
影響篩分過程的因素
在實際篩分過程中,小于篩孔的顆粒要進入篩下,受許多因素的影響。歸納起來可分成三個方面:物料性質、篩分設備的性能及對篩分機的操作管理。
(一)物料性質
對篩分過程產生影響的物料性質主要包括:顆粒和篩孔的相對尺寸,物料的水分、含泥量等。
1.顆粒與篩孔的相對尺寸
只有當顆粒小于篩孔時,經過多次反復與篩孔接觸比較。才有透篩的機會。顆粒透篩的概率主要取決于:顆粒橫截面在篩子平面上的投影與篩孔面積之比。由篩分理論和實踐證明:粒度小于篩孔尺寸3/4的顆粒,稱為"易篩粒"。粒度大于篩孔尺寸3/4的顆粒,稱為"難篩粒"。顆粒的直徑越接近篩孔尺寸。其透篩的困難就越大。對直徑超過篩孔的1.5倍的粗粒在篩面上形成的物料層,對易篩粒和難篩粒自上而下向篩面轉移的影響并不大,直徑大于篩孔但又小于篩孔尺寸的1.5倍的粗粒,在篩分過程中,遮蓋篩面,堵塞篩孔,阻礙顆粒向篩面移動,對這一粒徑的顆粒,通常稱之為"阻礙粒"。
原料中,難篩粒、阻礙粒含量越高,篩分速率就越低。
2.水分
物料所含水分可分兩種:一是內在水分存在于物料的孔隙中;二是外在水分,物料表面上所附的水分,如水采原煤、井下滅塵噴淋水,露天堆放時淋的雨水等。外在水分含量與物料的表面積成正比。細粒物料由于比表面積大,細粒含外在水分偏高。內在水分對篩分過程沒有影響,外在水分對篩分過程影響較大。
外在水分對篩分過程的影響從以下的試驗可以證明:原蘇聯學者用常規振動篩、按篩孔為6、13、25mm進行原煤干法分級試驗,原煤水分與篩分效率的關系如圖1所示,當原煤水分從4%增至6%時,篩分效率降低得不明顯,約降低3%~5%;當水分超過6%時,篩分效率急劇下降;水分從6%增至8.5%時,篩分效率平均降低20%左右,此時,按6mm分級的篩分效率只達到40%。
圖1 原煤水分與篩分效率的關系 1—25×25mm篩孔;2—13×13mm篩孔;3—6×6mm篩孔 原煤水分與處理量的關系如圖2所示,水分超過6%時,單位面積處理能力明顯下降。
據原蘇聯學者統計研究:振動篩的工作狀態不變,篩分效率保持90%~95%不變時,原煤水分從5.5%起,每增加1%,則篩分機處理量對6×6、10×10、13×13、25×25mm的篩孔分別降低25%、12%、10%和5%。
由試驗研究及實踐可得如下結論:水分在一定范圍內,水分增加,篩分效率急劇降低,這是由于物料表面帶水后,顆粒間因膠結或表面張力作用而相互粘結成團,或者細粒粘在大顆粒表面,或者糊在篩絲上,把篩孔堵死。
圖2 原煤水分與單位面積處理能力的關系 1.篩分效率為85%;2.篩分效率為95% 影響篩分過程的水分范圍視物料性質而異,如粘土,肥料和化工產品允許水分極低,那怕只含1%的水分就有嚴重影響。煤炭干法篩分時,水分低于4%時,影響較小,一般水分在6%~13%范圍內,篩分效率下降得最明顯。物料間粘性愈高,篩分愈困難。當然不同煤種視孔隙度不同,情況也不一樣。水分超過一定值后,顆粒活性又增加水分又促進顆粒透篩,篩分效率反而又回升(圖3)。
圖3 物料水分對篩分效率的影響 1.吸濕性弱的物料;2.吸濕性強的物料 物粒的水分對不同篩孔尺寸影響程度不同。由圖1可見:水分均為8.5%時,6×6mm篩孔
的篩分效率只有40%;而25×25mm篩孔的篩分效率仍在90%以上。水分對篩孔尺寸大者,濕度影響小些;篩孔尺寸小的,濕度影響尤為顯著。因為篩孔大了不易糊篩網,篩孔小者,瞬間就可以將篩孔糊死,使篩分無法進行。煤炭干法篩分時,用普通篩分法,無法進行13mm級的分級。近年來,采用近似篩分如概率篩才解決了13mm以下的分級。
含泥量高即含粘土類礦物多,物粒的粘性大,即使水分很低,也易使物粒粘結成團和堵塞篩孔。
(二)篩分設備性能及工藝參數對篩分過程的影響
雖然物料性質對篩分過程影響很大,但同一種物料用不同類型的篩分設備,可以得到不同的篩分效果。這主要取決于篩分設備的工藝參數:篩面運動形式、篩面長度、寬度、篩面傾角、篩孔形狀等。
1.篩面運動形式
篩面運動形式是影響篩分效果的重要因素之一。實踐證明,篩面固定不動時,篩分效率很低。即使是運動的篩面,也與其運動的形式有關。例如,在振動篩面上,顆粒作拋射運動,物料拋得高,料層得到松散,而且振動頻率高,有利于細粒透篩,故振動篩篩分效果好。在搖動篩面上,顆粒主要是沿篩面滑動,而且搖動篩的頻率比振動篩低,所以篩分效
果較振動篩面差。轉動的圓筒篩,篩孔易堵,篩分效率低。目前搖動篩和圓筒篩用得較少。
研究篩面的運動形式是解決細粒難篩物(如粘性的細粒物料或高水分的煤炭)分級的重要途徑之一。如在研究振動概率篩的深度篩分時,用作細粒分級的最下層篩面因松動沒有固緊,在篩箱運動過程中篩面相對于篩箱產生二次振動。此時,對潮濕煤炭作3mm分級,連續生產兩天很少有堵孔和糊孔現象。而當該層篩面與篩箱緊固上時,篩分不到半小時,因遇上成團的潮濕物料,瞬間即可將篩面糊上。由試驗證明,篩面的二次振動對提高篩分效率,防止堵孔,糊孔均很有效。但是二次振動影響常規篩面的使用壽命。弛張篩就是利用篩面的一張一弛,不僅起到拋射物料的作用,而且由于篩孔在篩分過程中不斷張弛,防止了細粒粘結,堵塞現象,當煤中水分高達10%以上時,也能從無煙煤中分出0~6mm級細粒煤。
2.篩面傾角
篩面與水平面的夾角稱為篩面傾角。為便于排出篩上物,篩面一般傾斜安裝。傾角的大小與篩分設備生產率和篩分效率有密切關系。傾角大,粒群在篩面上向前運動速度快,生產能力大;但物料在篩面停留時間縮短,減少顆粒透篩機會,影響篩分效率。
篩面傾角大小,與篩面運動形式有關。直線運動篩面,有一個沿著篩面向前運動的拋射力,所以這類篩分機,傾角較小。作圓周振動的篩分機,傾角應大些。
當篩面傾斜放置時,顆粒通過的篩孔面積實際上是篩孔面積在水平面上的投影值。如圖4所示,篩孔長為L,能夠無阻礙地透過篩孔的顆粒直徑d: