冲程式振动筛筛面利用的理论与实践 a 迈内尔

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冲程式振动筛筛面利用的理论与实践 A · 迈内尔 在分级筛中筛面的主要功能是 : 1 ) 按粒度分离物料 ; 2 ) 输送各粒 级的物料 本文论述 了影响实现 这些主要 功能的筛 面 配置( 例如筛面的几何形状和材料) 的关键部件和原则, 以及特定的筛子设计原理 , 并以冲程式振动 筛为例 , 配合一些 图 表详细地从理论和实践方面进行了解释 关键词 振动筛分 筛面 分级 粒度 筛子与筛分机都是人类历史上最古老的一些工 有关它们最早的文献记载 , 可追溯到公元前 1500 在埃及底比斯的一座寺院中就有一个筛 子绘制在装饰品中 由编织的芦杆或穿孔的陶瓷容 器制成的碗盆形筛子作为筛子表面 后来的几幅有 根据的筛子图画 , 则是由 Agricola G 1558 年提供 工业上制造的筛面 , 确切地说 , 制造的编织筛网 则是 在 1838 年由总部设在德国德累斯顿市的 L. Heyymann 公司开始的 大约直到 20 世纪前半 时期 , 大多数筛面都是由金属材料制成的 ( 例如金属 丝筛网 )。 到了 20 世纪后半时期 , 才见到了关于橡 聚氨酯和其他合成材料筛面的报道 , 并且也是从 那时起它们才开始得到更加普遍的使用 现在 , 面已是机械加工和选矿工业部门中最常用的一些设 它们已被广泛地用于矿石 煤炭 非金属矿物 化工 回收物资 食品和医药等工业部门 , 例如用于 物料的筛分 分离和脱水等 在筛分中 , 所选择的筛面和筛分机本身 , 都必须 与物料的性质 要求达到的分离粒度 分离效率以及 某些特定的操作条件相匹配 因此 , 为了满足不同 的使用目的 , 已研制出多种筛面和筛分机方案 面论述了半透性分离或筛面的功能作用 , 虽然也考 虑过其他几种筛分方法 , 但重点 是介绍了冲程式 振动筛分法 文中也指出了为实施或确保达到上述 功能 , 依据所需达到的筛分效率和单位处理能力选 择筛面配置的几个重要部件和原则 1 筛面的主要功能 1 . 1 在筛分过程中 , 半透性的分离表面( 也就是筛 ) 起着两个主要功能 : 1) 按颗粒粒度分离物料 ; 2) 在配置着筛面的一些筛分机上输送各粒级的 物料 ( 见图 1)。 给料在筛面上按粒度分离的过程中 , 主要分离 单元 ( 第一项主要功能) 产出细粒级和粗粒级产品 在这一过程中 , 目的( 在理想的情况下) 就是要确保 筛下颗粒在朝着筛孔移动时不受阻碍和顺利地通过 筛孔 筛孔必须保持不堵塞 , 例如由于销钉状的 性的或球形的颗粒等引起的堵塞 只有某一高度料 层中的细颗到达筛面时 , 筛下产品才能通过筛孔 , 们才有可能得到分离 为此 , 各种粒度的物料必须 在筛面上输送 ( 第二项主要功能)。给料在筛面上的 输送是很有必要的 , 一方面是为了在筛面与物料颗 粒之间 , 另一方面是在物料颗粒之间( 疏松物料) 生不同的运动 随着筛分机与筛面的类型不同 , ( 重力或离心力)、 惯性的振动诱导力和冲击力 擦力和流体力的影响也不同 , 这些力会使筛下产品 在分离界面方向产生离析 , 并最终根据几率定律使 筛下产品通过筛面 筛上产品则是越过分离面 , 进入到粗粒物料中 在筛分黏性的或难筛的物料 , 很高的筛分加速度或 K V 值有助于提高去团聚 作用和除去那些堵塞筛孔的颗粒 因此 , 体积力 F M ( 筛分力) 必须大于粘附力 F H 阻力 F K 和库仑 摩擦力 R F 之总和 评价分离过程质量的判据有分 离精度和筛分效率 对于定量输送效率的评定来 , 物料的单位通过能力是一个重要的判据 从上述解释就可理解 , 筛面的主要功能之间是 相互牵连的 , 并且它们一起决定着筛分过程的效率 为了确保有效的筛分 , 必须系统地协调好这些功能 之间的相互关系 下面论述了筛面的选择和给料类 型对所需达到的分离粒度的依赖关系 9 2005 . 12

