提高筛分效率的方法

2013-04-08武乐鹏

山西焦煤科技 2013年3期

武乐鹏

(山西煤炭职业技术学院，山西太原 030031)

筛分作业是煤炭洗选加工过程中的重要环节，主要应用于煤矿矿井和选煤厂，可以对煤炭进行分级、脱水脱泥以及脱介处理。原煤的筛分效率不仅影响动力煤、炼焦煤产品的质量，关系着动力煤、炼焦煤的销售情况，同时也影响环境保护以及企业经济效益的提高。

1 筛分过程

物料的筛分过程即用带孔的筛面把粒度大小不相同的物料分成各种粒度级别，粒度大于筛孔的部分物料留在筛面上，而粒度小于筛孔的部分物料则透过筛孔，从而实现物料的分离。为了使物料顺利分离，物料和筛面必须有相对运动，克服颗粒之间、颗粒与筛面之间的各种力，才能使物料处于松散状态，由于它们之间的相对运动，筛面上的物料层被松散分离，粗颗粒之间的间隙越来越大，而细颗粒穿过物料层中粗颗粒之间的孔隙，占据物料层的下部空间，但是粗颗粒物料不能穿过细颗粒的小间隙，所以粗颗粒物料在运动过程中逐渐受到排挤，向上层转移，位置不断上升，细颗粒物料位置不断下降，使原来杂乱无章的颗粒群发生了分层，形成细颗粒物料在下层，粗颗粒物料在上层的规则排列。物料分层后，到达筛面的细颗粒与筛孔大小进行比较，小于筛孔的细颗粒以一定的概率逐渐透过筛面成为筛下物，而物料层上层的那些大于筛孔尺寸的粗颗粒夹带少量未透筛的细颗粒成为筛上产物，从而完成筛分过程。

筛分过程可看作物料分层和细粒透筛两个阶段相互交错同时进行。

2 影响物料筛分过程的因素

在筛分过程中，影响物料松散和分层以及透筛的各种因素都将影响物料的筛分效果，主要取决于以下三个方面:物料性质、筛分设备的性能和对筛分设备的操作管理。

2.1 物料性质

影响筛分效果的物料性质主要包括:物料的粒度特性、物料的含水量、物料的含泥量、颗粒形状以及颗粒密度等。

2.1.1 物料的粒度特性

为了说明颗粒透筛的难易程度，一般把物料的颗粒分为“粗大粒”、“阻碍粒”、“难筛粒”和“易筛粒”。“粗大粒”即粒度大于筛孔尺寸1.5 倍的颗粒;“阻碍粒”即粒度大于筛孔尺寸但又小于筛孔1.5 倍的颗粒;“难筛粒”即粒度小于筛孔但又大于筛孔尺寸3/4的颗粒;“易筛粒”即粒度小于筛孔尺寸3/4的颗粒。

在筛分过程中，“粗大粒”对于“难筛粒”和“易筛粒”自上而下向筛面转移时阻碍作用并不大。“阻碍粒”虽然不能透筛，但是容易堵塞筛孔，妨碍“易筛粒”透筛。“难筛粒”的直径越接近于筛孔尺寸，透筛就越难。“易筛粒”则容易透筛。物料中易筛粒含量越高越容易筛分，筛分效率和处理能力越高;相反，阻碍粒、难筛粒含量越高，筛分效率就越低。

2.1.2 物料的含水量

物料水分有两种表示方法:一是物料表面所含的水分即外在水分，如开采原煤的井下喷水除尘;还有一种是存在于物料的孔隙中即内在水分。在筛分过程中外在水分影响比较大。科学家曾经做过实验，用常规振动筛对原煤进行干法分级筛分实验，结果表明，当原煤水分增大时，筛分效率逐渐降低。

2.1.3 物料的含泥量

物料中如果含有容易结团的黏土类物质，即使物料水分比较低，筛分过程也较困难。因为黏土类物质容易黏结成团堵塞筛孔，导致筛分效率降低。解决的办法:一是筛分前预先脱泥，二是向沿着筛面运动的物料喷水，三是先烘干再筛分。

2.1.4 颗粒形状

颗粒形状对筛分过程的影响与筛孔形状有很大关系。在实际生产过程中，可以选择合适的筛孔形状来降低颗粒形状对筛分效率的影响。

多角形、立方体或球形颗粒容易透过方形或者圆形筛孔。长条形、扁平形的颗粒则难以透过方形或者圆形筛孔，但是可以透过长方形筛孔。

2.1.5 颗粒密度

物料的密度组成也影响筛分过程。如果原煤中大块矸石，黄铁矿比较多，煤质偏硬，在筛分过程中矸石位于底部，会阻碍细粒物料的分级透筛效果。

2.2 筛分设备性能及工艺参数

虽然物料性质对筛分过程影响比较大，但是如果同一种物料用不同类型的筛分设备，筛分效果也不相同，这主要取决于设备参数:筛面运动形式、筛面倾角、筛箱的频率和振幅等。

2.2.1 筛面运动形式

不同种类的筛分设备，筛面的运动形式不相同，对筛分效率的影响也不相同。固定筛筛面固定不动，所以筛分效率比较低。运动的筛面与运动形式有关。振动筛的筛面使颗粒在筛面上与筛孔的方向成一定角度被振动，振动频率高，筛分效率好。筛面二次振动可以提高筛分效率、防止筛孔堵塞，但是影响筛面的使用寿命。

