影响筛分过程的因素
在实际筛分过程中,小于筛孔的颗粒要进入筛下,受许多因素的影响。归纳起来可分成三个方面:物料性质、筛分设备的性能及对筛分机的操作管理。
(一)物料性质
对筛分过程产生影响的物料性质主要包括:颗粒和筛孔的相对尺寸,物料的水分、含泥量等。
1.颗粒与筛孔的相对尺寸
只有当颗粒小于筛孔时,经过多次反复与筛孔接触比较。才有透筛的机会。颗粒透筛的概率主要取决于:颗粒横截面在筛子平面上的投影与筛孔面积之比。由筛分理论和实践证明:粒度小于筛孔尺寸3/4的颗粒,称为"易筛粒"。粒度大于筛孔尺寸3/4的颗粒,称为"难筛粒"。颗粒的直径越接近筛孔尺寸。其透筛的困难就越大。对直径超过筛孔的1.5倍的粗粒在筛面上形成的物料层,对易筛粒和难筛粒自上而下向筛面转移的影响并不大,直径大于筛孔但又小于筛孔尺寸的1.5倍的粗粒,在筛分过程中,遮盖筛面,堵塞筛孔,阻碍颗粒向筛面移动,对这一粒径的颗粒,通常称之为"阻碍粒"。
原料中,难筛粒、阻碍粒含量越高,筛分速率就越低。
2.水分
物料所含水分可分两种:一是内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、井下灭尘喷淋水,露天堆放时淋的雨水等。外在水分含量与物料的表面积成正比。细粒物料由于比表面积大,细粒含外在水分偏高。内在水分对筛分过程没有影响,外在水分对筛分过程影响较大。
外在水分对筛分过程的影响从以下的试验可以证明:原苏联学者用常规振动筛、按筛孔为6、13、25mm进行原煤干法分级试验,原煤水分与筛分效率的关系如图1所示,当原煤水分从4%增至6%时,筛分效率降低得不明显,约降低3%~5%;当水分超过6%时,筛分效率急剧下降;水分从6%增至8.5%时,筛分效率平均降低20%左右,此时,按6mm分级的筛分效率只达到40%。
图1 原煤水分与筛分效率的关系 1—25×25mm筛孔;2—13×13mm筛孔;3—6×6mm筛孔 原煤水分与处理量的关系如图2所示,水分超过6%时,单位面积处理能力明显下降。
据原苏联学者统计研究:振动筛的工作状态不变,筛分效率保持90%~95%不变时,原煤水分从5.5%起,每增加1%,则筛分机处理量对6×6、10×10、13×13、25×25mm的筛孔分别降低25%、12%、10%和5%。
由试验研究及实践可得如下结论:水分在一定范围内,水分增加,筛分效率急剧降低,这是由于物料表面带水后,颗粒间因胶结或表面张力作用而相互粘结成团,或者细粒粘在大颗粒表面,或者糊在筛丝上,把筛孔堵死。
图2 原煤水分与单位面积处理能力的关系 1.筛分效率为85%;2.筛分效率为95% 影响筛分过程的水分范围视物料性质而异,如粘土,肥料和化工产品允许水分极低,那怕只含1%的水分就有严重影响。煤炭干法筛分时,水分低于4%时,影响较小,一般水分在6%~13%范围内,筛分效率下降得最明显。物料间粘性愈高,筛分愈困难。当然不同煤种视孔隙度不同,情况也不一样。水分超过一定值后,颗粒活性又增加水分又促进颗粒透筛,筛分效率反而又回升(图3)。
图3 物料水分对筛分效率的影响 1.吸湿性弱的物料;2.吸湿性强的物料 物粒的水分对不同筛孔尺寸影响程度不同。由图1可见:水分均为8.5%时,6×6mm筛孔
的筛分效率只有40%;而25×25mm筛孔的筛分效率仍在90%以上。水分对筛孔尺寸大者,湿度影响小些;筛孔尺寸小的,湿度影响尤为显著。因为筛孔大了不易糊筛网,筛孔小者,瞬间就可以将筛孔糊死,使筛分无法进行。煤炭干法筛分时,用普通筛分法,无法进行13mm级的分级。近年来,采用近似筛分如概率筛才解决了13mm以下的分级。
含泥量高即含粘土类矿物多,物粒的粘性大,即使水分很低,也易使物粒粘结成团和堵塞筛孔。
(二)筛分设备性能及工艺参数对筛分过程的影响
虽然物料性质对筛分过程影响很大,但同一种物料用不同类型的筛分设备,可以得到不同的筛分效果。这主要取决于筛分设备的工艺参数:筛面运动形式、筛面长度、宽度、筛面倾角、筛孔形状等。
1.筛面运动形式
筛面运动形式是影响筛分效果的重要因素之一。实践证明,筛面固定不动时,筛分效率很低。即使是运动的筛面,也与其运动的形式有关。例如,在振动筛面上,颗粒作抛射运动,物料抛得高,料层得到松散,而且振动频率高,有利于细粒透筛,故振动筛筛分效果好。在摇动筛面上,颗粒主要是沿筛面滑动,而且摇动筛的频率比振动筛低,所以筛分效
果较振动筛面差。转动的圆筒筛,筛孔易堵,筛分效率低。目前摇动筛和圆筒筛用得较少。
研究筛面的运动形式是解决细粒难筛物(如粘性的细粒物料或高水分的煤炭)分级的重要途径之一。如在研究振动概率筛的深度筛分时,用作细粒分级的最下层筛面因松动没有固紧,在筛箱运动过程中筛面相对于筛箱产生二次振动。此时,对潮湿煤炭作3mm分级,连续生产两天很少有堵孔和糊孔现象。而当该层筛面与筛箱紧固上时,筛分不到半小时,因遇上成团的潮湿物料,瞬间即可将筛面糊上。由试验证明,筛面的二次振动对提高筛分效率,防止堵孔,糊孔均很有效。但是二次振动影响常规筛面的使用寿命。弛张筛就是利用筛面的一张一弛,不仅起到抛射物料的作用,而且由于筛孔在筛分过程中不断张弛,防止了细粒粘结,堵塞现象,当煤中水分高达10%以上时,也能从无烟煤中分出0~6mm级细粒煤。
2.筛面倾角
筛面与水平面的夹角称为筛面倾角。为便于排出筛上物,筛面一般倾斜安装。倾角的大小与筛分设备生产率和筛分效率有密切关系。倾角大,粒群在筛面上向前运动速度快,生产能力大;但物料在筛面停留时间缩短,减少颗粒透筛机会,影响筛分效率。
筛面倾角大小,与筛面运动形式有关。直线运动筛面,有一个沿着筛面向前运动的抛射力,所以这类筛分机,倾角较小。作圆周振动的筛分机,倾角应大些。
当筛面倾斜放置时,颗粒通过的筛孔面积实际上是筛孔面积在水平面上的投影值。如图4所示,筛孔长为L,能够无阻碍地透过筛孔的颗粒直径d: