振動篩是一種以高頻率、高振動強度為主要特征的振動篩,主要適用于0.5mm以下細粒物料的濕式分級與固液分離。在選煤行業中,因其投資和運行成本較低,使得大多數選煤廠都有能力采用其回收煤泥,從而實現洗水閉路循環和改善選煤廠的環境,而具有明顯的經濟與社會效益。目前在國內外已得到廣泛的推廣與應用。
1 國外高頻振動篩的研究現狀
早在20世紀50年代初期,國外就已研發出高頻振動篩。在冶金行業中,用作選礦廠細粒鐵礦石分級;在煤炭加工中,用于煤泥脫水、脫介和分級等。目前,國外擁有該項技術的國家有美國、澳大利亞、德國、法國和芬蘭等。其產品也呈現出多樣化,如申克公司生產的SLV型高頻振動脫水篩、諾德伯格公司生產的HF型高頻振動篩等。
目前,從所查閱的文獻來看,國外設計的高頻振動篩的振動參數彼此相差很大,綜合起來,振動頻率24～60Hz,振動強度5～11gn。國外生產的高頻振動篩具有處理量大、效率高、性能穩定、壽命較長等優點,但缺點主要是價格昂貴、處理量小、性價比不高等,目前,其跨度****只有1.8m。雖然國外高頻振動篩型號各異,但工作原理基本都相似。下面對其中最具典型的美國德瑞克高頻篩、維爾科脫水篩和SD型高頻振動篩加以簡要分析。
111 德瑞克高頻振動細篩
德瑞克高頻振動細篩是美國德瑞克公司在1951年發明的,結構原理如圖1所示,其結構特點:
(1)采用了高頻、低幅(60Hz,0.8mm),也采用正傾角,大傾角篩面(>30°),篩面具有較高的運輸能力。
(2)篩機有3塊獨立篩面,對其分別給料,在保持相同篩分效率的情況下,與單點給料的篩子相比,其處理能力大1.5倍。
(3)篩上物溜槽的結構獨特,不阻礙來自中間和排料端篩面的篩下水落入篩機的篩下水漏斗。
(4)激振器被安裝在篩箱上部,能產生60Hz的激振力。而篩面采用金屬絲編織的夾層篩網,其優點是不易堵塞,因此不必經常清洗。
圖1 德瑞克高頻振動篩結構原理
目前,德瑞克高頻振動篩主要適用于從<0.5mm煤泥水中回收>0.15mm細粒煤泥,試驗表明,它適宜的入料濃度較低(20%～40%),在不加噴水的條件下篩分效率甚至可以達到88%～92%。另外,有關文獻表明,德瑞克公司研制成功的Urethane高效內膜聚酯篩網、Pyramid三維篩網、Sandwich夾層篩網,它們的應用,更加增強了德瑞克高頻振動篩處理細粒物料的性能。
112 維爾科脫水篩
美國林納特克斯公司生產的維爾科脫水篩,其結構原理如圖2所示,其結構特點:
(1)來自給料箱的料漿以幾乎垂直的方向給入。
(2)給料端篩面的傾角>45°,主篩面呈負傾角安裝,整個篩面呈V形狀態。
(3)給料端篩面和主篩面的前段采用楔形條縫篩面,排料端則采用聚氨脂篩板,篩縫從入料端到中部再到排料端逐漸增大。
(4)2臺電機被安裝在篩箱的承重橫梁上,調整電機兩端軸伸上的偏心配重,則可調節振幅,另外排料端設有堰板,可調整篩面上物料層厚度。
圖2 維爾科脫水篩結構原理
113 SD型高頻振動篩
美國康威德公司生產的SD型高頻振動篩,發展最快,應用也最廣泛。目前,此種類型的高頻振動篩最小寬度0.9m,****寬度1.8m。其主要特點:
(1)篩面采用了-5°角安裝,振幅為3mm,振次為1474r/min,由于篩上物料的爬坡行走,使篩上物料有一定厚度。因此,自身也起過濾作用,從而使物料的水分低,截留的粒度更小。
(2)采用特質G-MASTEF激振器或振動電機,篩面選用聚氨酯或不銹鋼條縫。
