振動(dòng)篩是一種以高頻率、高振動(dòng)強(qiáng)度為主要特征的振動(dòng)篩,主要適用于0.5mm以下細(xì)粒物料的濕式分級(jí)與固液分離。在選煤行業(yè)中,因其投資和運(yùn)行成本較低,使得大多數(shù)選煤廠都有能力采用其回收煤泥,從而實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)和改善選煤廠的環(huán)境,而具有明顯的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。目前在國內(nèi)外已得到廣泛的推廣與應(yīng)用。
1　 國外高頻振動(dòng)篩的研究現(xiàn)狀
        早在20世紀(jì)50年代初期,國外就已研發(fā)出高頻振動(dòng)篩。在冶金行業(yè)中,用作選礦廠細(xì)粒鐵礦石分級(jí);在煤炭加工中,用于煤泥脫水、脫介和分級(jí)等。目前,國外擁有該項(xiàng)技術(shù)的國家有美國、澳大利亞、德國、法國和芬蘭等。其產(chǎn)品也呈現(xiàn)出多樣化,如申克公司生產(chǎn)的SLV型高頻振動(dòng)脫水篩、諾德伯格公司生產(chǎn)的HF型高頻振動(dòng)篩等。
        目前,從所查閱的文獻(xiàn)來看,國外設(shè)計(jì)的高頻振動(dòng)篩的振動(dòng)參數(shù)彼此相差很大,綜合起來,振動(dòng)頻率24～60Hz,振動(dòng)強(qiáng)度5～11gn。國外生產(chǎn)的高頻振動(dòng)篩具有處理量大、效率高、性能穩(wěn)定、壽命較長等優(yōu)點(diǎn),但缺點(diǎn)主要是價(jià)格昂貴、處理量小、性價(jià)比不高等,目前,其跨度最大只有1.8m。雖然國外高頻振動(dòng)篩型號(hào)各異,但工作原理基本都相似。下面對(duì)其中最具典型的美國德瑞克高頻篩、維爾科脫水篩和SD型高頻振動(dòng)篩加以簡要分析。
111　德瑞克高頻振動(dòng)細(xì)篩
德瑞克高頻振動(dòng)細(xì)篩是美國德瑞克公司在1951年發(fā)明的,結(jié)構(gòu)原理如圖1所示,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
(1)采用了高頻、低幅(60Hz,0.8mm),也采用正傾角,大傾角篩面(>30°),篩面具有較高的運(yùn)輸能力。
(2)篩機(jī)有3塊獨(dú)立篩面,對(duì)其分別給料,在保持相同篩分效率的情況下,與單點(diǎn)給料的篩子相比,其處理能力大1.5倍。
(3)篩上物溜槽的結(jié)構(gòu)獨(dú)特,不阻礙來自中間和排料端篩面的篩下水落入篩機(jī)的篩下水漏斗。
(4)激振器被安裝在篩箱上部,能產(chǎn)生60Hz的激振力。而篩面采用金屬絲編織的夾層篩網(wǎng),其優(yōu)點(diǎn)是不易堵塞,因此不必經(jīng)常清洗。

圖1　德瑞克高頻振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)原理
目前,德瑞克高頻振動(dòng)篩主要適用于從<0.5mm煤泥水中回收>0.15mm細(xì)粒煤泥,試驗(yàn)表明,它適宜的入料濃度較低(20%～40%),在不加噴水的條件下篩分效率甚至可以達(dá)到88%～92%。另外,有關(guān)文獻(xiàn)表明,德瑞克公司研制成功的Urethane高效內(nèi)膜聚酯篩網(wǎng)、Pyramid三維篩網(wǎng)、Sandwich夾層篩網(wǎng),它們的應(yīng)用,更加增強(qiáng)了德瑞克高頻振動(dòng)篩處理細(xì)粒物料的性能。
112　維爾科脫水篩
美國林納特克斯公司生產(chǎn)的維爾科脫水篩,其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
(1)來自給料箱的料漿以幾乎垂直的方向給入。
(2)給料端篩面的傾角>45°,主篩面呈負(fù)傾角安裝,整個(gè)篩面呈V形狀態(tài)。
(3)給料端篩面和主篩面的前段采用楔形條縫篩面,排料端則采用聚氨脂篩板,篩縫從入料端到中部再到排料端逐漸增大。
(4)2臺(tái)電機(jī)被安裝在篩箱的承重橫梁上,調(diào)整電機(jī)兩端軸伸上的偏心配重,則可調(diào)節(jié)振幅,另外排料端設(shè)有堰板,可調(diào)整篩面上物料層厚度。

