超大型双层重型圆振动筛的选型设计及设备优化

夏自发， 尚 旭， 谢 昆

(1.中国恩菲工程技术有限公司 矿山事业部，北京 100038；2.西藏玉龙铜业股份有限公司 总工办，西藏 昌都 854000)

超大型双层重型圆振动筛的选型设计及设备优化

夏自发1， 尚 旭1， 谢 昆2

(1.中国恩菲工程技术有限公司 矿山事业部，北京 100038；2.西藏玉龙铜业股份有限公司 总工办，西藏 昌都 854000)

针对铜矿峪矿的矿石性质及建设要求，对预先筛分设备进行了选型与计算，介绍了YKR超大型双层重型圆振动筛在试车期间存在的问题和处理措施，结果表明，采用双级减振系统进行设备优化后，减振效果显著。

选矿厂； 预先筛分； 双层重型圆振动筛； 双级减振系统

0 前言

北方铜业铜矿峪矿选矿厂位于山西省垣曲县，选矿厂几经改造，1993年形成400万t/a生产能力，共两期，每期200万t/a。2011年委托中国恩菲工程技术有限公司进行选矿厂扩能改造，将一期200万t/a系统改造成冶炼炉渣选矿系统，二期200万t/a系统改扩建达到600万t/a的生产能力。

为了节省基建投资，改扩建尽量在现有设施的基础上进行。扩建部分应充分考虑与现有设施和生产管理的合理衔接，尽量减少停产时间。现有主要生产设施包括：中细碎厂房、闭路筛分厂房、磨浮厂房和过滤厂房。600万t/a工程对应的生产车间均在现有设施的基础上扩建而成。

1 预先筛分作业及筛分设备类型的确定

根据《有色金属选矿厂工艺设计规范》[1]，破碎筛分流程应以强化筛分、多筛少破为原则。考虑到粗碎采用排矿口较小(150 mm)的高效旋回破碎机，其粗碎产品的细粒级含量较多且含水率波动较大，结合同类选矿厂的生产经验，设计在中碎前采用重型筛进行强化筛分，并产出部分(10%左右)最终破碎产品，粒度为d95=10 mm，提高了破碎筛分系统的处理能力。

受现有中细碎厂房空间的制约，预先筛分设备无法布置在此厂房内。因此在粗矿堆与中细碎厂房之间设计预先筛分厂房，采用1台大型重型双层圆振动筛。此单台大型设备的采用，不仅减少了生产系列，便于管理，提高了设备效率，还减少了占地面积。

由于给矿粒度大(≤350 mm)、粒级分布宽的特点，预先筛分设备不仅需满足大振动力、高频率、单台设备处理能力大(932.4 t/h)的性能要求，同时需对周围环境无影响，尤其对操作平台和建筑物不应产生剧烈振动，否则将存在安全隐患。

由于给矿粒度大，物料对筛面冲击力大。为最大限度保护筛面、提高筛分效率，设计采用双层重型振动筛。

根据铜矿峪矿的矿石特性以及对该预先筛分设备的性能要求，对圆振动筛、自定中心振动筛、香蕉型直线振动筛、振幅递减大型椭圆振动筛等筛型进行了考察和比较，最终确定采用YKR双层重型圆振动筛。

2 YKR双层重型圆振动筛的结构及技术特点

(1)双层圆振动筛入料端运动轨迹为椭圆，椭圆长轴与筛面成锐角，物料流动速度快，可避免物料在入料端堆积；出料端为钝角，能减缓物料流动速度，起检查筛分作用，筛面物料近似等厚筛分，处理能力可提高10%；振幅、频率、筛面倾角均可根据实际情况进行调整。

(2)激振器采用外置式块偏心结构，可提高激振力，减轻激振器重量，从而减小轴承的负荷，也降低振动筛的动负荷，减小振动筛过共振区时对筛分厂房或地基的冲击。

(3)侧板与加强板、横梁、加强梁之间的联接全部采用钢结构用扭剪型高强度螺栓。此螺栓强度高，易更换，同时避免了因铆接不当而将联接螺栓孔挤出微裂纹的现象。

(4)电机与激振器联接采用万向节联轴器，具有对安装条件要求低，对电机冲击小，传递载荷大等优点。大型振动筛采用两套激振器，两套激振器之间联接采用国际领先的同步带技术，具有结构简单可靠，同步效果好，维护简单的优点。

(5)大型振动筛支撑点采用双支撑梁支撑橡胶弹簧隔振，每个支撑点采用4个橡胶弹簧，支撑平稳、噪音低、冲击动负荷小。

3 双层重型圆振动筛的选择与计算

采用双层重型圆振动筛，振动筛处理量计算经验公式(1)[2]：

Q=Φ×F×V×δ0×K1×K2×K3×K4×K5×K6×K7×K8

(1)

设计需要的振动筛总面积计算公式(2)：

(2)

