玻璃工業機械與設備篩分機械
論一,物料篩分的意義篩分是指物料通過篩面(篩網、篩板、棒條)上一定大小的篩孔來完成顆粒分級作業的過程,篩分一般適用于較粗物料的分級,即粒度大于0.05mm的物料分級。 其根據流體力學原理,顆粒在流體(體或液體)介質中的沉降速率不同,而分成不同的粒級。篩分過程中,大于篩孔尺寸而被留在篩面上的物料顆粒稱為篩上物;小于篩孔尺寸而通過篩孔分出的物料稱為篩下物; 進人篩分過程的物料統稱為篩分物料。 而篩下物的最大粒度與篩上物的最小粒度d,通?？杉俣榈扔谒煤Y面的篩孔尺寸D,也就是d=D.因此,可用下列符號來表示物料粒度:篩下物-一一一D或ーd,篩上物-一十D或十d.篩分按其在工藝過程所要完成的任務,分為輔助篩分和獨立篩分。 獨立篩分的目的是直接獲得粒度合乎要求的產品。 如用天然石英砂制備玻璃的工廠中,篩下物直接作為配合料。輔助篩分則是對粉碎作業起到輔助作用,在粉碎前進行的輔助篩分常被稱為預先篩分,它可在粉碎前就分出粒度合格的部分; 而在粉碎后對所得產物進行篩分的輔助篩分則稱為檢查篩分,用以保證最終產品的粒度。 因為輔助篩分可提高粉碎作業的效率,改善產品質量并降低能耗。
因而,帶有篩分的粉碎作業已在玻璃工業中得到廣泛應用。為把固體顆粒物料分離成若干粒度級別,須使用一系列孔徑大小不同的篩面,其排列次序稱為篩序。通常有:由細到粗;由粗到細;混合。如圖2-1所示,由粗到細的篩序[圖2-1(b)]的優點是可將篩面由粗到細疊置,節省廠房面積,并由于粗粒不接觸細篩網而減少細篩網的磨損,因此是目前玻璃工廠中普遍采用的方法。 但這種配置的缺點在于不便于維修; 由細到粗的篩序[圖2-1(a)]與上述剛好相反,由于粗顆粒接觸細篩網,因此細篩網既易磨損又易被堵塞,容易降低篩分質量;混合篩序[圖2-1(c)]是上述兩種的組合。篩分作業是玻璃生產中的必經過程,無論是采用天然粉料的流程,還是帶有粉碎作業的流程,都要經過篩分才能獲得所需粒度的物料.pis:oggee Beeepgod10e220800000810098Sot-6=:252-2-4RelIoo\(b)(c)圖2-1篩分順序二,粒度的確定我國玻璃工業對原料的粒度要求至今尚無統一的標準,習慣做法是規定原料必須通過所選用的篩孔,即為合格粉料,也就是說,僅規定原料粒度的上限,而對原料細粒級的含量和各級顆粒度的配比沒有提出具體要求。所以目前檢查粉料粒度的標準是,看是否有大于篩孔尺寸的大順粒進倉.在確定原料的粉碎、篩分工藝流程和設備選型時,往往只是考慮產量的高低,而很少號感“過粉碎”問題。根據試驗研究和多年來生產實踐經驗,原料的粒度應滿足以下要求.D與原料的熔化溫度、密度及其在配合料中的比例要相適應。 對難熔的原料顆粒應細些,易烯的可粗些; 密度大的原料顆粒適當小些,密度小的原料顆粒應大些。 以達到均勻混合,不易分層及同步反應的目的。2)盡量控制原料粒度分布,減少原料中的“細粉” 含量。 所謂“細粉”,各廠都有不同的粒度范圍,對硅質原料一般是指180~200目/寸以下的顆粒。3)力求縮小原料粒徑的比例,減少原料粒度的分散性。
原料顆粒度一致性越好,它們的運動性質和熔化速度越接近。特別應當提及的是白云石、石灰石等碳酸鹽原料的合理顆粒問題。 試驗表明,碳酸鹽原料的粒度應在2~3mm。 因為它們開始反應溫度比硅砂低,所以顆?？纱笮?。 這樣在熔融的初期階段,能阻止碳酸鹽的分解和碳酸復鹽的生成,中期促進初生液相硅酸鈉(Na2O·SiO2)的形成和它們對硅砂粒子的完全包裹,加快配合料的熔化速度; 在熔化的后期階段,由于它們的急速分解所放出來的大量氣體,可大大加速玻璃液的澄清和均化作用。但是,這類原料中如含有較多的游離石英時,其粒徑就應小于2mm,否則易造成配合料熔化困難。三,篩分效率篩分效率用來表示篩分過程進行的完全程度和篩分產物的質量。 它是評定篩分過程的一個重要指標.可分為總篩分效率和部分篩分效率兩種?？偤Y分效率指的是篩下物料量與原料中篩下級別物料量的比值。設:G1為過篩前的物料量,kg/h;G2為篩下物的物料量,kg/h;G3為未過篩的物料量,g/h;a為篩前物料中篩下級別含量的百分率;a2為篩下物料中篩下級別含量的百分率;a3為未篩物料中篩下級別含量的百分率,則總篩分效率7總為:G2a2,X100%(2-1)7總 Gia1在工業生產中,篩分過程往往是連續進行的,篩分前后物料不易準確稱量,因此只能采用取樣的方法進行篩分物料粒度的測定,所以應將公式改變成由粒度表示的形式。根據物料衡算:G1=G2+G3(2-2)G1a1=G2a2+G3a3(2-3)將式(2-2)帶入式(2-3)得:Gia1=G2a2+(G1-G2)a3化簡得:G2_a1-a3(2-4)G1 a2-a3將式(2-4)代人株式(2-1)得:(a1-a3)a2<100%(2-5)7總一(a2-a3)a1當篩面沒有破損時,a2=100,則總篩分效率7總為:(a1-a3).X100X100%(2-6)7總(100-a3)a1可見,只要知道了ai和a:就能計算出總篩分效率。通常在工業生產中,篩分的平均效率是60%~70%,而振動篩的篩分效率則高達95%以上。
特別注意的是,總篩分效率是指整個篩下級別的篩分效率,而部分篩分效率指的是篩下級別中某一粒度范圍內的分離效率。四、影響篩分的因素固體顆粒物料的篩分過程,可看作由兩個階段組成:其一為篩下級別的顆粒通過篩上級別的顆粒組成的物料層到達篩面上,其二為篩下級別的顆粒透過篩孔而分離。這兩個階段若要實現,則物料與篩面應當具備適當的運動特性,即一方面使篩面上的物料呈松散狀態而便于運動中的物料粒度分層,從而讓最大顆粒位于最上層,最小顆粒透過篩孔后處于篩面上; 另一方面則是使堵在篩孔上的顆粒脫離篩面進人物料層上部,進而讓出細粒透過的通道。從而,通過促使物料分層運動而提高篩分效率。影響篩分生產效率的因素較多,總體可分為以下三類。(一)物料物理性能的影響1.物料粒度物料粒度對篩分生產率有很大影響。 首先篩分機械生產率隨著物料中篩下級別含量的增大而提高,其次同一篩分機械生產率因物料粒度組成不同而相差甚遠。 尤其當物料中篩下級別含量少時,篩上物就覆蓋了整個篩面進而妨礙細顆粒通過。 由于這種情形將明顯降低生產率,因此需要預先用篩孔較大的輔助篩網將過粗的粒級排出,然后再對含有大量較細級別的物料進行最終篩分,以提高篩分效率。實踐證明,當物料粒徑小于篩孔的0.8倍時,粒子很容易穿過物料層到達篩面,并很快通過篩孔。物料中這部分粒子含量的增加會使生產率明顯提高。相反,物料中大顆粒越多,粒度越接近篩孔,篩分效率將越低。2.物料含水量當物料中含有水分時,篩分效率和篩分生產率將會顯著降低。
