矿物加工机械课程设计.docx

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矿物加工机械课程设计

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前言

能源是国民经济发展和人类赖以生存的物质基础。

煤炭是我国的主要能源，其生产量和消费量一直占一次能源的70%左右。

我国煤炭资源丰富，品种齐全。

到二十世纪末，煤炭的探明储量有一万亿吨，其中已利用储量中尚有可采储量800多亿吨，我国的石油、他天然气资源相对不足，其储量只可供开采几十年；水力资源虽然丰富，但集中在西南地区，而且开发利用需要的投资很大；核能、太阳能、风能、生物能的开发利用则刚刚起步。

所以未来几十年内，煤炭仍是我国最可靠的能源，煤炭的基础能源地位不会改变。

我国是煤炭的生产和消费大国，每年生产和消费煤炭都在20亿吨以上。

大量生产和消费煤炭，无论对地区环境，还是气候都造成很大影响。

为此，国家鼓励发展洁净煤技术。

选煤是洁净煤技术的基础，也是煤炭深加工和洁净、高效利用的前提。

选煤可以除去原煤中大部分矿物杂质，提高煤炭质量，并把它分成不同等级，为用户合理利用创造条件。

在选煤厂，为满足分选作业对物料粒度或者用户对产品粒度、水分等要求及减少细泥对分选介质的污染、提高原煤的分选效率的需要，应对物料进行分级、脱水、脱泥和脱介，这些工艺大多用筛分机械来完成，而筛分机械工作效果的好坏将影响原煤的分选效率及煤的进一步加工利用。

本课程设计是从某选煤厂振动弧形筛入料、筛上物、筛下物筛分资料入手见表1，按照标准中规定的新研制设备的技术鉴定、新投产设备的验收或重要的生产技术检查筛分设备评定进行相关指标计算，来对该选煤厂振动弧形筛的工艺效果进行评定，进而加深对振动弧形筛筛分设备结构和工作原理的认识，以及掌握评定筛分设备的方法思路，为以后生产实践积累宝贵的经验，在处理类似的问题时能做到有依有据，得心应手。

表1

筛上物

筛下物

入料

项目

量（g）

产率（%）

量（g）

产率（%）

量（g）

产率（%）

+40#

+0.35mm

82.72

21.67

1.11

0.27

43.77

13.65

40-60#

0.35-0.25

140.98

36.94

21.12

5.21

75.08

23.41

60-80#

0.25-0.175

35.03

9.18

85.56

20.60

24.81

7.74

80-100#

0.175-0.147

66.43

17.40

9.37

2.31

63.81

19.90

100-120#

0.147-0.13

5.24

1.37

47.92

11.81

10.69

3.33

120-200#

0.13-0.075

31.83

8.34

97.41

24.01

50.72

15.82

200-320#

0.075-0.05

4.28

1.12

59.20

14.59

11.14

3.47

-320#

-0.045

15.18

3.98

85.95

21.19

40.68

12.68

1.振动弧形筛…………………………………3

1.1振动弧形筛的概述……………………3

1.2振动弧形筛的结构示意图……………3

1.3振动弧形筛结构及工作原理…………3

1.4评定筛分设备的工艺指标……………4

2.数据的处理及曲线的绘制…………………6

2.1计算产品产率…………………………8

2.2计算入料粒度组成和分配率…………8

2.3均方差的计算…………………………10

2.4计算效率………………………………11

2.5计算分配率……………………………12

3.工艺效果评定……………………………12

1.振动弧形筛

1.1振动弧形筛概述

振动弧形筛，此系列弧形筛为带振动电机（激振源）的弧形筛，弧形振动筛（弧形筛）主要用于选煤厂及选矿厂对物料进行予先脱水,脱泥,脱介作业,分级煤泥回收。

也可与水旋流器配套使用,对细粒物料进行有效的分级.脱水.脱泥.脱介。

弧形筛一般安装在动力筛之前，以减少动力筛面积，它结构简单、占地面积小、脱水效果好、便于维修、物料不易堵塞；弧形振动筛主要用于选煤厂及选矿厂对物料进行预先脱水、脱泥、脱介作业、分级媒泥回收.也可与水旋器配置使用,使细粒物进行有效的分级、脱水、脱泥、脱介。

