六、搖床分選

64.什么是搖床？

搖床選礦是利用機械的搖動和水流的沖洗的聯合作用使礦粒按密度分離的過程。搖床是重礦廠的主要設備，它的顯著特征是富礦比高，常用它獲得最終精礦，同時又可分出最終尾礦，可以有效地處理粒狀物料。分選粒度上限為3mm，下限如果選錫石和黑鎢礦可到0.4mm，多用來分選1mm以下的物料，搖床的結構較復雜，操作不太方便，生產率也比較低，占用面積大，這些都在研究改進中。

65.搖床的基本結構是什么？

搖床是一種應用廣泛的選礦設備。它的基本結構分為床面、床頭和機架三個主要部分。典型的搖床結構如圖4-46所示。

（1）床面　床面可用木材、玻璃鋼、金屬（如鋁、鑄鐵）等材料制成。其形狀常見的有矩形、梯形和菱形。沿縱向在床面上釘有許多平行的床條（又稱來復條）或刻有溝槽，床條自傳動端向對邊降低，并在一條斜線上尖滅。床面由機架支承或由框架吊起。搖床的床面是傾斜的，在橫向呈1.5°～5°由給礦端向對邊傾斜，這樣由給礦槽及沖洗槽給入的水流就在床面上形成一個薄層斜面水流。床面右上方有給礦槽，長度大約為床面總長度的1/4～1/3；在給礦槽一側開有許多小孔，使礦漿均勻地分布在床面上。與給礦槽相連的是沖水槽，占床面總長度的2/3～3/4，給水槽側也開有許多小孔，使沖水也能沿床面縱向均勻給入。在槽內還裝有許多活瓣，用以調節水量沿床面長度的分配。

（2）床頭（傳動機構）　由電機帶動，通過拉桿連接床面，使床面沿縱向作不對稱的往復運動。床面前進時，速度由慢到快而后迅速停止；在往后退時，速度由零迅速增至最大，此后緩慢減小到零。床面產生縱向差動運動，使床面上礦粒能單向運搬。向精礦端運搬叫正向運搬，反之叫反向運搬。

（3）機架或懸掛機構　床面的支承方式為坐落式和懸掛式。坐落式是床面直接與支架聯結，并在支架上設有調坡裝置，用來調節床面的橫向坡度。懸掛式是用鋼絲繩把床面吊在一架子上，床面懸在空中。調整坡度通過調整鋼絲繩的松緊來調整。

66.搖床的分選過程和工作原理是什么？

（1）分選過程　由給水槽給入的沖洗水，鋪滿橫向傾斜的床面，并形成均勻的斜面薄層水流。當物料（一般為水力分級產品，濃度為25％～30％的礦漿）由給礦槽自流到床面上，礦粒在床條溝槽內受水流沖洗和床面振動作用而松散、分層。上層輕礦物顆粒受到較大的沖力，大多沿床面橫向傾斜向下運動，排出稱為尾礦。相應的床面這一側稱為尾礦側。而位于床層底部的重礦物顆粒受床面的差動運動沿縱向運動，由傳動端對面排出稱為精礦，相應床面位置稱為精礦端。不同密度和粒度的礦粒在床面上受到的橫向和縱向作用是不同的，最后的運動方向不同，而在床面呈扇形展開，可接出多種質量不同的產品，如圖4-47所示。

（2）搖床的工作原理　搖床分選是在床面和橫向水流的共同作用下實現的，床面上床條或刻槽是縱向的，與水流方向近于垂直，水流橫向流過時在溝槽內形成渦流，渦流和床面搖動的共同作用可使礦砂層松散并按密度分層，重礦物轉向下層，輕礦物轉向上層，稱此過程為“析離分層”，上層輕礦粒受到水流較大沖力，而下層重礦粒則受較小沖力，因此輕礦粒在床面上橫向運動速度大于重礦粒在床面上的橫向運動速度。

在縱向，床面的差動運動（起初以慢速前進并逐漸加速，到速度達最大時突然后退，后退過程中速度逐漸減小，然后又前進，重復上述過程）不僅促進礦砂層松散分層，而且使重礦粒以較大速度沿縱向向前運動，使輕礦粒以較小速度向前運動。

