1、1 绪论1 绪论1.1 引言1.1 引言 振动筛分机械是近几十年来得到迅速发展的一种新型机器，目前已广泛运用于采矿、冶金、煤炭、石油化工、水利电力、轻工、建筑、交通运输和铁道等工业部门中，用以完成各种不同的工艺过程。例如：在煤炭工业部门，采用圆振动筛、概率筛、等厚筛和直线振动筛作为粗煤、精煤和末煤的分级、脱水和脱介。随着我国建设事业迅猛发展和现代化建设的迫切需要，对这类振动筛分机械不仅在品种和规格上，而且在产品质量上也提出了越来越高的要求，因此，振动筛分机械的研究日益引起人们的注意。我国是一个以煤炭为主要能源的国家，难选煤和高硫煤所占比重较大，而且随着我国洁净技术的发展及对人类生存环境的日益重
2、视，大力发展高效率的选煤技术是必然结果。选煤是洁净煤技术的基础，先进高效和经济实用的选煤技术一直是人们追求的目标，虽然选煤技术的发展仍将趋于多元化，但基本趋势是：选煤装备大型化；重介技术占主要市场；装配式成为选煤厂建设的新模式；选煤过程控制自动化和全厂自动化。我国的煤炭洗选加工技术，通过自行研究开发和引进消化，已有长足的进步。国外已有的各种分选工艺我国均已具有，在个别领域已达到国际领先水平。近年来，在选煤工艺的研究开发方面有了较大发展，基本满足了不同条件选煤生产的需求。跳汰方面，在深入进行理论和实验室研究的基础上，采用多项新技术开发了 SKT 系列和 X 系列跳汰机，其适应煤质的能力、自动化程
3、度都可与国外同类设备相媲美，目前进一步向智能化、全自动化方向发展；自行开发的液压驱动式动筛跳汰机已初步形成系列，其技术指标、理论研究成果都接近或超过国际先进水平。重介质方面，研究开发的大型无压、有压三产品重介质旋流器选煤系统，技术指标优于国际先进水平，且实现了大面积推广；研制的大型重介质分选机，分选指标优于同型号的“TESKA”分选机，已形成系列；在国际上率先研制成功的 500mm 重介质旋流器和随后开发的05mm 级煤泥重介质旋流器及其分选工艺，使选煤工艺流程得到简化并取得了良好的技术效果。我国自行开发的空气重介流化床干法选煤系统，在国际上首先应用于生产。浮选方面，在对传统浮选工艺和设备进行
4、进一步完善的基础上，已经形成了各种机械搅拌式、喷射旋流式浮选机系列，同时对强化细粒级浮选效果的各种浮选柱、高选择性浮选机等进行了初步的研究并取得了一定的进展。煤泥水处理方面，在压滤机得到广泛应用的基础上，提出了强气压穿流式压滤脱水的概念，并完成了 200 平方米强气压穿流式压滤机的工业性试验；经过二十多年的研究开发，研制成功了系列圆盘加压过滤机，技术指标与国际同类设备相近并已得到推广；研制的大型卧式沉降离心机、平带式过滤机、大型盘式真空过滤机等新型煤泥回收工艺及设备也已在工业生产中应用。原煤准备及筛分脱水方面，已开发使用了大型多齿辊破碎机和强力分级破碎机，超过16 平方米的大型分级筛也已在选煤
5、厂应用；利用模态分析技术开发了系列重心偏移式振动脱水筛并广泛推广；节能的高频振动电磁筛、各种高频筛也已在生产中应用。此外，在复合式干法选煤、煤泥滤饼干燥破碎等方面，也取得了初步的成果；对高梯度磁选、选择性絮凝、摩擦静电选煤及微波、化学脱硫法等新技术，也进行了实验室的试验探索。振动筛具有结构简单、工作性能可靠、维修量小、故障率低、筛面不易堵塞、筛分效率高、造价低等特点，而且无论振动筛振动还是不振动时都能随时清理筛内杂物，不影响振动筛的正常工作。因此，振动筛在筛选煤中有着广泛的应用。振动筛是洗煤选中不可缺少的一种装置，在后续工作中起着非常重要的作用。它不仅对细煤有筛选作用，而且对粗煤也有振动细化的
6、作用。由于本次设计的振动筛激振力大，筛面的倾角为8，筛箱及其上面的物料运动有很大的加速度，所以特别适合于煤炭的级处理。本次设计的新型振动筛不仅适合煤炭行业，同时也适合化工，冶金、矿山。1.2 筛分机械的应用 在选煤厂和筛选厂中，筛分作业广泛地应用于原煤准备和产品处理上，按其任务不同，可以分为以下几种筛分作业。（1）准备筛分。也称预选筛分。在选煤厂，按破碎作业和分选作业的要求，将原料煤分成不同的粒级，为煤炭的进一步加工做准备。（2）检查筛分。用在物料破碎之后，将破碎产物中粒度不合格的大块物料分出，再进行破碎，以保证对产物的粒度要求。（3）最终筛分。用于筛选厂，其筛分的各粒级产品是直接供给用户的商
