武樂鵬

(山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031)

篩分作業(yè)是煤炭洗選加工過程中的重要環(huán)節(jié)，主要應(yīng)用于煤礦礦井和選煤廠，可以對煤炭進(jìn)行分級、脫水脫泥以及脫介處理。原煤的篩分效率不僅影響動力煤、煉焦煤產(chǎn)品的質(zhì)量，關(guān)系著動力煤、煉焦煤的銷售情況，同時也影響環(huán)境保護(hù)以及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。

1 篩分過程

物料的篩分過程即用帶孔的篩面把粒度大小不相同的物料分成各種粒度級別，粒度大于篩孔的部分物料留在篩面上，而粒度小于篩孔的部分物料則透過篩孔，從而實(shí)現(xiàn)物料的分離。為了使物料順利分離，物料和篩面必須有相對運(yùn)動，克服顆粒之間、顆粒與篩面之間的各種力，才能使物料處于松散狀態(tài)，由于它們之間的相對運(yùn)動，篩面上的物料層被松散分離，粗顆粒之間的間隙越來越大，而細(xì)顆粒穿過物料層中粗顆粒之間的孔隙，占據(jù)物料層的下部空間，但是粗顆粒物料不能穿過細(xì)顆粒的小間隙，所以粗顆粒物料在運(yùn)動過程中逐漸受到排擠，向上層轉(zhuǎn)移，位置不斷上升，細(xì)顆粒物料位置不斷下降，使原來雜亂無章的顆粒群發(fā)生了分層，形成細(xì)顆粒物料在下層，粗顆粒物料在上層的規(guī)則排列。物料分層后，到達(dá)篩面的細(xì)顆粒與篩孔大小進(jìn)行比較，小于篩孔的細(xì)顆粒以一定的概率逐漸透過篩面成為篩下物，而物料層上層的那些大于篩孔尺寸的粗顆粒夾帶少量未透篩的細(xì)顆粒成為篩上產(chǎn)物，從而完成篩分過程。

篩分過程可看作物料分層和細(xì)粒透篩兩個階段相互交錯同時進(jìn)行。

2 影響物料篩分過程的因素

在篩分過程中，影響物料松散和分層以及透篩的各種因素都將影響物料的篩分效果，主要取決于以下三個方面:物料性質(zhì)、篩分設(shè)備的性能和對篩分設(shè)備的操作管理。

2.1 物料性質(zhì)

影響篩分效果的物料性質(zhì)主要包括:物料的粒度特性、物料的含水量、物料的含泥量、顆粒形狀以及顆粒密度等。

2.1.1 物料的粒度特性

為了說明顆粒透篩的難易程度，一般把物料的顆粒分為“粗大?！?、“阻礙粒”、“難篩粒”和“易篩?！?。“粗大?！奔戳６却笥诤Y孔尺寸1.5 倍的顆粒;“阻礙?！奔戳６却笥诤Y孔尺寸但又小于篩孔1.5 倍的顆粒;“難篩?！奔戳６刃∮诤Y孔但又大于篩孔尺寸3/4的顆粒;“易篩?！奔戳６刃∮诤Y孔尺寸3/4的顆粒。

在篩分過程中，“粗大?！睂τ凇半y篩粒”和“易篩?！弊陨隙孪蚝Y面轉(zhuǎn)移時阻礙作用并不大?！白璧K粒”雖然不能透篩，但是容易堵塞篩孔，妨礙“易篩?！蓖负Y。“難篩?！钡闹睆皆浇咏诤Y孔尺寸，透篩就越難。“易篩?！眲t容易透篩。物料中易篩粒含量越高越容易篩分，篩分效率和處理能力越高;相反，阻礙粒、難篩粒含量越高，篩分效率就越低。