2.2.2 筛面倾角

筛面与水平面的夹角即筛面倾角。筛面一般呈一定的角度倾斜安装，便于顺利排出筛上物料。倾角的大小与筛分设备的筛分效率以及生产效率有很大关系。筛面倾角影响筛上物料的移动速度，倾角大则物料移动速度大，处理能力大，但是筛分效率低;反之亦然。筛面倾角的大小还与运动形式有关。一般情况下，直线运动的筛面倾角偏小，而圆周运动的筛面倾角偏大。

2.2.3 抛射角

抛射角即指筛箱运动方向与筛面形成的角度，是物料受力而抛起的方向角。筛分设备的抛射角越大，物料被抛得越高，越有利于物料透筛，筛分效率越高，但是处理能力相对下降，反之亦然。一般直线振动筛的抛射角是30°～65°。

2.2.4 筛箱的频率和振幅

筛箱的频率和振幅决定筛箱和筛面上物料相对运动的加速度和速度。若筛面运动的加速度和速度太小，物料得不到充分的松散，不利于物料分层透筛;但是如果筛面运动的加速度和速度过大，物料和筛面接触的机会太少，也不利于分层透筛，同时设备的强度受到影响。

一般筛箱的最大加速度不超过70～85 m/s2。细粒物料筛分可以选择较大的频率和较小的振幅，而粗粒物料筛分则应该选择较小的频率和较大的振幅。

2.2.5 筛面的长度和宽度

为了提高筛分设备的处理能力以及筛分效果，需要对筛分设备选择合适的长度和宽度。通常，当筛分设备的各项生产条件相同时，筛分效率的高低主要取决于筛面的长度，生产效率的高低则取决于筛面的宽度。

筛面的长度影响筛分效率。因为筛面的长度和筛分时间的长短有很大关系。筛面长度越长，则物料筛分时间越长，筛分效率越高。但是任意延长筛分时间也不必要。因为在筛分过程中，开始时筛分效率增加较快，但是随着时间延长，筛分效率的增加逐渐减慢。如果继续增加筛分时间来提高筛分效率是不合理的。不同的筛分作业对产品的要求不同，因此，在不同的作业场所要求的筛面长度也不相同，应该选择合适的筛面长度。

筛面的宽度影响筛分设备的处理能力。为了保证物料的筛分效果，筛面上的物料应该保持一定的厚度。当物料的厚度一定时，物料的通过能力主要取决于筛分设备的宽度，即筛面越宽，生产能力越大。但是筛分设备的宽度不能过大，如果宽度过宽，有可能造成给料不均匀;在机械结构设计方面，筛子允许的宽度受传动装置和筛框骨架强度的影响;如果筛面过宽，则筛子的传动轴和筛框横梁的断面尺寸同样需要加大，筛框的受力情况就会变差。

2.2.6 筛孔形状

筛面上常用的筛孔有圆形筛孔、正方形筛孔和长方形筛孔。圆形筛孔与其它形状筛孔相比较，在尺寸相同的情况下，透过筛孔的产物粒度比较小。而正方形筛孔、长方形筛孔的筛面有效面积比较大、处理能力较高，处理高水分物料时可以较少发生筛面堵塞现象。筛孔的形状有多种多样，如何选择筛孔形状主要取决于筛分产品的用途。

2.2.7 筛孔的尺寸

筛孔的尺寸越大，单位面积筛面处理的物料越多，处理能力越大，筛分效果越好。因为对于同一粒度级别的物料，筛孔增大则相当于“易筛粒”增多。

不同的筛分作业对产品的要求不同，如何选择合适的筛孔大小主要取决于筛分作业的目的，一般在满足要求的情况下尽量选择大筛孔。

2.3 操作管理

筛分设备的操作管理也是影响筛分效果不可忽视的因素。精心维护和正确操作是提高筛分效率的有效途径。给料要求连续、均匀和适量，使物料沿着整个筛面宽度分布成适宜的等厚层，提高筛分效率。如果给料过少料层比较薄，不能充分利用筛面的有效面积，降低了设备的处理能力;如果过负荷，虽然处理能力大，但是物料无法充分松散会导致筛分设备变成运输设备，有一部分细粒来不及透筛从而降低筛分效率。料层的厚薄要根据筛孔大小确定，一般料层厚度不宜超过筛孔尺寸的4 倍。

要加强对筛分设备的维护保养，防止堵塞筛孔或筛孔磨损过大，及时清理筛面和维修更换损坏的筛面，保证设备的完好状态。