尤其當利用細孔篩網進行篩分時,水分的影響更為突出。一方面由于物料表面的水分使細粒黏結成團,并附著在大粒子上,因此會堵塞篩孔; 另一方面附著于篩絲上的水分有可能在表面張力作用下形成水膜,把篩孔掩蓋起來。這樣便阻礙了物料的分層和通過。需要指出的是,影響篩分過程的并不是物料所含全部水分,而只是表面的水分。 因為化合水分和吸附水分不會對篩分造成影響,所以吸濕性較好的物料允許帶有一定量的水分。不同物料含水量對篩分效率的影響需要通過試100驗來鑒定。圖2-2表示兩種不同物料的試驗90曲線.803.物料含泥量當物料中含有結團的泥質混合物,其含70水量達到8%時,細粒物料就會黏結在一起,60再經篩面搖動即成球團,將很快堵塞篩孔。|2-50由于篩分這類物料很困難甚至不可能,所以140需要采用濕式篩分,即在篩分過程中不斷向~!篩面物料噴水。 由圖2-2可知,當物料含水3002468 10 12 14 16量超過一定值后,篩分效率反而提高。 這是原料的含水率/%因為有部分水分開始沿著粒子表面流動,流圖2-2 篩分效率與物料含水率的關系動的水起到了沖洗粒子和篩網的作用,從而1一吸濕性弱的物料;2-一吸濕性強的物料改善了篩分條件.(二)篩面運動性質及其結構參數的影響1.篩面運動特性篩面與物料之間的相對運動是進行篩分的必要條件,這種運動可以分成兩類: 粒子垂直篩面運動,如振動篩;粒子平行篩面運動,如筒形篩、搖動篩等。實踐證明,第一種運動類型的篩分效率高于第二種。這是因為物料作垂直篩面運動而使物料層的松散度和析離速度變大,進而粒子通過篩孔概率增大,篩分效率提高。 并且垂直運動時,物料堵塞篩孔的現象得到緩解,所以振動篩的篩分效率遠高于搖動篩。篩面的運動頻率和振動幅度同樣對篩分效率有很大影響,因為它與粒子在篩面上的運動速度和通過概率有直接關系。
一般來講,粒度較小的顆粒適宜小振幅和高頻率振動。2.有效篩面面積篩孔面積與整個篩面面積之比稱作有效篩面面積。 有效篩面面積越大,生產率和篩分效率將越高。 但是有效篩面面積也不是越大越好,過大也會降低篩面強度和使用壽命。3.篩面長度通常篩機的生產率和篩分效率主要取決于篩面尺寸。 篩面越長,物料在篩面上停留時間越長,進而增加了粒子通過篩孔的概率,所以篩分效率也會提高。 但篩面的延長并不能始終有效地提高篩分效率,一般在篩分的最初階段篩下物的產量增加很快,隨后卻會逐漸變慢。所以,一般工業上使用的篩子的長度不超過其寬度的2.5~3倍。此外,篩孔尺寸越大,篩面的單位面積生產率和效率也將越大.(三)操作條件的影響1.加料均勻性加料均勻性應滿足,一是單位時間的加料量相等,二是人篩物料沿篩面寬度須均勻分布。這樣只有當篩面保持在穩定最佳狀態下工作,篩面才能充分發揮作用。并且,通常對均勻性的要求在細篩篩分時顯得尤為重要。2.料層厚度料層厚度越薄,粒子越容易透過物料層,增加接觸篩面的機會,從而提高篩分效率。 但如此一來,就會因物料的減少而降低了生產率。 料層過厚則會使篩孔堵塞,篩分效率降低。3.篩面傾角篩面傾角增大可提高送料速度,使生產率有所增加,但會減少物料在篩面上的停留時間,引起篩分效率下降。所以,篩面最適宜的傾角同樣要在實驗中確定。五、篩分的基本流程工業上通常將粉碎和篩分組成一個聯合系統,所謂篩分流程實則就是粉碎篩分流程。 由于粉碎機粉碎比的限制,很難在一次粉碎中達到要求的物料粒度,并且出于經濟原則的考慮,往往會把幾臺粉碎機串聯起來使用,而每一臺只進行整個粉碎過程的一部分,這樣的部分稱為流程的段。并將只有一段粉碎的稱為一段粉碎篩分流程,兩段以上的稱為多段流程。
