云锡十六层翻床的整机改进提升.pdf

1 3 2 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年增刊1 D O I 1 0 3 6 3 9 ，j ．i s s n l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 1 - 7 ．1 ．0 2 8 云锡十六层翻床的整机改进提升 罗崇文 云南锡业集团公司研究设计院，云南个旧6 6 1 0 0 0 摘要针对云锡十六层翻床存在的问题，开展设备整机改进提升方案研究、机电设计、设备制造及选矿工业试验。 电液回转器、P I G 控制器及电磁阀冲洗机构运行稳定。整机性能大幅提升。工业试验结果表明，单机耗水量6 _ 3 3 以d 台 ，电液 回转器耗电量0 ．3 7 4k W l l ， d 台 。处理量3 0 ．5 7t ／ d 台 ，给矿锡品位0 ．4 0 7 ％，精矿富集比2 ．9 7 倍。锡回收率7 6 ．6 0 ％。经 改进提升的云锡B 型十六层翻床，具有水电消耗少、处理量大、回收率高等特点。 关键词翻床；改进提升；电液回转器；复合材料；电磁阀；程控器 中图分类号T I M 5 5 ．2 ；T D 9 2 2文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 1 S 0 - 0 1 3 2 - 4 4 O v e r a l lI m p r o v e m e n to fY u n x i1 6L a y e rT u r nB e d L U OC h o n g w e n Y u n n a nT i nG r o u pC o m p a n yR e s e a r c hI n s t i t u t e ．G e j i uY u n n a n6 6 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t F o rt h ee x i s t i n gp r o b l e m so ft h ee q u i p m e n to fY u n x i16 一l a y e rt u r nb e d ，t h ep a p e r i m p l e m e n t st h ei m p r o v e m e n ts c h e m ef o rr e s e a r c h ，m e c h a n i c a la n de l e c t r i c a ld e s i g n 。e q u i p m e n tm a n u f a c t u r e a n dp r o c e s s i n gi n d u s t r i a lt e s t ．U n d e rt h ec i r c u m s t a n c et h a th er o t a r ye l e c t r o h y d r a u l i c ．P L Cc o n t r o l l e ra n d e l e c t r o m a g n e t i cv a l v ef l u s h i n gm e c h a n i s ma r es t a b l yo p e r a t i n g 。t h eo v e r a l lp e r f o r m a n c eo ft h ee q u i p m e n ti S g r e a t l yi m p r o v e d ．I n d u s t r i a lt e s tr e s u l t ss h o wt h a tt h ew a t e rc o n s u m p t i o no fs i n g l ee q u i p m e n ti S6 ．3 3t ／ d s e t 。e l e c t r o h y d r a u l i cr o t a r yp o w e rc o n s u m p t i o ni s0 ．