7、品煤。（4）脱水筛分。以脱水为目的的筛分，在选煤厂用于选后产品的脱水。用做脱水作业的筛子叫做脱水筛。（5）脱泥筛分。以脱出煤泥为目的的筛分。在选煤厂为了减少高灰分细泥对精煤的污染，在筛上脱水过程中，加喷水冲洗，以脱除部分细泥，这种作业叫做脱泥筛分。在重介质选煤厂，为了减少煤泥对介质系统的污染，在煤进入重介质分选机之前也要采用脱泥筛分。（6）脱介筛分。以脱除重介质为目的的筛分称为脱介筛分，在重介质选取煤厂，对重介质选煤的产品在筛子上用喷加清水的办法，使产品与加重质分离，这种作业叫脱介作业。（7）选择性筛分。选择性筛分是指在筛分过程中，煤炭不仅按粒度分级，而且也按质量分级的筛分。对某些矿区，其末煤
8、灰分较低而大块煤的灰分较高，通过筛分机械分出大块，可使末煤质量等级提高 12 级，反之，有些矿区的末煤灰分比大块煤高，通过选择性筛分则可提高块煤质量。（8）煤泥回收。以回收煤泥为目的的筛分，用于选煤厂煤泥、尾矿脱水等作业。例如，用于简易跳汰选煤厂（不带浮选系统）精煤脱水筛筛下水或精煤捞坑煤泥回收，以减少沉淀池的面积；用于带浮选系统的跳汰选煤厂精煤脱水筛筛下水的粗煤泥回收，筛上煤泥可直接掺入精煤，筛下水入浮选系统，可减少浮选系统的煤泥量；用于重介质选煤厂精煤磁选尾矿煤泥回，筛上煤泥可直接掺入精煤，简化工艺系统。1.3 振动筛国内外的现状及发展趋势1.3 振动筛国内外的现状及发展趋势1.3.1 国
9、内振动筛研究现状1.3.1 国内振动筛研究现状由于工业发展缓慢，基础比较薄弱，理论研究和技术水平落后，我国筛分机械的发展是本世纪 50 年的事情，大体上可分为三个阶段。仿制阶段：这期间，仿制了前苏联的 RYT 系列圆振动筛、BKT-11、KT-OMZ 型摇动筛；波兰的 WK-15 圆振动筛、CJM-21 型型摇动筛和 WP1、WP2 型吊式直线振动筛。这些筛分机仿制成功，为我国筛分机械的发展奠定了坚实的基础，并培养了一批技术人员。自行研制阶段：从 1966 年到 1980 年研制了一批性能优良的新型筛分设备，1500mmx3000mm 重型振动筛及系列，15 平方，30 平方共振筛及系列，煤用
10、单轴、双轴振动筛系列，YK 和 ZKB 自同步直线振动筛系列，等厚、概率筛系列，冷热矿筛系列。这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但他们的研制成功基本上满足了国内需求，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。提高阶段：进入改革开放的 80 年代，我国筛分机的发展也进入了一个新的发展阶段。成功研制了振动概率筛系列，旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、同步重型等厚筛系列、重型冷热矿筛系列、驰张筛、螺旋三段筛的研制，粉料直线振动筛、琴式振动筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得了成功。1.3.2 国外振动筛研究现状1.3.2 国外振动筛研究现状国外从 16 世纪开始筛分机械的研究与生产
11、，在 18 世纪欧洲工业革命时期，筛分机械得到迅速发展，到本世纪筛分机械发展到一个较高水平。德国的申克公司可提供 260 多种筛分设备，STK 公司生产的筛分设备系列品种较全，技术水平较高，KHD 公司生产 200 多种规格筛分设备，通用化程度较高，KUP 公司和海因勒曼公司都研制了双倾角的筛分设备。美国 RNO 公司新研制了 DF11 型双频率筛，采用了不同速度的激振器。DRK 公司研制成三路分配器给料，一台高速电机驱动。日本东海株式会社和 RXR 公司等合作研制了垂直料流筛，把旋转运动和旋回运动结合起来，对细料一次分级特别有效。英国为解决从湿原煤中筛出细粒末煤，研制成功旋流概率筛。前苏联研
