摘要 介紹一種新型篩分設(shè)備，對目前潮濕細粒粘性物料的篩分問題提出了一種新思路，強調(diào)對難篩物料的篩分應(yīng)該采用大振幅、大振動強度和彈性篩面的工藝參數(shù)，強調(diào)采用篩板振動篩箱不振動的機械結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)難篩物料的篩分過程。

關(guān)鍵詞 大振幅 大振動強度 彈性篩面 篩板振動

一、概述

潮濕細粒級粘性物料的干法篩分是當(dāng)今國內(nèi)外研究篩分技術(shù)的難點，因為潮濕細粒級粘性物料互相粘結(jié)成團松散困難，或粘附在篩面上堵塞篩孔，使篩面的有效篩分面積降低，導(dǎo)致篩分效率下降，料群不松散、不分層，整體運動，使篩分過程難以完成。因而潮濕細粒級粘性物料的篩分是篩分作業(yè)中急需解決的重大課題。煤炭的深度篩分對合理利用煤炭資源是選煤中重要的一個環(huán)節(jié)，我們國家非常需要。由于采煤機械化程度的提高，煤粉量增加，加上環(huán)保要求的灑水除塵，使得井下原煤水份迅速提高，有些礦區(qū)原煤水份已達到12～14%，造成井下原煤又濕又粘。這都給選煤廠和篩選廠的篩分作業(yè)帶來極大困難，用普通篩分方法即使是以13 mm分級也有相當(dāng)難度。這一問題也引起世界各煤炭大國的重視，進行了廣泛的研究工作，設(shè)計出十幾種不同類型的篩分設(shè)備，力圖解決篩分領(lǐng)域中的這一難題，但潮濕物料的篩分仍然有很大困難。

篩子能否大型化標志著一個國家的工業(yè)發(fā)展水平。篩子的大型化是指篩子運動參數(shù)的大型化和篩分面積的大型化。篩子運動參數(shù)的大型化主要解決難篩物料的篩分問題，篩子面積大型化主要解決篩子處理能力問題。篩子大型化給篩分機械結(jié)構(gòu)強度提出高要求，普通篩子機械結(jié)構(gòu)已難以滿足這一要求。難篩物料運動規(guī)律表明：要獲得良好的篩分效果和大的處理能力，必須采用足夠大的振幅和振動強度，振動強度一般表示為k=Aω2/g，對振動機械來說，篩寬增加一倍，管梁的應(yīng)變要增加16倍，這給機械制造業(yè)帶來困難。北京博后篩分公司設(shè)計的博后篩其運動參數(shù)設(shè)計和機械結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足了篩分設(shè)備大型化和潮濕細粒級粘性物料的篩分規(guī)律。

二、博后篩的篩分機理

傳統(tǒng)的篩分設(shè)備都是篩面與篩箱一起振動。博后篩改變了傳統(tǒng)篩子的機械結(jié)構(gòu)，采用多段獨立篩面振動而篩箱和機架不振動的運動方式，從入料口到排料端多段篩面各自獨立振動，每段篩面振幅、振動強度可調(diào)，振動強度逐級遞減。篩面振動而篩箱不振動的結(jié)構(gòu)方式，使篩子的參振質(zhì)量減少，容易實現(xiàn)運動參數(shù)大型化和篩分設(shè)備的大型化。博后篩選用大振幅、大振動強度和彈性篩面的運動參數(shù)，解決難篩物料的篩分問題。理論和實踐證明是可行的方法。

