一、篩分效率

在使用篩子時(shí)，既要求它的處理能力大，又要求盡可能多地將小于篩孔的紉粒物料過(guò)篩到篩下產(chǎn)物中去。因此，篩子有兩個(gè)重要的工藝指標(biāo)：一個(gè)是它的處理能力，即篩孔大小一定的篩子每平方米篩面面積每小時(shí)所處理的物料噸數(shù)(t/m3·h)，它是表明篩分工作的數(shù)量指標(biāo)。另一個(gè)是篩分效率，它是表明篩分工作的質(zhì)量指標(biāo)，反映篩分的完全程度。

在篩分過(guò)程中，按理說(shuō)比篩孔尺寸小的細(xì)級(jí)別應(yīng)該全部透過(guò)篩孔，但實(shí)際上并不是如此，它耍根據(jù)篩分機(jī)械的性能和操作情況以及物料含水量、含泥量等而定。因此，總有一部分細(xì)級(jí)別不能透過(guò)篩孔成為篩下產(chǎn)物，而是隨篩上產(chǎn)品一起排出。篩上產(chǎn)品中，未透過(guò)篩孔的細(xì)級(jí)別數(shù)量愈多，說(shuō)明篩分的效果愈差，為了從數(shù)量上評(píng)定篩分的完全程度，要用到篩分效率這個(gè)指標(biāo)。

所謂篩分效率，是指實(shí)際得到的篩下產(chǎn)物質(zhì)量與人篩物料中所含粒皮小于篩孔兄寸的物料的質(zhì)量之比。篩分效率用百分?jǐn)?shù)或小數(shù)表示。

式中 E——篩分效率，％；

     C——篩下產(chǎn)品質(zhì)量；

     Q——入篩原物料質(zhì)量；

    α——入篩原物料中小于篩孔的級(jí)別的含量，％。

式2-1-3是篩分效率的定義式，但實(shí)際生產(chǎn)中要測(cè)定c和Q是比較困難的，因此必須改用下面推導(dǎo)出的計(jì)算式來(lái)進(jìn)行。

按圖2-1-3所示，假定篩下產(chǎn)品中沒(méi)有大于篩孔尺寸的顆粒，就可以組成兩個(gè)方程式

(1)原料質(zhì)量應(yīng)等于篩上和篩下產(chǎn)物質(zhì)量之和，即Q=C+T(2-1-4)

(2)原料中小于篩孔尺寸的粒級(jí)的質(zhì)量，等于篩上產(chǎn)物與篩下產(chǎn)物中所臺(tái)有的小于篩孔尺寸的物料的質(zhì)量之和，即Qα＝100C+Tθ(2-1-5)

式中T——篩上產(chǎn)物質(zhì)量；

        θ——篩上產(chǎn)物中所含小于篩孔尺寸粒級(jí)的含量，％。

將公式(2-1-4)代入公式(2-1-5)，得

按照公式(2-1-3)表示的篩分效率的定義，將公式(2-1-6)代入公式(2-1-3)中，得到

必須指出，上式是指篩下產(chǎn)物中不含有大于篩孔尺寸的顆粒的條件下列出的物料平衡方程式，公式中的α、θ必須用百分?jǐn)?shù)的分子代入。由于實(shí)際生產(chǎn)中，篩網(wǎng)常常被磨損，部分大于篩孔尺寸的顆�？倳�(huì)或多或少的透過(guò)篩孔進(jìn)入篩下產(chǎn)物，如果考慮這種情況，篩分效率應(yīng)按下式計(jì)算：

式中，β為篩下產(chǎn)物中所含小于篩孔級(jí)別的含量，％。

篩分效率的測(cè)定方法如下：在入篩的物料流中和篩上物料流中每隔15—20min取一次樣，應(yīng)連續(xù)取樣2—4h，將取得的平均試樣在檢查篩里篩分，檢查篩的篩孔與生產(chǎn)上用的篩子的篩孔相同。分別求出原料和篩上產(chǎn)品中小于篩孔尺寸的級(jí)別的百分含量α和θ，代人公式(2-1-7)中可求出篩分效率。如果沒(méi)有與所測(cè)定的篩子的篩孔尺寸相等的檢查篩子時(shí)，可以用套篩作篩分分析，將其結(jié)果繪成篩析曲線，然后由篩祈曲線圖中求出該級(jí)別的百分含量α和θ。