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冲程式振动筛筛面利用的理论与实践

A·迈内尔

摘 要 在分级筛中筛面的主要功能是:1)按粒度分离物料;2)输送各粒级的物料。本文论述了影响实现这些主要功能的筛面配置(例如筛面的几何形状和材料)的关键部件和原则,以及特定的筛子设计原理 ,并以冲程式振动筛为例 ,配合一些图

表详细地从理论和实践方面进行了解释。

关键词 振动筛分 筛面 分级 粒度

前 言

筛子与筛分机都是人类历史上最古老的一些工

具。有关它们最早的文献记载 ,可追溯到公元前

1500年。在埃及底比斯的一座寺院中就有一个筛

子绘制在装饰品中。由编织的芦杆或穿孔的陶瓷容

器制成的碗盆形筛子作为筛子表面 。后来的几幅有

根据的筛子图画 ,则是由 Agricola G在 1558年提供

的。

工业上制造的筛面 ,确切地说 ,制造的编织筛网

则是在 1838 年由总部设在德国德累斯顿市的

L.Heyymann公司开始的 。大约直到 20 世纪前半

时期 ,大多数筛面都是由金属材料制成的(例如金属

丝筛网)。到了 20世纪后半时期 ,才见到了关于橡

胶 、聚氨酯和其他合成材料筛面的报道 ,并且也是从

那时起它们才开始得到更加普遍的使用 。现在 ,筛

面已是机械加工和选矿工业部门中最常用的一些设

备。它们已被广泛地用于矿石 、煤炭 、非金属矿物 、

化工 、回收物资 、食品和医药等工业部门 ,例如用于

物料的筛分 、分离和脱水等。

在筛分中 ,所选择的筛面和筛分机本身 ,都必须

与物料的性质 、要求达到的分离粒度 、分离效率以及

某些特定的操作条件相匹配。因此 ,为了满足不同

的使用目的 ,已研制出多种筛面和筛分机方案 。下

面论述了半透性分离或筛面的功能作用 ,虽然也考

虑过其他几种筛分方法 ,但重点还是介绍了冲程式

振动筛分法。文中也指出了为实施或确保达到上述

功能 ,依据所需达到的筛分效率和单位处理能力选

择筛面配置的几个重要部件和原则 。

1 筛面的主要功能

1.1 概 述

在筛分过程中 ,半透性的分离表面(也就是筛

面)起着两个主要功能:

1)按颗粒粒度分离物料;

