摘要 介紹一種新型篩分設(shè)備，對(duì)目前潮濕細(xì)粒粘性物料的篩分問(wèn)題提出了一種新思路，強(qiáng)調(diào)對(duì)難篩物料的篩分應(yīng)該采用大振幅、大振動(dòng)強(qiáng)度和彈性篩面的工藝參數(shù)，強(qiáng)調(diào)采用篩板振動(dòng)篩箱不振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)難篩物料的篩分過(guò)程。

關(guān)鍵詞 大振幅 大振動(dòng)強(qiáng)度 彈性篩面 篩板振動(dòng)

一、概述

潮濕細(xì)粒級(jí)粘性物料的干法篩分是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究篩分技術(shù)的難點(diǎn)，因?yàn)槌睗窦?xì)粒級(jí)粘性物料互相粘結(jié)成團(tuán)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(yùn)動(dòng)，使篩分過(guò)程難以完成。因而潮濕細(xì)粒級(jí)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(duì)合理利用煤炭資源是選煤中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，我們國(guó)家非常需要。由于采煤機(jī)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(dá)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(lái)極大困難，用普通篩分方法即使是以13 mm分級(jí)也有相當(dāng)難度。這一問(wèn)題也引起世界各煤炭大國(guó)的重視，進(jìn)行了廣泛的研究工作，設(shè)計(jì)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(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平。篩子的大型化是指篩子運(yùn)動(dòng)參數(shù)的大型化和篩分面積的大型化。篩子運(yùn)動(dòng)參數(shù)的大型化主要解決難篩物料的篩分問(wèn)題，篩子面積大型化主要解決篩子處理能力問(wèn)題。篩子大型化給篩分機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提出高要求，普通篩子機(jī)械結(jié)構(gòu)已難以滿足這一要求。難篩物料運(yùn)動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度，振動(dòng)強(qiáng)度一般表示為k=Aω2/g，對(duì)振動(dòng)機(jī)械來(lái)說(shuō)，篩寬增加一倍，管梁的應(yīng)變要增加16倍，這給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)困難。北京博后篩分公司設(shè)計(jì)的博后篩其運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足了篩分設(shè)備大型化和潮濕細(xì)粒級(jí)粘性物料的篩分規(guī)律。

二、博后篩的篩分機(jī)理

傳統(tǒng)的篩分設(shè)備都是篩面與篩箱一起振動(dòng)。博后篩改變了傳統(tǒng)篩子的機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用多段獨(dú)立篩面振動(dòng)而篩箱和機(jī)架不振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式，從入料口到排料端多段篩面各自獨(dú)立振動(dòng)，每段篩面振幅、振動(dòng)強(qiáng)度可調(diào)，振動(dòng)強(qiáng)度逐級(jí)遞減。篩面振動(dòng)而篩箱不振動(dòng)的結(jié)構(gòu)方式，使篩子的參振質(zhì)量減少，容易實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度和彈性篩面的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，解決難篩物料的篩分問(wèn)題。理論和實(shí)踐證明是可行的方法。

料群運(yùn)動(dòng)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(méi)有粘結(jié)力或粘結(jié)力很小，料群的流動(dòng)性好，顆粒只要比篩孔尺寸小，顆粒與篩網(wǎng)間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(shí)，情況就不同了。篩分過(guò)程分為松散、分層和透篩三個(gè)階段。松散是分層的前提，物料分層是完成篩分過(guò)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(xì)粒順利透篩。大量粒度不同、粗細(xì)混雜的散狀物料進(jìn)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(xì)粒物料，大部分小于篩孔的細(xì)粒物料，分布在料層的各個(gè)部位。但是由于物料與篩面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，篩面上的料層被松散，大顆粒之間本來(lái)就存在的較大孔隙被進(jìn)一步擴(kuò)大，小顆粒乘機(jī)穿過(guò)孔隙進(jìn)入到下層；由于小顆粒孔隙小，大顆粒不能穿過(guò)，因此大顆粒在運(yùn)動(dòng)中位置不斷升高。于是，原來(lái)雜亂排列的料群經(jīng)過(guò)一段時(shí)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(xì)粒得到透篩，實(shí)現(xiàn)了粗細(xì)顆粒分離，即完成篩分過(guò)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(dòng)性變差，這時(shí)就需要物料之間和物料與篩網(wǎng)之間要有足夠大的動(dòng)力，即篩面要賦予料層足夠大的能量，松散才有可能。振幅過(guò)小，物料拋不起來(lái)，物料整體向前滑動(dòng)，分層困難，篩分過(guò)程難以完成。博后篩采用大振幅、大振動(dòng)強(qiáng)度和彈性篩面恰好滿足了難篩物料這一篩分工藝特點(diǎn)。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(shí)，物料就要脫離篩絲，物料之間的相互分離活躍起來(lái)，篩網(wǎng)就不會(huì)堵塞，篩分過(guò)程就能有效地進(jìn)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(shí)普通篩箱結(jié)構(gòu)已難以滿足大振動(dòng)強(qiáng)度要求。博后篩采用大振幅、大振動(dòng)強(qiáng)度和彈性篩面的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，有利于切斷物料之間的粘結(jié)力，迫使物料強(qiáng)制分層。博后篩強(qiáng)調(diào)快速薄料層篩分，物料進(jìn)入篩子后在篩面大振動(dòng)強(qiáng)度作用下，物料迅速沿篩面展開(kāi)，加快了物料與篩面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，物料快速的薄料層篩分，使細(xì)粒級(jí)粘性物料的分層非常容易，小于篩孔尺寸的細(xì)顆?？梢垣@得更多的透篩機(jī)會(huì)。物料的快速篩分過(guò)程，實(shí)際上也是不斷清理篩孔的過(guò)程，潮濕細(xì)粒級(jí)粘性物料難以在篩絲上架橋聯(lián)網(wǎng)，篩分過(guò)程篩面始終保持最大的開(kāi)孔率，整個(gè)篩面得以充分利用。博后篩采用大振幅、大振動(dòng)強(qiáng)度和彈性篩面的工藝參數(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中有效的解決了難篩物料的篩分問(wèn)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(jí)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(dòng)方式：篩面振動(dòng)，篩箱不振動(dòng)。各段篩面獨(dú)立振動(dòng)；