一段粉碎篩分流程只有四種基本形式,見圖2-3.A,C型為開路流程,B、D型為閉路流程。通常情況下,閉路流程比開路流程更能保證產品的粒度質量。還有一種流程(如圖2-4所示)雖然經常見到,但并不是獨立的形式,而是D型的變形一一D'型,它將預先篩分和檢查篩分合在了一起。多段粉碎篩分流程可由幾個一段流程組合形成。因為每一種基本流程都可與包括自身在內的四種基本流程組合,所以二段流程可有42=16種方案,三段流程有43=64種方案.圖2-5和圖2-6分別表示了三種二段粉碎篩分流程和三段流程的實例.六,篩面和篩制篩面是篩分機械的主要工作部件,可分為柵篩、板篩和網篩三種結構。(一)柵篩柵篩又稱格柵或箅條,是由相互平行的、按一定間隔排列的鋼質柵條組成。 柵條的斷面形狀很多(如圖2-7),但全部都上大下小,以防止物料堵塞。 也有用鋼軌作柵條的,軌底朝上。柵篩通常用作固定式的篩子,篩面與水平面成35'~45的傾斜角,對于黏性礦石,可高達50~60.柵篩篩分效率一般不超過60%~70%,主要用于粗篩,即粗碎前的預先篩分。 它的篩孔尺寸一般都大于 50mm。其優點是機械強度大,易檢修。(二)板篩板篩是由薄鋼板(不超過12.5mm)沖孔制成。 孔形有圓形、,方形和長條形,如圖2-8所示.為減少堵塞篩孔常稍呈錐形,上小下大。 且篩孔多采用交錯排列以提高篩分效率,篩孔尺寸為12~50mm,常用在中篩作業中。板篩的機械強度通常較高,所以也可用作細網篩的保護底層.圖2-8 篩板上的孔形及排列方法示意圖(三)網篩網篩也稱編織篩,是應用最廣泛的一種篩面。 它是由金屬絲編織而成,工廠中若采用的是鋼絲制成的篩網,其篩孔直徑一般都不小于0.4mm;若是用黃銅絲和青銅絲制成的,孔徑為0.04~0.4mm;若是用合成纖維或絹絲制成,則孔徑可在0.2mm以下。篩孔有正方形和長方形兩種,如圖2-9所示。正方形的較常用,但因長方形的處理能力比前者高出30%~40%,且堵塞現象較輕,也已經開始獲得應用。abC圖2-9網篩篩孔示意圖a一普通編織網篩;b一斜紋布編織網篩;c一長方形孔編織網篩但是用篩孔尺寸相等而篩孔形狀不同的篩面進行篩分時,篩下產品的粒度并不一樣。 其篩下物料粒度大小依次為:長方形孔>正方形孔》圓形孔。 它們的篩下物料粒度最大尺寸分別為:圓形孔約為篩孔尺寸的0.7倍,方形孔約為0.8~0.9倍,長方形孔則接近于篩孔尺寸。篩制即網篩的系列標準,不同國家采用不同篩制。
目前有三種主要稱法,一種稱為多少目篩,是英制篩,指每英寸(25.4mm)長度的篩網上,單行所具有的正方形篩孔數目。 如240目篩就表示240孔/in。 英美國家通常采用這種表示法; 另一種稱為多少孔篩,是指每平方厘米篩網上的篩孔數目,如萬孔篩,即10000孔/cm2;還有一種稱多少號篩,是公制篩,指每厘米長度的篩網上,單行所排列的篩孔數,如100號篩,即100/孔。我國標準篩即采用此表示法。顯而易見,篩孔尺寸與單位面積上的篩孔數目有關,孔越多,尺寸越小。并且篩孔尺寸還與篩絲粗細程度有關。 因此在制定標準時,應對篩孔尺寸、篩絲尺寸、上下兩篩號間篩孔大小之比都做出規定,可以查表2-1和表2-2得到它們的對應關系。 網篩的篩孔尺寸幅度很大,從幾十微米至幾十毫米,所以它的用途也廣,通常用于細篩和中篩作業中。七,篩分機械的分類篩分機械的品種較多,通?？煞譃槿缦滤念?。1格篩:又分固定格篩和滾軸篩等。2筒形篩:包括圓筒篩、圓錐篩、角柱篩(如六角篩)和角錐篩等。3搖動篩:分單篩框和雙篩框等.振動篩:按傳動方式可分為機械振動篩和電力振動篩兩類。在玻璃工業中,格篩的應用極少,以振動篩應用最廣,特別是機械振動篩。
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