2)在配置着筛面的一些筛分机上输送各粒级的

物料(见图 1)。

给料在筛面上按粒度分离的过程中 ,主要分离

单元(第一项主要功能)产出细粒级和粗粒级产品。

在这一过程中 ,目的(在理想的情况下)就是要确保

筛下颗粒在朝着筛孔移动时不受阻碍和顺利地通过

筛孔。筛孔必须保持不堵塞 ,例如由于销钉状的 、黏

性的或球形的颗粒等引起的堵塞 。只有某一高度料

层中的细颗到达筛面时 ,筛下产品才能通过筛孔 ,它

们才有可能得到分离。为此 ,各种粒度的物料必须

在筛面上输送(第二项主要功能)。给料在筛面上的

输送是很有必要的 ,一方面是为了在筛面与物料颗

粒之间 ,另一方面是在物料颗粒之间(疏松物料)产

生不同的运动 。随着筛分机与筛面的类型不同 ,场

力(重力或离心力)、惯性的振动诱导力和冲击力 、摩

擦力和流体力的影响也不同 ,这些力会使筛下产品

在分离界面方向产生离析 ,并最终根据几率定律使

筛下产品通过筛面 。筛上产品则是越过分离面 ,并

进入到粗粒物料中。在筛分黏性的或难筛的物料

时 ,很高的筛分加速度或 K V 值有助于提高去团聚

作用和除去那些堵塞筛孔的颗粒。因此 , 体积力

FM(筛分力)必须大于粘附力 FH 、阻力 F K 和库仑

摩擦力 R F之总和 。评价分离过程质量的判据有分

离精度和筛分效率。对于定量输送效率的评定来

说 ,物料的单位通过能力是一个重要的判据。

从上述解释就可理解 ,筛面的主要功能之间是

相互牵连的 ,并且它们一起决定着筛分过程的效率。

为了确保有效的筛分 ,必须系统地协调好这些功能

之间的相互关系。下面论述了筛面的选择和给料类

型对所需达到的分离粒度的依赖关系 。

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图 1 筛面的主要功能:借助特定的筛面按粒级分离物料和通过振动筛输送各

粒级物料。分离效率和物料处理能力与筛面主要功能 、筛面单元和筛面配置关系

1.2 用特定类型筛面按粒度分离给料

在选择筛板或筛面时 ,需要考虑的因素有给料

类型 、粒度和颗粒的形状分布 、颗粒的表面性质 、水

分含量 、流动特性以及反射性能 、所使用的筛分机类

型及其特性 、以及要求达到的分离粒度和要达到的

处理物料能力。

图 2示出了筛分不同的给料可用的几种可能的

筛面和筛分粒度范围 。给料的范围从易流动的含有

很少量接近筛孔尺寸颗粒的物料 、接近筛孔尺寸颗

粒含量较高的黏性微湿物料 ,直到水分含量很高的

非流动物料 。每种筛面都被安装在特定的筛分机

上 ,并与这种筛分机配套 ,以有效地输送各粒级的物

料。

光滑表面的钢筛板(图 2A)有着由冲压 、钻的 、

机械加工的或由激光或水喷射切削的筛孔(例如由

S teinhaus和其他公司生产的圆孔形 、方孔形或其他

形状筛孔的筛板)。它能比较准确地用于分离那些

有着立方形的但仍属圆柱状颗粒的 、易流动的中等

粒度到粗粒的物料 。这些筛面已被用于振动筛中。

普通的和斜纹编织的有着特殊方孔和条孔的

金属丝筛网(图 2B)(例如由 Havey & Boeckef 、

Hein 、Lehmann 、Isenmann 、Meister 和 G.Steinhaus

公司提供的产品),已在化工 、矿山 、非金属矿和食品

工业中 ,用于对接近筛孔尺寸颗粒含量较少的易流

动物料进行细筛和中筛 。

在接近筛孔尺寸颗粒含量很高的难筛物料(例

如潮湿的矿石 、非金属矿 、煤炭 、化工产品等)的中筛

中 ,细线网筛面(图 2C和图 3)已被用于间接振动筛

上 。

波浪形垂直于筛分水平面的光滑的 D 型细线

网筛面(图 3a和 b),适用于以较低的分离精度和很

高的物料通过速率 ,来筛分黏性的 、潮湿的 、立方形

物料。如果筛孔宽度小于 10 mm 、水分含量不超过

8%的条件下 ,它们可用于筛分煤炭。

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图 2 用于筛分不同类型和特性给料和分离

粒度(d T)所选择的筛面

1)A-钢板筛面;B-金属丝筛面;C-细线网筛面;D-橡胶或聚

氨酯筛网;E-橡胶或聚氨酯筛面;F-悬臂顶梁筛面

图 3 细线网筛面:a-D 型细线网筛面;b-N 型细线网筛面;

