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S u p p l O c t o b e r 矿业快报 霹黼憋勰搿裂 增刊 2 0 0 1 年1 0 月 国内外旋流筛的技术现状及发展前景 张东晨 准南工业学院准南2 3 2 0 0 1 摘要旋流筛是综合水力旋庇器、离心机和弧形筛三者特点的一种脱水分离设备， 在矿物加工领域应用非常广泛。分析和比较了国内外现有的旋流筛的类型、特点及使用情 况，时旋流筛的研究厦应用发展前景作了展望。 关键词旋，虎筛脱水电磁振动旋转行星效应 旋流筛是综合水力旋流器、离心机和弧形 筛三者特点，在面。物加工领域应用极为广泛的 一种脱水分离设备。从国内外的情况看，目前在 实践中普遍得以应用的主要是固定式和电磁振 动式旋流筛。 固定式旋流筛存在的主要问题是筛缝易 堵塞；工作时筛面利用率低，单位筛面处理能力 不高；筛网磨损不均匀，使用寿命低。而电磁振 动旋流筛虽然在防止和清除筛缝堵塞上有一定 的改善，但仍没有能够解决筛面利用率低和筛 网磨损不均等问题。作者曾提出过一种筛篮低 速回转的旋转式旋流筛。旋转式旋流筛在解决 筛网磨损不均、筛面利用率低和改善脱水效果 等方面有了较大改善，但仍存在着筛缝防堵和 进一步提高脱水效果的问题。 经过深入研究，作者提出一种新型旋琉筛一 复合运动行星效应旋流筛。研究表明，在行星效 应作用下，新型旋流筛所产生的独特运动形态， 具有显著改善脱水效果，提高脱水效率等作用； 并在克服现有旋流筛存在的各种不足之处，如 筛缝堵塞、磨损不均和筛面利用率低等方面都 有明显的效果。 以下对国内外旋流筛的技术现状和发展趋 势作一具体的阐述。 1 波兰奥索 O S O 型旋流脱水筛 奥索 O S O 型旋流脱水筛是波兰扎布热 采矿机械厂的产品，1 9 7 0 年在西班牙首都马德 里举行的国际矿山机械展览会上，首次展出了 奥索型旋流筛。它可以用于跳汰机末精煤 1 0 ～ 0 ．5 m m 的初步脱水、末煤的预先脱泥和粉煤 的脱水分级等。 奥索型旋流筛的结构如图1 所示。固液混 台物在流体静压下导人旋流筛，经过人料喷口 沿切线方向流人导向槽。在槽内液流变成旋流。 旋流着的混合物料在离心力和重力的作用下， 流进锥型条缝筛网，最小的颗粒连同液体一起 穿过筛缝而流至外箱，集中后由筛下水出口处 排出。脱水后的固体物料则滑动至筛网下部的 固体物料出口处排出，从而实现固液分离。 1 一 科顷口} 2 一圆形导向槽- 3 一锥形暴缝筛面；4 一 导向条齄筛面．5 一筛上物出口‘6 一外箱} 7 一筛下物出 口 图l 奥索型旋流筛的结构 从结构上看，奥索型旋流筛锥型筛网的上 部条缝与机体近于平行，而下部条缝则与机体 垂直。采用这种结构主要是考虑到外层物料螺 1 3 7 增刊 矿业快报2 0 0 1 年1 0 月 旋运动的特点和减少筛呵在工作中的磨损。锥 型筛网下部垂直于机体的筛缝，比上部筛缝约 宽5 0 ％，这是为了在整个锥型筛面上尽可能获 得相同的分级粒度，同时又考虑到物料流速和 锥面形状或锥面曲率半径的要求。在旋流筛导 向槽内还加装带垂直条缝的导向筛网，目的是 为了增大设备的有效工作面积。 调节入料喷口的位置，可使混合物料在导 向槽内作左旋或右旋运动，如图z 所示。导向槽 与外箱的连接部件能适应两者之间作任意角度 的相对转动的要求。如图3 所示，这样便于自由 选择筛下水的接受方向。 图2 可换向的入料喷口 圈3 导向槽与外箱相对转动示倒 波兰扎布热矿山机械厂生产的奥索型旋流 筛产品系列有锥型筛网直径为1 2 0 0 ，1 6 0 0 ， 2 0 0 0 ，2 4 0 0 ，2 8 0 0 和3 2 0 0 m m 等几种规格。就其 型号可分为A 、B 、C 及C ／S W S 锥型振动旋流 筛等四种形式，如图4 所示。 A 型奥索型旋流筛结构最简单，广泛用于 选煤厂末煤跳汰选后产品的初步脱水，也可适 用于跳汰人料的脱泥。