3 7 4k W ／ d s e t ．T h ec a p a c i t yi s 3 0 ．5 7t ／ d s e t ，A n d t h et i ng r a d eo ff e e d i n go r ec o n c e n t r a t ei s0 ．4 0 7 ％。t h ee n r i c hr a t i oi S2 ．9 7 ，a n dt h er e c o v e r yr a t eo ft i ni s 7 6 ．6 0 ％．A f t e rt e c h n i c a li m p r o v e m e n ta sm e n t i o n e da b o v e ．Y u n x it y p eB16 一l a y e rt u r nb e di so ft h e c h a r a c t e r i s t i c so f l e s sw a t e ra n de l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o n 。l a r g ec a p a c i t y ，a n dh i g hm i n e r a lr e c o v e r ya 8w e l l ． K e yw o r d s t u r nb e d ；i m p r o v e m e n t ；e l e c t r o - h y d r a u l i cg y r a t o r ；c o m p o s i t em a t e r i a l ；e l e c t r o m a g n e t i c v a l v e ；p r o g r a m - c o n t r o l l e dd e v i c e 随着资源的不断开采，现代矿山不得不对日益 贫、细、杂的矿石以及长期以来堆积的数以亿吨计 的老尾矿进行开发，而现有的重选设备处理该类矿 石，要么效率低下，要么毫无经济效益可言。为保 持现有矿山的长期稳定发展，除了寻找新的资源之 外。对现有重选设备进行改造提升、开发研究新的 重选设备就成了一个重要的途径。 重选理论发展至今，选别矿物的理论基础不外 乎三种基本原理。一是垂直重力场中矿物粒群按密 度分层、分离原理。二是斜面重力场中矿物按密度 分层、分离原理。三是离心力场 回转流 中矿物 颗粒按密度分层、分离原理。 孙良全、龙忠银⋯通过对现有主要重选设备 的分析探讨，指出了重选设备发展的趋向现代的 矿物处理客观上要求以规模效应来创造效益；对处理 微细粒级矿物效果显著，特别是对4 7 斗m 粒级的 矿物要效果明显，原有设备基本上能保证“7p m 粒级的回收；富集比较高，选别指标好；功耗低； 结构简单，便于生产维护管理。 根据云锡的经验，除以上几点外还应当补充。 1 追求必要及合理的多层化，以提高处理量。2 应该分为粗选、精选两种设备。前者负责大量丢弃 基本不含可回收粒级上限内的单体重矿物，后者负 责产出高品位精矿。3 及时应用社会科技发展成 果。4 合理的工艺及附属设备。5 重力场能有效 解决的就不再动用离心力场。 斜面流膜选矿是一个古老的选矿方法，对微细 粒重矿物的选别特别有效，是至今为止在细粒级选 收稿日期2 0 1 1 - 0 5 2 5 作者简介罗崇文 1 9 6 0 - ，男．云南个旧市人，高级工程师，主要从事选矿试验、生产技术服务等方面的工作。 万方数据 2 0 11 年增刊l罗崇文云锡十六层翻床的整机改进提升1 3 3 矿中应用最广的技术之一。选别作用力主要是重力 和矿浆层间拜格诺尔德 R A B a g o n l d 剪切力。 云锡十六层翻床的研制成功。是根据斜面流膜选矿 原理进一步研究的结果。2 0 世纪6 0 年代，由云锡 研究所研制成功并应用于生产实践的泥矿粗选设备。 在应用中暴露出一些问题，主要是1 水力驱动机 构 翻转、冲洗 过于复杂，零部件加工精度要求 高，故障率高，维修t 作量大；2 木质生漆床面 易受潮变形，结泥结垢，选矿指标变差；3 机械 式指挥器触点易磨损、参数调整不便等。