礦粒的去向，取決于縱向速度和橫向速度的合成速度，如圖4-48所示。重礦物具有較小的橫向速度和較大的縱向速度，輕礦物具有較大的橫向速度和較小的縱向速度，應用平行四邊形法則把縱向和橫向速度合成，可以看到，重礦物的合速度偏向搖床的精礦排礦端，輕礦物偏向搖床尾礦側，中等密度的顆粒則位于二者之間，稱此過程為“運搬分帶”。

67.如何描述搖床運動的特性曲線？

表示床面運動特性的曲線有床面位移曲線s=f1（ωt）、床面速度曲線v=f2（ωt）和床面加速度曲線a=f3（ωt）。床面的位移曲線可用圖解法和解析法求得，也可通過對床面在靜態或動態狀態下，用儀表實測得出。根據位移曲線可繪制出速度曲線和加速度曲線。目前生產中使用的床頭有不同的運動特性，其中凸輪杠桿式床頭的運動特性曲線如圖4-49所示。

為了便于討論問題，將曲線向前延伸1/4周期（即到-π/2處），并以虛線表示，則A與A'、E與E'、F與F'分別為位移曲線上的對應點。顯然從A至A'、F至F'為一個運動周期。因此，F'ABC為床面的前進行程，CDEF為床面的后退行程，E'F'AB為床面從后退變為前進的轉折階段，BCD則為床面從前進變為后退的轉折階段。

由圖4-49（a）中的床面的位移曲線s=f1（ωt）可以看出，隨著偏心輪轉角的增大（0→2π），床面作前進與后退等距離的運動，不過前進行程的時間大于后退行程時間，反映出床面在前進和后退行程中速度和加速度的差異。

圖4-49（b）中的床面運動曲線v=f2（ωt）表明，床面在前進行程中，開始速度逐漸增大，到接近末端時速度迅速減小；床面在后退行程中，開始迅速返回（速度的絕對值迅速增大），然后床面逐漸返回（速度絕對值逐漸減小），后退到行程末端時速度為零。

圖4-49（c）中的床面加速度曲線a=f3（ωt）表明，床面從前進行程到后退行程的轉折階段，具有較大的負加速度值；而床面從后退行程轉為前進行程的轉折階段，具有較小的正加速度。這種加速度特性，對礦粒在床面的上縱向運動具有重要意義。人們常把搖床的加速度曲線叫做搖床曲線或搖床特性曲線。

68.如何判斷搖床床面運動的不對稱性？

搖床頭運動特性的不對稱程度可用不對稱系數E1和E2表示，其定義（見圖4-50）為：

顯然，由于床面作差動運動，始終有t1>t2，故總有E1>1。對于E2來說，則既可大于1亦可小于1。當E2>1時，意味著床面前進的時間t3增長，后退的時間t4縮短，顆粒向后滑動的可能性減小，因而有利于顆粒相對于床面向前運動。但E1與E2比較，E1表明了床面作急回運動的強弱，因而比E2更為重要。在選別細粒級礦石時，不僅需要E1大于1，亦要求E2大于1。

69.搖床選礦有哪些優點和缺點？

搖床是選別細粒礦石的高效重選設備，廣泛用于鎢、錫、鉭、鈮及其他稀有金屬和貴金屬礦石的選別，也用于鐵錳礦石的選別，近年來也有報道用搖床回收磁選廠尾礦中的鐵礦物以及選云母等非金屬礦物的。

搖床選礦的優點：①富礦比（精礦品位與原礦品位之比）比其他許多選礦方法都高，最大可達100多倍；②一次選別就可獲得合格精礦和廢棄尾礦；③礦石在床面為扇形分帶，便于觀察和調節；④產品可根據需要用分割板分開后分別接取，可得多種產品；⑤不消耗藥劑，耗電很少。

搖床選礦的缺點：①占地面積較大；②耗水量較大；③單位面積床面的處理能力較低。

70.搖床結構對其選別過程有什么影響？

搖床結構對其選別過程的影響分述如下：

（1）床面的形狀和尺寸　床面的幾何形狀分為矩形、梯形和菱形，如圖4-51所示。從結構上說矩形床面最簡單，但面積利用率低，無礦流區的面積大，因此一般把床面做成梯形或菱形。我國生產的搖床面多為梯形，給礦端較寬，精礦排礦端稍窄（如常用工業搖床的尺寸為4500mm×1800mm×1500mm）。菱形床面不但面積利用率高，而且由于延長了分選帶，分選效率也提高了。其缺點是配置與操作不方便。這種床面國外使用較多。