2.1.2 物料的含水量

物料水分有兩種表示方法:一是物料表面所含的水分即外在水分，如開采原煤的井下噴水除塵;還有一種是存在于物料的孔隙中即內(nèi)在水分。在篩分過程中外在水分影響比較大?？茖W(xué)家曾經(jīng)做過實(shí)驗(yàn)，用常規(guī)振動篩對原煤進(jìn)行干法分級篩分實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)原煤水分增大時，篩分效率逐漸降低。

2.1.3 物料的含泥量

物料中如果含有容易結(jié)團(tuán)的黏土類物質(zhì)，即使物料水分比較低，篩分過程也較困難。因?yàn)轲ね令愇镔|(zhì)容易黏結(jié)成團(tuán)堵塞篩孔，導(dǎo)致篩分效率降低。解決的辦法:一是篩分前預(yù)先脫泥，二是向沿著篩面運(yùn)動的物料噴水，三是先烘干再篩分。

2.1.4 顆粒形狀

顆粒形狀對篩分過程的影響與篩孔形狀有很大關(guān)系。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以選擇合適的篩孔形狀來降低顆粒形狀對篩分效率的影響。

多角形、立方體或球形顆粒容易透過方形或者圓形篩孔。長條形、扁平形的顆粒則難以透過方形或者圓形篩孔，但是可以透過長方形篩孔。

2.1.5 顆粒密度

物料的密度組成也影響篩分過程。如果原煤中大塊矸石，黃鐵礦比較多，煤質(zhì)偏硬，在篩分過程中矸石位于底部，會阻礙細(xì)粒物料的分級透篩效果。

2.2 篩分設(shè)備性能及工藝參數(shù)

雖然物料性質(zhì)對篩分過程影響比較大，但是如果同一種物料用不同類型的篩分設(shè)備，篩分效果也不相同，這主要取決于設(shè)備參數(shù):篩面運(yùn)動形式、篩面傾角、篩箱的頻率和振幅等。

2.2.1 篩面運(yùn)動形式

不同種類的篩分設(shè)備，篩面的運(yùn)動形式不相同，對篩分效率的影響也不相同。固定篩篩面固定不動，所以篩分效率比較低。運(yùn)動的篩面與運(yùn)動形式有關(guān)。振動篩的篩面使顆粒在篩面上與篩孔的方向成一定角度被振動，振動頻率高，篩分效率好。篩面二次振動可以提高篩分效率、防止篩孔堵塞，但是影響篩面的使用壽命。

2.2.2 篩面傾角

篩面與水平面的夾角即篩面傾角。篩面一般呈一定的角度傾斜安裝，便于順利排出篩上物料。傾角的大小與篩分設(shè)備的篩分效率以及生產(chǎn)效率有很大關(guān)系。篩面傾角影響篩上物料的移動速度，傾角大則物料移動速度大，處理能力大，但是篩分效率低;反之亦然。篩面傾角的大小還與運(yùn)動形式有關(guān)。一般情況下，直線運(yùn)動的篩面傾角偏小，而圓周運(yùn)動的篩面傾角偏大。

2.2.3 拋射角

拋射角即指篩箱運(yùn)動方向與篩面形成的角度，是物料受力而拋起的方向角。篩分設(shè)備的拋射角越大，物料被拋得越高，越有利于物料透篩，篩分效率越高，但是處理能力相對下降，反之亦然。一般直線振動篩的拋射角是30°～65°。

2.2.4 篩箱的頻率和振幅

篩箱的頻率和振幅決定篩箱和篩面上物料相對運(yùn)動的加速度和速度。若篩面運(yùn)動的加速度和速度太小，物料得不到充分的松散，不利于物料分層透篩;但是如果篩面運(yùn)動的加速度和速度過大，物料和篩面接觸的機(jī)會太少，也不利于分層透篩，同時設(shè)備的強(qiáng)度受到影響。