有時(shí)用全部小于篩孔物料來(lái)計(jì)算篩分效率，這樣算得的結(jié)果稱為總篩分效率。有時(shí)只對(duì)其中的幾個(gè)粒級(jí)作計(jì)算，算得的結(jié)果稱為部分篩分效率。全部小于篩孔的物料，包含易篩粒和難篩粒，所以總篩分效率就是這兩類粒子的篩分效率組成的。倘若部分篩分效率是用易篩粒求得的，它必然比總篩分效率大；如果是用難篩粒算出的，它就比總篩分效率小。

因?yàn)橛幸陨现v的這些情況，在遇見篩分效率時(shí)，就要注意是用什么公式算的，是總篩分效率還是部分篩分效率，否則就會(huì)對(duì)所研究的問(wèn)題認(rèn)識(shí)不清。

二、影響篩分效率的因素

A 入篩原料性質(zhì)的影響

(1)含水率。物料的含水率又稱濕度或水分。附著在物料顆粒表面的外在水分，對(duì)物料篩分有很大影響；物料裂縫中的水分以及與物質(zhì)化合的水分，對(duì)篩分過(guò)程則沒(méi)有影響。例如：篩分某些煙煤時(shí)，如水分達(dá)到6％，篩分過(guò)程實(shí)際L就難以進(jìn)行了，因?yàn)槊旱乃�分基本上是覆蓋在表面上的；但是，孔隙很多的褐煤的水分雖然達(dá)到45％，篩分過(guò)程仍然能夠正常地進(jìn)行。

物料在細(xì)孔篩網(wǎng)上篩分時(shí)，水分的影響尤其突出。由于細(xì)粒級(jí)的物料的比表面積很大，所以其外在水分也最高c物料的外在水分，能使細(xì)顆�；ハ嗾辰Y(jié)成團(tuán)，并附著在大塊上。這種黏性物料會(huì)把篩扎堵住。除此以外，附著在篩絲上的水分，在表面張力的作用下，可能形成水膜，把篩孔掩蓋起來(lái)。所有這些情況，都妨礙了物料在篩面上按粒度分層，使細(xì)顆粒難以透過(guò)篩孔而留在篩上產(chǎn)物中。

物料所含水分如達(dá)到某一范圍，篩分效率急劇降低。這個(gè)范圍取決于物料的性質(zhì)和篩孔尺寸。物料所含水分超過(guò)這個(gè)范圍以后，顆粒的活動(dòng)性又重新提高，并逐漸達(dá)到濕篩的條件，換句話說(shuō)，這時(shí)物料與水一起進(jìn)行篩分了。

水分對(duì)某種物料的篩分過(guò)程的具體影響，只能根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判斷。篩分效率與物料濕度的關(guān)系見圖2-1-4。圖中，兩種物料所受酌影響是不同的，產(chǎn)生差別的原因可以由這兩種物料具有不同的吸濕性能來(lái)解釋。

試驗(yàn)表明，有時(shí)候把表面活性物質(zhì)加到含水物料中，可以提高物料的活動(dòng)性和分散性，改善篩分條件。用不能被水潤(rùn)濕的材料制成的篩面，也能改善篩子的工作效率。

(2)含泥量。如果物料含有易結(jié)團(tuán)的混合物(如黏土等)，即使在水分含量很少時(shí)，篩分也可能發(fā)生困難。因?yàn)樾峦廖锪显诤Y分中臺(tái)鉆結(jié)成團(tuán)，使細(xì)泥混入篩上產(chǎn)物中；除此以外，黏土也很容易堵塞篩孔。

黏土質(zhì)物料和黏性物料，只能在某些特殊情況下用篩孔較大的篩面進(jìn)行篩分。篩網(wǎng)粘住礦石時(shí)，必須采用特殊的措施。這些措施包括；濕法篩分(即向沿篩面運(yùn)動(dòng)的物料上噴水)；篩分前預(yù)先脫泥；對(duì)篩分原料進(jìn)行烘干。用電熱篩面篩分潮濕且有強(qiáng)性的礦石，能得到很好的效果。

在濕法篩分中，篩子的生產(chǎn)能力比干法篩分時(shí)高幾倍；提高的倍數(shù)與篩孔尺寸有關(guān)。濕法篩分所消耗的水量，取決于應(yīng)該排到篩下產(chǎn)物中的部土混合物、細(xì)泥和塵粒的性質(zhì)與數(shù)量，一般情況下，每1m³原料耗水1.5m³左右。如果工藝過(guò)程的條件容許進(jìn)行濕法篩分，從生產(chǎn)廠房的防塵條件來(lái)看，濕篩比干篩更易于被人采用。在許多場(chǎng)合下．特別是篩分含砂較多的礦石時(shí)，為了減少塵埃飛揚(yáng)，改善廠房衛(wèi)生條件，通常使礦石保持一定的水分(4％。6％)。