床面長寬比對選別指標有影響，增加長度，延長了精選帶，可提高重礦物的品位；增加寬度，可使尾礦選別機會更多些，有利于提高回收率。

（2）床面鋪面材料　在床面上加鋪面的目的有三個：防止漏水、提高耐磨性和保證一定的粗糙度（摩擦系數）。鋪面材料可用薄橡膠板、漆灰（生漆配以一定比例的煅石膏）涂層、聚氨酯膠噴涂層等。

（3）床條形狀和配置　床條的作用在于保持一定的礦層厚度，并將分層后的上層輕礦物逐次排出，床條的斷面形狀和配置方式影響床面上橫向水流的流動特性，因而影響礦層的松散方式和回收粒度下限。

床條有凸起式（用木條、竹條、塑料條或橡膠條貼附在床面上）和刻槽式（在床面上刻槽）。凸起式床條的斷面形狀有矩形、三角形、梯形和鋸齒形等，幾種床條斷面形狀如圖4-52所示。矩形和梯形斷面的床條適宜于選粗砂，如圖4-52（a）所示，而鋸齒形和三角形斷面的床條適宜于選細砂和礦泥，如圖4-52（b）所示。刻槽式床條的斷面形狀為三角形，適宜于選礦泥，如圖4-52（e）所示。

床條在床面上一般與尾礦排礦側邊線平行排列，其條數由27至60根不等，床條的高度是由傳動端向精礦排礦端逐漸降低，在末端各床條沿一條與尾礦邊線呈30°～40°角的斜線尖滅，如圖4-53所示。而由給礦側向下方尾礦側床條是逐漸加高的。

（4）床面層數　搖床有單層和多層之分，多層搖床處理能力大，占地面積小，多用于選分礦泥和選煤。

71.搖床的選擇、安裝分別有哪些要點？

選擇搖床要根據入選原礦的最大粒度、處理量和廠房面積等來決定。給料粒度大于0.2mm時選用粗砂搖床，粒度為0.2～0.074mm時采用細砂搖床，粒度小于0.074mm采用礦泥搖床。入選物料粒度越細，搖床的處量能力越低。例如，用云錫式搖床處理錫礦石，入料粒度0.5～0.2mm時的粗砂搖床的生產能力約為0.8～1.0t/h，而處理0.074～0.04mm的礦泥搖床的生產能力僅為0.2～0.3t/h。當廠房面積小，單層搖床擺不開時，可選用多層搖床。

搖床安裝要求平整，運轉時不應有不正常的跳動，縱向一般為水平的，但處理粗粒原料時，精礦端應高0.5°，以提高精選效果；而處理細泥的搖床，精礦端應低0.5°以便于細粒精礦向前移動。

72.影響搖床分選的因素有哪些？

影響搖床分選指標的因素主要包括床面的差動運動特性、床條、沖程、沖次、沖洗水、床面橫向坡度、入選礦石性質、給礦速度等。

（1）床面的差動運動特性　床面運動的不對稱程度將影響物料在搖床上的松散分層和運搬分帶。一般來說，床面的不對稱運動程度愈大，愈有利于顆粒的縱向移動。在選別礦泥時，微細的顆粒與床面間常表現有較大的黏結力，而不易相對移動，此時應選用不對稱運動程度較大的搖床，如云錫式搖床、彈簧搖床等，這些搖床的床面為滑動支撐或滾動支撐，可保證礦漿層作水平剪切，對松散微細礦粒有利。在選別粗粒礦石時，允許采用不對稱性稍小一些的搖床（如6-S搖床），此時因礦物的粒度粗，分層速度快，可借助床面的弧線往復運動（用搖動桿支撐）迅速將高密度產物排出。

（2）床條及其布置形式　床條是床面的重要組成部分，必須適應入選原料的性質。床條的高度、間距及形狀影響著水流沿床面橫向的流動速度，特別是對床條溝內的脈動速度影響更大。矩形床條引起的脈動速度大，處理礦砂的搖床常采用；三角形床條、尤其是刻槽形床條形成的脈動速度很小，適于在處理細砂或礦泥的搖床上使用。