一般采用低压头，要求人 料均匀。 B 型旋流筛的结构较复杂，与A 型的区别 之处在于，B 型旋流筛的导向槽的垂直壁内装 有工作筛面。其优点是在设备基本规格不变的 情况下，有较高的处理量，并可通过部分建盖或 打开导向筛面来调节处理量。 】3 8 赞静 ￡■ c m s ■ 1 - A 辩管；2 - - 料喷口；3 - - 圆形导向槽．4 一锥形条 缝筛面5 - - 导向筛面；6 - - 外籍．7 一筛上物出口，8 - - 筛下韧出口} 9 一锥形筛面的支撵弹簧；1 0 - - 辩振器及其 支座 图44 种奥索型旋流筛 c 型与B 型的差别是，虽然也保留了导向 槽垂直壁内的筛网，但导向槽深度较浅。适用于 细粒煤的分级和脱水，如循环水粒度分级。要求 压头高。 c ／s W S 型锥型振动旋流筛是一种最复杂 的奥索筛。与C 型筛相比，c ／s w s 型旋流筛装 有锥型筛网的弹簧支撑区，并且利用电磁激振 器使筛面发生小幅振动。锥型筛网直径 2 0 0 0 m m 的C ／S w S 型筛采用0 ．2 ～0 ．5 k W 的 电磁激振器，而筛网直径小于2 0 0 0 m m 的C ／ S W S 型筛可配装功率为0 ．2 ～0 ．3 k W 的小型 电磁激振器。振动频率5 0 H z ，振幅1 ．4 ～2 ．0 。 末煤脱水脱泥一般选用奥索A 型和B 型 筛。末煤脱水推荐使用筛缝为0 ．7 5 m m 的奥索 筛。在未脱泥束煤的脱水或浓度大于5 0 9 ／L 的 洗煤循环水脱水时，或在末煤脱泥工序中建议 采用筛缝为1 ．0 r a m 的奥索筛。末煤脱水后的 平均外在水分为2 5O A ～3 0 ％。 奥索C 型和c ／s w s 型一般适用于煤泥分 级。用C 型筛分级时筛缝宜为l m m 或大于 l m m ；用c ／s w s 型分级时。筛缝则应为l m m 。 奥素C 型旋赢筛筛上产品的平均外在水分约 为3 0 ％，奥索C ／S W S 型旋流筛则为3 0 ％～ 3 5 ％。 奥索旋流筛进行末煤脱水脱泥时，在满负 荷运转清况下，锥型筛网和导向筛网的使用寿 蟛鳞 张东晨国内外旋流筛的技术现状及发展前景 2 0 0 1 年1 0 月 命为3 0 0 0 ～6 0 0 0 h 。如用它进行煤泥的粒度分 级，锥型筛网的使用寿命变化不大，但导向筛网 的寿命则短数倍，在满负荷隋况下仅为5 0 0 h 左 右。原因是作煤泥分级的c 型和C ／S W S 型旋 流筛的导向筛网承受较大的人料压力，其中导 向筛网与人料口相邻的地方最易磨损。 用奥索旋流筛进行细粒煤脱水脱泥和分级 时，为保持恒定的分级粒度和处理量，一般在工 作4 0 0 ～6 0 0 h 后改变一次物料旋流方向，同时 检查筛面的磨损隋况。 2 苏联r K 型旋流脱水筛 苏联r K 型旋流脱水筛是乌克兰选煤科学 研究院研制的产品，见图5 。主要用于跳汰机末 精煤的初步脱水。 { 蜜wj 戮w 黟 1 一锕制机体，2 一删环伴l3 一多面角锇悴‘4 一园环屐 板f5 一 料装置 图5r K 型旋流筛 r K 型旋流筛为一刚制机体，由上下两邵分 组成，其内部铺设筛缝为o ．5 ～LO m m 的细缝 筛网，机体下部的筛网为4 5 。的倒置多面角锥 体。角锥体的上部为一倾角1 5 。的圆环体。在此 圆环体和筛网之间装有一个稍微向内倾斜的环 行底板。机体上部设有人料装置，人料煤浆沿切 线方向给人筛网的上部。人料装置中有一闸阀， 可相对于上部筛网表面作平行移动，以调节入 料口的宽度。人料装置中还另有一蝶周，可改变 人料煤浆流的方向。 乌克兰选煤科学研究院研制的r K 型旋流 筛有r K - 6 型、r K 一3 型r l ～c - 3 型三种型号。其中 r i ＼0 3 型旋流筛不仅可以用于跳汰机末精煤的 脱水，还可取代弧型筛，用于末煤跳汰机人料的 预先脱水和脱泥。 通过对r K 型旋流筛与r c J i - 6 2 型振动筛 进行的对比试验表明，r K 型旋流筛的单位处理 能力比振动筛高2 ～3 倍。