圖2　維爾科脫水篩結(jié)構(gòu)原理
113　SD型高頻振動(dòng)篩
美國康威德公司生產(chǎn)的SD型高頻振動(dòng)篩,發(fā)展最快,應(yīng)用也最廣泛。目前,此種類型的高頻振動(dòng)篩最小寬度0.9m,最大寬度1.8m。其主要特點(diǎn):
(1)篩面采用了-5°角安裝,振幅為3mm,振次為1474r/min,由于篩上物料的爬坡行走,使篩上物料有一定厚度。因此,自身也起過濾作用,從而使物料的水分低,截留的粒度更小。
(2)采用特質(zhì)G-MASTEF激振器或振動(dòng)電機(jī),篩面選用聚氨酯或不銹鋼條縫。
(3)可提供多種產(chǎn)物,篩體結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、使用壽命長、處理能力大、效率高。
2　我國高頻振動(dòng)篩的研究現(xiàn)狀
在我國,對(duì)高頻振動(dòng)篩的技術(shù)的開發(fā)進(jìn)展比較晚,直到20世紀(jì)70年代末期,也僅在冶金系統(tǒng)內(nèi)開始少量引進(jìn)高頻振動(dòng)篩。我國研制、試驗(yàn)高頻振動(dòng)篩是從20世紀(jì)80年代初開始的,其比較典型的研究如下。
(1)：冶金部長沙礦冶研究院在1982年試制的GPS-900-3型高頻振動(dòng)細(xì)篩,在有色金屬礦進(jìn)行了試驗(yàn),取得了比較理想的效果,又于1986年9月開始在密云鐵礦進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),與原有的弧形篩相比,其篩分與分級(jí)效率提高1倍以上。后來又于20世紀(jì)90年代初采用GPS-1400-3型高頻振動(dòng)篩在馬鋼南山鐵礦凹山選礦廠進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn),并利用計(jì)算機(jī)建立高頻振動(dòng)篩工藝參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型,為高頻振動(dòng)篩的最優(yōu)化控制提供了依據(jù)。
(2)：為了適應(yīng)煤泥回收和細(xì)粒脫水分級(jí)的需要,煤炭科學(xué)研究總院唐山研究院負(fù)責(zé)研究設(shè)計(jì)的GPS-1025高頻振動(dòng)脫水篩,通過在1990年在遼寧阜新海州礦選煤廠的工業(yè)性試驗(yàn)表明:該篩機(jī)達(dá)到國內(nèi)同類篩機(jī)的先進(jìn)水平。又于2004年研制成功了QZK-1833和QZK-2041曲面篩,現(xiàn)場(chǎng)取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
(3)：在原煤炭部“七五”科技項(xiàng)目中,由原平頂山選煤設(shè)計(jì)研究院在1989年3月研究設(shè)計(jì)出第1臺(tái)具有可調(diào)幅頻特性的GZ-631型高頻試驗(yàn)篩,在1990年5月在林西礦選煤廠完成了振動(dòng)參數(shù)試驗(yàn)和研究,研究了其振動(dòng)參數(shù)與篩分工藝指標(biāo)之間的關(guān)系。
目前,高頻振動(dòng)篩在我國選煤行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛。從市場(chǎng)反映的情況來看,每年需求約有100臺(tái)高頻振動(dòng)脫水篩,其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益十分顯著。因此,國內(nèi)的許多大型的振動(dòng)篩制造廠商也緊跟市場(chǎng)的需求,研制出了許多類型的高頻振動(dòng)脫水篩。如北京華宇工程有限公司(原平頂山選煤設(shè)計(jì)院)研制的GZ系列濾層脫水式高頻篩;煤炭科學(xué)研究總院唐山研究院研制的QZK系列曲面篩、GPS系列高頻篩和DZSM系列電磁振動(dòng)高頻篩;唐山匯力太行振動(dòng)機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的TSS系列脫水篩;江蘇博后選煤機(jī)械有限公司生產(chǎn)的GBHS型高頻篩和BHKS系列高頻煤泥脫水篩;山西賽德篩分技術(shù)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GPS系列高頻振動(dòng)脫水篩和GZ系列高頻篩等,從而使國內(nèi)高頻振動(dòng)篩市場(chǎng)競爭更加的激烈。雖然型號(hào)彼此不同,但原理基本相差不大,綜合起來,目前我國已開發(fā)的主要有GPS型高頻直線振動(dòng)篩、QZK系列曲面篩和DZS型高頻振動(dòng)電磁細(xì)篩。下面對(duì)其各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加以簡單的介紹。
211　GPS系列高頻圓振動(dòng)篩
GPS系列高頻圓振動(dòng)篩,主要用于精煤泥的回收,在50～60Hz頻率下工作,其結(jié)構(gòu)外形如圖3所示。