(3)可提供多種產物,篩體結構簡單、維修方便、使用壽命長、處理能力大、效率高。
2 我國高頻振動篩的研究現狀
在我國,對高頻振動篩的技術的開發進展比較晚,直到20世紀70年代末期,也僅在冶金系統內開始少量引進高頻振動篩。我國研制、試驗高頻振動篩是從20世紀80年代初開始的,其比較典型的研究如下。
(1)：冶金部長沙礦冶研究院在1982年試制的GPS-900-3型高頻振動細篩,在有色金屬礦進行了試驗,取得了比較理想的效果,又于1986年9月開始在密云鐵礦進行了工業性試驗,與原有的弧形篩相比,其篩分與分級效率提高1倍以上。后來又于20世紀90年代初采用GPS-1400-3型高頻振動篩在馬鋼南山鐵礦凹山選礦廠進行工業試驗,并利用計算機建立高頻振動篩工藝參數之間的數學模型,為高頻振動篩的最優化控制提供了依據。
(2)：為了適應煤泥回收和細粒脫水分級的需要,煤炭科學研究總院唐山研究院負責研究設計的GPS-1025高頻振動脫水篩,通過在1990年在遼寧阜新海州礦選煤廠的工業性試驗表明:該篩機達到國內同類篩機的先進水平。又于2004年研制成功了QZK-1833和QZK-2041曲面篩,現場取得了良好的技術經濟指標。
(3)：在原煤炭部“七五”科技項目中,由原平頂山選煤設計研究院在1989年3月研究設計出第1臺具有可調幅頻特性的GZ-631型高頻試驗篩,在1990年5月在林西礦選煤廠完成了振動參數試驗和研究,研究了其振動參數與篩分工藝指標之間的關系。
目前,高頻振動篩在我國選煤行業中應用比較廣泛。從市場反映的情況來看,每年需求約有100臺高頻振動脫水篩,其經濟和社會效益十分顯著。因此,國內的許多大型的振動篩制造廠商也緊跟市場的需求,研制出了許多類型的高頻振動脫水篩。如北京華宇工程有限公司(原平頂山選煤設計院)研制的GZ系列濾層脫水式高頻篩;煤炭科學研究總院唐山研究院研制的QZK系列曲面篩、GPS系列高頻篩和DZSM系列電磁振動高頻篩;唐山匯力太行振動機械股份有限公司生產的TSS系列脫水篩;江蘇博后選煤機械有限公司生產的GBHS型高頻篩和BHKS系列高頻煤泥脫水篩;山西賽德篩分技術設備有限公司生產的GPS系列高頻振動脫水篩和GZ系列高頻篩等,從而使國內高頻振動篩市場競爭更加的激烈。雖然型號彼此不同,但原理基本相差不大,綜合起來,目前我國已開發的主要有GPS型高頻直線振動篩、QZK系列曲面篩和DZS型高頻振動電磁細篩。下面對其各自的結構特點加以簡單的介紹。
211 GPS系列高頻圓振動篩
GPS系列高頻圓振動篩,主要用于精煤泥的回收,在50～60Hz頻率下工作,其結構外形如圖3所示。
圖3 GPS系列高頻圓振動篩
(1)篩機是在薄料層中進行而且以精確篩分為基礎的煤泥篩分分級設備。
(2)按圓振動篩的原理進行工作,具有33.3Hz的高頻率與大于5gn的振動強度。
(3)篩面采用“三明治”篩網的復合篩面,其開孔率可達36%,防堵效果非常好。
212 GZ,GZT型高頻直線振動篩
高頻直線振動篩分為GZ型高頻振動篩和GZT型低噪高頻振動篩,兩者不同之處在于GZ型高頻振動篩振動器為單元組合式,而篩框為整體焊接結構,GZT型低噪高頻振動篩的振動器為箱式,篩框為了降低噪聲采用了夾層式側壁和橫梁,其共同的特點:
(1)按自同步原理工作,振動器由雙電機分別驅動,兩傳動軸間無強迫聯系。
(2)篩面由弧形段與負傾角直線段組成,弧形段條縫與物料運動方向垂直,主篩面條縫與運動方向相同。
