砂处理设备和选矿设备的联系

费云侠

（昆明高级技工学校，云南昆明 650033）

砂处理设备和选矿设备的联系

费云侠

（昆明高级技工学校，云南昆明 650033）

在对选矿设备和砂处理设备作系统进行对比研究的基础上，结果表明两者在破碎、碾磨、筛分、磁选、运输等设备应用上有很大的联系，这为砂处理设备的改进和研发创新提供了借鉴，进而促进旧砂再生技术的设备更新，推动铸造业向有利于节能减排的方向发展。

选矿设备；砂处理设备；节能减排；铸造

0 前言

随着矿产业的发展进步，选矿设备也在不断改进更新。矿产品基础的增强推动加工工业的迅速发展，铸造业也在不断的改革创新，为了减少对环境的污染，减少对资源的浪费，就必须考虑废弃旧砂的回收问题，因此旧砂处理设备也就随之发展起来。通过对选矿设备和砂处理设备作的对比研究表明：两者在破碎、碾磨、筛分、磁选、运输等设备应用上有很大的联系。这为砂处理设备的改进和研发创新提供了借鉴，进而促进旧砂再生技术的设备更新，推动铸造业向有利于节能减排的方向发展。

1 砂处理设备和选矿设备的联系

选矿设备选矿的原理是通过矿物之间的不同的物理和物理化学性质将矿石进行分离的，一般过程有破碎、磁选、筛分、碾磨等，然后使有用矿物富集［1］1－4。

图1 选矿流程图和砂处理流程图

从图1选矿流程图和砂处理流程图中我们可以看出两者的处理过程是类似的，处理过程中都包含有运输设备、破碎设备、筛分设备、研磨设备等。不过两者处理的对象不同，一个是矿业中的选矿工艺流程，一个是铸造业中的砂处理流程，最终得到的产品分别是精矿、中矿、尾矿和再生砂，因此各设备在两种流程中的各个环节的应用目的不同，所以两者之间还是有一定的差异。

1.1 破碎设备在砂处理与选矿两者应用中的联系和区别

破碎在采矿中是指在能克服物料内聚力的外力作用下，使大块物或大颗粒的物料破碎成小块物或小颗粒的过程。其目的是便于选矿、增加物料的比表面积、粒度分级、均化等。而砂处理中的破碎主要是指将大的砂块、砂团破碎为砂粒，主要克服砂粒之间的粘着力。其破碎的目的只是为了将砂团砂块散成砂粒，利于回收再利用。采矿设备用的破碎机种类很多，有：颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机等。砂处理设备所用的破碎机主要有振动破碎机、回转滚筒破碎机等。

砂处理破碎设备与选矿破碎设备的共同点是都要将大体积物体（矿物或砂团）破碎为小体积小颗粒物体，工作原理也基本相同，差异是：1.对象不同。砂处理设备工作的对象是铸造过程中的型（芯）砂块（团），选矿设备作用的对象是各种矿石、焦炭。2.克服的作用力不同。砂处理中只把砂块（团）破碎为砂粒，克服粘着力，而采矿过程中，克服的是各种物质或元素之间的吸引力等。另外，选矿流程中的破碎过程分为粗碎、中碎、细碎，而砂处理过程中一般只经过一次破碎就达到所需要求了。

在对砂处理破碎设备和选矿破碎设备对比之后发现，两者之间有着紧密的联系。砂处理破碎设备的设计改进中，结合砂处理的特点，借鉴选矿设备的某些优点，提高砂处理破碎设备的生产效率和经济效益。

1.2 砂处理碾磨设备与选矿碾磨设备的区别与联系

1.2.1 选矿碾磨设备

磨矿是矿石继破碎过程的下一过程，是分选前准备作业的重要组成部分。磨矿机械主要种类有：球磨机、棒磨机、立式辊磨机等。球磨机的工作原理是通过筒体的转动作用促使物料筒内的磨矿介质（如钢球、铁球等介质）产生一定规律性的运动，在磨矿介质之间的的物料则受到介质的撞击、摩擦以及物料之间的碰撞、摩擦而磨削、破碎［2］98－111。立式辊磨机的工作流程（原理）如图2所示［3，4］。

