選礦搖牀

選礦搖牀可以使礦粒按其密度和粒度不同而沿不同方向運動，並從給礦槽開始沿對角線呈扇形展開，依次沿牀面的邊沿排出，排礦線很長，能精確地產出多種質量不同的產物，如精礦、次精礦、中精礦和尾礦等。選礦搖牀被作為重選設備，曾廣泛用於砂金等礦物的分選，主要用於選金或選煤等。

礦粒在搖牀面上受到如下三個相互垂直的力的作用：

（1）礦粒在介質中的重力；

（2）橫向水流和礦漿流的流體動力作用；

（3）牀面差動往復運動的動力。

位於牀條溝內的礦粒羣在這些力作用下進行着鬆散分層和運搬分帶兩項基本分選運動。牀條的型式，牀表面摩擦力和牀面傾角對分選過程有重要影響。

一、粒羣在牀面上的鬆散分層

橫向水流跨越牀條流動，在牀條間激起漩渦，位於條溝內的上層礦粒在脈動水流作用下鬆散。微細的顆粒呈懸浮狀態，稍粗顆粒則在不斷翻滾中，將重礦物顆粒轉移到下層。下層礦粒較少受到流體動力作用，在牀面的縱向搖動運動中，層間顆粒出現剪切速度差，顆粒間相互擠壓、翻轉，增大了顆粒間隙，使牀層擴張鬆散。重礦物顆粒局部壓強較大，排擠輕礦物顆粒進入下層。在這一轉移過程中又遇到下層顆粒的機械阻力，那些粒度較小的顆粒，穿過粗顆粒進入同一密度層的下部、實現了析離分層。

分層結果是細粒重礦物在最底層，上部是粗粒重礦物並有部分細粒輕礦物混雜，再上是粗粒輕礦物。微細的礦粒則懸浮在最上層被橫向水流沖走。

二、礦粒羣在牀面上的運搬分帶

粒羣在條溝內進行鬆散分層的同時，還要受到橫向水流的沖洗作用和牀面縱向差動搖動的推力作用。在水流中懸浮的微細顆粒橫向速度最大，隨着顆粒向精礦端移動，牀條高度降低，位於牀條溝內的分層礦粒依次被剝離出來。粗粒輕礦物橫向速度較大，以下依次是細粒輕礦物、粗粒重礦物，而細粒重礦物則可保持到最遠縱向距離，達到精礦端。

顆粒的縱向運動系由牀面運動轉變方向時的加速度不同所引起。從傳動端開始，牀面前進速度逐漸增大，在摩擦力帶動下，顆粒隨牀面的運動速度也在加大。及至過了運動的中點以後，牀面的運動速度迅速減小，即負向加速度急劇增大。在牀面的摩擦力不足以克服顆粒的前進慣性力時，顆粒便相對於牀面向前滑動。顆粒開始滑動時所具有的慣性加速度稱為顆粒的臨界加速度，其值與顆粒密度和牀面摩擦係數有關位於底層的重礦物顆粒，受牀面摩擦力影響最大，牀面的加速度每超過該顆粒的臨界加速度，即可使顆粒沿牀面加速度的反方向（慣性力方向）前進一步，由於牀面的負向加速度大大超過正向加速度，故重礦物顆粒總是表現為向精礦端移動。而位於上層的輕礦物顆粒與下層顆粒處於不穩定接觸之中，摩擦係數較小，與牀面間形成前後搖擺的相對運動，總的向精礦端運動趨向變小了。

結果便是，礦粒羣在橫向水流沖洗和牀面縱向搖動作用下，細粒重礦物向精礦端運動速度最大，而向尾礦側（橫向）運動速度最小，粗粒輕礦物的運動速度則正好相反，其他類型礦粒的運動介於兩者之間（不包括礦泥）。不同性質礦粒沿不同方向運動結果，便在牀面上展開了扇形分帶。在精礦端和尾礦端分別接出後即得精礦、中礦、尾礦及礦泥。

按牀面的配置有左式和右式之分。站在牀頭看牀面，若給礦槽在左側即是左式搖牀，在右側即是右式搖牀；

依安裝方式有座落式和懸掛式之分；

按牀面層數有單層搖牀和多層搖牀之分；

按處理原料不同有選礦用搖牀與選煤用搖牀之分；

按處理礦石粒度有礦砂（2~0.2 毫米）搖牀和礦泥（~0.2 毫米）搖牀之分。礦砂搖牀又可進一步分為粗砂（2~0.5毫米）搖牀和細砂（0.5~0.2 毫米）搖牀。

牀面是分選的工作表面。形狀有梯形、菱形等，我國幾乎均採用梯形牀面，優點是便於配置。將梯形牀面的三角形無礦帶切下，接到下部尾礦側便構成菱形牀面，可以有效利用分選表面並延長分選時間，國外選煤搖牀較多采用。

它對礦粒沿縱向的選擇性搬運及牀層的鬆散影響很大。適宜的不對稱性，要求既能保證較好的選擇性搬運性能，又保證牀層的充分鬆散。對較難鬆散和較易搬運的粗粒物料，不對稱性可小些，對較易鬆散，但較難移動的細粒物料，不對稱性大些。

它們直接決定牀面的運動的速度和加速度的大小。因此，對牀層的鬆散分層和選擇性搬運也有很大的影響。最佳的衝程和衝次應使牀層析離分層好，選擇性運搬能力強。對粗粒物料、精選作業及負荷大的情況，採用大沖程小衝次，一般衝程為16-30毫米，衝次為200-250次/分，對細粒物料、粗選作業及負荷較小的情況，採用小衝程大沖次，一般衝程為8-10毫米，衝次為250-300次/分。

它們都影響牀面上橫向水流速度和水層厚度，決定了橫向運搬礦粒的速度和清洗作用的大小。因此是操作中經常調節的因素。增大坡度可減少水量，反之亦然。增大水量和減少坡度，可使水層變厚。操作中，水量和坡度必須很好配合。對粗粒物料、難選物料和精選作業的情況，要求較大的流速和較厚的水層，應採用小坡大水制度，對細粒物料、易選物料或粗選作業，則要求較大流速和較薄水層，應採用大坡小水制。傾角一般在0-10度，水量20-50升/分。

兩者都影響分層和運搬速度。過大的給礦體積會使牀層過厚，分層變壞，運搬速度增大，從而尾礦品位升高，回收率下降。過小的給礦體積會使處理量大大降低。濃度過大，會出現沙堆，濃度過小，則可能出現拉溝現象。給礦體積與濃度應很好配合，原則是在允許的給礦體積負荷範圍內，選擇最佳的給礦濃度。一般，給礦濃度為15%-25%，粗粒取高值，細粒取低值。處理0.2毫米以上砂礦時，生產能力為0.7-2.3噸/台時，處理0.2毫米以下細粒物料時，生產能力為0.2-0.5噸/台時。

它們影響按密度分選的精確性。為此，入選前的分級、脱泥和脱粗十分必要。渾圓形粗重礦粒，不僅干擾細粒的分選。還易流失於尾礦中。若粗、圓者為脈石時，則有利於分選。微細礦泥不易沉降，易流失於尾礦中。經分級的物料，粒度均勻，操作和調整方便，粗細搖牀負荷分配合理，有利於生產能力的提高。 ^[1] 

生產中應用的應用類型很多，從用途上分有：礦砂搖牀(處理2-0.075mm粒級礦砂)，礦泥搖牀(處理-0.075mm粒級礦泥)；選礦用搖牀，選煤用搖牀等。從構造上來分，因牀頭結構，牀面形式和支撐方式不同而分為6-S搖牀，雲錫式搖牀和彈簧搖牀等。近年來在國外還推廣一種懸掛式多層搖牀，這種搖牀在我國也己研製成功並用於生產中。

此外，我國還製成一種特殊結構的離心搖牀，已在選煤廠成功地應用。離心搖牀是在牀面作迴轉運動中借慣性離心力強化選別過程的設備。它的特點是用多塊弧形牀面(整機為3～4塊刻槽牀面)圍成一個圓筒形，每個牀面繞回轉中心呈阿基米德螺線展開。因此當圓筒形迴轉時，礦漿及沖洗水能夠沿牀面橫向運動。不同密度和粒度的礦粒在牀面上呈扇形展開，在牀面搭接的開縫處排出尾礦及中礦。重礦物被推送到精礦端排出，在整個機體外面圍以圓筒形罩子，罩子 的內表面鑲嵌着環形槽。不同比重的礦物進入槽中由底部孔口排出。