（3）沖程和沖次　搖床的沖程和沖次對礦粒在床面上的松散分層和運搬分帶同樣有十分重要的影響。在一定范圍內增大沖程和沖次，礦粒的縱向運動速度將隨之增大。然而，若沖程和沖次過大，低密度和高密度礦粒又會發生混雜，造成分帶不清。過小的沖程和沖次，會大大降低礦粒的縱向移動速度，對分選也不利。因此，搖床沖程一般在5～25mm調節，沖次則在250～400r/min調節。

沖程和沖次的適宜值主要與入選的礦石粒度有關，粗砂搖床取較大的沖程、較小沖次；細砂和礦泥搖床取較小的沖程、較大的沖次。常用的搖床沖程和沖次如表4-12所示。

（4）沖洗水和床面橫向坡度　沖洗水的大小和坡度共同決定著橫向水流的流速。增大坡度或增大水量均可增大橫向水速。處理同一種物料時，“大坡小水”和“小坡大水”均可使礦粒獲得同樣的橫向速度，但“大坡小水”的操作方法有助于省水，不過此時精礦帶將變窄，而不利于提高精礦質量。因此進行粗選和掃選時，采用“大坡小水”；進行精選時采用“小坡大水”。

粗砂搖床的床條較高，其橫向坡度亦較大；細砂及礦泥搖床的橫坡相對較小。生產中常用的搖床橫坡大致為：粗砂搖床2.5°～4.5°；細砂搖床1.5°～3.5°；礦泥搖床1°～2°。

從給水量來看，粗砂搖床單位時間的給水量較多，但處理每噸礦石的耗水量則相對較少。通常處理每噸礦石的洗滌水量為1～3m3/t，加上給礦水總耗水量為3～10m3/t。

（5）礦石入選前的準備及給礦量　為了便于選擇搖床的適宜操作條件，礦石在入選前應進行分級。采用水力分級方法所獲得的產物中，高密度礦物的平均粒度要比低密度礦物的小許多，因而有析離分層。所以，生產中常采用4～6室機械攪拌式水力分級機對搖床給礦進行分級。

搖床處理礦石的粒度上限為2～3mm（粗砂搖床）。礦泥搖床的回收粒度下限一般為0.02mm。給礦中若含有大量微細粒級礦泥，不僅它們難于回收，而且因礦漿黏度增大，分層速度降低，還會導致較多高密度礦物損失。所以在搖床給礦中含泥（指小于10～20μm粒級）量多時，即需進行預先脫泥。

搖床的給礦量在一定范圍內變化時，對分選指標的影響不大。但總的來說搖床的生產能力很低，且隨處理礦石的粒度及對產品質量要求的不同而變化很大。處理粗粒礦石的搖床，其單臺處理能力一般為1.5～2.5t/h；處理細粒礦石的搖床，其單臺處理能力一般為0.2～0.5t/h。

73.搖床都有哪些類型？

搖床按照機械結構可分為6-S搖床、云錫式搖床、彈簧搖床、懸掛式多層搖床和枱浮搖床等。

74.6-S搖床的結構是怎樣的？

6-S搖床的結構如圖4-54所示，它的床頭是圖4-55所示的偏心連桿式。電動機通過皮帶輪帶動偏心軸轉動，從而帶動偏心軸上的搖動桿上下運動，搖動桿兩側的肘板即相應作上下擺動，前肘板的軸承座是固定的，而后肘板的軸承座則支撐在彈簧上，當肘板下降時后肘板座即壓緊彈簧向后移動，從而通過往復桿帶動床面后退；當肘板向上擺動時，彈簧伸長，保持肘板與肘板座不脫離，并推動床面前進。

床面向前運動期間，兩肘板的夾角由大變小，所以床面的運動速度是由慢變快。反之，在床面后退時，床面的運動速度則是由快而慢，于是形成了急回運動。固定肘板座又稱為滑塊，通過手輪可使滑塊在84mm范圍內上下移動，以此來調節搖床的沖程。調節床面的沖次則需要更換不同直徑的皮帶輪。