c-S型细线网筛面;d-Tria型细线网筛面

水平波浪的 S 型细线网筛面(有近似的方形

孔)以及交替状水平波浪和光滑的 Tria 型细线网筛

面(图 3c和 d),可用于筛分潮湿和黏性物料(例如

煤炭 、矿石 、化工产品和食品),它可达到相当高的分

离精度 。在上述这些筛面上 ,由高耐磨的合成材料

(例如特种聚氨酯)构成的横向连接 ,这种连接的筛

面的自清洗作用和筛面的使用年限比细丝编织的横

向连接要好。若给料中大约含有 10%的粒度至少

达到筛孔宽度 5倍的具敲击性能颗粒 ,就能确保上

述这种细线网筛面的自清洗作用。

为了用细线网筛面替代由圆孔或方孔组成的冲

孔筛面 ,图 9中的一些数值(见第 3 节)可作为选择

筛孔宽度的初步依据 。

橡胶或聚氨酯筛板(图 2D)都适于安装在间接

振动筛上 ,用以干或湿的含有接近筛孔尺寸颗粒的

黏性物料(例如矿石 、非金属矿 、再生物料等)的细筛

和中筛 。对某些可能有着很高含量接近筛孔尺寸颗

粒的 、湿的和黏性物料 ,可采用软质橡胶(肖氏硬度

35°)筛面 ,而对于一些磨蚀性的物料 ,则可使用硬度

较大的橡胶(例如肖氏硬度 60°)筛面 。这种选择方

案同样也适用于聚氨酯筛面 ,可生产出肖氏硬度从

35°~ 90°的铸模的 、锥形扩张口的 、筛孔宽度小于 2

mm 到 0.15 mm 的筛面 。

上述各种筛面已被用作嵌入式钢材加固筛面

(如图 4和图 5所示),或是作为经钢丝绳的纵向或

十字形加固的拉力筛面用于间接振动筛中(图 6)。

加固或嵌入式钢丝的措施已被用以确保筛面的承载

能力 ,并因此而实现它的第二项主要功能(见 3.2节

图 11)。对于部分已用旧的或有缺陷的筛子 ,十字

拉力筛面能快速 、容易和低成本的更换筛面 。尽管

预计它的费用约比钢质筛面高出 10倍 ,但由于上述

这几种筛面的使用年限要长 10 ~ 20倍 ,以及它们很

低的噪音水平 ,所以其重要性正在显示出来。

图 4 由 Steinhaus公司提供的有锥形扩张口的

方形筛孔的钢材加固的聚氨酯筛面

图 5 由 Gustav公司提供的配备水平波浪形单股元件 、锥形扩

张口筛孔和钢材加固的 PolyDEX系列“VF”聚氨酯筛面

在德国非金属矿物工业部门使用的筛分机中 ,

60%以上都配置有聚氨酯筛面。金属丝筛面主要用

在那些间歇操作和生产能力较小的企业中 。细线网

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图 6 由Hein Lehmann、Trenn-和 Forder技术公司提供的锥形

扩张口方孔和长孔以及嵌入式钢加固的聚氨酯-Lemanit 筛面

的敲打筛

筛中(图 2C),水平波浪筛面(S -细线网筛 ,图 3C)

