摘要 介紹一種新型篩分設備，對目前潮濕細粒粘性物料的篩分問題提出了一種新思路，強調對難篩物料的篩分應該采用大振幅、大振動強度和彈性篩面的工藝參數，強調采用篩板振動篩箱不振動的機械結構形式，實現難篩物料的篩分過程。

關鍵詞 大振幅 大振動強度 彈性篩面 篩板振動

一、概述

潮濕細粒級粘性物料的干法篩分是當今國內外研究篩分技術的難點，因為潮濕細粒級粘性物料互相粘結成團松散困難，或粘附在篩面上堵塞篩孔，使篩面的有效篩分面積降低，導致篩分效率下降，料群不松散、不分層，整體運動，使篩分過程難以完成。因而潮濕細粒級粘性物料的篩分是篩分作業中急需解決的重大課題。煤炭的深度篩分對合理利用煤炭資源是選煤中重要的一個環節，我們國家非常需要。由于采煤機械化程度的提高，煤粉量增加，加上環保要求的灑水除塵，使得井下原煤水份迅速提高，有些礦區原煤水份已達到12～14%，造成井下原煤又濕又粘。這都給選煤廠和篩選廠的篩分作業帶來極大困難，用普通篩分方法即使是以13 mm分級也有相當難度。這一問題也引起世界各煤炭大國的重視，進行了廣泛的研究工作，設計出十幾種不同類型的篩分設備，力圖解決篩分領域中的這一難題，但潮濕物料的篩分仍然有很大困難。

篩子能否大型化標志著一個國家的工業發展水平。篩子的大型化是指篩子運動參數的大型化和篩分面積的大型化。篩子運動參數的大型化主要解決難篩物料的篩分問題，篩子面積大型化主要解決篩子處理能力問題。篩子大型化給篩分機械結構強度提出高要求，普通篩子機械結構已難以滿足這一要求。難篩物料運動規律表明：要獲得良好的篩分效果和大的處理能力，必須采用足夠大的振幅和振動強度，振動強度一般表示為k=Aω2/g，對振動機械來說，篩寬增加一倍，管梁的應變要增加16倍，這給機械制造業帶來困難。北京博后篩分公司設計的博后篩其運動參數設計和機械結構設計滿足了篩分設備大型化和潮濕細粒級粘性物料的篩分規律。

二、博后篩的篩分機理

傳統的篩分設備都是篩面與篩箱一起振動。博后篩改變了傳統篩子的機械結構，采用多段獨立篩面振動而篩箱和機架不振動的運動方式，從入料口到排料端多段篩面各自獨立振動，每段篩面振幅、振動強度可調，振動強度逐級遞減。篩面振動而篩箱不振動的結構方式，使篩子的參振質量減少，容易實現運動參數大型化和篩分設備的大型化。博后篩選用大振幅、大振動強度和彈性篩面的運動參數，解決難篩物料的篩分問題。理論和實踐證明是可行的方法。

料群運動有其自身規律性，在物料水份較低情況下，由于物料之間、物料與篩絲之間沒有粘結力或粘結力很小，料群的流動性好，顆粒只要比篩孔尺寸小，顆粒與篩網間存在相對運動，小于篩孔尺寸的物料，就可以透篩。當物料水份增大，物料之間、物料與篩網之間的粘結力增大時，情況就不同了。篩分過程分為松散、分層和透篩三個階段。松散是分層的前提，物料分層是完成篩分過程的條件，物料透篩是篩分的目的。物料在篩面上受篩面外力的作用處于一定的松散狀態，使每一顆粒都能獲得相互位移所必需的能量和空間，以保證細粒順利透篩。大量粒度不同、粗細混雜的散狀物料進入篩面，只有其中一部分顆粒與篩面直接接觸，而接觸篩面的這部分物料中，又不全是小于篩孔尺寸的細粒物料，大部分小于篩孔的細粒物料，分布在料層的各個部位。但是由于物料與篩面作相對運動，篩面上的料層被松散，大顆粒之間本來就存在的較大孔隙被進一步擴大，小顆粒乘機穿過孔隙進入到下層；由于小顆粒孔隙小，大顆粒不能穿過，因此大顆粒在運動中位置不斷升高。于是，原來雜亂排列的料群經過一段時間的析離，按粒度分層，形成小顆粒在下、大顆粒在上的較規律排列。這樣，小于篩孔的細粒得到透篩，實現了粗細顆粒分離，即完成篩分過程。

篩分的首要條件是松散，物料的粘度增加，使松散變得困難，物料的流動性變差，這時就需要物料之間和物料與篩網之間要有足夠大的動力，即篩面要賦予料層足夠大的能量，松散才有可能。振幅過小，物料拋不起來，物料整體向前滑動，分層困難，篩分過程難以完成。博后篩采用大振幅、大振動強度和彈性篩面恰好滿足了難篩物料這一篩分工藝特點。當篩面產生的激振力大于物料與篩絲間的粘結力時，物料就要脫離篩絲，物料之間的相互分離活躍起來，篩網就不會堵塞，篩分過程就能有效地進行。但是，顆粒越小，粘度越大，所獲得的慣性力也就越小，這使小顆粒必需獲得很大的加速度才有可能，這時普通篩箱結構已難以滿足大振動強度要求。博后篩采用大振幅、大振動強度和彈性篩面的運動參數，有利于切斷物料之間的粘結力，迫使物料強制分層。博后篩強調快速薄料層篩分，物料進入篩子后在篩面大振動強度作用下，物料迅速沿篩面展開，加快了物料與篩面間的相對運動速度，物料快速的薄料層篩分，使細粒級粘性物料的分層非常容易，小于篩孔尺寸的細顆粒可以獲得更多的透篩機會。物料的快速篩分過程，實際上也是不斷清理篩孔的過程，潮濕細粒級粘性物料難以在篩絲上架橋聯網，篩分過程篩面始終保持最大的開孔率，整個篩面得以充分利用。博后篩采用大振幅、大振動強度和彈性篩面的工藝參數，在工業生產過程中有效的解決了難篩物料的篩分問題。

三、博后篩主要技術參數如下：

1. 入料粒度：150~0 mm ；

2. 入料水分：不限（難篩原煤）；

3. 處 理 量：500 t/h；

4. 分級粒度：6 mm；

5. 篩分效率：85%；

6. 限下率：〈10%；

7. 限上率：〈15%；

8. 篩面尺寸：4000×1060 mm；

9. 篩面面積：40 m2；

10. 篩面傾角：25°；

11. 篩面段數：4段；

12. 振動方式：篩面振動，篩箱不振動。各段篩面獨立振動；

13. 振幅：18~25 mm；

14. 頻率：740 r/min；

15. 振動強度：5～8；

16. 電機數量：8；

17. 電機功率：8×15 kw；

18. 篩子重量：36 t；

19. 減振方式：設計有二次減振系統。

四、結論

博后篩通過大量工業應用，展示出巨大優勢。博后篩的工藝參數特點，使它區別于其他類型的篩分設備。它能在大處理量前提下，有效處理潮濕物料而不堵篩孔。工作過程中始終保持最大的開孔率，從而篩分效率高，處理能力大，大振動強度和物料運動的高速度，使細粒物料快速分層、透篩，從而把水分和粘度對篩分效果的影響降到最低限度。博后篩超大篩面和大處理能力滿足了現場的生產需要。篩子機械結構的改變，采用分段式篩面結構，篩面振動而篩箱和機架不振動的運動方式使博后篩大型化成為現實。篩子工作過程中篩箱和機架通過二次減振對地基振動很小。博后篩是處理潮濕細粒級粘性物料最有效的篩分設備。

我們對潮濕細粒級粘性物料的干法篩分技術和篩分機械博后篩進行了深入的研究與分析，形成了獨特的篩分方法。從博后篩工業應用和研究結果可以得出以下主要結論：

1. 通過理論研究和工業應用表明，對于處理潮濕細粒級粘性物料的篩分，博后篩可以獲得良好的篩分效果和大的處理能力，是最有效的篩分設備。

2. 工業應用表明采用大振幅、大振動強度和彈性篩面，對于處理潮濕細粒級粘性物料的篩分是目前最有效果的篩分方法。

3. 篩子在篩分過程中僅篩面振動，篩箱和機架不參振的方式，降低了篩子的參振質量。多段篩面獨立振動，經過二次減振減少了篩子對地基的動負荷。

4. 多段篩面的結構設計，滿足了大振幅、大振動強度的篩分工藝要求和篩分機械強度要求，解決了篩子的大型化問題。博后篩篩分面積達到60 m2，是目前世界上難篩物料篩分面積最大的篩分設備。

5. 物料在博后篩中存在復雜的運動規律性，有分叉、混沌現象，單顆粒、薄料層與料群有不同的運動規律性，顆粒運動的混沌現象有利于粘性物料的松散和透篩。

6. 博后篩數學模型建立的因素分析，考慮到顆粒本身的形狀，篩網結構、彈性系數和運動速度等因素，揭示了顆粒幾何透篩概率的內在規律性，接近真實的物料透篩過程。

7. 博后篩機械結構的設計、計算，剛度、強度滿足大振動強度要求。顯然，本文所涉及到的問題都有待于進一步的完善，許多理論和工程實際問題還須要更深入的研究。隨著新型材料、計算機等學科和整體工業的發展，將給篩分理論和篩分機械的研究提供有力的幫助。人類的篩分技術不斷向前發展，科技無限，創造無限。

五、博后篩部分使用單位

1. 美國亞美公司山西陽城大寧煤礦，6 mm篩分，能力300 t/h，面積35 m2。

2. 美國亞美公司山西陽城大寧煤礦，30 mm篩分，能力300 t/h，面積28 m2。

3. 河南義馬煤業集團千秋礦選煤廠，6 mm篩分，能力300 t/h，面積29 m2。

4. 河南永城煤業集團城郊礦選煤廠，13 mm篩分，能力300 t/h，面積20 m2。

5. 河南永城煤業集團城郊礦選煤廠，0.5 mm篩分，能力120 t/h，面積15.6 m2。

6. 安徽淮南煤業集團謝橋礦選煤廠，6 mm篩分，能力450 t/h，面積34 m2。

7. 安徽淮北煤業集團祁南礦選煤廠，13 mm篩分，能力380 t/h，面積22 m2。

8. 寧夏太西煤業集團大武口選煤廠，0.5 mm篩分，能力180 t/h，面積18 m2。

9. 山東淄博煤業集團許廠礦選煤廠，8 mm篩分，能力400 t/h，面積37 m2。

10. 山東兗礦集團北宿煤礦，6 mm篩分，能力200 t/h，面積12.5 m2。

11. 義馬煤業集團常村煤礦，8 mm篩分，能力300 t/h，面積25 m2。

12. 義馬煤業集團楊村煤礦，35 mm篩分，能力300 t/h，面積10 m2。

13. 山東肥城煤業集團桃陽煤礦，8 mm篩分，能力350 t/h，面積30 m2。

14. 重慶廣安龍灘煤礦，8 mm篩分，能力350 t/h，面積30 m2。

15. 邯鄲煤業集團云駕嶺煤礦8 mm篩分，能力350 t/h，面積26 m2。

作者：孫剛