2工业筛分及筛分机械

2工业筛分及筛分机械ScreeningandScreens•筛分：使碎散物料通过单层或多层筛面，而将其分成多个不同粒度级别的过程。•筛分是物料按照几何尺寸的粒度分级过程。•在工业生产中，所有的筛分过程都是借助于筛分机械完成的。•本章内容：•2.1筛分过程及其评价•2.2筛分机械•2.3筛分过程的影响因素及筛分机生产率计算2.1筛分过程及其评价•2.1.1筛分过程(Screening)•2.1.2筛分作业的评价2.1.1筛分过程•筛分作业的目的•筛分作业的分类•几个基本概念筛分作业的目的•防止物料中的细粒级部分进入破碎设备，以增加它们的生产能力和工作效率（预先筛分）；•防止物料中的粗粒级部分进入下一个作业，保证破碎或磨碎产品的粒度符合要求（检查筛分）；•为某些重选作业制备粒度范围较窄的给料，以提高分选指标（准备筛分）；•制备窄级别的最终产品（独立筛分）；•进一步提高分选过程所得产物的质量，保证选厂最终产品的质量符合要求（选择筛分）。筛分作业的分类•预先筛分•检查筛分•准备筛分•独立筛分•选择筛分几个基本概念•入筛物料：给入筛分机的物料。•筛上物：入筛物料中粒度大于筛孔尺寸而留在筛面上的物料。•筛下物：粒度小于筛孔尺寸的物料，透过筛面形成产品。•易筛颗粒：入筛物料中粒度小于筛孔尺寸3／4的颗粒，非常容易透过筛面。•难筛颗粒：入筛物料中粒度小于筛孔尺寸，但又大于筛孔尺寸3／4的颗粒，透筛概率很小。•阻碍颗粒：入筛物料中粒度为筛孔尺寸1～1.5倍的颗粒，极易堵塞筛孔，干扰筛分过程的正常进行。2.1.2筛分作业的评价•评价指标（1）数量指标：筛子的生产率，即单位时间内给到筛子上（或单位筛分面积上）的物料量，单位：t/h或t/(m2·h)。（2）质量指标：筛分效率－通过筛分实际得到的细粒级别的质量占入筛物料中所含的粒度小于筛孔尺寸那部分物料的质量百分数。•筛分效率的计算以Q、C、A和α、β、θ分别代表入筛物料、筛下物和筛上物的质量和入筛物料、筛下物、筛上物中粒度小于筛孔尺寸的那部分物料的质量分数：E=（Cβ/Qα）×100%=（1-Aθ/Qα）×100%在实际生产中，直接测定Q和C比较困难，采用间接测定和计算方法：因Q=A+CQα=Aθ+Cβ得E=β(α-θ)/α(β-θ)×100%筛面未磨损或磨损轻微时，可以认为β=1，于是有：E=(α-θ)/α(1-θ)×100%筛分效率的计算部分筛分效率•研究筛分过程时发现，物料中筛下级别的粒级组成对筛分效率影响很大，细粒（易筛颗粒）容易透过筛孔，难筛颗粒很难透过筛孔，因而容易残存在筛面上。如果按各个粒级的筛分效率计算，细粒部分的筛分效率要高些，而难筛颗粒的筛分效率要低些。•定义：筛下产品中某一级别粒子的重量与入筛物料中同一级别粒子的重量之比的百分数。•计算公式：同筛分效率，只不过，α、β、θ的含义不同：不是表示筛孔尺寸粒级的含量，而是表示要测定级别的粒子的含量。•部分筛分效率与总筛分效率关系很大。细粒级的部分筛分效率总是大于总筛分效率，且级别愈细，部分筛分效率愈高；难筛颗粒的部分筛分效率总是小于总筛分效率，并且难筛颗粒尺寸愈接近筛孔尺寸，其部分筛分效率愈低。2.2筛分机械•2.2.1固定筛(StationaryScreens)•2.2.2振动筛(VibratingScreens)•2.2.3细筛•2.2.4其它筛分设备2.2.1固定筛•在工作中筛框不运动的一类筛分机械。•分类：（1）固定格筛（2）固定条筛（3）滚轴筛（1）固定格筛•由固定的钢条或钢棒构成筛面。•应用：生产规模和粗碎设备生产能力较小的分选厂。•安装方式：水平安装•安装位置：原料仓顶部•作用：保证给入选厂的物料粒度符合要求。筛出的大块物料通常借助于人工破碎使之达到过筛粒度。（2）固定条筛•应用：粗碎和中碎前的预先筛分•安装方式：倾角一般为40°～50°，以保证物料能在筛面上借助重力自动下滑。•筛孔尺寸：筛下物所要求粒度上限的1.1～1.2倍，但一般不小于50mm。