随着云锡 式离心机的问世，该设备逐渐退出了生产应用。然 而，云锡十六层翻床选别原理的起源设备“土选” 匀分槽，却一直在泥矿“土选”中广为应用，但 “土选”匀分槽不能自动排矿，劳动强度大，且处 理量低。 ‘ 云锡十六层翻床实现了“匀分槽”的自动化。 矿浆由给矿机构均匀地分配到各层床面上选别，选 别结束后，翻转床身冲洗床面产品，然后复位给 矿，完成一个周期，周而复始。其特点是1 床 面多达十六层，各层床面为箱形共轴转动，增大了 单机处理能力；2 床身翻转角度可达6 5 0 以上， 清洗床面上的精矿方便、快速，当翻转至冲洗位置 时，大部分精矿即可自落于精矿槽，从而减少冲洗 水用量，精矿浓度高，不需脱水即符合下一工序的 要求；3 匀分板与床身围绕同一中心旋转，在设 备运转过程中可以调坡，便于控制、调整精矿的产 出率、品位及回收率；4 改进提升后采用P L C 程 序控制，电液回转器驱动，动作迅速敏捷，调节控 制方便，加长了选矿工作时间，缩短了冲洗、翻 转、复位的时间，使有效工作时间相应提高；5 采用复合玻璃钢材料制作床面，具有耐磨耐腐、质 轻高强等特性，便于批量化生产，从而简化床面制 作工序，降低生产成本，提高设备稳定性。 1 设备改进 云锡十六层翻床如图l 所示，主要由给矿机构 1 、调坡机构2 、床身3 、冲洗机构4 、驱动器5 、 控制器6 等六大部分所组成。改进研究工作主要是 在2 0 世纪6 0 年代研制的云锡十六层翻床的基础 上，针对冲矿机构、驱动机构、控制机构及床面制 作材料等四个方面存在的问题，进行设备整机改进 提升方案研究、机电设计、设备制造及选矿工业试 验研究。 1 ．1 床面材料改进 图l 云锡B 型十六层翻床示意 F i g ．1 Y u n x it y p eB1 6l a y e rd o u b l eb e ds c h e m e s 木质生漆材料床面存在的主要问题是制作工序 复杂、周期长、成本高、耐水耐腐性差、易结泥结 垢、易受潮变型，尤其是变型或结泥后对选矿指标 的影响大。 高分子聚合物复合材料种类繁多，但用于选矿 行业的比较少。相对来说，玻璃钢，橡胶等应用比 较多。综合考虑复合材料的生产技术成熟性，商品 化、市场化程度以及产品价格等因素，研究确定同 时制作复合玻璃钢、复合耐磨涂料两种材料的床面 与木质生漆床面进行选矿对比试验。试验结果表 明，两种复合材料床面均比生漆床面选别指标高。 复合玻璃材料是以玻离纤维、碳纤维、硼纤维 等为增强材料，以不饱和聚酯树脂为基体，经特殊 加工复合而成的结构性材料。具有耐磨耐腐、质轻 高强、制作成本低、稳定性好等特性。复合玻璃钢 材料可模压成型，使于批量化生产。从而简化床面 制作工序，降低生产成本，提高设备稳定性。复合 材料床面厚度不超过2 0m m ，最高载荷时横向挠 度小于0 ．2m m ，每层床面质量小于2 5k g 。 1 ．2 驱动机构改进 水力驱动机构由电磁铁、二位四通阀、活塞筒 等部件组成。二位四通阀体与阀芯的密封是靠间隙 来密封，因此在传递动力的介质中不能有任何的杂 质。二位四通阀、活塞筒皆用水为传递动力的介 质，驱动水压O ．3 ．0 ．5M P a 。水对二位四通阀、活 塞筒钢材具有腐蚀性，如水质不清洁、有杂质，容 易造成活塞筒的内壁与活塞的相对运动、二位四通 阀芯与阀体的相对运动不灵活、不到位、拉缸、卡 死等，使设备不能长期正常运转，维修率高。 研究确定采用液压油作传递动力的介质，进行 电液回转器液压机构设计。电液回转器将油缸活塞 的直线运动，通过齿条、齿轮而转变成圆周运动。因 此其结构简单、体积小、不漏油、稳定可靠、维修工 万方数据 1 3 4 有色金属 选矿部分 2 0 11 年增刊1 作量小，有利于自动控制，且电机功率仅O ．7 5k W ， 节能降耗。 1 ．3 冲洗机构改进 由电磁铁、三通阀、隔膜阀组成的冲矿系统， 结构庞大，单件加工生产难度大，维修配件互换性 差，加工、装配、几何精度难以保证，制造成本 高。要求水压高达O ．3 加．5M P a ，对水质要求高， 一般需要净化处理，且隔膜易损而漏水，维修工作 量大，水量消耗达1 0 ～1 6t ， 台d 。 