条，每经过一床条即发生一次小的水跃。水跃产生旋涡，在两床条中间可形成上升、下降水流，松散床层。主要是将细小颗粒即矿泥悬浮起来，直接排送到尾矿侧。水跃对底层作用较小，底层物料的松散靠床面的摇动。松散后的分层为按沉降速度分层。图8-2在床条间发生的水跃和旋涡2床面摇动下的松散分层床层的大部分厚度内是借床面的摇动来松散的。床面摇动产生的松散作用主要是由于增加了层间速度差，从而引起层间斥力（拜格诺力）。当床面不动时，床层底部颗粒处于静止状态。当床面摇动时，紧贴床面（底层）的矿粒由于摩擦力（与床面之间的摩擦）作用较少相对运动（即与床面一直运动），而上部矿粒则由于自身的惯性力作用（要保持它的静止状态）不随床面一直运动，从而滞后于下层，于是各层间出现了速度差，产生层间斥力。矿粒因上下层速度不同而发生翻滚，并向四周挤压，推动床层扩展，增大了床层的松散度，如图8-3所示。因此松散作用力相当于拜格诺层间惯性剪切斥力。此后的分层为析离分层：重矿物在最初床层处于混杂状态时，具有较大的局部压强，因而能较早地进入轻矿物的下面，而对于同一密度的细颗粒在向下运动时遇到的机械阻力较小，可通过粗颗粒间隙分布到同一密度层的下面，分层结果是：细粒重矿物在最底层，其上是粗粒重矿物和部分细粒轻矿物，再上面是细粒轻矿物，最上面则是粗粒轻矿物。析离分层是摇床选矿的重要特点，它使按密度分层更完善。图8-3借层间的剪切速度差松散床层a.床层静止时b.床层相对运动时二、矿粒在床面上的运搬分带由于床面作差动运动的惯性力和横向水流的冲洗作用，使分层后的矿粒具有不同的运动速度和运动方向，形成粒群在床面上的扇形分带。1、横向水流的冲洗作用横向水流由直接给到床面上的冲洗水和随矿浆一起给入的给矿水两部分构成，布满整个床面，水流沿斜面运动过程中对矿粒施以冲力（动压力），水流速度愈大，这种冲力愈大。又由于床条的保护作用，上层水流的冲力大，下部水流冲力小。粒群分层在床面上进行是很快的，分层后的矿粒由于点据不同的高度（而位于最上层的为粗粒轻矿物），因此这时道先被冲下来的是位于最上层的最粗轻矿物颗粒。随着颗粒向精矿端移动，床条高度降低，原来占据中间位置的轻矿物细颗粒及重矿物粗颗粒依次被冲洗下来，位于最底层的重矿物细颗粒受到的冲力最小，所以一直被推动到床面末端的光滑区，在这里水层厚度变薄，流态近似呈层流，（即水流有条不紊地呈层状流动）这时混入底层的细粒轻矿物因平均速度太大而被清洗出去。进一步提高了精矿质量。2、床面差动运动产生的纵向运搬作用摇床的差动运动性表现在：床面前进时，速度由慢到快而迅速停止（在前进一半的时候速度达到最大）；在往后退时，速度由零迅速增至最大，此后缓慢减小到零。而矿粒在纵向要想运搬就要受到力的作用，矿粒在纵向（床面摇动方向）主要受到床面给予的惯性力及矿粒与床面之间的摩擦力，欲使矿粒在纵向对床面作相对运动，只有矿粒获得的惯性力大于矿粒与床面之间的摩擦力时才有可能。当颗粒的惯性力较小时，可以在静摩擦力带动下随床面一起作加速度运动。随着床面加速度的增加，颗粒惯性力亦增大，但摩擦力的最大值是一定的，当3、矿粒在床面的扇形分带颗粒在床面上既作横向运动，又作纵向运动，其最终的运动速度方向是两者的矢量和，即沿合速度的方向运动。矿粒实际运动方向与床面的纵轴夹角，称作偏离角，用β表示。设某矿粒在横向的平均速度为vy,在纵向的平均速度为vx，则矿粒在每一瞬时沿横向和纵向的运送速度并不一样。受床条阻挡，颗粒的实际运动轨迹是呈阶梯状的，其最终运动方向只能由横向和纵向的平均速度决定。如有两颗粒，前面分析中已讲到，小密度的矿粒、其横向移动速度比大密度矿粒更大。而大密度颗粒其纵向运搬速度比小密度颗粒快，因此轻者β大，矿粒偏向尾矿侧移动，纵向速度愈大，偏离角β愈小，矿粒偏向精矿端移动。对于密度相同的粒度不同的矿粒如粗颗粒的横向速度比细颗粒的大，粗颗粒的纵向运搬速度小于细颗粒。所以粗粒的偏离角β大，细粒的偏离角β小。