弛张筛及交叉筛用于磷矿细碎筛分的工业试验探讨

2022-01-10陈赐云郭永杰杜令攀李海兵范培强

磷肥与复肥 2021年12期

陈赐云，郭永杰，杜令攀，李海兵，范培强

（云南磷化集团有限公司，云南晋宁 650600）

0 引言

由于一些生产工艺对原料产品粒度有一定要求，为满足下游生产工艺的加工要求，提高产品品质，需将各种待加工原料经过筛分设备进行分级，即进行筛分作业，其是选矿、煤炭及冶金行业中的重要作业。

筛分设备是利用多种机械运动形式，如旋转、振动和往复等动作将经过筛网的混合物料按粒度大小进行分级的机械设备。筛分技术水平和质量可直接影响产业效果、生产效率和能耗，是生产企业较为关注的效能指标。筛分设备在我国很多行业均有应用，尽管市场上的筛分设备种类繁多，但目前仍以振动筛的应用最为普遍。随着我国工业化进程不断推进和科技创新实力不断提升，振动筛分设备得以快速发展，朝着大型、通用、高效、智能控制的趋势发展［1］。其中，等厚筛、反共振振动筛及弛张筛可作为我国振动筛科技创新的典型代表［2］。

弛张筛及交叉筛在煤化工行业中应用效果良好，筛分性能较好，筛分效率高，具有自清理能力，筛孔不易堵塞，还具有运行稳定、易于维修等特点。交叉筛是一种滚轴筛，在煤化工行业中应用较为广泛。虽然两种筛分设备在煤炭行业应用效果较好，但是在磷矿中还没有应用先例，考虑到煤炭与磷矿的性质差异，为验证其在磷矿中应用的可行性，选择海口磷矿进行工业应用试验。

1 弛张筛及交叉筛概述

1.1 弛张筛工作特点及应用情况

弛张筛是近年来发展起来的一种利用可变形柔性筛面实现物料筛分的高效新型振动筛分机械［3］。采用聚氨酚橡胶材料制造的可变形柔性筛面安装在十字梁上，两侧的挡板组成筛框并通过导向弹簧连接。物料在经过筛面时由于筛面往复地拉紧和松弛，使物料被变形的筛面弹起随后落下，最终完成筛分。

弛张筛在国内已被成功应用于黏湿细粒煤炭的干法筛分［4］。据报道，其可适用于外在水质量分数7%～14%、粒级1～13 mm 的煤炭分级，筛分效率最高可达90%左右［5］。

1.2 交叉筛工作特点及应用情况

交叉筛是在滚轴筛的基础上发展起来的一种新兴筛分设备。其筛面由横向平行排列的多根滚轴构成，并且每根轴上都附带一套驱动装置，单轴驱动独立运转。筛轴上安装等距筛片，筛轴与交叉排列的筛片之间的间隙即为筛孔，该间隙的大小决定筛孔孔径［6］。物料在筛轴的旋转推动下向前移动，并在移动的过程中发生离析（小颗粒在下，大颗粒在上），小于筛孔的物料透筛，大于筛孔的物料则随滚轴的推动向前移动成为筛上物，最终实现粗细物料的分离。

交叉筛目前主要应用于焦化厂及煤炭加工厂等的煤炭分级。由于其相邻滚轴上的筛片以相反的方向旋转完成强制筛分的独特筛分特点，大颗粒或黏结成块的物料在滚动中不断受冲击而被打散，因此其对潮湿黏性细粒级煤的筛分较其他筛分设备具有较好的效果［7］，甚至优于弛张筛。近年来交叉筛在选煤厂的原煤准备筛分、细粒级脱粉作业环节中应用较多，并取得了显著效果［8］。交叉筛可用于10 mm 粒径以下煤炭的干法深度筛分，在煤炭高水含量（w（H2O）12%～40%）的条件下，筛分效率仍可达90%以上［9］。

2 弛张筛与交叉筛在磷矿筛分中的工业应用试验方案

海口磷矿细碎筛分设备采用圆振动筛，多次对破碎筛分作业流程考察显示，圆振动筛筛孔尺寸为21 mm×40 mm，对20 mm 粒级磷矿的筛分效率为74.65%。因海口磷矿为露天采矿，且云南省雨季较长等，造成圆振动筛筛分效率波动较大。雨季采出磷矿含泥含水量大，圆振动筛易堵塞，筛分效率较低，严重影响生产；仅在旱季能产生较高的生产能力。因此，针对这一问题，选择对黏湿细粒级物料筛分效果较好的弛张筛及交叉筛开展工业试验，考察其在磷矿筛分中应用的可行性。

2.1 试验方法

工业试验主要考察2种筛分设备对多种生产物料在12 mm粒级左右的筛分效率。弛张筛及交叉筛对3种原矿进行筛分后，对筛上产品进行取样后进行实验室粒级筛析（采用水筛），最终测算2 种筛分设备对各种原矿的筛分效率。

筛分效率计算公式：

2.2 筛分设备主要技术参数

弛张筛与交叉筛的主要技术参数见表1。

表1 筛分设备的主要技术参数

2.3 物料情况

为了验证弛张筛及交叉筛对磷矿的适应性，主要针对海口磷矿浮选厂生产用的3种细碎原矿进行试验。

（1）试样a 为海口磷矿浮选A 类矿，经分析测定其w（H2O）为4.88%。对试样a 进行实验室粒度筛析，结果见表2。从粒度筛析结果可以看出，试样a在12 mm以上的粒级累积产率为38.01%，12 mm以下的粒级累积产率为61.99%。该试样为碎石砂砾状矿样，粒度较粗，处于松散状态。

表2 试样a粒度筛析结果

（2）试样b 为尖山磷矿B 类矿，经分析测定其w（H2O）为11.43%，接近于海口磷矿雨季生产时矿石的水含量，试样b 的粒度组成见表3。从粒度筛析结果来看，试样b在12 mm以上的粒级累积产率为13.55%，12 mm以下的粒级累积产率为86.45%。其为细沙状矿样，粒度较细，处于松散状态。

表3 试样b粒度筛析结果

（3）试样c 为海口磷矿浮选B 类矿，其水含量、泥含量较高，经分析测定其w（H2O）为14.53%，试样c 的粒度组成见表4。从粒度筛析结果来看，试样c在12 mm以上的粒级累积产率为28.80%，12 mm以下的粒级累积产率为71.20%。试样c为黏土量及水分含量较高的矿样，粒度较细，处于板结状态。

表4 试样c粒度筛析结果

3 工业试验

对2种筛分设备工业试验所取的筛上样进行实验室粒度筛析时均采用湿法筛析。因湿法筛析较干法筛析的结果更为准确，所以经湿法筛析测定的筛分效率比实际干法筛析测定的筛分效率低。

3.1 弛张筛工业试验

对试样a、b、c 分别进行弛张筛筛分工业试验，试验结束后对筛上产品进行实验室粒度筛析，并绘制累积粒度分析曲线。

由于3种试样的水含量及泥含量相差较大，弛张筛对3 种试样的筛分效果也不同。试样a 及b 的筛分试验进展顺利，试样b经弛张筛筛分结束后的筛面情况如图1 所示。由图1 可知，弛张筛在筛分试样b过程中透筛率较高。为验证试验结果的准确性，还对试样b开展重复筛分试验。试样a、b的筛上产品粒度分析曲线分别见图2、图3。由图2、图3可知，弛张筛对试样a、试样b两种试样的筛分效果较好。