(3)粒度特性。影響篩分過(guò)程的粒皮特性主要是指原料中含有對(duì)篩分過(guò)程有特定意義的各種粒級(jí)物料的含量。

表2-1-2列出了物料的粒度特性對(duì)篩分過(guò)程的影響。

由表2-1-2中可知，原料中所含的難篩粒及阻礙粒相對(duì)其他粒級(jí)較多時(shí)，對(duì)篩分過(guò)程不利：而所含的易篩粒和非阻礙粒相對(duì)其他粒級(jí)較多時(shí)，對(duì)篩分過(guò)程有利。

影響篩分過(guò)程的粒度特性還包括顆粒的形狀。對(duì)于三維尺寸都比較接近的顆粒，如球體、立方體、多面體等，篩分比較容易；而對(duì)于三維尺寸有較大差別的顆粒，如薄片體、長(zhǎng)條體和怪異體等，在其他條件相同的情況下篩分就比較困難。

(4)密度特性。當(dāng)物料中所有顆粒都是同一密度時(shí)，一般對(duì)篩分沒(méi)有影響。但是當(dāng)物料中粗、細(xì)顆粒存在密度差時(shí)，情形就大不一樣。若閉粒密度小，細(xì)粒密度大，則容易篩分。比如對(duì)-50mm破碎級(jí)煤與-200網(wǎng)目磨碎級(jí)鐵礦粉的混合物的篩分，或從稻谷粒中篩出混入的細(xì)砂等。這是由于粗粒層的阻礙作用相對(duì)較小，而細(xì)粒級(jí)的穿層及透篩作用卻比較大。相反，若粗粒密度大，細(xì)粒密度小，比如含有較多粗粒級(jí)矸石的煤，篩分就相對(duì)因難。

B 篩子性能的影響

(1)篩面運(yùn)動(dòng)形式。篩面運(yùn)動(dòng)形式關(guān)系到篩上物料層的松散度及需要透篩的細(xì)物料相對(duì)篩面運(yùn)動(dòng)的速度、方向、頻率等，因而對(duì)分層、透篩過(guò)程均合影響。例如，物料在固定篩上的運(yùn)動(dòng)，全靠物料在其本身重力的作用下滑移流動(dòng)，篩分效果較差；在振動(dòng)篩上，物料的運(yùn)動(dòng)能量主要來(lái)自篩面的振動(dòng)，料層不斷地充分松散，顆粒相對(duì)篩面不斷地劇烈沖撞，篩分效果較好：轉(zhuǎn)筒篩運(yùn)動(dòng)平緩，料層松散度不夠，粗、細(xì)顆粒經(jīng)�；祀s，使分層不連續(xù)，物料相對(duì)篩面的運(yùn)動(dòng)速度較小，篩孔容易堵塞；搖動(dòng)篩上的物料主要是沿篩面方向滑動(dòng)，在篩面法向的速度分量較小，不利于細(xì)粒透篩。幾種典型篩子的篩分效率大致如表2-1-3所示。

在振動(dòng)篩中，篩面的運(yùn)動(dòng)形式有因振動(dòng)、直線振動(dòng)和橢圓振動(dòng)幾種。其中圓振動(dòng)形式能使物料充分松散，抗堵孔能力強(qiáng)，但篩上物料的拋射角大，輸送能力小。為提高輸送能力，不得不加大篩面傾角，這使得篩分粒度不太嚴(yán)格，料層呈加速度輸送．減少了接近篩孔尺寸的顆粒在篩面排料端透篩的機(jī)會(huì)。直線振動(dòng)形式不能使物料充分松散和重新排列，故細(xì)粒物料不易接近篩面而透篩，已經(jīng)堵塞篩孔的顆粒不易拋出，使篩分過(guò)程惡化。但篩上物料的拋射角小，輸送能力較大，篩面一般呈水平或接近水平安裝，篩分粒度嚴(yán)格，料層呈勻速輸送，有利于接近篩孔尺寸的顆粒透篩。橢圓振動(dòng)形式的“軌跡長(zhǎng)軸”是強(qiáng)化篩上物料輸送的分量，“軌跡短軸”是促進(jìn)物料松散的分量，因而兼有圓振動(dòng)和直線振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，并克服二者的缺點(diǎn)，故篩分質(zhì)量較高。

