新型细筛液下筛的研发及应用*

张志明 谢坪全 李云鹏 敖 江 韩晓熠 冉银华

（云南科力环保股份公司）

矿用细筛筛分设备的分级粒度通常为0.074～1.00 mm 物料。目前细粒筛分设备普遍作业效率不高，主要是因为细筛筛孔孔径小，固体物料易在筛面上堆积，特别是黏性较高的泥团极易糊筛孔，造成筛孔堵塞，使得筛分作业筛上物含量不能过高，需要进行多次筛分，并且需要定期清洗筛网，使得细筛的操作管理繁杂，筛分效率低下。为了提高筛分作业效率，常用的方法是在单位面积的筛面上提高开孔率，常常采用细筛丝，因而造成筛网寿命降低。因此，许多厂矿不使用细筛，而选用水力旋流器，但水力分级是按固体颗粒的沉降速度分级的，而并不是按固体颗粒的几何尺寸分级，沉降速度受物料比重的影响，分级粒度不精确，尤其是物料之间的比重差异很大时，筛分作业效率下降尤为明显。

为此，云南科力环保股份公司研发了一种新型细筛设备液下筛，其工作原理完全不同于传统设备，具有操作灵活、质量可靠、结构紧凑、占地少、成本低、筛分精度高、维护方便等特点。

1 液下筛、常规振动细筛的工作原理及区别

1.1 液下筛工作原理

如图1所示，液下筛细筛筛网垂直放置并浸没于料浆中，给料从筛网顶部给入筛网右上侧，该种给料方式称为“逆向给料”；活塞式脉冲推动料浆，使料浆产生高频、低幅的横向运动，促使絮团颗粒物横向循环往复运动而充分离散，迫使料浆产生脉动紊流造成料浆流态化；颗粒在料浆流态化环境中充分分散，小于筛孔细粒级和大量液体穿过立式筛网，特别是矿泥能够完全分散漂浮，成为最容易通过筛孔的粒级，免除了矿泥容易糊筛的缺点并被及时排出；大于筛孔的粗粒级被筛网阻隔不能通过筛网，在自身质量作用下直接、快速沉落远离筛网，通过排料孔排出；高频和低幅的反复脉动使固体颗粒不容易堵塞筛孔，小于筛孔的固体颗粒通过筛孔的机会增多，固体颗粒不与筛网接触进行相对运动摩擦，从而杜绝了筛网的磨损而提高筛网使用寿命，而且粗颗粒不会堆积在筛网上形成阻碍细颗粒过筛的砂层，变相地增加了有效筛孔的数量，从而进一步提高设备的筛分效率。

1.2 常规振动细筛的工作原理

常规振动细筛（图2）采用电动机经三角皮带带动激振器主轴回转，由于激振器上不平衡重物的离心力作用使筛箱振动，通过改变激振器偏心重，获得不同的振幅。这种方式一方面破坏了料浆表面的张力和细粒物料在筛面上的高速振荡，加速了固体颗粒的析离作用，增加了小于分离粒度物料与筛孔接触的概率，从而造成固体颗粒的分离，使小于孔径的固体颗粒透过筛孔成为筛下产物［1-2］。

1.3 液下筛工作原理和常规振动细筛的区别

（1）常规振动细筛的筛网一般是横向放置的，但由于工作原理限制，给料量或筛上产品产量大时会在筛网上堆积，产生堵塞和磨损，造成物料拥堵、工作噪声过大和被迫停机。液下筛将筛网立着放置，避免了粗颗粒在筛网上堆积，从根本上杜绝了筛网堵塞和磨损。

（2）常规振动细筛作业是在固、气两相状态中进行，料浆给入筛网后水分很快通过筛网，剩下的较干物料在振动作用下进行筛分。与筛网直径接近的物料很容易堵塞筛孔，含水量小的物料还容易黏结在筛网上；当损失水分物料变干后，黏结成团不能及时被筛分出来，很容易糊筛。液下筛将整个筛面浸入液体中，使物料在脉动料浆作用下始终处于分散状态，不会出现糊筛现象。

（3）常规振动细筛装置一般都是筛网直接振动，该种结构脆弱，筛网在长期的振动中容易毁坏受损。固体颗粒和筛面的相对运动也使筛面产生磨损，缩短筛网的寿命，而且振动传动机构只能对到达筛网上的物质产生作用，难以保证对所有流经设备的液体都产生振动作用，尤其在液体流速快、流量大时该种缺陷愈加突出，并直接影响最终的筛分效果。液下筛的脉动机构和筛网分别安置于筛分箱体相对的两侧，并不直接接触，减少了传动机构对筛网的撕裂，延长了筛网的使用寿命。