该筛机是由包角45度，60度曲率半经为2030mm筛箱构成.弧形筛面、筛框采用枢轴专向结构，能旋转180度，延长筛面使用寿命。

振动弧形筛的分级和浓缩：

  弧形筛是一种简单、高效的设备，能够从水悬浮液中回收纤维和长度短至350微米的其他粒子。

弧形筛结构紧凑，没有活动部件，极少需要维护。

   独特的筛板是由楔形棍条形成的弧形表面构成，棍条之间有水平的缝隙，通常缝宽350微米。

要被筛选的液流通过进浆箱进入，靠重力通过一个堰嘴流向筛板，当悬浮液沿着筛板流动时，薄层水被筛板棍条切离，并随着细小颗粒一起通过筛缝。

1.2振动弧形筛结构示意图

1.3振动弧形筛结构及工作原理

   振动弧形筛由入料箱、筛箱和筛机座轴翻转，实现入料端和出料端位置对调，达到均匀磨损，延长适用寿命，操作灵活方便。

并在冶金、化工等行业中也得到了广泛应用。

   振动弧形筛是一种具有一定曲率半径和包角的固定条缝筛，它没有运动部件，结构比较简单，但处理量很大。

弧形筛在选煤工艺中担负着脱水、脱介、脱泥、分级煤泥回收的作用。

根据给料方式的不同，可分为两种：

一种是无压力给料的自流式弧形筛；另一种是压力给料的压力弧形筛。

弧形筛主要由一组筛条横向布置的圆弧形筛面、给料器、排料漏斗和支架等部分组成。

用以制作弧形筛筛面的筛条为梯形筛条，筛条的布置方向与料浆在筛面上的运动方向相垂直。

筛条一般由不锈钢制作，有时也采用尼龙制作。

   当筛分的料浆以一定速度沿切线方向给至筛面上，在离心力、重力和摩擦力的作用下，使料浆紧贴着筛面运动，物料层由一根筛条流到另一根筛条的过程中，因筛条的边棱对物料层产生切割作用，这样便有一部分水和细粒被分离，被切的这一部分物料，在离心力作用下，经筛缝排出，成为筛下产品；未被切割的这部分物料层，在筛面上流过，成为筛上产品。

每根筛条切下的流速厚度，一般为筛条的缝隙宽度的1/2～1/4。

筛下产物中的最大颗粒，约为筛缝的1/2。

   弧形筛根据需要，可以做成不同半径和不同的角度。

常用的角度有45°、60°、90°、180°和270°五种。

自流式弧形筛，常常采用45°、60°和90°的弧角，用于选煤厂和选矿厂。

压力式弧形筛，常常采用180°和270°的弧度，用于水泥工业中粉磨流程里的分级作业。

   由于弧形筛的泄水能力很大，很多选煤厂常在脱水筛之前，用弧形筛作预先脱水，其筛缝间隙一般比下一工序脱水筛缝隙大3～6倍，但最大不宜超过3mm。

弧形筛的宽度应比下一工序的脱水筛宽度小150～200mm。

弧形筛也可以根据需要串联使用。

   由于设计的不断改进，厂家也根据需要设计出了筛框采用枢轴转向结构，能旋转180°的弧形筛，延长了筛面的使用寿命。

另外专家还研制出了一种双向弧形筛，它由振动电机、布料器、筛箱组成，其特征是筛箱由两个侧板、支网钢管、两个反向安装的筛网和分料板组成；其中筛网通过压条和木楔固定在支网钢管一端，支网钢管另一端固定在底座上，侧板与底座相连；振动电机安装在筛箱外，布料器安装在筛箱顶部，这种双向弧形筛使用了两个筛网，不仅提高了弧形筛的处理量，使用振动电机还使弧形筛筛分效率更高，并且使更换筛网非常方便。