综合以上的分析，轻矿物粗颗粒有最大的偏离角，而重矿物细颗粒的偏离角最小，其轻矿物细颗粒和重矿物粗颗粒介于两者之间，这样各矿粒依它们的密度和粒度的不同在床面上展开扇形分带。最后分带结果为：，如图所示。这就构成了轻、重矿物的扇形分带。图8-5不同密度和粒度颗粒在床面上的偏离角变化为加强分选效果，有两点需注意：1）需要脱泥，因矿泥在床面上得不到分选，需事先脱泥。2）为避免重矿物粗颗粒与轻矿物细颗粒混杂，入选前对物料按等降比进行水力分级。因水力分级不会出现此种情况。轻、重矿物的扇形分带愈宽、分离精确性愈高。分带的宽窄决定于不同矿粒在横向和纵向的运动速度差异。操作中控制好该处的分带是获得良好选别结果的关键所在。第三节摇床选别的影响因素对工艺指标有影响的摇床操作因素包括：冲成虫次、冲洗水河床面的横向坡度、矿石在入选前的制备、给矿浓度、给矿体积和处理量。一、冲程冲次冲程冲次的组合值决定着摇床床面运动的速度和加速度。在概念上速度大小可以用ns表征，加速度用n2s表征。为使床层在切变运动中达到适宜的松散度要求，床面应有足够的运动速度，从而输送重产物的要求来看，床面还要有适当的正负加速度差值。冲程冲次的适宜值主要与入选物料的粒度有关。处理粗砂的摇床给矿粒度粗、床层又较厚，此时既需要有足够大的层间斥力进行松散，又需要有相对较长的时间扩展床层高度，所以总是要求有较大冲程，较小冲次；处理细砂和矿泥的摇床条件则正好相反，其冲程冲次的相乘值也要比处理粗砂的摇床低些。比如6－S摇床：矿砂摇床：S＝18~24mm，n=250~300次／分；矿泥摇床：S＝8~16mm，n=300~340次／分；云锡摇床：矿砂、粗砂：S＝16~20mm，n=270~290次／分；细砂：S＝11~16mm，n=290~320次／分；矿泥：S＝8~11mm，n=320~360次／分。处理粗粒用大冲程小冲次，细粒用小冲程大冲次。同时摇床的负荷及矿石的比重也影响冲程冲次的大小。床面的负荷量增大或者在进行精选时，宜采用较大的冲程、冲次的组合值。适宜的冲程、冲次值最终还是要借试验或通过生产仔细考查确定。二、冲洗水和床面的横向坡度冲洗水由给矿水和洗涤水两部分组成。冲洗水的大小和床面的横向坡度共同决定着水流的流速。当增大横坡时，矿粒的下滑作用力增强，因而可减少用水量。即“大坡小水，小坡大水”均可使矿粒有同样的横向运动速度。但坡度增大将使矿粒在精选区的分带变窄，不利于更精细地分离。所以在精选作业中常采用小坡大水，而在粗选或扫选作业中则采用大坡小水，以节省水耗。粗矿摇床的床条较高，其所用的横向坡度亦较大。细砂及矿泥摇床的横坡相应较小。云锡公司各迭厂的招床实际应用的横坡大概是：粗砂床2.5—4.5°。，细砂床1.5—3.5°，矿泥床l—2°。从给水量来看，想砂床单位时间的给水量较多，但处理每吨矿石的耗水量则较少。整个来说处理矿石的洗涤水量约为l—3米3，加上给矿水总耗水量达到3—10米3／吨。给矿粒度愈小，单位矿量的水耗愈大。三、矿石在入选前的制备为了便于选择摇床的适宜操作条件，矿石在入选前应进行分级。采用水力分级方法所获得的产物中，重矿物的平均粒度要比轻矿物小得多，因而有利于进行折离分层。生产中经常采用4—6室的干涉沉降水力分级机对原料进行分级。摇床处理矿石的粒度上限为2—3毫米(粗砂床)。矿泥摇床的回收粒度下限一般为0.037毫米。再细的粒级受紊动水流影响就很难沉降回收了。给料中若含有大量微细矿泥，不仅难于回收，而且因矿浆粘度增大，分层速度降低，还会招致较多重矿物损失。所以在原料中台泥(指小于10—20微米粒级)量多时，即需进行预先脱泥。四、给矿浓度、给矿体积和处理量给矿的矿浆浓度和矿浆体积既与按干矿计的处理量有关，同时也影响干分选指标。随着给矿体积增加，处理矿量增大，精矿品位提高，而金属回收率则要下降。增大给矿浓度其结果与此类似。生产中控制给矿体积和给矿浓度是主要