占 30%~ 50%。在用敲打筛面筛分中等粒度的不

流动的很湿的物料(例如再生物料 、木质的 、渣状的

物料)时 ,已采用经钢丝加固的或没有加固的冲孔的

橡胶或聚氨酯筛网(见图 2C 和图 7)。

图 7a和 b 由 Gummi 和 Kuper公司提供的橡胶(Gigant型)和

聚氨酯(Kupeye型)制成的冲孔或铸模筛孔的筛面

配置着圆柱形悬臂顶梁(固定在横梁上)的悬

臂顶梁筛面(图 2F),已用于对特别难筛的 、黏性的 、

潮湿的 、不流动的物料(施工场地的混合废料 、再生

物料等)进行中筛和粗筛。它们已越来越多地用于

以不同品牌提供的一些阶梯或排列的间接振动筛分

机中。虽然达到了很高的物料处理能力 ,但分离效

率有所降低 。悬臂顶梁筛面也能用作固定的格筛 ,

例如以很低的分离精确度用于筛出粗粒级中的难筛

物料 。

1.3 在某些筛分机上输送各粒级的物料

物料在某些筛分机上输送的情况示于图 1。在

本评述中 ,只指定了几种筛分机 ,它们都是基于冲程

式振动筛分的原理进行操作的 。作者在文献中已论

述过与筛面优化有关的一些问题 ,以及颗粒在冲程

式振动筛分机和其他筛分机上的运动情况。

根据筛分机的用途不同 ,相当多的筛面类型 、多

种改进过的筛分机以及大量的筛面/筛分机组合方

式都已在不同现场使用。在下面的第 2至第 4 节

中 ,比较详细地论述了某些设备部件和筛面配置原

则 ,以便在冲程式振动筛分过程中实现筛面的上述

两项主要功能。

2 为实现筛面的主要功能所需的设备部件与筛面配置原则

  最重要的部件和配置原则就是筛面的几何形

状 、筛面材质和特定的机械设计原则 。

图 1列出了与筛面主要功能 1和 2 有关的 、能

提高筛分效率和处理能力的设备部件和配置原则 ,

重点针对冲程式振动筛的情况 ,分析了它们在某些

筛面和筛分机中的应用。首先可以确定 ,存在着大

量的设备部件和配置原则 ,它们之间有时还会存在

着复杂的相互关系 。因此 ,如果不对其他部件进行

分析 ,就很难分析一个部件或原则对于可达到的分

离效果和处理能力的影响。然而在示于图 1中的矩

阵中 ,曾试图查明和评价应用上述部件和原则对筛

分性能的影响(方形与圆形的图例)。表中列出的不

同筛面的筛分效率和处理能力(方形和圆形图例)与

每个配置部件和筛分机类型有关 。每一列中都包含

一些关于各个配置部件的适用性和筛分效率指标。

在下一节中将论述与筛面几何形状有关的配置因

素 。

3 筛面的几何形状

关于筛面的几何形状 、筛孔形状和它们的横截

面形状 、筛孔宽度 l 、筛面厚度 s 与筛孔宽度 l的比

值以及筛面倾角 β等 , 都是影响分离效率和处理能

力的特别重要因素 。另外 ,阶梯式筛面能提高处理

能力。

3.1 筛面的孔径形状 、横截面形状和筛孔宽度

难筛的物料 ,特别是粒度接近筛分粒度范围内

的物料 ,筛孔形状和横截面形状以及筛孔宽度 ,对于

颗粒通过阻力或者是颗粒与筛子之间的摩擦阻力都

有着重要的影响(图 8)。因此 ,球形颗粒理论上可

有着无限的接触点或摩擦点(图 8 中的 1.1),但与