12、制了一种多用途兼有共振筛和直线振动筛优点的自同步直线振动筛。1.3.3 国内技术发展趋势1.3.3 国内技术发展趋势积极开展筛分技术研究，提高原煤干式深度筛分技术，降低分级下限和增加煤炭品种，着重解决粒度细、水分高和粘度大的难筛物料的分级技术；为满足大露天矿选用，研制重型分级筛，适用于 500 毫米以下物料筛分；为提高筛板的寿命和效果，着重发展焊接筛网，非金属筛面；共振筛有被淘汰之势，应大力发展块偏心圆振动筛和直线振动筛。1.3.4 国外技术发展趋势1.3.4 国外技术发展趋势国外筛分设备仍以发展振动筛为主，振动筛向标准化、通用化和系列化方向发展；向大型化方向发展，但最大到 55 平方米，已够
13、用了；增大筛面倾角，提高筛分效率；发展细粒筛分设备，筛孔尺寸小到 0.10.3 毫米；旋流筛使用逐渐增多；共振筛发展停滞。1.4 振动筛的分类及各自的特点1.4 振动筛的分类及各自的特点1.4.1 圆运动振动筛1.4.1 圆运动振动筛圆运动振动筛是利用不平衡重激振器使筛箱振动的筛子，其运动轨迹一般为圆形。它普遍应用于煤炭、矿山厂的预先筛分、准备筛分以及脱水作业中。由于其筛面的圆形振动轨迹，使筛面上的物料不断地翻转和松散，因而圆振动筛具有以下特点：细粒级有机会向料层下部移动，并通过筛孔排出；卡在筛孔中的物料可以跳出，防止筛孔堵塞；筛分效率较高；可以变化筛面倾角，从而改变物料沿筛面的运动速度，提高
14、筛子的处理量；对于难筛物料可以使主轴反翻，从而使振动方向同物料运动方向相反，物料沿筛面运动速度降低（在筛面倾角与主轴转速相同的情况下），以提高筛分效率。国外又将圆运动振动筛分为单轴惯性振动筛和自定中心振动筛两种。单轴惯性振动筛特点是激振器的轴和皮带轮参与振动；优点是结构简单、容易制造；缺点是由于皮带轮与筛箱一起振动，无论电动机在任何角安装都不能避免皮带传动中心距的反复变化，从而引起三角皮带的反复伸缩，大大影响其使用寿命。波兰的 WK 型振动筛属于单轴惯性振动筛。自定中心振动筛优点是运转时三角皮带轮不与筛箱一起振动，故传动皮带寿命较长，工作较稳定。自定中心振动筛又可分为轴承偏心式和皮带轮偏心式两
15、种。前者又名万能悬挂筛，因其筛箱振动时，主轴中心线和皮带轮的空间位置保持不变，故目前已很少使用；后者工作时，皮带轮回转中心线固定不动，所以传动三角皮带就不会时紧时松，具有频率较稳定、皮带寿命较长等特点。美国莱普尔-弗洛型振动筛是典型的皮带轮偏心式振动筛。1.4.2 直线振动筛1.4.2 直线振动筛直线振动筛是靠两根带不平衡重的轴作同步异向旋转而产生振动的筛子。其筛面呈水平或倾斜安装，运动轨迹一般为直线，故称之为直线振动筛或水平振动筛。直线振动筛具有下列特点：它的动力平衡与物料在筛面上的运动情况较好；物料在筛面上的移动不是依靠筛子的倾角而是依靠激振力，故筛面一般水平安装，所以厂房高度较低；全封闭
16、、不堵孔和坚固耐用，筛面有两层、三层和四层之分；由于筛箱运动中有较大的加速度，所以特别适合于煤炭的脱水、脱泥、脱介以及物料的分级。国外直线振动筛采用箱式激振器者较多，如美国 Low-Head 型、西德 USL 型、日本古河 A 型、日本永田双偏心轴式、法国皮克双偏心轴式等。采用筒式激振器的有美国 SS 型和 SG 型、日本川崎 D 型和古河 E 型及横山椭圆振动筛等。1.4.3 其它类型的振动筛1.4.3 其它类型的振动筛（1）等厚筛我国现有的 ZD 型直线等厚筛系列，有 7 种基本规格，总筛分效率一般在 85%以上，限上限下率一般为 5%10%。ZD 系列等厚筛适用于需要精确分级的煤炭及类似比重物料的干湿式筛分，处理量较大，筛分深度可至 6 毫米。（2）概率筛分机概率筛分机通过采用大筛孔、大倾角和多层筛面结构，使物料近似筛分而提高筛机处理能力和干式筛分的深度。QGS 型琴弦概率筛是在 GS 型煤用概率筛的基础上，吸收琴弦筛的特点研制的。该筛能有效地对潮湿煤炭进行 6 毫米干式分级，筛选产品能满足空气重介流态床分选机对人选煤的要求。琴弦筛网在共振状态下工作，筛孔不易堵塞。（3）GPS
