第二章 筛分及筛分机械

第2章筛分及筛分设备

2．1 概述

在矿物加工过程中经常先将松散的物料分成不同粒级，然后采用不同的分选方法和设备进行分选加工，或直接作为筛分产品供给用户。碎散物料分成不同粒级的过程叫筛分。

一、筛分作业的任务与分类

（1）独立筛分

当筛分产品作为最终产品供给用户使用时，称为独立筛分。对于煤炭工业，商品煤的粒级要根据煤质、煤的粒度组成和用户要求，按国家有关煤炭粒度分级的规定来确定，供动力用煤的粒级见下表。

（2）准备筛分

当筛分是为分选作业提供不同粒级的入选矿物时，称为准备筛分，如重选及磁选前的矿物筛分。在选矿过程中，不同的分选设备有着不同的适宜分选粒度，并对分选效果也有不同的影响。过粗的大块不能分选，过细的微粒难以回收。

（3）预先筛分与检查筛分

若用在破碎前把合格粒级预先筛出叫预先筛分；若用在破碎后以控制破碎产品的

粒度则叫检查筛分。许多情况下，一个筛分作业能同时起预先筛分和检查筛分的作用，如图所示。

预先筛分的目的是为了避免物料的过度破碎，从而提高破碎设备的生产能力和减

少动力消耗。检查筛分的目的是从破碎设备的产物中，将粒度不合格的大块筛出，以保证产品不超过要求的粒度上限。

（4）脱水筛分

将伴有大量水的碎散物料（如矿浆、泥浆等）作为筛分原料，以脱除其中液相为目的的

筛分称为脱水筛分。例如湿法选矿，都需要在水介质中进行，精、尾矿中含有大量的水，脱水筛分一方面对产品进行脱水，达到产品水分要求。另一方面可以回收水，以便循环使用。

（5）脱泥筛分与脱介筛分

为达到一定的工艺目的，将碎散物料或伴水的碎散物料作为筛分原料，脱除其中细粒的筛分，称为脱泥筛分或脱介筛分。例如，在跳汰选煤时，为了降低洗水粘度，提高细粒煤的分选效率，在煤进入跳汰机前的脱泥筛分；在重介质选煤时，为了回收细粒状的重介质（-200网目）所进行的脱介筛分。

二、筛分机械的类型

筛分机械的种类繁多，一般按筛面的结构形式和运动形式，将其分为以下几种类型。

1．固定筛

固定筛是最简单、也是最古老的筛分机械，筛面由许多平行排列的筛条构成，排列的方向与筛上料流的方向相同或垂直。筛面成水平安装或倾斜安装，工作时固定不动，物料靠自重沿筛面下滑而筛分。固定筛有棒条筛和条缝筛之分，前者筛条较粗、筛缝较大（一般>25 mm），用于粗粒级筛分；后者筛条较细，筛缝较小（一般0．25～l mm），用于矿浆的初步脱水。

弧形筛和旋流筛属于新型固定筛。弧形筛筛面沿筛上料流方向呈圆弧形，筛条与筛上料流方向垂直；旋流筛的筛面是圆锥形，筛条近似与母线平行。它们可用于矿浆的初步脱水、脱泥或脱介，工作时皆利用矿浆沿筛面运动时产生的离心力强化筛分。

固定筛构造简单，寿命长，尤其不消耗动力，设备成本和运行成本低。因此，虽然生产能力和筛分效率较低，但仍在广泛使用。

2．滚筒筛

滚筒筛的筛面为圆柱面或圆锥面筛筒，沿筛筒的对称轴线装有转轴，当传动装置带动转轴转动时，筛筒也随之回转。圆锥面筛筒水平安装，物料由筛筒小端给人，并随筛筒旋转被带起，当达到一定高度时，因受重力作用自行落下，如此不断起落运动实现物料的筛分。

3．振动筛

振动筛由筛箱、激振装置、传动装置、支承或吊挂装置组成。筛箱通过弹簧支承或吊挂在机架上，筛箱的振动依靠激振器产生振动。物料在筛面上作跳跃运动，并透过筛孔。

振动筛是一个弹性振动系统，其振幅受给料量和其他动力学因素的影响而可以改变。振动筛是目前矿物加工中应用最广的一种筛分机。

4．其他筛分机

其他筛分机如旋转概率筛、立式（卧式）振动离心筛、弛张筛、强化筛和变幅筛等。与

上面所述的筛分机比较，这些筛分机的结构形式、运动形式和工作原理都很新颖，对细、

湿、粘的物料的干法筛分较为有效。

2.2 筛分过程与筛分理论

散状物料的筛分过程，由两个阶段组成：一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组

成的物料层到达筛面，简称分层；二是细颗粒透过筛孔成为筛下物，简称透筛，同时粗颗

粒留在筛面上成为筛上物。

筛分过程本是一个由颗粒群体参与的错综复杂过程，但是为了便于分析问题，经常以

单个颗粒为研究对象来分析其透筛过程。

一、 颗粒透筛的概率

假定直径为d 的单个球形颗粒在重力作用下向水平布置的筛面自由落下，筛丝直径为a ，

方形筛孔的边长为L （L ≥d ），如图3-2-3所示。

如果颗粒能够透过筛孔，则必须是球形颗粒的中心位于图中的阴影面积（L-d ）2之内，

否则，它将碰到筛丝被弹回。而整个过程（可称为事件A ）发生在面积（L ＋a ）2之内。

颗粒透过筛孔的概率P （A ）与面积（L —d ）2成正比，与面积（L ＋a ）2成反

比，即：

22222)1()

()()()(L d a L L d L d L A P -+=+-= 考查式（3-2-1）发现：

①根据L>d 的假设，恒有0≤P （A ）≤1或0≤P （A ）≤100％。

②式中L2／（L ＋a ）2项是筛孔面积与筛面面积的比值，称为筛面开孔率；d/ L 项称

为颗粒相对筛孔的粒度。因此，颗粒透筛概率与筛面开孔率成正比，与相对粒度成反比。

如果颗粒透筛概率越大，那么为显现这个概率值所需要的试验次数就越少；反之，概

率值越小，试验次数就越多。如果需要重复N 次试验才能显现透筛概率P （A ），则N 与P

（A ）成反比：N= l ／P （A ）。

对于一定的筛面，筛丝直径a 、筛孔边长L 及开孔率L2／（L ＋a ）2都是常数，只有

颗粒直径（粒度）d 或相对粒度L/d 是变量。因此可看做N 是d ／L 的函数。取不同的d

／L 值，计算出各相应的P （A ）值及N 值，可绘制出如图所示的曲线。

一般把1.25L ≥d ≥0.75L 称为难筛粒，小于此称为易筛粒。显然，当筛分原料中的易

筛粒较多时对筛分过程有利。