213 QZK系列曲面篩
QZK系列曲面篩基本原理和GZ型相似,但篩面克服了GZ型過高的缺點,其篩面一般采用不銹鋼階梯焊接篩板或復合篩板,如圖4所示。
圖4 QZK系列曲面篩
目前該技術發展最快,該類篩機采用工作頻率為24Hz,振幅為2～2.5mm,振動強度為5～7gn,其具有篩上物料水分低(≤24%)、處理能力大和固體回收率高等優點。近年來隨著大型選煤廠的相繼建設,QZK系列曲面篩的規格也不斷創新,目前,QZK-2041型是國內應用成功的****機型,而該類篩機的****跨度已經達到2.4m,長度為4.5m,這是國內也是世界上跨度****的高頻脫水篩。該類篩機采用塊偏心振動器和油脂潤滑的結構,其缺點主要是篩分下限受限,單位面積的處理能力低等。
214 DZS型電磁振動細篩
電磁振動細篩具有體輕、能耗低、分級下限低、無動載等優點,主要用于煤泥分級、脫水作業,由于其可以回收大部分的煤泥,在有些煤泥煤質比較好的情況下,也可以代替浮選,因此也得到廣泛的應用。目前,我國開發了DZS型產品。如圖5所示。
圖5 DZS型電磁振動細篩
其主要特點:
(1)DZS型電磁振動篩是大傾角、使用不銹鋼網狀篩面,由激振器直接激振篩面而篩箱并不振動的振動篩,由于振動系統在近共振狀態工作,耗能低。
(2)篩面由不銹鋼復合篩網加托網組成,每臺篩子沿篩長布置若干個振動器,每個振動器單獨激振篩面,由于各點弦振的疊加作用,篩面實際振幅比激振點大。
3 國內外高頻振動篩的發展趨勢
(1)向大型化發展。高頻振動篩的大型化指篩子的運動參數與面積的大型化,主要分別解決物料的篩分效果的問題和篩子的處理能力的問題,大型化可以減少篩分設備的數量和費用、減少廠房面積、減少初期基建投資。
(2)向減少參振質量發展。通過參振質量的減少,激振力也可以隨之減小,由此可以保證強度和剛度,降低振動噪音,并可起到良好的減振效果。
(3)向標準化、系列化、通用化發展。標準化、系列化、通用化,這是便于設計、生產和降低成本的有效途徑。
(4)對高頻振動篩在選煤中的用途進行分析與研究。目前,高頻振動篩代替沉降過濾離心機、加壓過濾機或者隔膜過濾機,進行浮選精煤脫水,代替浮選系統和回收組煤泥等,在洗煤廠進行的實踐,取得良好效果。今后,將對其在選煤中的其他用途進行分析與研究,提高其在選煤中的作用。
4 我國高頻振動篩存在的問題
(1)對篩機本身結構了解不夠。在設計過程中由于對各個部件的結構強度的了解不夠,在生產中容易造成應力集中,進而造成側板、支撐梁、篩板等斷裂現象,影響正常的生產活動。
(2)在向大型化設計過程中進步緩慢。目前,國內應用成功的****的型號是QZK-2041曲面篩,正在研究中的GFS-2445曲面篩,但由于對結構了解不夠,目前還處于不太成熟的階段。
(3)對高頻振動篩技術參數之間的關系了解不夠。由于對高頻振動篩各個工藝參數或振動參數之間關系的了解不夠,在設計或選型上容易出現失誤,造成“跑水”和“跑粗”等現象,以致影響正常的生產。
(4)材料的結構強度滿足不了要求。目前,國內對材質的研究與國外相比還有許多差距,使國產高頻振動篩的壽命普遍較低,目前壽命一般在3～5a,而國外的為8a左右,因而造成生產成本增加和資源浪費。
作者：11煤炭科學研究總院唐山研究院;21鞍鋼集團礦業公司東鞍山燒結廠（趙環帥1 王振年2）
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