•筛面宽度：大于入筛物料中最大块尺寸的2.5倍，以防止大块物料在筛面上架拱。•筛面长度：一般为筛面宽度的2倍。•特点：结构简单，无运动部件、不消耗动力；筛孔易堵塞，筛分效率低（仅有50％～60％），需要较大的安装高差。（3）滚轴筛•筛面：多根旋转的滚轴排列成。•安装：15°左右的倾角•工作原理：借助滚轴的旋转，是给到筛面上的物料逐渐向排料端移动，同时完成筛分作业。•分类：圆盘滚轴筛、异形盘滚轴筛•应用：粗粒级物料（选煤厂和炼铁厂）•筛孔尺寸：一般大于15mm•特点：筛分效率较高，安装高度较小，结构比较复杂。•圆盘滚轴筛的结构：2.2.2振动筛•振动筛是指筛框作小振幅、高振次振动的一类筛分机械。•规格表示：筛面的宽度乘以筛面的长度（B×L）。•特点：筛体作小振幅、高振次的强烈振动，有效地消除了堵塞现象，生产率和筛分效率较高（E＝80％～90％）。•应用：用于粒度在350～0.25mm之间碎散物料的筛分作业；固体物料的脱水、脱泥、脱介等作业。•根据筛框的运动轨迹分类：圆运动振动筛：惯性振动筛、自定中心振动筛、重型振动筛直线运动振动筛：双轴直线振动筛、共振筛（1）惯性振动筛•也称为单轴惯性振动筛：悬挂式（SXG)、座式（SZ）•惯性振动筛的工作原理•惯性振动筛的应用：适合筛分中、细粒级的碎散物料，如筛物料的最大块力度常常不超过100mm；筛分物料量较少的作业（筛子的规格不能做的太大）。（2）自定中心振动筛•分类：座式、悬挂式•特点：在筛子工作过程中皮带轮在空中能自动保持其中心线不动。•工作原理•与惯性振动筛相比：振动频率低，规格大，筛分物料的最大块粒度也相应提高到150mm。（3）重型振动筛•特殊的座式皮带轮偏心式自定中心振动筛•基本结构•突出特点：结构简单、能承受较大的冲击负荷•结构特点：不在筛子的主轴上设置偏心质量，借助于一个自动调整振动器产生激振力，从而避免了在启动或停车过程中，由于共振作用而使筛子的振幅急剧增加所带来的危害。•应用：适合于筛分密度大、粒度粗的物料，给料的最大粒度可达350mm。（4）双轴直线振动筛•双轴直线振动筛是靠2根带偏心重块的主轴作同步反向旋转而产生振动的筛分机。•安装：筛面呈水平或稍微倾斜（5°～10°）安装•特点：运动轨迹为直线，物料在筛面上的运动情况比较好，因而具有较高的筛分效率，生产能力大；筛面可以水平安装，因而降低了筛子的安装高度；由于筛箱常呈水平安装，所以它除了用于物料的筛分外，特别适合于物料的脱水、脱介和脱泥；激振力大、振幅大、振动强；激振器比较复杂，两根轴的制造精度要求高，而且需要良好的润滑条件•工作原理2DS1256型直线振动筛（5）共振筛•共振筛是在共振状态下工作，其工作频率接近于系统的固有频率。•分类（1）弹性连杆式共振筛：RS型共振筛、15m2双筛箱共振筛、30m2双筛箱共振筛和CDR－84型双筛箱共振筛。（2）惯性共振筛：SZG型惯性式共振筛、平衡底座式惯性共振筛•突出特点：筛面面积大、生产能力大、筛分效率高，且能耗比较低；制造工艺复杂，橡胶弹簧容易老化。RS型共振筛2.2.3细筛•一般是指筛孔尺寸小于0.4mm、用于筛分0.2～0.045mm以下物料的筛分设备。•应用：当物料中欲回收的成分在细级别中大量富集时，细筛常用作选择筛分设备，以得到高品位的筛下物。•分类：（1）固定细筛：平面固定细筛、弧形细筛（2）中频振动细筛（振动频率一般为13～20Hz）：HZS1632型双轴直线振动细筛、ZKBX1856型双轴直线振动细筛；（3）高频振动细筛（振动频率一般为23～50Hz）：双轴直线振动高频细筛、单轴圆振动高频细筛。平面固定细筛•通常以较大的倾角安装，筛面倾角一般为45°～50°。筛面是由尼龙制成的条缝筛板，缝宽通常在0.1～0.3mm之间。•筛分效率不高，但结构简单，•广泛应用于铁矿石分选厂。弧形细筛•利用物料沿弧形筛面运动时产生的离心惯性力来提高筛分过程的筛分效率。•构造比较简单，但筛分效率却明显比平面固定细筛高。