学习情境一—筛分

,碎矿与磨矿,冶金工程系主讲：李文雅,学习情境一：筛分,主要内容：任务一：筛分原理任务二：筛分分析任务三：筛分机械,教学目标：使学生掌握筛分的基本原理使学生能够对粉体物料进行实验室筛分分析使学生能够熟练操作并维护筛分机械,任务一：筛分原理,教学目标：掌握筛分及筛分效率的基本概念掌握筛分的基本过程能够根据实际情况计算筛分效率能够分析影响筛分效率的影响因素,1.筛分：颗粒大小不同的物料，通过单层或多层筛子而分成若干个不同级别的过程。2.难筛粒(3/4)bdb（d-矿石粒度，b-筛孔尺寸）3.易筛粒d（3/4）b4.阻碍粒d=（11.5）b,一.基本概念,5.筛分概率：矿粒通过筛孔的可能性，又称筛分频率。概率P（0P1）:对于正方形筛孔，球形颗粒：L筛孔边长，d球型颗粒直径（P6,图211）,注：若考虑筛丝直径，则概率为：a筛丝直径。,影响筛分概率的因素:筛孔大小；矿粒与筛孔的相对大小；筛子的有效面积；矿粒运动方向与筛面所成的角度；矿料的含水量和含泥量。,1.处理能力Q，数量指标，单位为：t/m2.h2.筛分效率E，质量指标，单位为：%筛分效率物理意义：C筛分产品重量；Q物料总重；入筛原料中小于筛孔的级别的含量。,二.筛子的两个重要工艺指标,给矿中小于某个粒级的含量，%；b筛下产物中小于某个粒级的含量，%；筛上产物中小于某个粒级的含量，%。（、相当于选矿中原矿、精矿、尾矿的品位概念）,三.筛分效率及其计算,6、筛分效率：指实际得到的筛下产物质量与入筛物料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料的质量之比。,筛分质效率又称筛分总效率。、符号意义同前。,设原矿60，筛下95，筛上20，求筛分效率和筛分质效率。、数据分别带入筛分量效率公式和筛分质效率公式，可以得到：E量84.4%；E质77.8%。,四.筛分效率计算举例,一、物料性质1.物料的粒度特性易筛粒多有利于筛分；难筛粒和阻碍粒多时会降低筛分效率；最大颗粒不应大于筛孔尺寸的2.5-4.0倍；粗粒太多的物料可以采用预先筛分或分段筛分，提高筛分效率和筛网使用寿命。,五、影响筛分效率的因素,2.物料含水量和含泥量外在水分-颗粒表面；内在水分-颗粒缝隙之中。泥-很细的物料（19或37m）.水分和泥严重影响筛分效率，主要是结团和阻塞筛孔。可以增大筛孔，由湿筛变为水筛来提高筛分效率。,筛分效率与湿度的关系图1吸湿性弱的物料；2吸湿性强的关系,3、物料的颗粒形状圆形颗粒过筛容易，片状、条状、板状过筛困难，影响效率。4、物料密度小比重粗粒、大比重细粒物料，筛分容易进行，反之则难筛分。,二.筛面种类及工作参数1.筛面种类棒条筛粗碎，冲孔筛或板筛中碎，钢丝编织筛细碎。丝网钢板棒条；有效筛孔面积越大，筛分效率越高。,几种筛面的比较：筛面种类棒条筛钢板冲锋筛钢丝编织筛有效面积最少次少较大使用寿命最长次长最短价格最低次低最贵,2.筛孔形状圆孔、方孔和长孔，大部分采用方孔。b筛孔尺寸，mm；a筛孔尺寸，mm；k系数。（圆形0.7，方形0.9，长方形1.2-1.7）,3.筛孔尺寸取决于对粒度的控制程度，不严格要求。可放大筛孔尺寸，提高筛分效率，否则选用接近筛分粒度的筛孔。一般情况下，b=(1.01.5)d,4.筛子运动状况取决于物料性质的好坏，对粗粒（d2）而言，大部分符合以下情形：筛子类型固定条筛转筒筛摇动筛振动筛筛分效率/%506060708090,5.筛子长度和宽度物料一定，生产率取决于筛面宽度。筛分效率取决于筛面长度。越长，增加筛分时间，效率越高。筛子的长宽比一般为（2-3）：1,6.筛面倾角筛子均需倾斜安装，以使排除筛上物料。振动筛10-25，固定棒条筛40-45，棒条筛可以水平安装,三、操作因素1.给料均匀连续2.给料量合适3.定期维护,作业,某选矿厂细碎作业要求的产品粒度为10mm，用筛分机作检查筛分。今测得筛分机给矿-10mm粒级占50，筛下产品中-10mm粒级占95，筛上产品中-10mm粒级20。试计算该筛分机的筛分效率。,任务二：筛分分析,教学目标：掌握单个矿块和粉体物料粒度的表示方法掌握筛分分析的主要方法能够用实验室标准套筛进行干法筛分并根据筛分结果绘制粒度分析曲线，从而根据粒度分析曲线分析物料的特性能够用水筛的方法检测物料的细度,1.粒度表示法粒度:所谓粒度就是颗粒大小的量度，它表明物料粉碎的程度。粒级:所谓粒级就是用某种分级方法将粒度范围较宽的碎散物料群分成粒度范围较窄的若干个级别，这些级别就称为粒级。,一.粒度组成,A单个矿块平均直径：a长，b宽，c高用于测定特粗和特细（显微镜观察）粒度。,B粒级表示法用正方形筛孔尺寸作为该级别的粒度，b筛孔尺寸，d=b。筛分为多个粒级，则粒级表示法为：+b1-b1+b2-b2+b3-b3或+d1-d1+d2-d2+d3-d3例+25-25+10-10+5-5mm,2.平均粒度加权算术平均法加权几何法,取对数：,调和平均法一般算术平均几何平均调和平均，通常采用算术平均偏差系数：标准差,粒度分析：所谓粒度分析，就是从粒度组成资料中得出粒级在原料中的分布情况，从而确定物料粒度组成的判定实验。筛分分析法：适用范围1000.043mm水力沉降分析法：适用范围174um显微镜分析法：适用范围0.2520um激光粒度分析法：适用于11000um的物料，粒度分布较宽,二.粒度分析,筛分分析法-100+6mm，手筛-6+0.043mm，标准套筛,激光粒度分析法以激光为光源，根据光的散射现象测定矿粒的大小；适用于11000um的粒度分布较宽的物料。,1.非标准筛：原矿或矿样产品用手筛完成。手筛用来筛分粗粒物料，筛孔一般为150，100，80，50，25，10mm等。2.标准筛：筛孔宽度和筛孔直径按标准制作，一般由专门机器加工。3.标准套筛：多个标准筛子按大到小排列组合在一起。4.筛比：两个相邻筛子尺寸之比。（d1/d2，d2/d3，d3/d4),三.标准筛,1.泰勒标准筛（普遍采用）筛网每英寸（25.4mm）长度上所占有的筛孔数目作为各个筛子号码的名称。目是指一英寸长度中的筛孔数目。基筛：200目的筛子，筛孔尺寸0.074mm。泰勒筛的两个序列：基本序列，其筛比附加序列，其筛比,四.标准筛种类,对于基筛来说，比200目粗一级的筛子的筛孔为：比200目细一级的筛孔尺寸为：附加筛序在要求得到更窄级别的产品时使用。,2.德国标准筛目：一厘米长的筛网上筛孔数，或一平方厘米面积上的筛孔数。特点：筛号与筛孔尺寸的乘积约为6；规定筛丝直径等于筛孔尺寸的2/3；各层筛子的筛网有效面积为36%。,3.国际标准筛基本筛比是对于更精密的筛析，还插入附加筛比,1.筛分分析筛分分析：确定松散物料粒度组成的筛分工作，简称筛析。粒度大于6mm物料的筛析采用钢板冲孔或铁丝网制成的手筛来进行。其方法是用一套筛孔大小不同的筛子进行筛分，将矿石分成若干粒级，然后分别称量各粒级重量。+6mm-0.043mm的物料，采用实验室标准套筛进行。若对精确度要求不高，可采用干法筛分。,五.筛分分析,干法筛分：将样品倒入套好的标准筛最上层筛面，盖好上盖，放到振动机上筛分1015分钟，然后取下每层筛子，称量各粒级重量。干湿联合：试样含水、含泥较多，粘结严重时采用的筛分方法。筛分终点：一分钟内所得到筛下物料小于筛上物料量的1%，则认为到达筛分终点。,筛析的目的：求得物料中各粒级的重量百分数，从而确定物料的粒度组成。各级别的产率：,累积产率分为筛上累积产率（正累积）和筛下累积产率（负累积）。筛上累积产率：大于某一筛孔的各级别产率之和，即大于某一筛孔的物料共占原物料的百分率。筛下累积产率：小于某一筛孔的各级别产率之和，即小于某一筛孔的物料共占原物料的百分率。,物料粒度分析结果,2.筛分结果粒度分析曲线：为了便于根据筛析结果研究问题，常常将筛分分析结果资料绘制成曲线，这种按筛析结果绘制出的曲线，称为粒度分析曲线。,粒度分析曲线：按筛析结果绘出的曲线，它反映的是被筛析物料中的任何粒级与产率之间的关系。累积粒度分析曲线：根据累积产率绘制的曲线。绘制累积粒度分析曲线的方法有算术坐标法、半对数坐标法、全对数坐标法。,六.粒度分析曲线,1.算术坐标法它是在直角坐标系上绘制的粒度分析曲线。特点：正累积曲线和负累积曲线相互对称，相交于物料产率为50%的点上应用：1）求任意粒级的重量%；2）求物料中最大块的直径；3）判别物料的粒度特性。如，粗粒级较多时，正累积曲线成凸形，负累积成凹形。,缺陷：当粒度范围很宽时，由于细粒级在横坐标上的间距特别短，点很密集，难以绘制曲线。若采用对数坐标则可以避免细粒级各点过分密集。2.半对数坐标法它是横坐标用对数表示，纵坐标用算术坐标表示，绘制累积粒度分析曲线的方法。应注意：当故曲线不能画到粒度为0之处。,3.全对数坐标法它是横坐标和纵坐标都用对数表示，绘制累积粒度分析曲线的方法。曲线特点：负累积产率与粒度的关系近似于直线，可求出直线的斜率和截距。目的：寻找可能存在的方程式的规律。,粒度特性方程：用数学方法整理得到的筛分分析结果而得到的数学式，这数学式即为粒度特性方程。1.A.M.高登-C.E.安德列耶夫-R.舒曼粒度特性方程经验公式y筛下产物的负累积产率；K粒度模数；a与物料性质有关的参数。,七.粒度特性方程,2.R.罗逊-E.莱蒙勒尔粒度特性方程式数学形式R大于x粒级的累积产率%；x矿粒直径或筛孔宽；b与产物粒度有关的参数；n与物料性质有关的参数。该方程使用于破碎的煤、细碎的矿石和磨细的矿料，球磨机和分级机的产物的粒度特性都常常符合此方程，应用范围较广。,作业,有80kg矿石，用手筛做粒度分析考查，得到的结果为：2520mm，10.0kg；2016mm，15kg；1612mm，15kg；128mm，18kg；84mm，10kg；4mm，12kg。试将以上筛分数据计算列成筛分分析结果表，并绘制累积粒度分析曲线。,任务三：筛分机械,教学目标：掌握筛分机械的分类掌握各种筛分机械的优缺点及适用性能够正确操作并使用筛分机进行筛分工作能够对筛分机械进行故障排除及日常维护,筛分机种类繁多，无统一分类标准，矿业使用的筛分设备主要有以下几种。1、格筛：包括固定棒条筛、滚轴筛、人工焊接条筛等，不需要动力，主要用于粗碎。滚轴筛主要用在焦化厂和量铁厂筛分焦炭。,2、摇动筛：水平或倾斜摇动。在非金属矿山，建筑材料和选煤行业广泛应用，金属选矿厂应用较少。3、筒形筛：水平或倾斜安装，沿中心轴线旋转。一般用在建筑工业筛分和清洗碎石、砂子，也有的选矿厂用于洗矿。4、直线震动筛：这种筛子是由振动器产生的定向振动拖动水平安装的筛筐。筛筐的运动轨迹为定向直线振动，以保证物料在筛面上产生强烈的抖动，它用于煤的脱水级、脱介、脱泥，也可用于磁铁矿的冲洗、脱泥和分级等。,5、圆形振动筛：这种筛子是由不平衡振动器的回转质量产生的激磁振力使筛体产生强烈的振动作用，筛子运动轨迹为圆或近似于圆。由于它的筛分效率比较低，目前在金属选矿厂广为应用。6、共振筛：又称弹性连杆式振动筛，是用连杆上装有弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在接近共振状态下工作。它也可归入直线振动筛那一类。主要用于煤炭工业和选矿厂的筛分、脱水和脱泥作业。目前我国的选煤厂已经得到广泛应用，此外部分选矿厂也开始使用。,6、弧型筛：筛面呈弧形，静止不动。主要用于煤炭行业重介质回收、化工行业脱渣等。7、细筛：细粒物料筛分与分级，包括敲打细筛，斜面筛，高频振动细筛，分离粒度可达200目。8、其他筛分设备：电磁振动筛、概率筛、等厚筛等。,固定筛：有平行排列的钢跳或钢棒组成，钢条和钢棒称为格条，格条借横杆联系在一起。固定筛有两种：格筛和条筛。,1、格筛（1）一般用于粗碎前，控制进入碎矿机的粒度，大块人工破碎。（2）用钢轨、工字钢、槽钢等焊接而成。（3）筛孔尺寸一般大于200，水平安装。（4）攀钢、云锡等都有，中小型选矿厂也有使用。