13. 振幅：18~25 mm；

14. 頻率：740 r/min；

15. 振動(dòng)強(qiáng)度：5～8；

16. 電機(jī)數(shù)量：8；

17. 電機(jī)功率：8×15 kw；

18. 篩子重量：36 t；

19. 減振方式：設(shè)計(jì)有二次減振系統(tǒng)。

四、結(jié)論

博后篩通過(guò)大量工業(yè)應(yīng)用，展示出巨大優(yōu)勢(shì)。博后篩的工藝參數(shù)特點(diǎn)，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(guò)程中始終保持最大的開(kāi)孔率，從而篩分效率高，處理能力大，大振動(dòng)強(qiáng)度和物料運(yùn)動(dòng)的高速度，使細(xì)粒物料快速分層、透篩，從而把水分和粘度對(duì)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(chǎng)的生產(chǎn)需要。篩子機(jī)械結(jié)構(gòu)的改變，采用分段式篩面結(jié)構(gòu)，篩面振動(dòng)而篩箱和機(jī)架不振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式使博后篩大型化成為現(xiàn)實(shí)。篩子工作過(guò)程中篩箱和機(jī)架通過(guò)二次減振對(duì)地基振動(dòng)很小。博后篩是處理潮濕細(xì)粒級(jí)粘性物料最有效的篩分設(shè)備。

我們對(duì)潮濕細(xì)粒級(jí)粘性物料的干法篩分技術(shù)和篩分機(jī)械博后篩進(jìn)行了深入的研究與分析，形成了獨(dú)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(guò)理論研究和工業(yè)應(yīng)用表明，對(duì)于處理潮濕細(xì)粒級(jí)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(dòng)強(qiáng)度和彈性篩面，對(duì)于處理潮濕細(xì)粒級(jí)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(guò)程中僅篩面振動(dòng)，篩箱和機(jī)架不參振的方式，降低了篩子的參振質(zhì)量。多段篩面獨(dú)立振動(dòng)，經(jīng)過(guò)二次減振減少了篩子對(duì)地基的動(dòng)負(fù)荷。

4. 多段篩面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滿足了大振幅、大振動(dòng)強(qiáng)度的篩分工藝要求和篩分機(jī)械強(qiáng)度要求，解決了篩子的大型化問(wèn)題。博后篩篩分面積達(dá)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)規(guī)律性，顆粒運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)的物料透篩過(guò)程。

7. 博后篩機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算，剛度、強(qiáng)度滿足大振動(dòng)強(qiáng)度要求。顯然，本文所涉及到的問(wèn)題都有待于進(jìn)一步的完善，許多理論和工程實(shí)際問(wèn)題還須要更深入的研究。隨著新型材料、計(jì)算機(jī)等學(xué)科和整體工業(yè)的發(fā)展，將給篩分理論和篩分機(jī)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(wú)限，創(chuàng)造無(wú)限。

五、博后篩部分使用單位

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

2. 美國(guó)亞美公司山西陽(yáng)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(tuán)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(tuán)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(tuán)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(tuán)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(tuán)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(tuán)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(tuán)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(tuán)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(tuán)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(tuán)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(tuán)桃陽(yáng)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(tuán)云駕嶺煤礦8 mm篩分，能力350 t/h，面積26 m2。

作者：孫剛