料群運動有其自身規(guī)律性，在物料水份較低情況下，由于物料之間、物料與篩絲之間沒有粘結(jié)力或粘結(jié)力很小，料群的流動性好，顆粒只要比篩孔尺寸小，顆粒與篩網(wǎng)間存在相對運動，小于篩孔尺寸的物料，就可以透篩。當(dāng)物料水份增大，物料之間、物料與篩網(wǎng)之間的粘結(jié)力增大時，情況就不同了。篩分過程分為松散、分層和透篩三個階段。松散是分層的前提，物料分層是完成篩分過程的條件，物料透篩是篩分的目的。物料在篩面上受篩面外力的作用處于一定的松散狀態(tài)，使每一顆粒都能獲得相互位移所必需的能量和空間，以保證細粒順利透篩。大量粒度不同、粗細混雜的散狀物料進入篩面，只有其中一部分顆粒與篩面直接接觸，而接觸篩面的這部分物料中，又不全是小于篩孔尺寸的細粒物料，大部分小于篩孔的細粒物料，分布在料層的各個部位。但是由于物料與篩面作相對運動，篩面上的料層被松散，大顆粒之間本來就存在的較大孔隙被進一步擴大，小顆粒乘機穿過孔隙進入到下層；由于小顆粒孔隙小，大顆粒不能穿過，因此大顆粒在運動中位置不斷升高。于是，原來雜亂排列的料群經(jīng)過一段時間的析離，按粒度分層，形成小顆粒在下、大顆粒在上的較規(guī)律排列。這樣，小于篩孔的細粒得到透篩，實現(xiàn)了粗細顆粒分離，即完成篩分過程。

篩分的首要條件是松散，物料的粘度增加，使松散變得困難，物料的流動性變差，這時就需要物料之間和物料與篩網(wǎng)之間要有足夠大的動力，即篩面要賦予料層足夠大的能量，松散才有可能。振幅過小，物料拋不起來，物料整體向前滑動，分層困難，篩分過程難以完成。博后篩采用大振幅、大振動強度和彈性篩面恰好滿足了難篩物料這一篩分工藝特點。當(dāng)篩面產(chǎn)生的激振力大于物料與篩絲間的粘結(jié)力時，物料就要脫離篩絲，物料之間的相互分離活躍起來，篩網(wǎng)就不會堵塞，篩分過程就能有效地進行。但是，顆粒越小，粘度越大，所獲得的慣性力也就越小，這使小顆粒必需獲得很大的加速度才有可能，這時普通篩箱結(jié)構(gòu)已難以滿足大振動強度要求。博后篩采用大振幅、大振動強度和彈性篩面的運動參數(shù)，有利于切斷物料之間的粘結(jié)力，迫使物料強制分層。博后篩強調(diào)快速薄料層篩分，物料進入篩子后在篩面大振動強度作用下，物料迅速沿篩面展開，加快了物料與篩面間的相對運動速度，物料快速的薄料層篩分，使細粒級粘性物料的分層非常容易，小于篩孔尺寸的細顆?？梢垣@得更多的透篩機會。物料的快速篩分過程，實際上也是不斷清理篩孔的過程，潮濕細粒級粘性物料難以在篩絲上架橋聯(lián)網(wǎng)，篩分過程篩面始終保持最大的開孔率，整個篩面得以充分利用。博后篩采用大振幅、大振動強度和彈性篩面的工藝參數(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中有效的解決了難篩物料的篩分問題。

三、博后篩主要技術(shù)參數(shù)如下：

1. 入料粒度：150~0 mm ；

2. 入料水分：不限（難篩原煤）；

3. 處 理 量：500 t/h；

4. 分級粒度：6 mm；

5. 篩分效率：85%；

6. 限下率：〈10%；

7. 限上率：〈15%；

8. 篩面尺寸：4000×1060 mm；

9. 篩面面積：40 m2；

10. 篩面傾角：25°；

11. 篩面段數(shù)：4段；

12. 振動方式：篩面振動，篩箱不振動。各段篩面獨立振動；

13. 振幅：18~25 mm；

14. 頻率：740 r/min；

15. 振動強度：5～8；

16. 電機數(shù)量：8；

17. 電機功率：8×15 kw；

18. 篩子重量：36 t；

19. 減振方式：設(shè)計有二次減振系統(tǒng)。

四、結(jié)論

博后篩通過大量工業(yè)應(yīng)用，展示出巨大優(yōu)勢。博后篩的工藝參數(shù)特點，使它區(qū)別于其他類型的篩分設(shè)備。它能在大處理量前提下，有效處理潮濕物料而不堵篩孔。工作過程中始終保持最大的開孔率，從而篩分效率高，處理能力大，大振動強度和物料運動的高速度，使細粒物料快速分層、透篩，從而把水分和粘度對篩分效果的影響降到最低限度。博后篩超大篩面和大處理能力滿足了現(xiàn)場的生產(chǎn)需要。篩子機械結(jié)構(gòu)的改變，采用分段式篩面結(jié)構(gòu)，篩面振動而篩箱和機架不振動的運動方式使博后篩大型化成為現(xiàn)實。篩子工作過程中篩箱和機架通過二次減振對地基振動很小。博后篩是處理潮濕細粒級粘性物料最有效的篩分設(shè)備。