方形孔径只有 4个接触点(图 8中的 1.2),与三角

形孔径有 3个接触点(图 8中的 1.3),与矩形孔径

只有 2个接触点(图 8中的 1.4)。有着圆形或方孔

形的冲孔筛面是由金属(钢材)或橡胶或聚氨酯制成

的(图 1和图 2A)。根据前面已解释过的理由 ,方形

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孔径的筛子是不适于筛分那些粒度接近筛孔尺寸颗

粒含量很高的和水分含量很高的物料。为了筛分这

些物料 ,应使用有条状孔的或似方孔形(图 3)的筛

面(见第 1.2节)。

图 8 不同形状颗粒与特定形状的筛孔和横截面

之间的接触面或摩擦面 、边缘和点

众所周知 ,在用冲孔钢筛板筛分时 ,矩形孔具

有着最大的分离粒度 ,然后是方形状 ,最后是圆形

孔 ,它与六角形孔有着类似的分离粒度。冲孔的橡

胶筛面对天然的圆形矿砂或破碎后的石灰岩具有相

近的筛分效率。根据所试验的筛面筛孔 ,将错误进

入筛上产品和筛下产品的产率相等所对应的粒度定

义为分离粒度。比如分离粒度等效孔径问题 ,是一

个与更换筛面有关的尺寸问题 ,应用等效 ,筛孔可以

获得与原先所用的筛面相同筛分指标 , 这可由等效

系数 A 来保证。替换的筛孔宽度为 IA ,原先使用的

筛孔宽度为 I B等效系数 A =I A/ IB 。在用细线筛面

更换冲孔钢板筛面时 ,可用图 9 中的等效系数作一

个初步的参考值 。已设计出一种能适用于每种筛孔

形状的横截面。

图 9 用等效系数相近的细丝筛面替代钢板筛面或金属丝

筛面的可能性(实线为普通筛面 ,虚线为细丝筛面)

在筛分方向梯形扩张口的筛孔的阻力小 ,颗粒

易通过(图 8中的 6),其次是圆形横截面的(图 8中

的 5)。上述这种梯形横截面已有效地用于冲孔的

聚氨酯筛网中(图 1 和图 2D),用以筛分难筛的物

料 。在梯形扩张孔内的侧面角为 2°~ 10°之间。矩

形横截面(图 8中的 7)筛孔对物料摩擦面积最大。

因此对颗粒运动的阻力也最大。它基本上不适合在

钢板筛面中用于筛分接近筛孔尺寸颗粒的物料(见

第 1.2节)。筛面主要功能 1和 2的实现 ,也会在很

大程度上受到筛面厚度 s与孔宽度 l 比值的影响。

3.2 筛面厚度 s与孔宽度 l 的比值

筛面开孔面积 Aof f 和单位处理能力都取决于

s/ l的比值。例如 ,对于一种方孔筛网来说 ,这个关

系式如下:

Aoff = l(l +s/ l)2 ·100% (1)

  并且还知道 ,随着筛面厚度变薄和筛面厚度与

筛孔宽度比值的减小 ,颗粒通过筛孔的阻力减小。

在图 10中的计算结果证实了这一点 。对于一个球

形颗粒来说 ,在圆形横截面处的拴住力为:

FK1 ~ (s/ l)3

FK1 =FG/α· sin r (2)

  垂直方向的摩擦力为:

F R =FG ·μ/2· tan r (3)

  在这种情况下 ,它与阻止颗粒通过的力是相等

的 。根据图 10就可得出

tan r =d(s+d)/(s +l)2(4)