(2)篩面結(jié)構(gòu)參數(shù)。篩面結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：

1)篩面災(zāi)度省長(zhǎng)度。一般情況下，篩面寬度決定篩子的處理能力，篩面越寬，處理能力就越大；篩面長(zhǎng)度決定篩子的篩分效率，篩面越長(zhǎng)，效率就越高。對(duì)于振動(dòng)篩，增加寬度常受到篩框結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制。通常．寬度越大，篩框的壽命就越短。目前，我國(guó)篩寬一般在2.5m以內(nèi)，而有的國(guó)家篩寬達(dá)5.5m。

篩面長(zhǎng)度達(dá)到一定尺寸后，篩分效率提高很少，甚至不再提高，此時(shí)再增加篩面長(zhǎng)度只臺(tái)增加篩子的體積和質(zhì)量。篩子的處理能力和篩分效率，是兩個(gè)相依相存的指標(biāo)，必須同時(shí)兼顧才具有實(shí)際意義。一般是在確定篩寬后，再根據(jù)長(zhǎng)寬比確定篩長(zhǎng)。我國(guó)礦用振動(dòng)篩的長(zhǎng)寬比多采用2，煤用振動(dòng)篩的長(zhǎng)寬比為2.5。

2)篩面傾角。篩面傾角對(duì)篩分粒度有影響，傾角大，落下的粒度減小，傾角小，落下的粒度加大。為便于排出篩上物，篩面有時(shí)傾斜安裝。傾角的大小與篩子的生產(chǎn)率和篩分效率韋密切的關(guān)系，這是因?yàn)閮A角大，料層在篩面上向前運(yùn)動(dòng)的速度就快，生產(chǎn)率就大，但物料在閱面上停留的時(shí)間縮短，減少了顆粒透篩機(jī)會(huì)，降低了篩分效率。

3)篩孔的大小、形狀及開孔率。篩孔越大，單位篩面積的處理能力就越高，篩分效率仕越高。篩孔的大小主要取決于篩分的目的和要求。對(duì)于粒度較大的常規(guī)篩分，一般是令篩孔尺寸等于篩分粒度；但是當(dāng)要求的篩分粒度較小時(shí)，篩孔應(yīng)該比篩分粒度稍大些；對(duì)于近似篩分，篩孔要比篩分粒度大很多。

常見的篩孔形狀有圓形、方形和長(zhǎng)方形三種，依次以直徑、邊長(zhǎng)和短邊長(zhǎng)來(lái)表示篩孔的尺寸。當(dāng)三種篩子具有相同的篩孔尺寸時(shí)，篩下產(chǎn)物的粒度上限卻不相同。篩下產(chǎn)物的最大粒度按下式計(jì)算：

式中 dmax——篩下產(chǎn)物最大粒度

         L——篩孔尺寸；

         k——系數(shù)，見表2-1-4。

圓形和方形篩孔所得到的篩下物的形狀較為規(guī)則，而片狀和條狀的顆粒則容易從長(zhǎng)方形篩孔中漏下，因此，長(zhǎng)方形篩孔一般制作得較小。但是，在篩分潮濕、黏性的物料時(shí)，若把長(zhǎng)方形篩孔的長(zhǎng)邊(通常稱為篩縫)顧著篩上物料的移動(dòng)方向布置，就可減少對(duì)篩上物料的阻礙，從而減少堵塞。在一船情況下，篩孔尺寸越大，篩面開孔率就越高。在篩孔尺寸一定時(shí)，開孔率越大對(duì)篩分越有利，但開孔率常受到篩面強(qiáng)度、使用壽命的限制。

(3)操作條件的影響。對(duì)一定的篩子和篩分原料而言，操作條件主要是指給料的數(shù)量和給料方式。前者即篩子負(fù)荷，通常以t/(臺(tái)·h)或t/(m²·h)為單位，它與篩分效率的關(guān)系在前面已經(jīng)論述；后者是指應(yīng)保持連續(xù)和均勻地向篩子給料，其中均勻性既包括在任意瞬時(shí)的篩

子負(fù)荷都應(yīng)相等，也包括物料是沿整個(gè)篩面寬度廣給進(jìn)。此外，及時(shí)情理和維修篩面，也有利于篩分操作。