磨矿分级过程螺旋分级机分级效率预测模型研究

罗丹丹

摘要：矿物分级溢流粒度的好坏直接影响浮选作业的效率和精矿产品的品位。对分级过程缺乏准确的数学描述，易导致分级设备未能提高其利用率。因此，本文以螺旋分级机为对象，给出了螺旋分级机分级模型的基本结构，对其分级效率预测模型进行了研究。

关键词：螺旋分级；关键参数；机理公式

1前言

磨矿分级作业中，磨矿的目的是得到粒度适宜、基本单体解离的矿粒;分级是将磨矿产品分离为两个或两个以上粒度级别的矿物，及时排出合格的细粒产物，将粗粒返回再磨。合适的分级溢流浓度、细度及相应稳定的矿浆量，为浮选创造操作条件，磨矿分级性能越好，磨矿分级物质量越高，则浮选越顺利、越彻底，回收率越高，精矿的产量也就越高，从而也为提高冶炼过程的质量和产量，提供原料供给的保证。因此，磨矿分级过程历来倍受选矿工作者的重视。

分级是依据颗粒在流体介质中沉降速度的差异将物料分成若干粒度级别的一种粒度分离方法。矿物分级溢流粒度的好坏直接影响浮选作业的效率和精矿产品的品位。由于对分级过程缺乏准确的数学描述，其操作管理主要依赖操作人员的个人经验，导致分级设备在能耗大的情况下未能发挥应有的工作能力。因此，研究分级效率预测模型具有指导性的意义。

2螺旋分级机工作原理

螺旋分级机是机械分级机的一种，它是利用转动的螺旋连续排出沉砂，构造简单、操作方便。主要由U形水槽、螺旋装置、传动装置、升降机构、支撑轴承等部分组成。其结构如图1所示。

1—螺旋;2—分级槽;3—螺旋轴;4—轴承;5—传动装置;6—螺旋提升机构;7—进料口;8—溢流堰;9—溢流排出口;10—沉砂排出口

影响螺旋分级机分级效果的因素很多。机器结构方面的因素有分级槽的宽度、分级槽倾斜角的大小、螺旋轴的旋转速度等;矿石方面的因素有给入分级机物料中含泥量及粒度组成、矿石的密度和形状等;操作方面的因素有矿浆浓度、给矿的体积流量、溢流堰的高度等。

因此，综合以上分析，在本研究中将分级机槽体倾角、螺旋转速、溢流堰的高度、分级机给矿的密度和形状作为定量影响因素考虑，将给矿体积流量、给矿矿浆浓度、给矿的粒度组成和矿浆的粘度作为变量影响因素考虑，在对螺旋分级过程建模时，主要考虑变量影响因素对分级过程的影响。

3螺旋分级效率预测模型

任一粒级的颗粒实际进入沉砂产物的质量分数称为该粒级的实际分级效率或实际效率，定义下:

Ea(i)==(1)

其中，Pa(i)、Po(i)分别为给矿和返砂中第粒级的质量;Mu、Mf分别为给矿和返砂的质量;Wu(i)、Wf(i)分别为返砂和给矿中第粒级所占的质量分数。由于分级过程中，短路现象或混杂作用的存在，实际进入沉砂

的各粒级物料均是由两部分组成，即真正由于分级作用而进入沉砂的颗粒Pc(i)以及由于混杂作用而进入沉砂的颗粒Pe(i)。因此，式(1)可以写成:

Pa(i)=Pc(i)+Pe(i)(2)

将式(2)两边同时除以Po(i)，得到:

Ea(i)=Ec(i)+a(i)

(3)其中，Ec(i)=Pc(i)/Po(i)，为真正由于分级作用而进入沉砂产物的质量分数，即校正分级效率或修正效率;a(i)=Pe(i)/Po(i)，为混杂作用而进入沉砂产物的质量分数，即混杂数或混杂。

实际分级效率随粒度的变化关系曲线称为粒度分配曲线或实际效率曲线，研究表明，它符合罗辛－拉姆勒分布:

分级效率机理公式中存在四个关键参数:d50c、m、k和Eamin，其中，E可通过计算各个粒级分级效率后取每组数据的最小分级效率得到。而其余三个参数可通过寻优算法得到，从而建立有效的分级效率预测模型。

4结论

本章通过分析分级过程的工艺及原理，对影响分级效率的因素进行分析，给出了螺旋分级机分级模型的基本结构，在此基础上建立了螺旋分级机分级效率的机理模型。机理公式中的关键参数d50c、m、k及Eamin可通过寻优方法估计得到。该机理公式可为螺旋分级机分级效率控制提供有效的数学模型。

参考文献

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