2 液下筛的结构设计

液下筛主要由箱体部分和传动部分组成，其中箱体部分由机架、垂直筛框、筛箱1、筛箱2、皮碗等组成，传动部分由电机、减速机、联轴器、无级调幅偏心块、连杆、固定轴承座等组成。皮碗的设计和材质选用满足不同振幅、频率下不漏浆、不破裂的橡胶特制而成。垂直设置筛框的设计提高了筛面的强度和刚度，减缓了颗粒对筛面的破坏，避免了筛箱1、筛箱2结合面漏浆的可能性，减少了颗粒物对筛面的磨损，提高了筛面的使用寿命，筛框垂直安装进一步减少了颗粒物对筛面的磨损。

电动机经减速机、无级调幅偏心块，方便振幅的调节，可有效降低设备运行时产生的噪音，且使细颗粒快速越过垂直筛面，延长整机寿命。当料浆进入筛箱后，由于往返活塞式脉冲，料浆中的颗粒物产生横向运动，促使絮团颗粒物循环往复运动而充分离散，利于筛分；细颗粒物和大量的水分穿过筛面形成筛下物，粗颗粒物通过自然沉降沉积到筛箱1的锥斗形成筛上物通过圆形小锥孔排出，进一步提高筛上物的浓度和筛分效率；脉冲的作用可使卡在筛孔中的物料被弹出，防止筛孔堵塞，进一步保证筛框的筛分效率；采用电机带动偏心轮作为脉冲源产生的激振力强，促使料浆产生高频和低振幅的横向振动，颗粒与筛面之间没有相对运动，颗粒不致卡住筛孔，使细粒物料通过筛孔的机会增多，小于孔径的物料通过筛孔成为筛下物从排料口排出，大于筛面孔径的物料快速沉降到锥斗后从排料口排出，最终完成筛分作业。液下筛结构简单、运转平稳、维修方便，且筛分效率高、寿命长、电耗低。液下筛的结构见图3。

3 试验研究

试验设备包括1台试验用液下筛，2台立式砂泵，1 台高效搅拌桶。试验用液下筛［3-7］有效筛分面积0.25 m2，振幅0.5～40 mm，频率0～600 Hz。液下筛主要用于筛分0.6～0.1 mm 细粒级物料，料浆浓度小于36%，给料粒度-2 mm。试验流程见图4。

3.1 脉动频率与振幅试验

脉动频率与振幅的大小应根据处理量和物料的粒度选取。通常增大脉动频率与振幅能增加液下筛的筛分效率，筛分-0.25 mm 物料时，应选用高频率与小于7 mm 的振幅；筛分+0.5mm 物料时，应选用低频率和大于10 mm的振幅。针对该试验物料，根据探索试验确定振幅为4 mm，频率为55 Hz。给矿浓度、脉动频率与处理量关系见图5。

3.2 连续运转考核结果

通过试验确定了连续试运转参数，筛孔孔径0.1 mm，最大给料粒度不大于2 mm，调节振幅4 mm，频率55 Hz。筛分物料为石英砂，料浆浓度35%，石英砂粒度组成见表1。连续试验正常运转13 d，其中6 d的试验数据见表2。

表1 试验物料粒度分析结果

由表2可知，0.10 mm 细筛正常连续运转6 d的筛分效率基本在80%以上，13 d 筛网基本无堵塞，无破损，实际筛分效率均在80%以上，比理论指标85%略低。

3.3 液下筛存在的问题及优化方案

（1）筛上排料底流浓度低、夹细。因液下筛筛分面积小，处理量高，筛上排料多，筛上排料口与之不匹配，筛上排料口缩小则容易堵塞，可通过增加底流螺旋输送设备，控制筛上物料的排放，进一步减少夹细。

（2）采用0.15 mm 筛框时，细粒级通过率降低，设备顶部满浆。试验型液下筛筛分面积小，处理量低，可通过在设备顶部增加溢流管解决料浆满顶问题。

（3）设备顶部料浆波动严重是由料浆高频率和低振幅的横向振动引起的，可通过适当提高设备高度，设备顶部增加阻力板，降低料浆波动。

（4）固定轴承和脉冲轴磨损严重是由传动方式决定的，可通过固定轴承内和脉冲轴上加工油槽，降低磨损或将脉冲源改为气动或液压传动［8-11］。

4 结 语

（1）液下筛处理能力大、筛分精度高，为厂矿设计及应用提供了创新点，有利于厂矿工艺的简化、优化。

（2）液下筛对料浆浓度和固体颗粒的粒度组成有较强的适应性，筛分效率高，在保证筛分设备处理能力相同的情况下可通过调整液下筛的参数来保证筛分效率，指标稳定可靠。

（3）液下筛通过逆向给料和脉动系统解决了常规振动细筛筛分设备易堵塞与寿命短的缺陷，应用前景广阔。