6-S搖床的床面采用4個板形搖桿支撐，這種支撐方式的搖動阻力小，而且床面還會有稍許的起伏振動，這一點對物料在床面上松散更有利。但它同時也將引起水流波動，因而不適合處理微細粒級物料。6-S搖床的床面外形呈直角梯形，從傳動端到精礦端有1°～2°上升斜坡。

6-S搖床的沖程調節范圍大，松散力強，最適合分選0.5～2mm的物料；沖程容易調節且調坡時仍能保持運轉平穩。這種設備的主要缺點是結構比較復雜，易損零件多。

在6-S搖床的基礎上改進而成的北礦搖床，采用由鋼骨架與玻璃鋼成型的玻璃鋼床面，分選表面襯有剛玉制成的耐磨層。

75.云錫式搖床的結構是怎樣的？

云錫式搖床的結構如圖4-56所示，其床頭結構是圖4-57所示的凸輪杠桿式。在偏心軸上套一滾輪，當偏心輪向下偏離旋轉中心時，便壓迫搖動支臂（臺板）向下運動，再通過連接桿（卡子）將運動傳給曲拐杠桿（搖臂），隨之通過拉桿帶動床面向后運動，此時位于床面下面的彈簧被壓縮。隨著偏心輪的轉動，彈簧伸長，保持搖動支臂與偏心輪緊密接觸，并推動床面向前運動。云錫式搖床的沖程可借改變滑動頭在曲拐杠桿上的位置來調節。

云錫式搖床的床面采用滑動支撐方式，在床面的4角下方固定有4個半圓形突起的滑塊，滑塊被下面長方形油碗中的凹形支座所支撐（見圖4-58），床面在滑塊座上呈直線往復運動。這種支撐方式的優點是，運動平穩，且可承受較大的壓力；缺點是運動阻力較大。調坡機構位于給礦側，轉動手輪可以使床面的一側被抬高或放下，橫向坡度隨之改變。

云錫式搖床的床面外形和尺寸與6-S搖床的相同，上面也釘有床條，所不同的是床面沿縱向連續有幾個坡度。

云錫式搖床床頭運動的不對稱性較大，且有較寬的差動性調節范圍以適應不同給料粒度和選別的要求，床頭機構運轉可靠，易磨損的零件少，且不漏油；缺點是彈簧安裝在床面下方，檢修和調節沖程均不方便，橫向坡度可調范圍小（0°～5°）。

76.彈簧搖床的結構是怎樣的？

彈簧搖床的突出特點是借助于軟、硬彈簧的作用造成床面的差動運動，其整體結構如圖4-59所示。

彈簧搖床的床頭由偏心慣性輪和差動裝置兩部分組成（見圖4-60）。偏心輪直接懸掛在電動機上，拉桿的一端套在偏心輪的偏心軸上，另一端則與床面連在一起。當電動機轉動時，偏心輪即以其離心慣性帶動床面運動。然而，由于床面及其負荷的質量很大，僅靠偏心輪的離心慣性不足以產生很大的沖程，因此，另外附加了軟、硬彈簧，儲存一部分能量，當床面向前運動時，軟彈簧伸長，釋放出的彈性勢能幫助偏心輪的離心力推動床面前進，使硬彈簧與彈簧箱內壁發生撞擊。硬彈簧多由硬橡膠制成，其剛性較大，一旦受壓即把床面的動能迅速轉變為彈性勢能，迫使床面立即停止運動。此后硬彈簧伸長，推動床面急速后退，如此反復進行，即帶動床面作差動運動。

彈簧交替壓縮和伸長，是動能與勢能的互相轉換過程。在搖床的運轉中，只需要補償因摩擦等消耗掉的那部分能量，因此彈簧搖床的能耗很小。

對于彈簧搖床，根據實踐經驗總結出偏心輪質量m及偏心距r與沖程s之間的關系為：

mr=0.17Qs　　（4-11）

式中，Q為床面與負荷的質量之和，kg。由式（4-11）可見，改變m或r均能改變沖程s，但這需要更換偏心輪或在它上面加偏重物。為了簡化沖程的調節，在彈簧箱上安裝了一個手輪，當轉動手輪使軟彈簧壓緊時，它儲存的能量增加，即可使沖程增大，只是用這種方法可以調節的范圍很有限。