圖3　GPS系列高頻圓振動(dòng)篩
(1)篩機(jī)是在薄料層中進(jìn)行而且以精確篩分為基礎(chǔ)的煤泥篩分分級(jí)設(shè)備。
(2)按圓振動(dòng)篩的原理進(jìn)行工作,具有33.3Hz的高頻率與大于5gn的振動(dòng)強(qiáng)度。
(3)篩面采用“三明治”篩網(wǎng)的復(fù)合篩面,其開孔率可達(dá)36%,防堵效果非常好。
212　GZ,GZT型高頻直線振動(dòng)篩

高頻直線振動(dòng)篩分為GZ型高頻振動(dòng)篩和GZT型低噪高頻振動(dòng)篩,兩者不同之處在于GZ型高頻振動(dòng)篩振動(dòng)器為單元組合式,而篩框?yàn)檎w焊接結(jié)構(gòu),GZT型低噪高頻振動(dòng)篩的振動(dòng)器為箱式,篩框?yàn)榱私档驮肼暡捎昧藠A層式側(cè)壁和橫梁,其共同的特點(diǎn):
(1)按自同步原理工作,振動(dòng)器由雙電機(jī)分別驅(qū)動(dòng),兩傳動(dòng)軸間無強(qiáng)迫聯(lián)系。
(2)篩面由弧形段與負(fù)傾角直線段組成,弧形段條縫與物料運(yùn)動(dòng)方向垂直,主篩面條縫與運(yùn)動(dòng)方向相同。
213　QZK系列曲面篩
QZK系列曲面篩基本原理和GZ型相似,但篩面克服了GZ型過高的缺點(diǎn),其篩面一般采用不銹鋼階梯焊接篩板或復(fù)合篩板,如圖4所示。

圖4　QZK系列曲面篩
目前該技術(shù)發(fā)展最快,該類篩機(jī)采用工作頻率為24Hz,振幅為2～2.5mm,振動(dòng)強(qiáng)度為5～7gn,其具有篩上物料水分低(≤24%)、處理能力大和固體回收率高等優(yōu)點(diǎn)。近年來隨著大型選煤廠的相繼建設(shè),QZK系列曲面篩的規(guī)格也不斷創(chuàng)新,目前,QZK-2041型是國內(nèi)應(yīng)用成功的最大機(jī)型,而該類篩機(jī)的最大跨度已經(jīng)達(dá)到2.4m,長度為4.5m,這是國內(nèi)也是世界上跨度最大的高頻脫水篩。該類篩機(jī)采用塊偏心振動(dòng)器和油脂潤滑的結(jié)構(gòu),其缺點(diǎn)主要是篩分下限受限,單位面積的處理能力低等。
214　DZS型電磁振動(dòng)細(xì)篩
電磁振動(dòng)細(xì)篩具有體輕、能耗低、分級(jí)下限低、無動(dòng)載等優(yōu)點(diǎn),主要用于煤泥分級(jí)、脫水作業(yè),由于其可以回收大部分的煤泥,在有些煤泥煤質(zhì)比較好的情況下,也可以代替浮選,因此也得到廣泛的應(yīng)用。目前,我國開發(fā)了DZS型產(chǎn)品。如圖5所示。

