0.12mm筛孔单振源共振筛工艺效果试验分析.pdf

第 48 卷 2020 年第 1 期 分选 编 辑 安 秀 清 50 [9] 于正昌，张国胜，范志国.大型等厚筛在宁城县宏大铁矿的 应用与改造 [J].现代矿业，20124136-137. [10] 闫晓芳.不同高频振动筛筛板 网 的性能特点和应用 [J].煤 矿机械，20097165-166. □ 收稿日期2019-08-07 修订日期2019-09-24 0.12 mm 筛孔单振源共振筛 工艺效果试验分析 赵环帅1，黄 勇2，李 准3 1中国冶金矿山细粒筛分机械工程技术研究中心 河北唐山 063020 2唐山工业职业技术学院 河北唐山 063299 3华北理工大学矿业工程学院 河北唐山 063210 摘要概述了共振筛技术研究在未来的矿物加工中的重要意义，介绍了单振源共振筛的结构组成及 特点、工作原理及性能特征，采用了 0.12 mm 筛孔的单振源共振筛进行了工艺效果试验，试验结果 表明处理量保持恒定时，随着入料质量分数的增加，筛下细度 -200目 基本保持恒定，筛上细度 -200目 逐渐减小后逐渐增大，筛下产率与筛分效率逐渐增加而后逐渐减小，质量分数在 45 时，筛 分效率较大；入料质量分数保持恒定时，随着处理量的增大，筛下细度 -200目 基本保持恒定，筛 上细度 -200目 逐渐增大，筛下产率与筛分效率均逐渐减小，当筛分效率为 75 以上时，处理量可 以达到 13.5 t/m2h。 关键词矿物加工；单振源共振筛；工艺效果；筛分试验 中图分类号TD452 文献标志码A 文章编号1001-3954202001-0050-04 Test analysis on technical effects of single vibration source resonance screen with 0.12 mm screening hole ZHAO Huanshuai1, HUANG Yong2, LI Zhun3 1China Metallurgical Mine Fine Grain Screen Mechanical Engineering Technology Research Center, Tangshan 063020, Hebei, China 2Tangshan Polytechnic College, Tangshan 063299, Hebei, China 3College of Mining Engineering, North China University of Science while the feed mass fraction keeping constant, with the increase in the throughput, the fineness under the screen -200 mesh basically kept constant, the fineness above the screen -200 mesh gradually increased, both the yield under the screen and the screening efficiency gradually decreased, and the throughput reached 13.5 t/m2h at the screening efficiency being above 75. Key Wordsmineral processing; single vibration source resonance screen; technical effects; screening test 振 动筛是现代矿物加工中的重要设备，广泛应 用于煤炭、冶金、电力、建材等行业中物料的 分级、脱水、脱介等作业[1-2]。随着生产需求的不断 提高与科技的不断进步，振动筛逐渐向大型化、智能 化、高效化及节能环保等方面发展。随着振动筛筛分 面积的不断增大，振动筛整机质量也随之增大，所需 动力和能耗也较大，在振动筛运行过程中对基础的负 荷较大。 传统振动筛工作过程中一般远离共振区，虽然 性能稳定，但所需功率较大，而整个筛机在近共振区 域工作，可以以较小的振动功率获得较大的振幅，对 节能环保、优化产品结构具有重要意义[3-4]。国内外 对共振筛相关技术进行了研究，也有部分是对共振筛 在现场使用情况的介绍，但由于共振筛对制造与装配 要求较高，操作与调试较难，受给料量变化的影响较 大，一直未能得到更大范围的推广[5-8]。因此，为了 适应未来节能环保的发展趋势，根据现代共振理论 的研究成果和相关技术，笔者对其结构进行优化与完 善，提高其结构可靠性、性能稳定性及工艺效果。 1 结构组成及特点 单振源共振筛主要由机架、筛箱组合、收料槽、 弹性装置 剪切弹簧、底座、检修台、给料箱、电控 柜、振动电动机组等结构件组成 见图 1。 