1.4评定筛分设备的工艺指标

在工业生产上，筛上产品中往往混有小于筛孔尺寸的细颗粒，筛下产品中也有时会混有大于筛孔尺寸的粗颗粒，这就有一个筛分效率的评定问题。

①筛分效率　

筛分效率是评价筛分过程进行的完全程度的技术指标。

筛分效率由下式计算：

式中η—筛分效率，％；

—细粒物正配效率，％；

—筛上产品中粗粒物含量（占本级），％；

—计算入料中粗粒物含量，％；

—计算入料中细粒物含量，％；

—筛上产品中细粒物含量（占本级），％。

计算筛分效率时，一般用规定粒度划分粗粒物和细粒物；当鉴定筛分设备时，则按分配粒度划分。

②平均分配误差

—平均分配误差；

—上分配误差；

—下分配误差；

—分配粒度

—分配曲线上对应于分配率为75%的粒度值；

—分配曲线上对应于分配率为25%的粒度值。

③总错配物含量

式中

—总错配物含量，%；

—粗粒错配物含量，%；

—细粒错配物含量，%；

—筛下产品产率，%；

—筛下产品中粗粒物含量（占本级），%。

上述三项指标的应用原则是：

对于新研制设备的技术鉴定、新投产设备的验收或重要的生产技术检查，要同时应用筛分效率和平均分配误差，总错配物含量可作为补充评定指标。

对于筛分设备的日常检查则不受该限制。

2数据的处理及曲线的绘制

表C1入料和产品的粒度组成

粒级mm

入料

筛上产品

筛下产品

出量%

累计出量%

出量%

累计出量%

出量%

累计出量%

+0.35

13.65

100

21.67

100

0.27

99.99

0.35-0.25

23.41

86.35

36.94

78.33

5.21

99.72

0.25-0.175

7.74

62.94

9.18

41.39

20.60

94.51

0.175-0.147

19.90

55.2

17.40

32.21

2.31

73.91

0.147-0.13

3.33

35.3

1.37

14.81

11.81

71.60

0.13-0.075

15.82

31.97

8.34

13.44

24.01

59.79

0.075-0.05

3.47

16.15

1.12

5.1

14.59

35.78

-0.045

12.68

12.68

3.98

3.98

21.19

21.19

合计

100

100

100

某选煤厂振动弧形筛筛分资料如表所示

筛上物

筛下物

入料

项目

量（g）

产率（%）

量（g）

产率（%）

量（g）

产率（%）

+40#

+0.35mm

82.72

21.67

1.11

0.27

43.77

13.65

40-60#

0.35-0.25

140.98

36.94

21.12

5.21

75.08

23.41

60-80#

0.25-0.175

35.03

9.18

83.56

20.60

24.81

7.74

80-100#

0.175-0.147

66.43

17.40

9.37

2.31

63．81

19.90

100-120#

0.147-0.13

5.24

1.37

47.92

11.81

10.69

3.33

120-200#

0.13-0.075

31.83

8.34

97.41

24.01

50.72

15.82

200-320#

0.075-0.05

4.28

1.12

59.20

14.59

11.14

3.47

-320#

-0.045

15.18

3.98

85.95

21.19

40.68

12.68

合计

381.69

100

405.64

100.00

320.70

100.00

根据以上数据得出的表格如下所示

表C2二产品产率计算表

粒级mm

入料出量%

筛上产品出量%

筛下产品出量%

G0j-G2j

G1j-G2j

（G1j-G2j）2

（G0j-G2j）×（G1j-G2j）

+0.35

13.65

21.67

0.27

-8.02

-21.4

457.96

171.628

0.35-0.25

23.41

36.94

5.21

-13.53

-31.73

1006.7929

429.3069

0.25-0.175

7.74

9.18

20.60

-1.44

11.42

130.4164

-16.4448

0.175-0.147

19.90

17.40

2.31

2.50

-15.09

227.7081

-37.725

0.147-0.13

3.33

1.37

11.81

1.96

10.44

108.9936

20.4624

0.13-0.075

15.82

8.34

24.01

7.48

15.67

245.5489

117.2116

0.075-0.05

3.47

1.12

14.59

2.35

13.47

181.4409

31.6545

-0.045

12.68

3.98

21.19

8.7

17.21

296.1841

149.727

合计

100

100

100

2655.0449

865.8206

2.1计算产品产率

2.2计算入料粒度组成和分配率

分配率ε=筛上产品出量（占入料）/计算入料出量（占本级）*100%

几何平均粒度d=（S1×S2）^（1/2）

表C3计算入料粒度组成和分配率计算表

粒级mm

几何平均粒度（√S1×S2）mm

实测入料出量（F）%

筛上产品出量（O）%

筛下产品出量（U）%

计算入料出量（Fγ）%

分配率（ε）%

占本级

占入料

占本级

占入料

占本级

累计级

+0.35

0.42

13.65

21.67

14.60

0.27

0.09

14.69

100.00

99.39

0.35-0.25

0.30

23.41

36.94

24.89

5.21

1.70

26.59

85.27

93.61

0.25-0.175

0.21

7.74

9.18

6.19

20.60

6.72

12.91

58.68

47.95

0.175-0.147

0.16

19.90

17.40

11.7

2.31

0.75

12.45

45.77

93.98

0.147-0.13

0.14

3.33

1.37

0.92

11.81

3.85

4.77

33.32

19.29

0.13-0.075

0.10

15.82

8.34

5.62

24.01

7.83

13.45

28.55

41.78

0.075-0.05

0.06

3.47

1.12

0.75

14.59

4.76

5.51

15.10

13.61

-0.045

0.03

12.68

3.98

2.68

21.19

6.91

9.59

9.59

27.95

合计

100.00

100.00

100.00

100.00

注：

+0.35mm级的上限取0.5mm，<0.045mm级的下限取0.023mm。

表C4均方差计算

粒级mm

实测入料出量（F）%

计算入料出量（Fγ）%

△=Fγ-F

△2

+0.35

13.65

14.69

1.04

1.08

0.35-0.25

23.41

26.59

3.18

10.11

0.25-0.175

7.74

12.91

5.17

26.73

0.175-0.147

19.90

12.45

-7.45

55.50

0.147-0.13

3.33

4.77

1.44

2.07

0.13-0.075

15.82

13.45

-2.37

5.62

0.075-0.05

3.47

5.51

2.04

4.16

-0.045

12.68

9.59

-3.09

9.55

合计

100

100.00

114.82

2.3均方差计算

均方差

=4.0，等于临界值（煤泥），故认为合格。

表C5粒度特性曲线原数据：

粒级mm

筛上产品出量%

筛下产品出量%

实测入料出量（F）%

计算入料出量（Fγ）%

0.35

100.00

100.00

100.00

100.00

0.25

78.33

99.72

86.35

85.27

0.175

41.39

94.51

62.94

58.68

0.147

32.21

73.91

55.2

45.77

0.13

14.81

71.60

35.3

33.32

0.075

13.44

59.79

31.97

28.55

0.05

5.10

35.78

16.15

15.1

0.045

3.98

21.19

12.68

9.59

2.4计算效率：

由分配曲线查出分选粒级为0.148mm查表得到以下数据

ro=

67.39%

Oc=

80.0%

Frc=

62.5%

Frf=

37.5%

Of=

20.0%

=86.26%+64.06%-100%

=50.32%

2.5计算分配误差：

查分配曲线得Sp=0.148mmS75=0.152mmS25=0.142mm

计算总错配物含量：

3工艺效果评定

分选效率为η=50.32%，所以分选效率较低。

平均分配误差PEm=1.035，较小，说明在某一粒度范围内实际分配曲线接近理想分配曲线的，分选效果较好。

但是没有单一的趋势，而呈现反复波动状态，若粒度偏高或偏低，分选效率变低，平均分配误差变大，设备的分选性能变差。

总错配物含量为21.31%，含量高，设备的分选性能较差。

均方差

=4.0，等于临界值（煤泥），故认为合格。

综上，该筛分设备性能较差。