式中Q—上层筛给矿量，t/(台·h)；Φ—振动筛的有效筛分面积系数；F—振动筛筛网名义面积，m2；V—振动筛单位筛分面积的平均容积处理量，m3/(m2·h)；

δ0—筛分物料的松散密度，t/m3；

K0—矿量波动系数；

K1—给矿中细粒影响系数；

K2—给矿中粗粒影响系数；

K3—筛分效率系数；

K4—物料种类和颗粒形状系数；

K5—物料湿度影响系数；

K6—筛分方法影响系数；

K7—筛子运动参数系数；

K8—筛子种类和筛孔形状系数。

(1)上层筛面面积计算

Q=932.4 t/h，Φ=0.85，V=37.6 m3/(m2·h)，δ0=1.62 t/m3，K0=1.1，K1=0.6，K2=1.48，K3=1.875，K4=1.0，K5=0.95，K6=1.0，K7=0.65，K8=0.85。

(2)下层筛面面积计算

Q=261.54 t/h，Φ=0.65，V=20.1 m3/(m2·h)，δ0=1.62 t/m3，K0=1.1，K1=0.91，K2=1.34，K3=1.875，K4=1.0，K5=0.5，K6=1.0，K7=0.65，K8=0.85。

选用1台3.6 m×7.5 m双层重型圆振动筛，筛分面积为27 m2。

上层筛的负荷率：

下层筛的负荷率：

上、下层筛网负荷率接近，振动筛规格和筛孔尺寸选择可行。

4 试车存在的问题及设备结构的优化

4.1 现象

在选矿厂试运行期间，2YKR3675超大型双层重型圆振动筛因其设备规格大、筛分矿量多、工作时间长、运行速度快、振动频率高，导致预先筛分厂房长期反复承受动荷载冲击。试车期间，预先筛分厂房整体有显著振动现象，填充墙已有明显裂缝，窗户甚至出现较为剧烈的振动，离厂房较远的其它建筑也有振感。为全面了解预先筛分厂房的振动情况，委托专业机构对厂房进行动力性能测试。

4.2 测试内容及测点布置

(1)测试内容

测试振动筛工作时各测点土建结构振动参数，振动参数包括：振幅、频率、振动速度、振动加速度、阻尼等。厂房内测试数量为8组，每组测试包括x、y、z三个方向。

测试内容包括以下工作状况：空载启动、空载运行、空载制动；负载启动、负载运行、负载制动。

(2)测点布置

A测点：布置在顶层，振动筛的上方，次梁的跨中；

B测点：布置在二层，振动筛电机的北侧，主次梁的交接处；

C测点：布置在二层，振动筛的正北侧，楼板的跨中；

D测点：布置在一层，振动筛的下方，地面；

E测点：布置在二层，振动筛的西北侧，次梁的跨中；

F测点：布置在二层，振动筛的西北侧，楼板的跨中；

G测点：布置在二层，振动筛的正北侧，次梁的跨中；

H测点：布置在二层，振动筛的正东侧，主梁的跨中。

4.3 测试结果

(1)实测振动参数值与允许标准值的比较

各类测点实测振动参数值与允许界限值比较，按测点将超标值进行统计，结果见表1，超限值个数与允许界限值个数统计见表2。

表1 各类测点实测振动参数值超过允许界限值统计

注：-表示实测振动参数值不超过允许界限值

注：竖向位移超限值个数1，竖向加速度超限值个数4

由表1和表2可见，竖向振动大，多项参数超界限值，其中大部分发生在负载运行时。位移加速度最大值出现在负载运行时，速度最大值9.2338 mm/s出现在制动时，与超限值10 mm/s非常接近。

(2)不同振源的干扰频率分析

圆振动筛(干扰频率13.25 Hz)为主要振源，其对厂房主体结构的影响最大。厂房固有频率为水平向1.25 Hz，竖向3.5 Hz，圆振动筛与厂房主体结构不发生共振。

4.4 处理措施

(1)圆振动筛采用双级减振系统，在不影响运行轨迹的前提下，通过在普通圆振动筛橡胶弹簧以下部位增加一套二次隔振架来降低设备对操作平台和基础的冲击动负荷，减小振动筛体系的振动，从而使得设备运行平稳，同时平台的振感降低到安全范围内。

