振动筛处理能力的核算.docx
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振动筛处理能力的核算
振动筛处理能力的核算
一、振动筛在选煤厂中的应用
1、准备及检查筛分；
在选煤厂，按照破碎作业和分选作业的要求将原料分成不同的粒级，对煤炭的进一步加工准备的筛分叫做准备筛分；从破碎作业的产物中，将粒度不合格的大块物料用筛分机分出来，称为检查筛分。
2、最终筛分；
最终筛分主要是指筛选厂生产各粒级商品煤的筛分。
最终筛分的粒级，要根据煤质、煤的粒度组成和用户的要求，
表1.1煤炭粒度分级
粒级名称
粒级符号
粒级，mm
特大块
T
>100
大块
D
100～50
中块
Z
50～25
小块
X
25～13
粒煤
L
13～6
粉煤
F
<6
混煤
H
50～0
3、脱水筛分；
将带有水的煤进行筛分称为脱水筛分，其目的是脱水。
在选煤厂用于产品脱水的筛分机称为脱水筛。
4、脱泥筛分；
重介选煤时，为了减轻煤泥（-0.5mm）对介质系统的污染，在被分选原煤进入重介分选机前采用脱泥筛分，跳汰机入选原煤若采用脱泥筛分，可降低洗水粘度，提高选煤效率。
另外为了减少高灰细泥对精煤的污染，在粗煤泥回收时也采用在筛面上加压力喷水冲洗的脱泥筛分。
5、脱介筛分；
在重介选煤厂，对筛面上的重介选煤产品用喷加压力清水进行筛分，使产品与加重质分离，这种作业叫脱介筛分。
二、影响振动筛处理能力的因素
1、物料特性
（1）物料的松散密度
根据物料分层透筛的原理，物料颗料基本上是按照物料颗粒体积的大小来分层与透筛的.而在计算振动筛处理能力时则是从物料的质量单位来计算的.因此在计算处理能力时必然要考虑物料的松散密度。
（2）物料的颗粒形状
物料的颗粒形状将影响物料的透筛概率。
立方体形状的物料易于透筛，而片状物料则可能卡在筛孔中而影响透筛。
（3）物料的粒度组成
由于接近筛孔尺寸的物料颗粒透筛率很低，而且极易堵孔。
这部分粒级的产品所占的比率大时，无疑将大大降低振动筛的处理能力。
因此计算振动筛处理能力时考虑了两部分粒度组成状况:
一为大于筛孔尺寸的物料粒级含量;另外则为小于1/2筛孔尺寸的物料粒级含量。
（4）物料的表面水分及含量
物料的含水量与含泥量增加了物料运动的阻尼，增加了物料颗粒分层与透筛的困难，同时也使筛孔尺寸减小甚至堵孔。
高含泥量的物料有时甚至无法进行筛分。
此时筛分工艺应考虑一些补救方法，例如:
向物料淋水或者烘干物料。
2、筛面因素
（1）筛面的开孔率
筛面因素主要考虑筛面的开孔率，即筛面开孔面积与筛面面积之比值。
开孔率高则增大了物料颗粒透筛的概率，提高了振动筛的处理能力。
（2）筛面特性影响
物料透筛性能的另一筛面因素是筛面的性质。
近年来国内外陆续出现的非金属筛面，如橡胶分级筛面、聚胺脂编织型分级筛面、聚胺脂条缝筛面等。
由于这些非金属材料的特性使筛分过程中产生二次高频振动，使堵孔现象很难产生，从而有利于物料的透筛。
3、振动筛的振动特性
振动筛的振动特性参数包括振动频率、振幅、振动方向角和筛面倾角。
这四个参数除了对振动筛产生各自特定的影响外还可归纳为一个参数——抛掷强度Kv，或称筛分指数。
其关系式为：
式中：
H为双振幅，mm；
ω为振动的圆频率，rad/s；
g为重力加速度；
β为振动方向角；
α筛面倾角。
许多学者曾对筛面上物料的运动状态进行研究表明:
当Kv为3～3.3时筛面的一个振动周期正好等于物料跳动的周期。
此时物料与筛面接触时间最短，物料最易于透筛。
然而这些研究都是基于单个物料颗粒跳动的基础上获得的。
实际上，物料在筛面上均以料群的状态出现。
物料颗料之间常常产生摩擦，从而要求更大的抛掷强度Kv值。
所以目前国内外振动筛都取较高的抛掷强度。
（1）振幅与频率
抛掷强度Kv，中的两个主要参数—振幅与频率主要受振动筛机械构件动强度的制约。
振动频率的提高，增加物料颗粒透筛的概率，而振幅的提高则有利于物料的分层。
因此大颗料物料的筛分宜采用较大的振幅及较低的频率，而细粒物料的筛分则宜采用小振幅，高频率。
（2）振动方向角
振动方向角的加大将增加物料在筛面上的跳动次数，也就增加了透筛的概率。
而减小振动方向角则增加了物料运输的速度，也就提高了振动筛的处理能力。
在设计振动筛时常采用40°～55°，我公司振动筛的振动方向角在45°附近。
（3）筛面倾角
用于物料分级的圆振动筛多采用倾斜安装，以增加抛掷强度。