這種搖牀基本上是沿襲了早期威爾弗利搖牀的結構形式。也稱為衡陽式搖牀。這種搖牀主要適合選別礦砂，但亦可用為處理礦泥。橫向坡度的調節範圍較大(0°～10°)，調節衝程容易，在改變橫向坡度和衝程時，仍可保持牀面運行平穩。

彈簧放置在機箱內，結構緊湊，這些都是6-S搖牀的優點，缺點是安裝的精度要求較高，牀頭結構複雜，易磨損件多，在操作中不當時還容易發生折斷拉桿事故，改進後的搖牀在箱體外面偏心軸末端安有小齒軸油泵，進行集中潤滑，箱內只有少量機油，減免了漏油事故。

這種搖牀也稱為貴陽式搖牀，在結構上這又與國外的普拉特-奧(Plat—O)型搖牀類似。雲錫式牀頭運動的不對稱性較大，且有較寬的差動性調節範圍以適應於不同的給料粒度和選別要求。牀頭機構運轉可靠，易磨損的零件少，且不漏洞。

缺點是彈簧安裝在牀面底下，檢修和調節衝程均不方便(調衝程時需先放鬆彈簧)；牀面的橫向坡度可調匯範圍小(0°～5°)；當橫坡及衝程調節過大時，將由於牀頭拉桿的軸線與牀面重心的軸線過分分離而引起牀面振動，故這種搖牀適合於在橫向坡度較小時處理細粒級，特別是礦泥時使用。

雲錫搖牀的橫向坡度可能調節範圍小，且衝程也不宜過大，故適合處理細粒礦石或礦泥使用。雲錫牀面有粗砂、細砂和礦泥之分。粗砂牀面由三個坡度為1.4%的斜面連接四個平面構成。礦粒經三次爬坡，牀條依次降低。牀條總數為28 根，斷面呈梯形。在粗選區，即靠近傳動端平面最低處，在每根條上加一小凸條，以增大紊流強度並保護重礦物不致被沖走。

這種搖牀以軟，硬彈簧作為差動運動機構，與前述搖牀相比別具一格。牀頭包括傳動裝置和差動裝置兩部分。傳動裝置由電動機，偏心輪(或偏重輪)搖桿構成。彈簧搖牀的主要缺點是衝程會隨給礦量而變化，當負荷過重時甚至會自行停車，但在正常給礦條件下，看管工作量不大。

多層搖牀有座落式和懸掛式兩種類型。座落式發展較早，用一台搖牀頭帶動多個牀面。但常常因組合牀面的重心與傳動中心不重合，使牀面發生顫動，機架受力大而導致損壞。這類搖牀在我國推行一段時間後，多數已經淘汰不用，現在尚有一種新研製的四層彈簧搖牀在推廣。國外採用玻璃鋼、鋁合金等輕質牀面做成的二層或三層座落式搖牀仍有應用，但國內外比較注意推廣的則是懸掛式多層搖牀。我國還製成了半懸掛的多層搖牀。

（1）懸掛式多層搖牀

採用多偏心慣性齒輪搖牀頭。這是1957年出現在美國的一種新型搖牀頭，它一改過去的座落式牀頭結構，應用差動慣性力帶動牀面運動，故可將牀頭與牀面用鋼絲繩全部懸吊在鋼架或房樑上，免去了笨重的基礎，且可安裝在樓層上面。我國於1977年已陸續製成了選礦用四層懸掛式搖牀。

多層懸掛搖牀的優點是佔地面積少，並節約能耗。缺點是不易觀察牀面分帶情況，產品接取不準確，故這種搖牀較多地用於粗選。

（2）牀面懸掛牀頭座落的多層搖牀

這種搖牀由雲錫公司製成，牀頭採用凸輪槓桿機構，牀面則是六層懸掛式。 ^[2]