,兰坪铅锌矿原矿格筛,双赢集团兴文硫铁矿采矿矿车,双赢集团兴文硫铁矿原矿,2、条筛（1）用圆钢棒或钢筋等焊接而成（2）倾斜安装，倾角4050度（3）筛孔尺寸20100mm（4）用于粗、中碎前的预先筛分（5）筛上进入破碎机（6）条筛总长度L=2B（B-宽度)（7）生产率Q=qs（t/h）,条筛示意图,固定筛的优缺点：（1）优点：构造简单，无需动力，可自行制作，磨损小。（2）缺点：易堵塞，高差大，筛分效率低（一般为5060）。,一、振动筛的分类根据筛子的运动轨迹可分为两大类1.圆运动振动筛：包括单轴惯性振动筛、自定中心振动筛和重型振动筛等。2.直线振动筛：包括双轴惯性振动筛、共振筛等。,矿用振动筛,圆振动筛,北方重工,上海路桥,二、振动筛主要优点,低振幅、高频次，消除了物料的堵塞现象，使筛子有较高的筛分效率和生产能力。动力消耗小，结构简单，维修检修比较方便。筛分效率和生产率高，故所需的筛网面积比其它筛子小，可以节省厂房的面积和高度。应用范围广，可作为中碎、细碎前的预先和检查筛分。,三、惯性振动筛,1、构造主要部件筛框激振器（振动电机、偏心轮）筛网传动系统弹簧机座生产厂家主要集中在河南（新乡）、上海、江苏、浙江等省区。,2、工作原理偏心块的回转运动产生周期性的离心惯性力（称为激振力），激振力传给筛箱，使筛子振动并维持振动不减弱。筛上物料受激振力作用被向前抛起，前进一段距离后再落回筛面，进而完成松散、分层和透筛的整个筛分过程。筛箱的运动轨迹为椭圆或近似于圆。,惯性振动筛原理示意图,1筛箱；2筛网；3皮带轮；4主轴；5轴承；6偏心轮；7重块；8板簧,3、惯性振动筛受力分析,离心力水平分力垂直分力,4、性能和用途,振幅小，频次高，适用于筛分中细粒物料。SZ型惯性振动筛可用于选煤厂、焦化厂和选矿厂对煤、焦炭、矿石的筛分。给料需均匀，粒度100。转速n共振转速（5-10）倍，避免共振。适合于中小型选矿厂使用。,四、自定中心振动筛,自定中心振动筛示意图,1、主要特点（1）激振筛原理与惯性振动筛相同，靠偏心块实现激振。（2）皮带轮中心与传动轴中心不同心，两个中心的距离为近似振幅A。（3）运行过程中，皮带轮中心总是与振动中心相重合，空间位置保持不变，实现皮带轮自定中心。,自定中心振动筛,皮带轮偏心,轴承偏心,2、类型：（1）大小两皮带轮的中心距保持不变，消除皮带时松时紧的现象。（2）有皮带轮偏心和轴承偏心两种结构。3、性能及用途与惯性振动筛基本相同，但振幅可以较大。筛分效率较高，可达80%左右。,五、重型振动筛,1、工作原理工作原理与自定中心振动筛相似，振动器主轴不偏心，皮带轮轴孔偏心，工作时自定中心。振动器有自动平衡功能，起减振作用。2、结构特征如下图所示。,重型振动筛示意图,矿用重型振动筛,3、主要特点（1）结构坚固耐用，耐大的冲击负荷。（2）适合于粗粒物料筛分，最大块可达350（3）振幅较大，可达810（4）可用于中碎前的预先筛分，代替棒条筛（5）可作湿式筛分，筛上进破碎，筛下进洗矿，脱泥系统。,六、直线筛,1、工作原理筛框作直线运动，一般为双轴惯性振动；主轴和从动轴安装相同偏心距的重块，反向旋转Y方向惯性力大小相等、方向相反、互相抵消。筛子仅在X方向运动。2、特点及用途激振力大、振幅大、生产率大、筛分效率高；一般作为中细物料的筛分。,直线振动筛工作原理示意图,直线振动筛,七、共振筛,1、工作原理共振筛的工作过程是系统的位能和动能相互转化的过程。筛箱和弹簧装置形成一个弹性系统，有自振频率，传动装置有一定的强迫振动频率，筛子在两个频率接近的状态下工作，即共振状态下工作,2、优缺点优点：处理能力大，筛分效率高，电耗小，结构紧凑。缺点：制造复杂，重量大，振幅不稳定，筛网寿命短。3、用途主要用于选煤厂，选矿厂使用较少，主要作为洗矿、分级、脱水、脱介等。,一、概念筛孔尺寸小于0.4mm，筛分粒度0.20.045mm的筛分设备。二、细筛分类固定细筛（斜面筛、弧形筛）中频振动筛（振动频率1320Hz）高频振动筛（振动频率2350Hz),细筛,4,三、主要的细筛设备1、斜面筛筛子按一定角度倾斜安装筛条呈梯形断面（P36图2