1 筛箱组合 筛箱组合由单层或多层筛箱、振 动电动机组、连接梁等部件组成。若干个筛箱通过连 接梁用紧固件实现刚性连接，筛面与水平面成适当倾 角以便于物料的流动。筛箱间距既要便于观察筛面物 料情况、更换筛网等操作，又要减小占地面积和空间 高度。振动电动机组安装在上层筛箱上。筛箱组合部 件具有刚度高、工艺性好、结构简单、紧凑、质量轻 等特点。 筛箱主要包括筛框、筛网、托网、筛网张紧装 置、托网张紧装置、振动系统 共振弹簧座、共振弹 簧硫化件、振动排 等部件。根据用户对设备耐磨、 防腐能力的需求和成本的考虑，可以选择筛箱表面喷 涂油漆或聚氨酯处理，后者具有更高的耐磨、防腐能 力。 筛网由工作网和下方托网组成。工作网主要包 括不锈钢细丝编织复合网和聚氨酯条缝式柔性筛网， 两种筛网具有良好的互换性。聚氨酯柔性筛网耐磨 性强、使用寿命长达 6 个月左右，价格相对较高；不 锈钢丝编织复合网由 2 层不同孔径的筛网复合而成， 筛网开孔率高达 33 左右，质量轻，筛分效率高达 70～75，价格较低。与振动帽直接接触的为钢丝 绳芯聚氨酯网，称为托网，其主要作用是传递和均布 激振力，保护工作网，并提高工作网的刚度。为了方 便更换筛网，筛箱中采用快速装卸张紧机构。 2 弹性装置 弹性装置由若干个橡胶弹簧组 成。把筛箱组合弹性支撑在机架上，同时缓冲工作时 对地基的动载荷，尤其是在启动和停车过程中通过共 振区时形成的共振动载荷，减振系数达 90 以上。 充分利用橡胶弹簧各方向刚度不同的特性，使弹性系 统在有效减轻对地基动载荷的同时，又能抑制筛箱组 合的横向振动。 3 机架 机架为型钢框架结构，是筛机各部件 的安装骨架。机架通过二次减振弹簧直接放置于地面 上。 4 收料槽 收料槽为钢板制造的箱形结构，用 于收集每层筛箱筛分后的筛上和筛下物料。为提高其 耐磨性和耐腐蚀性，在矿浆直接冲刷的内表面喷涂聚 氨酯衬或粘贴耐磨橡胶板。 2 工作原理及性能特征 单振源共振筛以振动电动机组为唯一振动源， 1. 机架 2. 筛箱组合 3. 收料槽 4. 弹性装置 5. 底座 6. 地基 7. 检修台 8. 电控柜 9. 振动电动机组 10. 给料箱 图 1 单振源共振筛结构示意 Fig. 1 Structural sketch of single vibration source resonance screen 万方数据 第 48 卷 2020 年第 1 期 分选 编 辑 安 秀 清 52 筛箱组合在振动电动机组的作用下形成直线振动。同 时，由于筛箱内部振动排的自身惯性，使振动排产生 一个滞后于筛箱的相对运动 敲击筛网达到清网，且 此振动频率与筛机振动频率处于临近共振工作状态， 从而使筛箱内筛网和网上物料同时受到来自 2 个不同 方向的振动，二者合力产生共振式复合振动。其主要 特征如下。 1 利用双自由度共振原理，设计使用单振源驱 动实现整机直线振动和激振排敲击筛网振动的复合振 动，既具有良好的向前抛掷输送能力，又可获得高透 筛率，显著提高筛机的筛分效率。 2 振动参数采用变频控制，筛机采用了隔振及 阻尼的协同效应，降低了动载荷对基础的冲击。 3 筛网的网孔尺寸根据筛分工艺要求确定，可 以选配不锈钢丝网和聚氨酯筛网。筛机设计为 1 5 层，可根据现场需求灵活选用。 3 工艺效果试验 3.1 试验方案 单振源共振筛试验系统采用细粒级湿法闭路循环 筛分系统，其试验流程为物料与水由搅拌桶给入， 均匀搅拌后经渣浆泵打入缓冲给料箱，然后静压给入 单振源共振筛进行筛分，筛上物与筛下物返回搅拌 桶。该系统单次试验需要物料 200 500 kg，入料、 筛上物、筛下物可单独取样，进行筛分效率考察。受 空间高度局限，试验筛机采用单层 FG1014 单振源共 振筛，即单振源共振筛的上筛箱，其工作原理、振动 参数与复合单振源共振筛完全一致，具有代表性，其 有效筛分宽度为 1.0 m，有效筛分长度为 1.4 m，有效 筛分面积为 1.4 m2。 3.2 试验系统的设计 单振源共振筛试验系统主要包括单振源共振筛、 搅拌桶、渣浆泵、电磁流量计、缓冲给料箱 见图 2。整套系统安装在钢结构架上，分三层平台布置， 其中一层为车间自身水泥地面，二、三层为特制钢结 构平面。 3.3 试验结果及分析 由于冶金选矿行业湿法分级中筛孔一般在 0.074 0.300 mm，因此为了研究单振源共振筛的工艺效果，在 单振源共振筛试验系统中，取在冶金选矿行业湿法分 级中常用的 0.12 mm 筛孔，处理量取 12 t/m2h。在 磨矿分级作业中质量分数分别为 20、25、30、 35、40、45、50、60 时，入料细度 -200目 保持 56.7。试验后对筛下细度 -200目、筛上细度 -200 目、筛下产率、筛分效率进行测试，数据如表 1 所列。对表 1 数据进行整理与计算，得到入料质量 分数与筛分效果的关系如图 3 所示。 