从而增加物料在筛面上的运动速度.，筛面倾角可在15°～30°之间选取。
在处理轻、细物料时，筛面倾角可取25°～30°，以保证物料在筛面上有足够的运动速度和合适的料层厚度。
物料较重、较大时，筛面倾角可减小一些。
一般选取20°，不应小于15°。
（4）筛分效率
任何一种筛分作业都必须保证一定的筛分效率，否则筛分设备就转化成一种物料输送设备。
一般煤炭筛分作业要求筛分效率在85%以上。
当筛分效率要求更高一些时，则必须增加筛分面积或者减少处理量。
相反，当不需要很高的筛分效率时，则可选用小面积的筛分设备
三、不同因素下振动筛处理量的计算
1、计算公式
计算振动筛处理能力有两种基本方法；
其一是平均法，公式为：
Q———单台振动筛处理量，t/h
F———振动筛有效筛分面积，m2
q———单位筛面面积的处理能力，t/m2h
ki———各影响振动筛处理能力的系数。
其二是流量法：
公式为：
Q———单台振动筛处理量，t/h
B———振动筛筛面宽度，m
h———筛面上平均料层厚度，m
v———物料运动速度，m/s
ρ———物料的堆密度，t/m3
Ci———各影响振动筛处理能力的系数。
方法二的流量法计算处理量，由于没有考虑物料的透筛，一般只用于校核通过振动筛筛面的物料层厚度。
现以平均法来核算处理量
单位筛分而积处理能力q是一组在大量的试验数据下的平均统计数据。
此类统计数据很多，各国振动筛制造公司都有自己的试验数据。
我国也有一部分统计数据，但不全也不准确。
表3.1是在分析日本神户制钢所旧本古河矿业株式会社、美国ALLIS一CHALMERS公司、德国HUMBOLDTWEDAG公司以及我国自己的部分统计数据的基础上得出的。
（查阅资料得到）
影响振动筛处理能力的因素很多，要把诸因素都定量的给予一个系数来解决很难。
这只是在很多的资料数据中将其能够合理的定化的数据整理出来，以便在计算中加以利用。
表3.1单位筛分面积处理能力q
筛孔尺寸（mm）
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
q（t/m2h）
2.3
3.1
3.7
4.2
4.6
5
5.4
5.8
6.3
筛孔尺寸（mm）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
q（t/m2h）
6.7
9.7
12.7
16
19.9
23.1
25.8
28.1
30.2
筛孔尺寸（mm）
10
15
20
25
30
35
40
45
50
q（t/m2h）
32.2
41
47
52
56
58
61
65
68
筛孔尺寸（mm）
55
60
65
70
80
90
100
120
150
q（t/m2h）
72
76
80
84
92
100
118
135
157
表3.2物料堆密度影响系数K1
堆密度（t/m3）
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
2
2.2
K1
0.313
0.375
0.438
0.5
0.563
0.625
0.688
0.75
0.813
0.875
0.938
1
1.062
1.125
1.25
1.375
表3.3给料中大于筛孔尺寸粒级含量影响系数K2
大于筛孔尺寸粒级含量（%）
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
K2
0.92
0.94
0.95
0.96
1
1.03
1.06
1.09
1.13
1.18
1.24
1.32
1.42
1.54
1.76
2.05
2.7
3.7
表3.4给料中小粒级物料含量影响系数K3
小于1/2筛孔尺寸粒级含量（%）
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
K3
0.45
0.5
0.55
0.61
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
2.1
表3.5筛面开孔率影响系数K4
筛面开孔率（%）
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
K4
0.67
0.74
0.85
0.92
1
1.02
1.04
1.06
1.08