彈簧搖床的床面支撐方式和調坡方法與云錫式搖床相同。彈簧搖床的床面的床條通常采用刻槽法形成，槽的斷面為三角形。彈簧搖床的正、負向運動的加速度差值較大，可有效地推動微細顆粒沿床面向前運動。所以適合處理微細粒級物料，對于-30μm的黑鎢礦或錫石，回收率可達50％。這種搖床的最大優點是造價低廉，僅為6-S搖床的1/2，且床頭結構簡單，便于維修；其缺點是沖程會隨給料量而變化，當負荷過大時床面會自動停止運動，而且臺時處理能力很低，通常在100kg以下。

77.懸掛式多層搖床的結構是怎樣的？

圖4-61是四層懸掛式搖床的基本結構。床頭位于床面中心軸線的一端，通過球窩連接器與搖床的框架相連接。床面用具有蜂窩夾層結構的玻璃鋼制造。各床面中心間距為400mm。在懸掛鋼架上設置能自鎖的蝸輪蝸桿調坡裝置，該裝置與精礦端的一對懸掛鋼絲繩相連接。拉動調坡鏈輪，懸掛鋼絲繩即在滑輪上移動，從而改變床面的橫向坡度。選別所得的產物，由固定在床面上的高密度產物槽和坐落在地面上的中間產物槽和低密度產物槽分別接出。

懸掛式多層搖床的床頭為圖4-62所示的1組多偏心的齒輪，在1個密閉的油箱內，將2對齒輪按圖示方式組裝在一起。其中大齒輪的齒數是小齒輪的2倍，驅動電動機安裝在齒輪罩上方，直接帶動小齒輪轉動。在齒輪軸上裝有偏重錘，當電動機帶動齒輪轉動時，偏重錘在垂直方向上產生的慣性始終是相互抵消的。而在水平方向，當大齒輪軸上的偏重錘與小齒輪軸上的偏重錘同在一側時，離心慣性相加，達到最大值；而當大齒輪再轉過半周、小齒輪轉過一周時，離心慣性相減，達到最小值。因此，在水平方向上產生一差動運動。大齒輪的轉速即是床面的沖次。改變偏重錘的質量可以改變床面的沖程。而且，調節沖次時不會影響沖程。

懸掛式多層搖床占地面積小，單機的生產能力大，能耗低。其缺點是不便觀察床面上物料的分帶情況，產品接取不準確。

78.枱浮搖床的結構是怎樣的？

枱浮搖床是一種集重選過程和浮選過程于一體的分選設備，其結構與常規搖床的區別僅僅在于床面，機架和傳動結構與常規搖床的完全一樣。枱浮搖床主要用于分選粒度比較粗的、含有錫石和有色金屬硫化物礦物的砂礦或含多金屬硫化物礦物的鎢、錫粗精礦或白鎢礦-黑鎢礦-錫石混合精礦等，粒度范圍通常為0.2～3mm，個別情況可達6mm。這些砂礦或粗精礦中需要回收的礦物之間的密度差比較小，再用常規的重選方法不能實現有效分離；用普通的浮選設備進行浮選分離，則粒度又過大，無法取得滿意的技術指標。

圖4-63是枱浮搖床的床面結構形式之一，與普通搖床床面的主要不同體現在兩個方面：其一是這種床面在給礦側和傳動端的夾角處增加了一個坡度較大的給礦小床面（刻槽附加小床面）；其二是在其余部分的刻槽床面上增設了阻擋條。增加這兩部分的目的是，給疏水性顆粒創造與氣泡接觸和發生黏著的條件，是將重選和浮選結合在一起的關鍵措施。

用枱浮搖床對物料進行分選時，首先將濃度較高的礦漿和分選藥劑（pH值調整劑、捕收劑等）一起給入調漿槽內充分攪拌，使礦粒與藥劑充分作用后，給到枱浮搖床上；與捕收劑作用后的疏水性顆粒同氣泡附著在一起，漂浮在礦漿表面，從低密度產物及溢流和細泥的排出區排出；不與捕收劑發生作用的其他礦物顆粒，由枱浮搖床的精礦端排出。為了加強礦物顆粒與氣泡的接觸，有時在枱浮搖床床面上加設吹氣管，向礦漿表面吹氣，或噴射高壓水以帶入空氣。枱浮搖床的生產能力與相同規格普通搖床的相當。