旋流筛筛下水中大于 o ．5 r a m 级的产率比振动筛低1 0 ％，从而降低 了浮选人料中大于0 ．5 r a m 的含量．减少了精 煤在浮选尾煤中的损失，从而使浮选尾煤的灰 份相应有所提高。虽然旋流筛脱水产品的水分 稍高，但其工业实验表明，两者经离心机二次脱 水的产品最终水分实际上几乎一样。 用F K C - 3 型旋流筛代替弧型筛进行末煤 跳汰机入料的脱泥脱水试验表明，r K c - 3 型旋 流筛运转可靠，产品质量达到要求。当其按煤浆 计的处理量达到4 5 0 m 3 ／h 时，筛上产品的固体 物含量为7 5 9 ～9 6 4 9 ／L ，筛下水中小于0 ．5 r a m 级产率为7 6 ％～8 2 “，大于0 ．5 r a m 级为1 ．6 ％ ～6 ．9 ％。 r K 系列旋流筛脱水分级效果较好，维护费 用低。 3 国产固定式和电磁振动式旋流筛 2 0 世纪7 0 年代初我国在波兰奥索B 型旋 流筛的基础上，设计研制了巧1 6 0 0 型固定式旋 流筛 仿奥索B 型 。该旋流筛结构筒单，无转 动和振动部件，因此正常工作时不需动力。但其 主要缺点是筛网，特别是导向筛网寿命短，且筛 缝易发生堵塞。 为解决该旋流筛筛缝易堵的问题，近年来 我国研制了∥1 6 0 0 型和M 9 2 4 0 0 型电磁振动 旋流筛，见图6 。该筛的外壳由钢板焊成，上、下 壳体用螺栓连接，锥型筛网的上部筛条近似呈 放射状分布，下部筛缝与上部筛缝垂直。圆形导 向槽内部有向外倾斜1 5 。的导向筛，由三块或 四块筛板组成，可根据使用磨损情况进行调整 更换。筛缝与机体轴线平行，锥型筛支撑在外壳 下部四个支柱的橡胶弹簧上。圆形防水电磁振 动器与锥型筛下部底盘用螺栓固定。振动时，锥 型筛沿垂直方向上下振动，使筛缝不易堵塞，以 便提高脱水脱泥效果。根据人料性质，振动器可 选用自动、手动、问断摆动或连续振动等多种形 式。 从固定式和电磁振动式旋流筛的对比实验 可知，电磁振动式旋流筛除了能防止筛缝堵塞 】3 9 增刊矿业快报2 0 0 1 年1 0 月 外．还可使筛上物料灰份降低，因此具有一定的 脱灰效果。据报道，我国八一选煤厂采用电磁振 动式旋流筛的脱灰程度在5 ％左右，而地宗选 煤厂和巴关河选煤厂有时脱灰程度竞高达 1 8 “左右。因此电磁振动旋硫筛在实际生产中 采用较多。电磁振动旋流筛受工作环境的影响 较大，因此，要求电磁振动器必须具有良好的防 水防湿性能。 1 一嗳嚅}2 ～导向幅 导向师嘲和冒器环 ；3 一锥形师- 4 一电磁振动器．5 一导向筛，6 - - 橡腔弹簧I7 一壳悻F 8 一滤溢出口} 9 一固体物料出口} 1 0 一固液混合物出口I 1 1 一支承榘 图6 电磁振动旋施筛 4 新型旋转式和复合运动式旋流筛 传统固定式和电磁振动式旋流筛，由于筛 篮固定不动，造成筛网磨损不均和筛面利用率 低，从而缩短了筛网的使用寿命，降低了单位筛 面的处理能力，使脱水效果不理想，脱水效率不 高。 为了延长筛网的使用寿命，传统旋流筛采 取将导向筛网分成4 块，给料喷口可转动1 8 0 。， 使物料在旋流筛内作左旋或右旋运动。工作一 段时问后，视筛网的磨损情况，可将喷嘴转向。 锥型筛网可转动9 0 。或1 8 0 。，导向筛网的4 块筛 板也可相互调换。 锥型筛网定期转动9 0 。或1 8 0 。，如果锥型 筛网定期转动的角度再小些，转动的间隙时间 再短些，筛面磨损将会更加均匀。显然，若锥型 筛网能做连续转动，筛面的磨损将是最均匀的。 这将大大提高筛网的使用寿命，并减少由于筛 网局部磨损严重，而造成脱水效率低，脱水效果 不佳的情况。此外，传统旋流筛内物料一般在筛 篮内旋转一周半左右。若能在不增加给料压力 的隋况下，增加物料在筛篮内的旋转周数，则筛 面利用率将大大增加，单位筛面处理能力也将 1 4 0 得以提高。由此可见，若让旋流筛作旋转运动， 对旋流筛的工作是有利的。 