微型高频双层振动筛在绿色勘查钻探中的应用

易亚东

(黑龙江省第五地质勘查院，黑龙江 哈尔滨 150090)

0 引言

2017年，我院引进英格尔公司EP600PLUS型便携式全液压钻机，该钻机采用薄壁绳索取心钻进工艺，最大优点是轻便、快速、占地面积小、安全、环保。在钻探施工中受便携钻机泥浆工艺、占地面积的影响，常常简化或不设泥浆循环和沉淀系统，致使钻进返出泥浆中的无用固相得不到充分、有效的沉淀，又没有配套的便携式泥浆净化装置，泥浆使用一次就需排放掉，浪费严重。重复使用返出的泥浆，易出现钻杆结泥皮、岩屑沉淀、憋泵、打捞困难等现象，严重影响了钻进效率。

2018年，黑龙江省地质矿产局绿色勘查[1]方案实施，钻探施工广泛采用便携式全液压钻机，使用一种与便携式全液压钻机配套的低耗、节水、便携、环保的泥浆净化设备具有重要意义。

1 泥浆净化方法分析

泥浆净化就是清除泥浆中的无用固相，主要方法有自然沉淀法、稀释法、替代法、机械法、化学絮凝法5种[2]。

1.1 自然沉淀法

钻孔返出的泥浆流过有横隔的循环槽和沉淀池，经过一定时间，使较大的固相颗粒沉降下来的方法。此法需要时间较长，粘度较大的泥浆净化效果不理想。

1.2 稀释法

稀释法是用清水或其他较稀的液体来稀释钻孔返出的泥浆，使其固相含量相对降低。但此法改变了泥浆的原有性能，为保证适宜的性能必须加入适量的处理剂，排出部分泥浆，造成浪费，孔内也不安全。

1.3 替代法

替代法是利用性能符合要求的泥浆来替代出一部分固相较高的泥浆，从而减少总的固相含量。此法对原有泥浆性能影响较小，但存在一定的浪费现象，且直接排放对环境有影响。

1.4 机械法

机械法是通过振动筛[3]、除砂器[4]、除泥器、离心机[5]等机械设备，利用筛分、离心分离、中立分离等原理，将泥浆中的固相成分按颗粒、密度大小不同而分离开，根据需要进行取舍，以达到控制固相的目的。此法固控效果好，在钻探生产中广泛使用。

1.5 化学方法

化学法是利用不分散体系泥浆或絮凝剂来控制固相，使之不分散或絮凝。此法不易控制，成本也较高[6]。

2 泥浆净化方法选择

钻探施工中，大部分机台主要采用长循环槽、多沉淀池的自然沉淀法净化泥浆。少数机台采用振动筛、除砂器、离心机等成套的机械法净化泥浆。成套的净化设备成本高、占地面积大、功率大，需要配备大功率的发电机。上述方法不符合绿色勘查节地、节能、快速、高效、绿色环保的要求[7-9]。

分析上述5种净化方法，认为机械法中的振动筛固控效果好、成本较低[10]。笔者受豆腐坊豆浆和豆腐渣分离的启发，发现与泥浆固相净化原理一样，便产生了使用微型高频双层圆形振动筛净化泥浆的想法。经过综合对比，选用了DH800微型高频双层圆形振动筛，来净化泥浆中的固相含量，以实现便携式全液压钻机绿色勘查、节约水资源、保护生态环境的目的。

3 微型高频双层圆形振动筛

3.1 微型高频双层圆形振动筛工作原理

微型高频双层圆形振动筛由直立式电机作为激振源，将电机的高速旋转运动转变为水平、垂直、倾斜的三次元运动，再把这个运动传递给倾斜角为15°～25°度的筛面。高频率的振动破坏了泥浆表面的张力，致使流经筛面泥浆中的固相颗粒在筛面的振动下产生抛射与回落，同时向倾斜上方运动。固相颗粒的抛射与下落都对筛面有冲击，加速了小于筛面孔径的固液混合的泥浆通过筛孔落到下层，成为筛下物，大于筛面孔径的固相颗粒经连续跳跃运动后，从排料口排出，完成一次净化泥浆的工作。

泥浆净化一般选用双层圆形高频振动筛，上层筛网目数较粗，下层筛网目数较细，可根据泥浆性能或固相含量调整。

3.2 微型高频双层圆形振动筛结构

微型高频双层圆形振动筛结构如图1所示,实物见图2。

图1 微型高频双层圆形振动筛结构简图Fig.1 Structure sketch of miniature high frequencydouble-layer screen shaker

图2 微型高频双层圆形振动筛实物Fig.2 Physical miniature high frequency double-layer screen shaker

3.3 微型高频双层圆形振动筛性能参数

DH800微型高频双层圆形振动筛主要性能参数为：功率0.55 kW，筛网直径760 mm，激振力2500 N，振频1500 min/次，外形尺寸80 cm×80 cm×98 cm(长×宽×高)，质量50 kg，筛网目数20～400目。

3.4 微型高频双层圆形振动筛特点

(1)体积小、质量轻,移动方便，高度可自由调节。

(2)振动频率高，双层设计，对于泥浆过筛净化效果明显。

(3)结构紧凑，坚固耐用，安装方便，利于观察工作状况。

(4)网面倾斜角可调，提高了网面的利用率，增加了处理量。

(5)排砂、换网和清洗更加快捷、方便，工作效率高、强度低。

(6)节能型电机设计，能耗小，噪声低，安全可靠。

4 生产试验情况

2018年8-9月，微型高频双层圆形振动筛在野外便携式全液压钻机机台进行了60多次现场生产试验，试验过程中，首先选用100、150、200目单层筛网进行泥浆净化的试验，然后选用150目+200目、200目+300目、200目+400目双层筛网进行泥浆净化的试验。

通过ANY-1 型泥浆测试仪、ZNS-1型泥浆失水仪测量记录了50多组试验数据，送往专业实验室分析检测20件样品，检测分析数据见表1。

5 试验结论

经过野外试验，数据测量整理，化验室检测分析，得出以下结论：

(1)微型高频双层圆形振动筛体积小、质量轻、能耗低、价格便宜，净化效果较好，适合便携式全液压钻机在绿色勘查项目中的应用。

(2)从试验结果看，使用200目+400目的双层筛网净化效果更好些，但经常糊网，净化量为1 t/h，净化效率较低。200目+300目双层筛网的净化量达到了4 t/h，效率很高，净化效果相差不大。因此，在生产中建议使用200目+300目双层筛网，净化效率高，效果也不错。

(3)净化后的浆液可重新调配使用，节约了水资源，降低了泥浆成本，有效缓解了供水、拉水困难地区的施工用水问题。

表1 泥浆净化试验数据Table 1 Mud purification test results

(4)废浆液经过微型高频双层振动筛净化，析出的固相物质就地掩埋，处理后的液体再排放，减少了对生态环境的影响，起到了环保的作用。

6 结语

微型高频双层圆形振动筛在便携式全液压钻机中的应用研究，为便携式全液压钻机在绿色勘查施工中，节约水资源、废弃浆液的环保处理等方面提供了参考。

从长远发展考虑，便携式全液压钻机的泥浆净化、排放处理问题，关乎绿色勘查、环境保护，意义重大，应研制专门适应于绿色勘查的环保、经济适用、净化效果更强的泥浆净化设备。