这就意味着在筛孔宽度 l和颗粒粒度d 固定的条件

下 ,随着筛面厚度 s的减小 ,拴住力 F K1 和摩擦力

F R都会下降 ,这与颗粒阻力降低是同义的 。

图 10 一个粒度为 d 的球形颗粒位于筛孔宽度为 l ,筛面厚度

为 s 的筛网中的重力FG、拴住力 FK1和摩擦力 FR

由此得出的结论是 , 在设计筛面时应尽可能减

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小筛面厚度 s与金属片的厚度 r ,以便于实现筛面的

第一项主要功能(按粒级分离物料)。然而在这种情

况下 ,这一点又与为实现筛面的第二项主要功能(输

送颗粒)的要求相矛盾 ,因为输送颗粒要求筛面应

有最大的刚性 EI ,因此而需要有较大的厚度 ,以保

证对物料的承载能力。在橡胶和聚氨酯筛面情况下

这一点尤为重要 ,因为它们的弹性模量比钢质筛面

要低出 20%。

筛面尺寸和 s/ l 比值通常都是由筛面制造商凭

经验确定的。下面提出几个理论问题 ,叙述一种可能

的计算方法 ,确定为实现筛面的第一项和第二项主

要功能所需要的筛面厚度 。用方形筛孔的标准筛面

的实例对此进行解释 。这种筛面的厚度 s 和筛孔之

间的间距 r 应是相等的 。此外 ,筛面面积(B ×L)与

尺寸为 a 和 b 的各个筛面每小块筛面面积(a ×

b)(见图 2D)和筛面每小时的有效产能假定都是固

定的 。对以下几种不同的筛面材料进行过分析研究:

普通碳钢 、聚氨酯或橡胶与钢材的组合件(用不同的

型钢加固或钢丝绳加固),以及普通的聚氨酯筛面 。

这样就能对筛面的平均总强度 Rm 进行比较。筛面

的开孔面积 Aoff应该算是实现筛面第一项主要功能

的一个重要变量 ,并提出可靠承载能力系数

S =R m/ σ (5)

  将它作为一个能确保实现筛面的第二项主要功

能的代表性数值。与负载有关的筛面最大张力σ是

根据下列简化公式算出的:

σx·y ~ φ·p ·b2/ s2 , φ= f(a/ b) (6)

  筛面的张力与负载 p 成正比 ,而与筛面厚度 s

的平方(s2)成反比。在一般的机械工程中 ,组件的可

靠性 S 是按 2…4选择的 。在图 11中 ,左边的纵座标

表示筛面开孔面积 A off ,而右边的纵座标表示可靠

的承载能力 S 。这两个数值(A off和 S)随筛面厚度 s

与筛孔宽度 l的比值(s/ l)而变化的情况如(图 11)

所示 。

图 11 不同筛面材料和材料组合的筛面开孔面积 A off与可靠承

载能力 S 随筛面厚度 s与筛孔宽度 l 的比例(s/ l)而变化的情况

S t-弹簧钢;K-合成的聚氨酯或橡胶;k/ St-钢材加固的合成

材料组合筛面

所用的参数是各个筛面的总扩张强度 R m(下

标:S t -普通碳钢筛面;K / St -聚氨酯 / 钢材组合

筛面;K/ St1-橡胶/ 钢材组合筛面;K -单一的聚

氨酯筛面)以及各个小块筛面的尺寸 a 和b 。

在这个图中 ,各条 S 曲线与 A off曲线交点对应

的横座标上的值为所述筛面的最佳组合值 s/ l opt 。

筛面 的平均强度 R m 值越高 (例如 R m钢 >

R m·聚氨酯/钢 >R m·单一聚氨酯)和各个小块筛面的面积

a ·b值越小 ,那么 s/ l的比值也就越小 ,也就是说可

以选择较薄的筛板。总之 ,必须找到一种折衷的设计

方案 。筛面板或型钢的厚度 s应尽可能薄一些 , 但又

要达到必须的厚度 。

3.3 筛面倾角

筛面倾角对于筛分物料的输送与筛分过程都是

至关重要的 。例如 ,在最佳的和稳定的给料速率下 ,

较高的筛面倾角 β就能提高物料的输送速度 、加速

筛下颗粒通过筛孔(特别是在薄层筛分时),并因此

而提高物料的通过速率 。此外 ,正确的选择筛面倾角

就能减少堵塞的危险。对于刚性的格筛来说 ,筛面倾

角必须大于物料的安息角 。直接由簧片 、敲击棒 、直

接振动谐振器或由超声波谐振器使筛子产生振动。

物料在筛子上的输送速度可根据公式确定 。例如 ,根

据这些公式 ,在筛子倾角 β为 40°时输送速度有可能

达到 1 m/ s以上(参看图 12)。计算公式是:

  Q =B ·L · V tr(l -ε) (7)