新型旋转式旋流筛结构如圈7 所示。导向 槽与机架用螺栓固定在一起，其上入料喷嘴可 左右换向。导向槽内不装筛面，只装4 块可以相 互调换的衬板。锥型筛篮是旋流筛的主要工作 部件，其上部支撑在带滚珠的止推轴承上，下部 支撑在径向轴承上。电机和皮带传动装置带动 锥型筛篮作与人料相反的旋转运动。若人料喷 嘴换向，电机亦可换向，使锥型筛篮保持与人料 流作反向旋转。 1 一固定导向榴， 2 一人料喷嘴．3 一直承滚珠I4 一电功 机，5 一小带齄，6 - - 太带轮．7 一下部轴承8 - - 锥形 筛，9 ～机架 圈7 旋转式旋流筛结构 通过与固定式旋流筛的比较，旋转式旋流 筛脱水效率有所提高，产品水分有所降低，脱水 效果有了明显的改善。试验也发现，新型旋转式 旋流筛筛面磨损得以较大改善。由于筛篮匀逮 转动，筛面磨损更加均匀，从而避免了传统旋流 筛工作过程中，由于筛面局部磨损严重，而恶化 脱水、分级等情况的发生。延长了筛网使用寿 命。 应该指出，旋转式旋流筛转速的改变对脱 水效果影响较大。转速增加，筛上产品水分降 低，脱水效率有所提高。但转速过大，由于筛篮 内流体颗粒受到的离心力增大，加大了颗粒问 的挤压作用，产品水分虽然有所降低，但使筛下 水中固体物含量增加，因而降低了脱水效率。同 时，筛缝的堵塞现象由于转速过大而有加重的 趋势。 复合运动行星效应旋流筛是在旋转式旋旒 筛的基础上发展的一种结构新颖，原理独特的 旋流筛。复合运动行星效应旋流筛的特点是，筛 篮在绕其自身轴线旋转的同时，其轴线环绕某 张东晨国内外旋流筛的技术现状及发展前景2 0 0 1 年1 0 月 一固定轴线作转动。处在这种自转和公转下的 旋流筛筛篮内的流体颗粒，将受到自转和公转 所产生的复合作用力的作用，即行星效应作用。 显然，行星效应下的行星效应力场有别于传统 的重力场或单纯的离心力场，在旋流筛内形成 了一种全新的脱水工作环境。 作者根据复合运动行星效应旋流筛的基本 原理，从理论上对流体颗粒在旋流筛内行星效 应力场中的运动规律及受力情况进行了分析研 究，并从流体运动学和动力学等方面对新型旋 流筛的脱水机理进行了探讨。研究表明，行星效 应下所呈现的这种独特运动状态，对克服传统 固定式和电磁振动式旋流筛普遍存在的筛面磨 损不均、使用寿命低以及筛面利用率低、单位筛 面处理能力不高等方面的缺点效果显著。同时， 在自转和公转复合作用力作用下，旋流筛内流 体颗粒受到时大时小的复合力的作用。从而使 流体颗粒时而靠近筛面，时而离开筛面，呈现出 时松时紧的一种弹性运动状态。选种运动状态 既可有助于防止和清除筛缝堵塞，又可较有效 的降低旋流筛筛下水中的固体物损失，这对提 高旋流筛脱水效率，改善脱水效果作用明显。 应特别指出，复合运动行星效应旋流筛的 这种防止和清除筛缝堵塞的作用并非象振动式 旋流筛那样，靠周期性振动力来完成的。而是在 行星效应下，颗粒受到周期性变化的复合作用 力而实现的。这种周期性变化的复合作用力的 太小，可根据旋流筛实际工作情况，通过调节筛 篮自转和公转的转速，及时方便地进行调节。因 此，复合运动行星效应旋流筛的适应性大大增 强。可以预计新型复合运动旋流筛的出现，对旋 流筛在实践中的应用推广必将起到积极的促进 作用。 参考文献 1 蝶吏工生部选蝶科技情报中心站．玛外癌珠彘鲁手井，北 京} 煤嶷工业出版社．1 9 8 1 ．P 4 3 7 ～4 4 6 2 张昙广．舜分破碎置脱书谩辱。北事诛嶷工业出版社． 1 9 9 1 ．P 1 3 7 ～1 4 2 3 张东置．新型建转式捷流绋站构置试验研充．矿山机械， 1 9 9 6 9 P 3 1 ～3 3 4 张东晨．建施并的研宄与发展， 矿山机械 ，2 0 0 0 { 4 P 4 1 ～ 4 2 作者简介 张东晨，男，3 6 岁，淮南工业学院材料系剞教授．在碡博 士，主要从事矿特加工机械和工艺的教学与科研．T - 作， 发表谵文四十奈篇，出版论著一部． 1 4 1