1.1
表3.6物料状态影响系数K5
水份含量（%）
矿石种类
筛孔尺寸（mm）
1～3
>3～5
>5～10
>10～25
>25
<1
各种物料
0.75
0.9
1
1.15
1.2
1～3
各种物料
0.7
0.8
0.9
1
1
3～5
石灰石、砂石、煤
0.65
0.75
0.8
0.9
1
含有粘土等附着物矿石
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
5～7
石灰石、砂石、煤
0.7
0.8
0.9
含有粘土等附着物矿石
0.5
0.6
0.7
7～10
石灰石、砂石、煤
0.6
0.7
含有粘土等附着物矿石
0.5
表3.7湿式筛分修正系数K5‘
筛孔尺寸（mm）
0～5
6～9
10～14
15～18
19～22
23～26
K5‘
1.4
1.35
1.3
1.2
1.1
1.05
表3.8筛分效率影响系数K6
筛分效率（%）
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
K6
0.75
1
1.2
1.36
1.52
1.66
1.78
1.9
2
2.08
表3.9振动筛抛掷强度Kv值的影响系数K7
抛掷强度Kv
2
2.5
2.8
3
3.2
3.5
3.7
4
4.2
4.5
5
K7
0.5
0.63
0.74
0.81
0.85
0.93
1
1.09
1.11
1.18
2
表3.10振动方向角修正系数K7‘
振动方向角β（度）
45
47
50
53
55
K7’
1
0.97
0.92
0.89
0.85
表3.11筛面倾角修正系数K7’‘
筛面倾角α（度）
20
17.5
15
12.5
10
K7’‘
1
0.93
0.85
0.75
0.65
2、计算过程
由于处理量跟煤样性质、筛子特性有很大的关系，所以就以奥瑞直线振动筛来处理慈林山原煤来计算不同筛分粒度下的单位面积处理量
慈林山煤样性质如下：
1）筛分物料：
原煤
2）入料粒度：
300～0mm
3）原煤全水分：
9%
4）松散密度：
870kg/m3
5）来料：
矿井原煤
表3.12慈林山原煤筛分组成表
粒级mm
产物名称
校正后
筛上累计
r%
Ad%
r%
Ad%
+100
煤
4.42
13.66
夹矸
0.00
0.00
矸石
3.29
51.00
硫铁矿
0.39
59.64
小计
8.10
31.05
8.10
31.05
100-50
煤
5.45
20.44
夹矸
0.00
0.00
矸石
2.64
71.41
硫铁矿
0.63
59.64
小计
8.72
38.73
16.82
35.03
+50
合计
16.82
35.03
16.82
35.03
50-25
煤
8.07
32.71
24.89
34.28
25-13
煤
16.12
29.28
41.01
32.31
13-6
煤
12.20
29.67
53.21
31.71
6-3
煤
17.57
29.01
70.78
31.04
3-0.5
煤
18.88
27.38
89.66
30.27
0.5-0
煤
10.34
26.58
100.00
29.89
50-0
合计
83.18
28.85
毛煤总计
100.00
29.89
若以50mm分级则单位面积的处理量的计算方法为
首先确定修正系数K1-K7的值：
i.因为原煤松散密度：
870kg/m3，则从表3.2中可知：
K1=0.54；
ii.从表12中可知+50mm的量为16.82%，则从表3.3中可知：
K2=0.95
iii.从表12中可知-25mm的量为75.11%，则从表3.4中可知：
K3=1.7
iv.50mm的筛孔开孔率在45%~50%之间，则从表3.5中可知：
K4=0.95
v.原煤水分为9%，分级粒度为50mm，从表3.6中可知K5=0.7
vi.50mm分级筛分效率应去95%以上，从表3.8中可知K6=0.75
vii.振动筛的抛掷强度:
式中：
H为双振幅，mm；
ω为振动的圆频率，rad/s；
g为重力加速度；
β为振动方向角；
α筛面倾角。
式中：
n为激振器转速，转/min
奥瑞筛子n=950
又因为H=10mm；β=45度;α=0度；则抛掷强度为：
则从表3.9中可知：
K7=0.95
则：
直线筛以50mm分级的单位面积处理量可得：