一般篩箱的最大加速度不超過70～85 m/s2。細(xì)粒物料篩分可以選擇較大的頻率和較小的振幅，而粗粒物料篩分則應(yīng)該選擇較小的頻率和較大的振幅。

2.2.5 篩面的長度和寬度

為了提高篩分設(shè)備的處理能力以及篩分效果，需要對篩分設(shè)備選擇合適的長度和寬度。通常，當(dāng)篩分設(shè)備的各項(xiàng)生產(chǎn)條件相同時，篩分效率的高低主要取決于篩面的長度，生產(chǎn)效率的高低則取決于篩面的寬度。

篩面的長度影響篩分效率。因?yàn)楹Y面的長度和篩分時間的長短有很大關(guān)系。篩面長度越長，則物料篩分時間越長，篩分效率越高。但是任意延長篩分時間也不必要。因?yàn)樵诤Y分過程中，開始時篩分效率增加較快，但是隨著時間延長，篩分效率的增加逐漸減慢。如果繼續(xù)增加篩分時間來提高篩分效率是不合理的。不同的篩分作業(yè)對產(chǎn)品的要求不同，因此，在不同的作業(yè)場所要求的篩面長度也不相同，應(yīng)該選擇合適的篩面長度。

篩面的寬度影響篩分設(shè)備的處理能力。為了保證物料的篩分效果，篩面上的物料應(yīng)該保持一定的厚度。當(dāng)物料的厚度一定時，物料的通過能力主要取決于篩分設(shè)備的寬度，即篩面越寬，生產(chǎn)能力越大。但是篩分設(shè)備的寬度不能過大，如果寬度過寬，有可能造成給料不均勻;在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，篩子允許的寬度受傳動裝置和篩框骨架強(qiáng)度的影響;如果篩面過寬，則篩子的傳動軸和篩框橫梁的斷面尺寸同樣需要加大，篩框的受力情況就會變差。

2.2.6 篩孔形狀

篩面上常用的篩孔有圓形篩孔、正方形篩孔和長方形篩孔。圓形篩孔與其它形狀篩孔相比較，在尺寸相同的情況下，透過篩孔的產(chǎn)物粒度比較小。而正方形篩孔、長方形篩孔的篩面有效面積比較大、處理能力較高，處理高水分物料時可以較少發(fā)生篩面堵塞現(xiàn)象。篩孔的形狀有多種多樣，如何選擇篩孔形狀主要取決于篩分產(chǎn)品的用途。

2.2.7 篩孔的尺寸

篩孔的尺寸越大，單位面積篩面處理的物料越多，處理能力越大，篩分效果越好。因?yàn)閷τ谕涣６燃墑e的物料，篩孔增大則相當(dāng)于“易篩粒”增多。

不同的篩分作業(yè)對產(chǎn)品的要求不同，如何選擇合適的篩孔大小主要取決于篩分作業(yè)的目的，一般在滿足要求的情況下盡量選擇大篩孔。

2.3 操作管理

篩分設(shè)備的操作管理也是影響篩分效果不可忽視的因素。精心維護(hù)和正確操作是提高篩分效率的有效途徑。給料要求連續(xù)、均勻和適量，使物料沿著整個篩面寬度分布成適宜的等厚層，提高篩分效率。如果給料過少料層比較薄，不能充分利用篩面的有效面積，降低了設(shè)備的處理能力;如果過負(fù)荷，雖然處理能力大，但是物料無法充分松散會導(dǎo)致篩分設(shè)備變成運(yùn)輸設(shè)備，有一部分細(xì)粒來不及透篩從而降低篩分效率。料層的厚薄要根據(jù)篩孔大小確定，一般料層厚度不宜超過篩孔尺寸的4 倍。

要加強(qiáng)對篩分設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，防止堵塞篩孔或篩孔磨損過大，及時清理篩面和維修更換損壞的篩面，保證設(shè)備的完好狀態(tài)。

3 結(jié)束語

影響篩分設(shè)備的篩分效率的因素有很多，在生產(chǎn)過程中，不同的篩分作業(yè)對產(chǎn)品的要求各不相同，要根據(jù)實(shí)際情況采取適當(dāng)?shù)拇胧?，最大限度地提高篩分設(shè)備的處理能力。

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