改进提升后的云锡B 型十六层翻床，采用单一 的电磁阀替代复杂的电磁铁、三通阀、隔膜阀组 件。D F 水液电磁阀的特点结构简单，体积小， 维修方便。电磁阀以水或液体为工作介质，可自动 化控制或远程控制水、油等液体工作介质管路的通 断。采用橡胶密封，对工作介质的洁净度要求大大 减低，水压仅要求0 ．1M P a ，并且启闭迅速，可靠 性高，水量消耗仅6 7t ／ 台d 。 1 ．4 控制机构改进 云锡十六层翻床的控制器为机械式“指挥器”， 指挥器长期运转，触点易于磨损，磨损后就会接触 不良，出现故障。另外，需要调整控制参数时，必 须停机进行，极为不便。 随着计算机技术的发展，P L C 技术在许多行业 得到了广泛的应用。改进提升后的云锡B 型十六 层翻床，针对工艺控制要求，研究确定给矿、断 矿、翻转、冲矿等执行机构参数及P L C 技术的工 艺方案。设计P L C 系统构成、系统功能、系统模 式、电控工艺参数等。实现对工艺的手动、自动控 制。可以对各个执行机构的运行时间进行设定，并 且可以提示错误参数，参数设定错误时显示提示并 且禁止写入。设备启动、停止时，运行电气保护回 路以及运行状态指示。报警功能紧停报警、变频 器报警。当出现报警时自动弹出报警信息。运行时 间显示显示各个执行机构所运行的时间。 2 选矿试验 2 ．1 矿石性质 试验在云锡选厂泥矿车间进行，给矿含锡 0 ．4 2 ％。主要有价金属矿物为锡石，锡石金属率占 9 8 ．7 4 ％。含铁1 5 ．2 3 ％，铁矿物主要有赤铁矿、褐 铁矿，铁金属率占9 6 ．4 2 5 ％。硫、砷含量较低。脉 石矿物主要有方解石、白云石等，分析结果见表1 至表3 。 粒度分析结果见表4 ，粒度组成细，主要是分 表1多元素分析结果 T a b l e1M u l t i - e l e m e n t a la n a l y s i sr e s u l t s 元素s nF e P bA sS C a OS i 0 2A I 扣， 表2锡相分析结果 T a b l e2T i np h a s ea n a l y s i sr e s u l t s 表3铁相分析结果 T a b l e3I r o np h a s ea n a l y s i sr e s u l t s 相态磁黄铁矿黄铁矿磁铁矿赤／褐铁矿合计 含量／％0 ．0 5 0 ．0 50 ．4 4 71 4 ．7 51 5 ．2 9 7 金属率，％0 ．3 30 ．3 32 ．9 29 6 ．4 2 1 0 0 ．0 表4粒度分析结果 T a b l e4P a r t i c l es i z ea n a l y s i sr e s u l t s 布在3 7 ～1 0t x m 之间，产率7 1 ．5 1 ％，锡品位 0 ．4 8 ％，金属率8 1 ．2 3 ％。 2 ．2 工艺参数试验 1 给矿体积。固定床面坡度1 0 0 ，给矿时间6 m i n ，进行给矿体积量试验。根据试验结果分析， 给矿体积量增大，锡回收率降低，但精矿富集比提 高。体积量的影响比较明显，应加以严格控制，较 佳的给矿体积量8 0 9 0l J m i n 台 。 2 给矿时间。固定床面坡度9 0 ，给矿体积量 1 0 0L ／ r a i n 台 ，进行给矿时间试验。根据试验结 果分析，给矿时间增长，锡回收率降低，但精矿富 集比提高。较佳的给矿时间为6 ～7m i n 。 3 床面坡度。固定给矿时间6m i n ，给矿体 积量1 0 0U m i n 台 ，进行床面坡度试验。根据结 果分析，床面坡度增大，锡回收率降低，但精矿富 集比提高。较佳坡度为8 0 - 9 0 。 4 床面对比试验。三种材料床面条件试验结 果表明，选矿工艺参数基本相同床面坡度8 0 ～9 0 ， 给矿时间6r a i n ，选别周期6m i n5 08 ，给矿体积 量8 5 9 0I ．／ r a i n 台 ，给矿浓度2 5 ％～3 0 ％。 按优化后的工艺操作参数，进行床面对比试 验。