这可知50mm分级时，直线筛单位面积处理量为：
28.098t/m2
同理可知：
25mm分级时，直线筛单位面积处理量为：
15.23t/m2
13mm分级时，直线筛单位面积处理量为：
9.48t/m2
6mm分级时，直线筛单位面积处理量为:
5.39t/m2
又因为：
当25～6mm原煤干法分级时，香蕉筛的处理能力相当于水平筛的1.5～2倍；香蕉筛在1.5～0.5mm湿法分级时的处理能力相当于水平筛的1.2～1.4倍。
（参见设计规范）
这可知50mm分级时，香蕉筛单位面积处理量为：
56.196t/m2
25mm分级时，香蕉筛单位面积处理量为：
30.46t/m2
13mm分级时，香蕉筛单位面积处理量为：
18.96t/m2
6mm分级时，香蕉筛单位面积处理量为:
10.78t/m2
从计算结果看，在6mm干法分级时的计算结果还是具有参考价值的，但是在6mm以下的湿法分级中此公式算出来的处理量明显要低于实际值很多，这是由于经验公式的主题部分的数据过时了，已经不能很好的反应现在筛分设备的处理量。
脱介过程中的处理量可以参考选煤设计规范中给出的参考值，如下表：
表3.13脱介筛处理能力（取自选煤设计规范）
名称
筛孔
（mm）
处理能力（t/m2·h）
处理能力（t/m·h）
喷水量
喷水压力
（MPa）
已脱泥
未脱泥
已脱泥
未脱泥
（m3/t）
（m3/m）
块煤
0.5（1.5）
10～18
—
60～90
—
0.5～1.0
23～33
0.15～0.3
混煤、末煤
0.5
5～9
4～7
30～45
24～36
1.0～2.0
35～50
1.0
8～14
6～11
45～55
36～48
1.5
9～16
7～13
50～65
42～55
3.14常用筛分设备处理能力表（取自选煤设计规范）
设备
名称
筛分
方法
筛分
效率
η（%）
处理能力（t/m2·h）
筛孔尺寸（mm）
100
80
50
25
13
6
1.5
1
0.5
圆振动筛
干法
>85
100~120
80~90
40~50
—
—
—
—
—
—
倾斜式直线
振动筛
干法
>85
—
—
40~50
30~40
15~25
7~10
—
—
—
>60
—
—
—
40~50
20~30
10~15
—
—
—
湿法
>85
—
—
—
—
—
14~20
12~18
10~15
7~10
水平式直线
振动筛
干法
>85
—
—
30~40
15~20
7~10
4~6
—
—
—
>60
—
—
—
20~30
10~15
7~10
—
—
—
湿法
>85
—
—
—
—
—
12~16
10~14
9~12
6~8
3、小结
在上面的计算结果中干法筛分的计算结果还是具有参考价值的，小于6mm的湿法筛分的计算结果不太可靠，所以可参考《煤炭洗选工程设计规范》，且选煤规范中的值在国内的选煤厂设计中比较权威，选煤厂设计人员还是非常认可的。
物料在筛子上面透筛是一个很复杂的过程，很难用纯理论的方法来准确的描述其过程和定量的计算。
这也使得筛分处理量的计算也是一个非常复杂的过程，现行的计算方法都是在一定的实验基础上的经验公式，但是随着振动技术的发展，带来振动设备先进性的提高，这些计算的实验基础数据可能已经不再能准确的反应筛分设备准确的处理量了。
若要准确知道咱们筛子的准确的处理量，最好的方法就是做相应的实验得到一系列的基础数据，也可以在现场收集一些统计数据，都能较好反应我们筛子处理量的真实值。
但是这个工作量也是相当庞大的。
四、筛子的选型
1、前提知道此工艺环节煤流的通过量，一般这个数值在新建的选煤厂一般是流程计算的数据，改造的选煤厂可以是计算的数据，也可以是以前实测数值。
2、筛子的单位面积处理量，这样有了煤流量就可以计算出所需筛分面积，进而可以得到筛子的型号。
3、应当注意无论是计算出来的煤流通过量还是实测的煤流通过量都不是计算筛分面积的初始值，这个初始值要在计算值或实测值上乘以不均衡系数，除矸石以外的煤流，不均衡系数都取1.15，矸石的不均衡系数取1.5。
另外筛子在计算选型的时候，不能在满负荷或超负荷下运转，筛子在其处理量的80%时是最佳的工作状态，不但筛分效果好而且可以保证筛子的各个部件使用寿命。
如果其负荷量太少就显得浪费，太大就会影响筛分效果和缩短筛子的整体寿命。
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