图2 立式辊磨机工作流程图

1.2.2 砂处理中的再生机械［5］154－179

旧砂再生是为了脱去砂粒表面包裹的薄膜，常用的再生方法有机械再生、热法再生和机械热法联合再生，其中应用最广效果较好的再生法是机械再生。现已使用的再生机械有：振动再生机、铁丸研磨再生机、磨轮再生机等。振动再生机的工作原理是通过振动源而提供激振力（砂子与砂子、砂子与容器壁之间的摩擦力与剪切力）使砂子上的粘结膜磨损，达到再生目的。铁丸研磨再生机的工作原理是利用激振装置给铁丸传递运动所需的能量，在铁丸之间的的旧砂则受到铁丸的撞击、摩擦以及旧砂之间的碰撞、摩擦而磨去旧砂表面的薄膜。磨轮再生机再生的机理较简单，是通过磨轮转动，将砂子与机壁相挤压，在强力的摩擦、剪力作用下除去砂子表面的膜，达到再生目的。

1.2.3 磨矿机械和再生机械

选矿的磨矿机械和砂处理的再生机械两者有紧密联系。磨矿作业中的球磨机与旧砂再生中的铁丸研磨再生机结构相似，原理基本相同，都是通过钢球或铁棒来增加矿物的碾磨。它们之间的不同在于工作频率不同，选矿作业中，要求球磨机、棒磨机工作频率高，转动快、振动激烈，以增大磨矿介质对物料的研磨作用，而砂处理中的铁丸研磨再生机是工作频率要求控制在一定范围之内，频率过小则达不到去除旧砂表面薄膜的目的，而过大则会磨碎砂粒，降低旧砂回收率，同时增加了砂处理中的除尘作业难度等。

磨矿设备的历史悠久，而再生设备起步晚。因此，在砂处理再生设备改进的过程中，有必要选择性地借鉴磨矿设备的优点，从而达到提高旧砂再生效率和降低生产成本的目的。

1.3 磁选在选矿与砂处理中的应用

磁选是利用不同矿物之间的磁性差异，在不均匀磁场中而使矿物分离的一种选矿方法。磁选法是随着选矿技术的发展而发展起来的，现已在金属的精选和选别、非金属矿石杂质的脱除、重介质选矿中磁性介质的回收以及垃圾与污水的处理等方面广泛应用。磁选在砂处理设备中的应用，只是简单借鉴采矿业中的磁选设备原理，去除铸造过程在旧砂中遗留的飞边、铁豆（块）等，后来逐渐应用到混合旧砂中的有效粘土砂和失效粘土砂的分离［6］11。

1.4 选矿设备与砂处理设备中的筛分设备

两者的工作原理基本相同，但选矿筛分设备可用于不同粒级矿石的筛分、去除矿物中的泥份等杂质；砂处理筛分设备则是用在分离混入型（芯）砂中的杂物，此外，砂处理筛分设备对旧砂还有破碎和冷却功能。

1.5 机械化运输设备

选矿中用到的输送设备，在砂处理过程中也基本都可用到，如带式输送机、振动输送机等输送设备。矿山运输设备的使用已有相当长的历史，对使用过程中的安全事故的研究也比较深入。虽然砂处理过程中应用的运输设备相对矿业中的运输设备，其安全度较高，但仍然存在安全隐患。因此，要借鉴矿业运输设备的优点，加快砂处理运输设备的更新改造，提高其安全使用性能。

2 结语

通过对砂处理和选矿两种不同作业中所使用的设备对比，可以发现，两者作业过程中有很多类似或相同之处。如两者都要经过破碎、研磨、筛分等操作，且所用的设备原理基本相近。但由于两者处理的对象不同，处理过程又各具特点，最终成品的要求存在很大的差别。如所需的机械力不同、钢球大小、壁与刮板间隙等参数要求不同。总之，选矿设备历史较悠久，对砂处理设备的发展，在操作机械的工作原理和结构都上都提供了很多有益的借鉴，很大程度上推进了砂处理设备向前发展。同时，随着铸造业日新月异的发展，砂处理设备在不断的创新，也涌现出一批新技术新设备，这也为选矿设备的创新提供了新的途径，有利于二者共同发展进步。

［1］谢广元.选矿学［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2001.

［2］杨家文.碎矿与磨矿技术［M］.北京：冶金工业出版社，2006.

［3］昃向博，孙椰望，王潍，等.立式辊磨磨腔内部三维两相湍流分析［J］.济南大学学报，2009（7）：279-283.

［4］陈新勇.粉磨技术装备的现状与发展［J］.设计与计算，2010（1）：5-10.

［5］万仁芳.型砂铸造设备［M］.北京：机械工业出版社，2007.

［6］郎保贤，郎世平.破碎机［M］.北京：冶金工业出版社，2008.

TH122TG23

A

1671-8275（2012）03-0095-02

2012-01-07

费云侠（1971-），女，安徽濉溪人，昆明高级技工学校讲师。研究方向：机械类的教学及研究。

訾兴建