固定细筛的工作原理细筛分离粒度与筛孔大小的关系•根据实践经验，固定细筛的分离粒度与筛孔尺寸之间的关系为：d=sk/2式中：d－分离粒度，mm；s－筛孔尺寸，mm；K－系数，一般为0.75~1.25。•分离粒度与筛孔尺寸的应用经验数据细筛筛孔尺寸（mm）0.30.250.200.150.10分离粒度（mm）0.150.100.0740.0630.0442.2.4其他筛分设备（1）概率筛（2）等厚筛（1）概率筛•概率筛的筛分过程是按照概率理论进行的，又称摩根森（瑞典人，F.Mogensen）筛。•国内工业生产中常用的概率筛：（1）自同步式概率筛（2）惯性共振式概率筛•突出优点：（1）处理能力大，单位筛分面积的生产能力可达一般振动筛的5～10倍；（2）筛孔不容易堵塞，由于采用了较大的筛孔尺寸和筛面倾角，物料透筛能力强，不容易堵塞筛孔；（3）结构简单，使用维护方便，筛面使用寿命长，生产费用低。（1）自同步式概率筛•它由一个箱形框架和3～6层坡度自上而下递增、筛孔尺寸自上而下递减的筛面所组成。•筛箱上带偏心块的激振器使悬挂在弹簧上的筛箱作高频直线振动；其振动系统在远超共振的非共振状态下工作。•物料从筛箱上部给入后，迅速松散，并按照不同粒度均匀地分布在各层筛面上，然后各个粒级的物料分别从各层筛面下端及下方排出。惯性共振式概率筛•与自同步式概率筛的主要不同在于激振器的形式及主振动系统的动力学状态。•采用单轴惯性激振器的主振系统•在近共振状态下工作。（2）等厚筛•等厚筛是一种采用大厚度筛分法的筛分机械，在其工作过程中，筛面上物料层的厚度一般为筛孔尺寸的6～10倍。普通等厚筛具有3段倾角不同的冲孔金属板筛面，给料段一般长3m，倾角为34°，中段长0.75m，倾角为12°，排料段长4.5m，倾角为0°。筛分机宽2.2m，总长度达10.45m。•特点：（1）生产能力大；（2）筛分效率高；（3）极其庞大，笨重。概率分层等厚筛•结构特点：第一段采用概率筛的工作原理；第二段采用等厚筛的筛分原理。•既具有概率筛的优良性能，又具有等厚筛的优点，而且明显地缩短了机器的长度。2.3筛分过程的影响因素及筛分机生产率计算•2.3.1影响筛分过程的因素•2.3.2筛分机生产率计算2.3.1影响筛分过程的因素（1）物料性质（2）筛分机特性（3）操作条件（1）物料性质•粒度组成待筛物料中易筛颗粒、难筛颗粒和阻碍颗粒的含量是影响筛分作业数、质量指标的重要因素，易筛颗粒含量愈高，筛分越容易进行，在给料速度一定的情况下，筛分效率将随着易筛颗粒含量的增加而上升；而难筛颗粒和阻碍颗粒的含量越高，筛分越难于进行，筛分作业的数、质量指标将随之下降。因此，在实际生产中，一般要求入筛物料中的最大块粒度不大于筛孔尺寸的2.5～4.0倍。•含水量•含泥量干筛时，若物料中含有较多的水或泥，则会使细粒粘结成或附着在粗粒表面而不易透筛，从而使筛分效率急剧下降，因此，当物料含水、含泥较多时，需要采用湿筛或进行预先洗矿脱泥以强化筛分过程，改善筛分指标。•颗粒形状一般，圆形颗粒容易通过方形筛孔，条状、板状及片状颗粒则难于通过方形筛孔，而容易通过长条形筛孔。在实际生产中，破碎产物的颗粒大都呈多角形，它们通过方形筛孔比通过圆形筛孔要容易一些。（2）筛分机特性•筛面形式•筛面尺寸•筛孔形状•筛分机的运动特性筛面形式•棒条形筛面：耐冲击、耐磨损、使用寿命长、价格便宜，但筛分效率低。•钢丝编织筛面：筛分效率高，但抗冲击性能和耐磨性都比较差，使用寿命短，价格高。•钢板冲孔筛面：介于上述二者之间。筛面尺寸•筛面宽度B主要影响筛分机的生产率，筛面长度L主要影响筛分机的筛分效率。•一般情况下，B:L＝1:1.25或1:1.3筛孔形状•筛孔形状主要影响筛下产物的最大块粒度dmax与筛孔公称尺寸s之间的关系，当两者之间的关系用公式dmax=ks表示时，系数k的取值取决于筛孔的形状，圆形筛孔k＝0.7，正方形筛孔k=0.9，长方形筛孔k=1.2~1.7（板状或条状颗粒取大值）筛分机的运