从图 3 可以看出随着入料质量分数的增加，筛 下细度 -200 目 基本保持恒定，筛上细度 -200 目 逐渐减小后逐渐增大；筛下产率与筛分效率逐渐增加 而后逐渐减小，质量分数在 45 时，筛分效率较大 约 75，此时筛上细度 -200 目、筛下产率均达到 最优值 大于 70。 为了研究单振源共振筛的在筛分效果最佳时的 处理量，设定筛孔尺寸为 0.12 mm，入料质量分数为 图 3 入料质量分数与筛分效果关系 Fig. 3 Relationship between feed mass fraction and screening effects 入料质量分数 20 25 30 35 40 45 50 55 60 筛下细度 -200 目 82.3 83.5 81.9 84.7 85.4 83.4 82.9 83.6 84.8 筛上细度 -200 目 44.5 40.8 33.8 31.2 30.2 27.5 35.7 43.4 45.8 表 1 测试数据 Tab. 1 Test data 图 2 试验系统示意 Fig. 2 Sketch of test system 万方数据 第 48 卷 2020 年第 1 期 分选 编 辑 安 秀 清 53 45，处理量分别为 2、4、6、8、10、12、14、16、 18、20 t/m2h。经试验后对筛下细度 -200 目、 筛上细度 -200 目、筛下产率、筛分效率进行测试， 数据如表 2 所列。对表 2 数据进行整理与计算，得到 处理量与筛分效果的关系如图 4 所示。 从图 4 可以看出在入料细度 -200 目 基本相 同的情况下，随着处理量的增大，筛下细度 -200 目 基本保持恒定，筛上细度 -200 目 逐渐增大；筛下 产率与筛分效率均逐渐减小。当筛分效率为 75 以 上时，处理量可以达到 13.5 t/m2h。 4 结论 1 在处理量保持恒定的情况下，随着入料质量 分数的增加，筛下细度 -200 目 基本保持恒定，筛 上细度 -200 目 逐渐减小后逐渐增大；筛下产率与 筛分效率逐渐增加而后逐渐减小，质量分数在 45 时，筛分效率较大 约 75，此时筛上细度 -200 目、筛下产率可以达到 70 以上。 2 在入料质量分数保持恒定的情况下，随着处 理量的增大，筛下细度 -200 目 基本保持恒定，筛 上细度 -200 目 逐渐增大；筛下产率与筛分效率均 逐渐减小。当筛分效率为 75 以上时，处理量可以 达到 13.5 t/m2h。 3 由于冶金选矿行业的湿法分级中筛孔一般在 0.074 0.300 mm，而本试验仅研究了单振源共振筛在 筛孔为 0.12 mm 时的工艺效果，尚存在一定的不足。 随着产品精加工的要求越来越精细，特别是对粒度为 150 m 以下的物料进行分级时，传统工艺所应用的 分级设备分级效率较低，因此应采用小于 0.12 mm 的 筛孔。笔者所研究单振源共振筛的工艺效果，为单振 源共振筛合理采用提供借鉴与参考。 参 考 文 献 [1] 王新文，庞锟锋，于 驰.改革开放以来我国振动筛分设备 的发展 [J].选煤技术，2019137-42. [2] 赵环帅.我国振动筛的市场现状及发展对策 [J].矿山机械， 2018，4641-6. [3] 闻邦椿，刘树英.现代振动筛分技术及设备技术 [M].北京 冶金工业出版社，201310-290. [4] 陈予恕.非线性振动 [M].北京高等教育出版社，2002 17-40. [5] 辛晓辉，曹树谦，陈予恕.30 m2 双层非线性共振筛模态计算 与动态性能评价 [J].煤炭学报，2005，302237-240. [6] 武登山，刘明治，武守功.轻型矿用共振筛模态分析及失效 研究 [J].煤矿机械，2006，271235-37. [7] 陈予恕，金志胜，王继宗.大型双质量非线性共振筛的几个 动力学问题 [J].天津大学学报，1981，1431-16. [8] 曹树谦，张琪昌，陈予恕，等.26 m2 大型直线振动筛动应力 计算分析 [J].天津大学学报，1995，285677 -681. □ 收稿日期2019-09-11 修订日期2019-10-09 处理量/ t m-2h-1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 入料细度 -200目/ 52.1 53.6 51.8 54.7 53.2 56.7 52.4 57.1 55.9 53.4 筛下细度 -200目/ 82.4 83.5 81.9 78.8 82.5 85.4 81.4 79.9 84.5 83.7 筛上细度 -200目/ 10.8 19.8 17.5 23.1 28.5 27.1 35.1 38.5 45.8 46.2 表 2 测试数据 Tab. 2 Test data 图 4 处理量与筛分效果关系 Fig. 4 Relationship between throughput and screening effects 万方数据