我們對潮濕細粒級粘性物料的干法篩分技術(shù)和篩分機械博后篩進行了深入的研究與分析，形成了獨特的篩分方法。從博后篩工業(yè)應(yīng)用和研究結(jié)果可以得出以下主要結(jié)論：

1. 通過理論研究和工業(yè)應(yīng)用表明，對于處理潮濕細粒級粘性物料的篩分，博后篩可以獲得良好的篩分效果和大的處理能力，是最有效的篩分設(shè)備。

2. 工業(yè)應(yīng)用表明采用大振幅、大振動強度和彈性篩面，對于處理潮濕細粒級粘性物料的篩分是目前最有效果的篩分方法。

3. 篩子在篩分過程中僅篩面振動，篩箱和機架不參振的方式，降低了篩子的參振質(zhì)量。多段篩面獨立振動，經(jīng)過二次減振減少了篩子對地基的動負荷。

4. 多段篩面的結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足了大振幅、大振動強度的篩分工藝要求和篩分機械強度要求，解決了篩子的大型化問題。博后篩篩分面積達到60 m2，是目前世界上難篩物料篩分面積最大的篩分設(shè)備。

5. 物料在博后篩中存在復(fù)雜的運動規(guī)律性，有分叉、混沌現(xiàn)象，單顆粒、薄料層與料群有不同的運動規(guī)律性，顆粒運動的混沌現(xiàn)象有利于粘性物料的松散和透篩。

6. 博后篩數(shù)學(xué)模型建立的因素分析，考慮到顆粒本身的形狀，篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)、彈性系數(shù)和運動速度等因素，揭示了顆粒幾何透篩概率的內(nèi)在規(guī)律性，接近真實的物料透篩過程。

7. 博后篩機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計、計算，剛度、強度滿足大振動強度要求。顯然，本文所涉及到的問題都有待于進一步的完善，許多理論和工程實際問題還須要更深入的研究。隨著新型材料、計算機等學(xué)科和整體工業(yè)的發(fā)展，將給篩分理論和篩分機械的研究提供有力的幫助。人類的篩分技術(shù)不斷向前發(fā)展，科技無限，創(chuàng)造無限。

五、博后篩部分使用單位

1. 美國亞美公司山西陽城大寧煤礦，6 mm篩分，能力300 t/h，面積35 m2。

2. 美國亞美公司山西陽城大寧煤礦，30 mm篩分，能力300 t/h，面積28 m2。

3. 河南義馬煤業(yè)集團千秋礦選煤廠，6 mm篩分，能力300 t/h，面積29 m2。

4. 河南永城煤業(yè)集團城郊礦選煤廠，13 mm篩分，能力300 t/h，面積20 m2。

5. 河南永城煤業(yè)集團城郊礦選煤廠，0.5 mm篩分，能力120 t/h，面積15.6 m2。

6. 安徽淮南煤業(yè)集團謝橋礦選煤廠，6 mm篩分，能力450 t/h，面積34 m2。

7. 安徽淮北煤業(yè)集團祁南礦選煤廠，13 mm篩分，能力380 t/h，面積22 m2。

8. 寧夏太西煤業(yè)集團大武口選煤廠，0.5 mm篩分，能力180 t/h，面積18 m2。

9. 山東淄博煤業(yè)集團許廠礦選煤廠，8 mm篩分，能力400 t/h，面積37 m2。

10. 山東兗礦集團北宿煤礦，6 mm篩分，能力200 t/h，面積12.5 m2。

11. 義馬煤業(yè)集團常村煤礦，8 mm篩分，能力300 t/h，面積25 m2。

12. 義馬煤業(yè)集團楊村煤礦，35 mm篩分，能力300 t/h，面積10 m2。

13. 山東肥城煤業(yè)集團桃陽煤礦，8 mm篩分，能力350 t/h，面積30 m2。

14. 重慶廣安龍灘煤礦，8 mm篩分，能力350 t/h，面積30 m2。

15. 邯鄲煤業(yè)集團云駕嶺煤礦8 mm篩分，能力350 t/h，面積26 m2。

作者：孫剛