微粉筛在砂石骨料产线除土作业中的应用

张大勇 段海瑞

(北京首钢矿山建设工程有限责任公司)

“十三五”以来，相关部门陆续出台政策，鼓励矿山地质环境恢复和尾矿综合利用。固体废弃物占用大量的土地资源，且企业每年环保绿化、排水治理、综合管理等需要投入大量资金。在排土场固废资源符合生产建材产品技术指标的前提下，为提高企业的经济效益及社会效益，大量矿山企业对排土场的固废资源进行二次开发利用。因排土场固废资源中通常含有一定量的土质物，为保证砂石骨料产品质量满足建材产品技术指标要求，产线中预先除土作业显得尤为重要[1-3]。

1 除土的必要性

1.1 市场需求

建材产品含泥量过大会降低混凝土骨料界面的粘结强度，降低混凝土抗拉强度，对控制混凝土的裂缝不利；含泥量过大会导致水泥与碎石间内摩擦力减小；同时建筑砂含泥量过大会降低水泥浆对粗骨料的握裹力，降低混凝土的强度。基于上述建材产品含泥量过大对建筑业的影响，市场对建材产品含泥量有着严格的技术指标要求。

1.2 产线作业率需求

砂石骨料生产线通常采用三段破碎—干法筛分—制砂工艺，其中制砂工艺分为干法制砂、湿法制砂两种。北方排土场所在区域多缺少水资源及湿法制砂尾泥处理的高生产成本性，因此常见的骨料产线生产工艺多以三段破碎—干法筛分—干法制砂为主。露天采剥及物料倒运堆存会导致固废资源中含有不定量的土质物，雨季时会以泥土的形式包裹在固废资源的表面，此部分固废资源进入骨料产线筛分作业常会堵塞筛网，导致筛分作业筛分效率大大降低、产线处理量降低及骨料产品质量不合格等情况发生。

2 除土作业筛分设备对比分析

预先除土作业是排土场固废资源生产建材产品产线中极其重要的组成环节，预先除土筛分设备有固定格筛、圆振筛、微粉筛，其中最常见的为圆振筛，新型除土筛分设备为微粉筛。

以唐山京唐建材有限公司建材产线、首钢裴庄生态恢复治理产线粗破除土作业为对象，对原振筛、微粉筛在除土作业中的应用情况进行对比分析，两产线除土筛分设备分别为圆振筛、微粉筛，基于两条产线处理物料原矿性质相似、工艺流程相同、设备工艺参数相近，故研究具有较强的说服性。

2.1 圆振筛在除土作业中的应用研究

唐山京唐建材有限公司处理原料为河北钢铁司家营铁矿排土场固废资源，产线处理量为800 t/h，预先除土作业筛分设备为1台圆振筛，筛机型号为2YKR3075。其粗破除土作业段工艺流程见图1，排土场待处理原料粒级组成见表1。

图1 粗破除土作业段工艺流程

表1 唐山京唐建材有限公司处理物料粒级组成

由表1可知，唐山京唐建材有限公司处理原料-10 mm粒级含量占比为27.56%，-0.5 mm粒级占比为11.66%，属含土量较高的固废资源。取圆振筛给矿、筛上、筛下物料测定其粒级组成，测定结果见表2。

表2 圆振筛筛分效率测定结果 %

由表2可知，在综合筛给-10 mm含量为34.75%的情况下，圆振筛预先除土作业筛分效率为83.38%。

2.2 微粉筛在除土作业中的应用研究

首钢矿业裴庄生态恢复治理项目处理量为732 万t/a，预先除土作业筛分设备为2台微粉筛，型号为2SRMS3090。其粗破除土作业段工艺流程见图1，排土场待处理原料粒级组成见表3。

表3 首钢矿业裴庄生态恢复治理项目处理物料粒级组成

由表3可知，首钢矿业裴庄生态恢复治理项目处理原料-10 mm含量占比为30.94%，-0.5 mm占比为13.56%，属含土量较高的固废资源。取微粉筛给矿、筛上、筛下物料，测定其粒级组成，计算其筛分效率，测定结果见表4。

表4 微粉筛筛分效率测定结果 %

由表4可知，在综合筛给-10 mm含量为41.23%的情况下，微粉筛预先除土作业筛分效率为91.30%。

通过试验比对可知：在单台设备给矿量相当、筛机型号相当的情况下，微粉筛筛给-10 mm含量41.23%，圆振筛筛给-10 mm含量为34.75%,微粉筛筛分效率为91.30%，圆振筛筛分效率为83.38%。试验表明，在利用排土场固废资源生产建筑砂石料的预先除土作业中，使用微粉筛较圆振筛筛分效率更高，筛分效果显著。

3 设备原理分析

圆振筛因其筛箱运动轨迹为圆形或椭圆形而得名，圆振筛振动器只有一个轴，所以又称为单轴筛，其截面示意见图2。圆振筛工作原理为：装有筛网的筛箱由弹簧支撑或悬挂，籍激振力自由振动。主轴的轴承安装在筛箱上，主轴由皮带轮驱动而旋转。主轴与皮带轮连接时，皮带轮所开孔的中心在偏心块所在位置的对方，并非几何中心，主轴偏离皮带轮中心偏心距为A/2位置，所以不论筛箱与主轴的运动处于任何位置，皮带轮的中心始终保持与振动中心重合[4-5]。

图2 圆振筛截面示意

微粉筛是直线筛的一种，其主体筛框与圆振筛相同，这种筛子的两根轴旋转方向相反，并装有相同偏心距的偏心块。如图3所示，设备运转时两轴上偏心块的相位角一样，产生的惯性力X轴方向的分力促使筛面沿X轴方向运动，Y方向的力互相抵消。因此，筛子只在X方向运动，故该类筛子称之为直线筛。微粉筛是基于直线筛的基础上进一步研制，直线筛一般有一个振动质体，由激振器+激振梁+侧板+固定梁组成，微粉筛除拥有直线筛固有振动质体外，还有浮动框+浮动梁组成的第二振动质体(图4)。微粉筛在运转过程中，固有振动质体与第二振动质体属主动从动关系，二者所产生的振幅不同，故安装在固定梁、浮动梁上的振弹筛网交替的拉紧与松弛，物料在筛面产生前进弹跳运动，有效避免物料黏附筛网并堵塞筛网。

图3 直线筛双轴振动器工作原理

图4 微粉筛截面侧视示意

4 结 语

(1)未来利用固废资源生产建材产品是建材业的主要发展趋势，露天采剥及物料倒运堆存会导致固废资源中含有不定量的土质物，土质物含量对建材产品质量及产线作业率有较大的不利影响，故利用排土场固废资源生产建材产品预先除土作业必不可少。

(2)预先除土作业常用筛分设备为圆振筛，新型筛分设备为微粉筛。两种设备研究对比表明：在单台设备给矿量相当、筛机型号相当、处理物料性质类似的情况下，使用微粉筛较圆振筛筛分效率更高。

(3)设备运行原理研究表明：圆振筛筛网与筛框做同步运动，除此外不再受其他机械力作用；微粉筛在运转过程中，筛网与筛框做同步运动的同时，还受浮动框+浮动梁组成的第二振动质体机械力的作用，筛网交替的拉紧与松弛，导致物料在筛面可产生前进弹跳运动，有效避免物料黏附筛网并堵塞筛网，可有效保障骨料产线作业率及产线的稳定运行。