(2)沿着厂房主次梁垂直方向增加若干横梁。

(3)增大振动筛下方柱子的截面尺寸。

4.5 效果

(1)采用双级减振系统后，各支点动负荷由10.4 kN减至4.2 kN(降低约60%)，降低了设备基础和支撑柱设计等级，减振效果显著，既安全又经济。

(2)通过加固结构体系，减小了振动的传递，并强化了设备振动的吸收。

(3)采用振动体系减振和结构体系加固措施后，建筑物和窗户无明显振动，振动筛操作平台振感轻微，操作人员直观感觉良好。

5 结论

(1)2YKR3675超大型双层重型圆振动筛是国内使用的最大规格的预先筛分设备，在铜矿峪选矿厂生产稳定，处理能力和筛分效率都达到了设计要求。

(2)对于大型、高强度(频率和振幅)重型振动设备，减振系统是至关重要的。

根据以往项目经验表明，对于大型重型振动筛,若采用一级弹簧减振系统，由于设备支点动负荷偏大，将对操作平台和建筑物产生相当大的振动冲击，因而对设备基础及支撑柱的设计要求非常高。铜矿峪矿选用1台国产3.6 m×7.5 m双层重型圆振动筛，采用双级减振系统进行设备优化后，减振效果显著，既安全又经济，直观感受良好。

(3)改造后的新选矿厂已于2011年3月负荷试车成功后投入正式生产，各个系统运转正常，工艺流程通畅，生产稳定，处理能力与产品指标1个月内均达到设计要求，成本也大为降低，取得了很好的经济效益和社会效益。该项目获得2013年度部级优秀工程设计一等奖。

[1] 中国有色金属工业协会.GB 50782—2012有色金属选矿厂工艺设计规范[M].北京：中国计划出版社，2012：8-9.

[2] 长沙黑色冶金矿山设计研究院.选矿设计手册[M].北京：冶金工业出版社，2005：129-132.

山东宏桥募集资金参与航空专用泡沫铝项目

山东宏桥新型材料有限公司(下称“山东宏桥”)完成7年期公司债的发行，最终发售规模为人民币12亿元，票面利率为8.69%。其中，募集的11亿元用于年产8万吨高性能航空专用泡沫铝项目与年产6万吨高精度空调散热器铝箔项目，1亿元用于补充营运资金。

据悉，在2012年，山东宏桥的铝产能已位居全国三强，成为我国最大的铝产品生产企业之一。公司采取“氧化铝-液态铝合金-合金锭-铝合金型材”上下游无缝衔接的一体化业务模式，通过外购氧化铝生产并销售液态铝合金、铝合金锭等铝产品，具有显着的节能减排优势和成本、市场优势，其下游从事铝深加工企业也比同行业企业更具有利条件。山东宏桥在滨州生产基地建设的年产3万吨铝深加工项目已开始逐步投产。在邹平生产基地建设的76万吨铝深加工项目预计2014年上半年开始投产。

在铝制品行业里，电力成本在主营业务成本中占比极高。工业用电的价格各地不一样，由于煤炭价格的上涨和夏季的来临，能耗的成本对该行业的影响很大。电力成本在山东宏桥的比例高达36.74%，在公司产品成本中占比最大。

金川机械成功研发FW-6型工程服务车

金川集团机械制造公司与金川镍钴设计院设备研究所联合开发研制的FW-6型工程服务车完成了安装调试和工业实验，交付用户使用。

FW-6型井下工程服务车是大、中型矿山使用广泛的井下工程辅助设备，在国内外具有较大的市场空间。目前国内使用的井下工程服务车多数产自国外，但进口设备价格昂贵、供货周期长、备件依赖性强，影响企业的生产成本和生产能力。2013年以来，金川机械与金川设备研究所通力合作，根据对金川矿山和国内大型矿山的调研情况，综合欧美优秀企业的先进技术和装备配置，自主开发研制井下工程服务车，打造金川机械品牌的井下无轨设备新产品。

FW-6型井下工程服务车具有良好的机动性和通过性，可以配备多种服务装置和工作机构，同时具有一机多用的功能和良好的安全性能。FW-6型井下工程服务车开发成功，既可结束金川多年依靠进口设备的历史，提高公司关键设备的自给能力，大大提高工作效率，改善作业条件，又促进了金川机械井下无轨设备产品的系列化、规模化。

SelectionandOptimizationofSuperLargeDouble-deckHeavyCircularVibratingScreen

XIA Zi-fa1， SHANG Xu1， XIE Kun2
(1.Mine Department, China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038, China；2.Chief Engineer Office, Tibet Yulong Copper Co., Ltd. Changdu 854000, China)

Based on the ore properties and construction requirement of Tongkuangyu copper mine, this paper discusses selection and calculation of pre-screening, and introduces the problems in trial run of YKR super large double-deck heavy circular vibrating screen. The results show that double stage vibration isolation system has a remarkable effect on screening vibration isolation.

concentrator；pre-screening；double-deck heavy circular vibrating screen；double stage vibration isolation system

2013-01-22

夏自发(1981-)，男，湖南浏阳人，工程师，工学硕士，主要从事矿山设计工作。

尚 旭(1981-)，男，辽宁锦州人，工程师，工学硕士，主要从事矿山设计工作。

TH237.6

B

1003-8884(2014)02-0045-04

谢 昆(1973-)，男，四川隆昌人，工程师，大学专科，主要从事矿山技术管理工作。