三种材料床面试验均取得了优越的选别指标 万方数据 2 0 11 年增刊l罗崇文云锡十六层翻床的整机改进提升1 3 5 处理量3 4 ．3 7t ／ d 台 ，精矿富集比1 ．8 2 ～2 ．8 8 倍， 锡回收率7 4 ％一8 0 ％，详见表5 。 j 种材料床面相比，复合玻璃钢材料较好，复 合耐磨涂料次之。若按选矿效率的高低进行排序， 复合玻璃钢材料床面 复合耐磨涂料床面 木质生漆 材料床面。 表5床面对比试验结果 T a b l e5T e s tr e s u l t so fb e da r e ac o m p a r i s o n 2 ．3 工业试验 工业试验重点考察设备机电性能的稳定性及床 面抗矿泥粘结情况、清洗周期、使用周期、选别指 标累计。进一步测定、考察设备在生产工艺条件下 的处理量、精矿富集比、锡回收率、粒级回收率等 选别技术指标的稳定性。 在工业试验期间，设备运转正常，机电性能稳 定。由于床面精矿每次均能冲洗干净、彻底，故床 面结泥极少，选矿指标稳定，额外进行床面清洗不 是很必要。 工业试验统计结果，给矿体积负荷8 1 ．2 5 L ／ m i n 台 ，给矿浓度2 4 ．7 6 ％，床面坡度8 ．5 0 的．0 。， 表6工业试验指标 仉l b l e6I n d u s t r i a lt e s ti n d e x 表7精矿粒级回收率分析结果 T a b l e7 R e c o v e r ya n a l y s i sr e s u l t so fc o n c e n t r a t e w i t hg r a i ns i z e 粒级／“m 一7 4 3 73 7 1 91 9 1 0 1 0合计 回收率／％7 5 ．5 28 7 ．2 7 6 2 ．7 9 3 8 ．6 l7 6 ．6 0 选别周期6m i n5 0s 。单机用水量6 ．3 3t ／ d 台 ， 电液回转器用电量0 ．3 7 4k W h ／ d 台 。 处理量3 0 ．5 7t ／ d 台 ，给矿锡品位0 ．4 0 7 ％， 精矿产率2 5 ．7 5 ％，精矿品位1 ．2 0 9 ％，富集比2 ．9 7 倍，锡回收率达7 6 ．6 0 ％，结果见表6 。 精矿粒级回收率分析结果表明，十六层翻床对 微细粒锡石的回收效果是优越的，作为锡矿泥粗选 设备，充分体现出了高效低耗的优点。其中，7 4 3 7 ，3 7 ～1 9 ，1 9 1 0 ，一1 0 m 粒级回收率分别为 7 5 ．5 2 ％。8 7 ．2 7 ％。6 2 ．7 9 ％，3 8 ．6 l ％，见表7 。 3 结语 1 利用现代机电、材料的社会科技发展成果 改造提升传统设备，整机性能得到较大提升，具有 水电消耗少、精矿浓度高、处理量大、选别指标稳 定、运转平稳等特点。 2 采用复合玻璃钢材料制作床面，便于批量 化生产。与传统云锡木质生漆床面相比，其制作周 期短，生产成本低，具有耐磨耐腐、质轻高强、不 易变形、选别指标稳定等特点。 3 电液回转器以油作动力传递的介质，运转稳 定可靠。解决了水力驱动机构，活塞筒运动不灵活， 不能长期正常运转，维修率高等故障频发的问题。 4 电磁阀代替原来复杂的隔膜阀冲洗系统， 对水质要求低，启闭快速，结构简单体积小，无泄 漏，无水锤冲击，无颤抖声，工作平稳，寿命长。 5 机械式指挥器触点易磨损，参数调整不便。 P L C 控制器计时准确，参数设置及调整时不需停 机，直观方便。 6 设备主要适用于分选粒度小于3 7I x m 的锡 矿泥、钨矿泥、铌钽矿泥、铋矿泥、锑矿泥、贫赤 铁矿泥等各种难选的选厂矿泥和废弃的老尾矿，以 及具有相应密度差的其他粉体物料。具有广阔的推 广应用前景。 参考文献 [ 1 ] 蓝伯英．重力选矿[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 0 1 5 1 一1 6 0 ． [ 2 ] 孙玉波．重力选矿 M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 1 8 9 1 2 5 ． 万方数据