圖5　DZS型電磁振動(dòng)細(xì)篩
其主要特點(diǎn):
(1)DZS型電磁振動(dòng)篩是大傾角、使用不銹鋼網(wǎng)狀篩面,由激振器直接激振篩面而篩箱并不振動(dòng)的振動(dòng)篩,由于振動(dòng)系統(tǒng)在近共振狀態(tài)工作,耗能低。
(2)篩面由不銹鋼復(fù)合篩網(wǎng)加托網(wǎng)組成,每臺(tái)篩子沿篩長布置若干個(gè)振動(dòng)器,每個(gè)振動(dòng)器單獨(dú)激振篩面,由于各點(diǎn)弦振的疊加作用,篩面實(shí)際振幅比激振點(diǎn)大。
3　國內(nèi)外高頻振動(dòng)篩的發(fā)展趨勢(shì)
(1)向大型化發(fā)展。高頻振動(dòng)篩的大型化指篩子的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與面積的大型化,主要分別解決物料的篩分效果的問題和篩子的處理能力的問題,大型化可以減少篩分設(shè)備的數(shù)量和費(fèi)用、減少廠房面積、減少初期基建投資。
(2)向減少參振質(zhì)量發(fā)展。通過參振質(zhì)量的減少,激振力也可以隨之減小,由此可以保證強(qiáng)度和剛度,降低振動(dòng)噪音,并可起到良好的減振效果。
(3)向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化,這是便于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和降低成本的有效途徑。
(4)對(duì)高頻振動(dòng)篩在選煤中的用途進(jìn)行分析與研究。目前,高頻振動(dòng)篩代替沉降過濾離心機(jī)、加壓過濾機(jī)或者隔膜過濾機(jī),進(jìn)行浮選精煤脫水,代替浮選系統(tǒng)和回收組煤泥等,在洗煤廠進(jìn)行的實(shí)踐,取得良好效果。今后,將對(duì)其在選煤中的其他用途進(jìn)行分析與研究,提高其在選煤中的作用。
4　我國高頻振動(dòng)篩存在的問題
(1)對(duì)篩機(jī)本身結(jié)構(gòu)了解不夠。在設(shè)計(jì)過程中由于對(duì)各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的了解不夠,在生產(chǎn)中容易造成應(yīng)力集中,進(jìn)而造成側(cè)板、支撐梁、篩板等斷裂現(xiàn)象,影響正常的生產(chǎn)活動(dòng)。
(2)在向大型化設(shè)計(jì)過程中進(jìn)步緩慢。目前,國內(nèi)應(yīng)用成功的最大的型號(hào)是QZK-2041曲面篩,正在研究中的GFS-2445曲面篩,但由于對(duì)結(jié)構(gòu)了解不夠,目前還處于不太成熟的階段。
(3)對(duì)高頻振動(dòng)篩技術(shù)參數(shù)之間的關(guān)系了解不夠。由于對(duì)高頻振動(dòng)篩各個(gè)工藝參數(shù)或振動(dòng)參數(shù)之間關(guān)系的了解不夠,在設(shè)計(jì)或選型上容易出現(xiàn)失誤,造成“跑水”和“跑粗”等現(xiàn)象,以致影響正常的生產(chǎn)。
(4)材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足不了要求。目前,國內(nèi)對(duì)材質(zhì)的研究與國外相比還有許多差距,使國產(chǎn)高頻振動(dòng)篩的壽命普遍較低,目前壽命一般在3～5a,而國外的為8a左右,因而造成生產(chǎn)成本增加和資源浪費(fèi)。

作者：11煤炭科學(xué)研究總院唐山研究院;21鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司東鞍山燒結(jié)廠（趙環(huán)帥1　王振年2）
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