图 12 理论和经验确定的超声波筛的输送速度

随筛面倾角 β 而变化的情况

超声波:f =23.15 kHz , W=10μm;K v=22930。

O-Meinel模型值;◆-Coppers测定值

  可用这个公式粗略计算物料的通过速率 。通过

减小颗粒对筛面的冲击角度 ,筛面倾角 β会影响筛

孔的投影宽度 ,会使长方形孔投影成方孔 。此外 ,还

必须考虑与筛子振动有关的筛网十字线动力变粗效

应(即 Schmidt效应),这就降低了分离粒度。分离

粒度变为:

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dT = l · cosβ (8)

  对于常用的筛面倾角 β =35°来说 , d T =0.9·

l 。为了提高 dT/ l的比值 ,在用大的筛面倾角筛分实

践中 ,使用 l′/ l =1/3的长方形筛孔代替方形筛孔 。

3.4 梯段式或串联筛面

梯段式排列的筛面(梯段式固定筛和串联筛面)

(图 1)在各段转移点处能减小筛下产品通过阻力和

提高物料的循环 。这一设计原理最终能大大加快物

料从一个水平向另一个水平转移的流速 。另一个能

提高筛分效率的因素 ,就是选择筛面材料。

3.5 筛面材料

制造筛面最常用的材料是钢材(非合金钢和合

金弹簧钢)、橡胶和聚氨酯弹性材料 。聚酯和碳质塑

性材料也可使用 ,例如 ,含有 0.45%~ 0.85%碳的

弹簧钢能用于生产筛网 ,用以筛分那些接近筛孔尺

寸颗粒含量较低的干物料(见第 1.2 节 ,图 2B)。不

锈钢(加入铬和镍后的合金钢)或包覆着聚氨酯的钢

丝都是耐腐蚀的 ,并因此而能用于筛分潮湿的物料 。

橡胶或聚氨酯筛面(见第 1.2 ,图 2D)、钢材(图 4 和

5)或钢丝加固的(图 6)橡胶或聚氨酯筛面的自动清

除效果和使用寿命 ,都比冲孔的钢筛板(见 1.2 ,图

2A)有着明显的优点 。在筛孔宽度为3.15 mm 的方

形筛孔的钢筛板和筛孔宽度为 3.5 mm 的橡胶筛面

筛分含水分 0.5%~ 3%的物料的对比结果示于图

13中 。用橡胶筛面筛分水分含量大于1%的物料

时 ,细粒物料误进入筛上产品重量的百分数比钢质

筛面要小 。在筛分潮湿的物料时 ,细粒物料会迅速

地积聚在方形筛孔的间隙中 ,加重了筛面的堵塞。

而使用疏水性的高弹性的橡胶或聚氨酯筛面时 ,一

般都不会遇到这一问题 。

图 13 用钢质筛板和橡胶筛面筛分时 ,细粒误进入

筛上产品中的颗粒重量百分数与筛分物料水分关系

(张兴仁;雨 田)

(051202)

(上接第 40页)

为了净化工业废水中的杂质氟 ,可以利用不必

进一步处理只按所研制的工艺由榍石精矿得到的具

有低酸模数的钛-硫酸盐溶液就可以了 。

3 结 语

根据研究结果 ,制定了处理榍石精矿的工艺 ,该

工艺可由唯一的废料得到不同组成和用途的产品 。

研究结果表明 ,原则上可以利用副产的石膏和

水解的硫酸 ,利用二氧化硅滤饼的可能性还需进行

补充研究。

在工艺实践时还需要解决含在榍石精矿中的镧

系精矿的伴生回收问题 。

在增加榍石精矿的产量和应用推荐的水解硫酸

工艺时 ,应该可以大幅降低消耗 ,由于高度综合利用

原料 ,所以可以保证榍石精矿作为钛生产的原料来

源的竞争力 。(汪镜亮;林 森)

(051209)

152005.12            国 外 金 属 矿 选 矿