2.2　非金屬礦物的篩分設備

2.2.1　篩分設備

篩分一般適用于較粗物料的分級。在篩分過程中，大于篩孔尺寸的物料顆粒被留在篩面上，這部分物料稱為篩上料；小于篩孔尺寸的物料顆粒通過篩孔篩出，這部分物料稱為篩下料。篩分之前的物料稱為篩分物料。

為了將固體顆粒混合物分離成若干粒度級別，需使用一系列不同大小篩孔的篩面，當篩面數目為n時，可以分出n+1個級別的產品。各種不同孔徑的篩面組合在一起稱為篩序。通常有下列幾種篩分順序，如圖2-1所示。

（1）由粗到細的篩序　如圖2-1（a）所示，這種篩序的優點是：可以將篩面由粗到細重疊布置，因而節省廠房面積；粗物料不接觸細篩網；較難篩的細顆粒很快通過上層粗篩篩面，不易堵塞，有利于提高篩分質量。其缺點是：維修不方便。

（2）由細到粗的篩序　如圖2-1（b）所示，與上述相反，由于粗顆粒接觸細網篩，使細網篩不僅易磨損，還易被較大顆粒堵塞，降低篩分效率。但容易布置，維修也比較方便。

（3）混合篩序　如圖2-1（c）所示，這種篩序是上述兩種篩序的組合，具有兩者優點。

2.2.1.1　篩分機械的分類

篩分機械的類型很多，按篩分方式，可分為干式篩和濕式篩。按篩面的運動特性，可將其分為如下四大類：振動篩（包括旋擺運動篩、直線運動篩和圓運動振動篩）、搖動篩（包括旋動篩和直線搖動篩）、回旋篩（包括圓筒篩、圓錐篩、角柱篩和角錐篩）、固定篩（包括固定弧形篩、固定格篩和固定棒條篩）。篩分設備的種類很多，在非金屬礦加工中常用的篩分機械主要有固定篩、自定中心振動篩、平面搖動篩、平面旋回篩、筒形篩、高方篩等，見表2-1。

2.2.1.2　篩面

篩面是篩分機械的主要工作部件，正確選擇篩面對于提高篩分質量具有重要意義。篩分機械所使用的篩面一般按被篩分物料的粒度和篩分作業的工藝要求采用棒條篩面、板狀篩面、編織篩面、波浪形篩面和非金屬篩面等。

篩柵由相互平行的按一定間隔排列的鋼質棒條組成，如圖2-2所示為篩柵及其斷面形狀。這種篩面通常用在固定篩式重型振動篩上，又分為固定格篩和固定條篩兩種。固定格篩一般水平安裝在粗料篩上部。固定條篩的篩面與水平面呈一定角度傾斜安裝，傾角應大于物料的休止角，以使其能夠沿篩面自動下滑或滾動，一般為30°～60°。條篩的孔尺寸為要求篩下粒度的1.1～1.2倍，一般篩孔寸不小于50mm。條篩的長度L根據寬度B確定，一般L=2B，寬度B取決于給料口尺寸，應大于最大給料粒度的2.5倍。

條篩結構簡單，無運動部件，不需要動力。但篩孔易堵塞，需要的高差大，篩分效率一般為50％～60％。

板狀篩面通常在厚度為5～12mm的鋼板上沖制成方形、長方形或圓形孔而制成。篩孔可以是平行排列［圖2-3（a）、（c）］，也可以呈三角形排列［圖2-3（b）、（d）］。為了保證足夠的強度及耐磨損，孔壁之間的最小距離s不小于某一定值。在相同的篩孔尺寸和壁厚情況下，篩孔呈三角形排列的篩面的有效面積較大。長方形篩孔的篩面與方形或圓形篩孔的篩面相比較，其優點是：開孔率大，生產能力大，可減輕篩孔堵塞的現象。但長方形篩孔的篩面只能在篩分物料粒度要求不太嚴格的情況下使用。

板狀篩面的優點是：比較牢固，剛度大，使用壽命長。其缺點是：開孔率較小，為40％～60％，一般用于中等粒度的物料的篩分，篩孔尺寸通常為12～50mm。為使細顆粒順利地通過篩孔，沖孔篩板的篩孔一般上小下大，向物料通過篩孔時運動方向有一定的傾斜度。

編織篩面是用鋼絲編織而成。篩孔的形狀為方形或長方形，開孔率可達95％左右。編織篩面的優點是：開孔率高，重量輕，制造方便。缺點是：使用壽命較短。為了提高其使用壽命，鋼絲材料可采用彈簧鋼或不銹鋼。編織篩面適用于中細物料的篩分。

篩孔大小可用篩目數M表示，也可用1cm²面積上所具有的篩孔數表示，則有：

　　 （2-1） 　　

式中，K為1cm²面積上的篩孔數；M為篩目數。

2.2.1.3　回旋篩

回旋篩由篩網或篩板制成的回旋筒體、支架和傳動裝置等組成。按筒形篩面的形狀有圓筒篩、圓錐篩、多角筒篩（一般為六角形）和多角錐篩四種，如圖2-4所示。

如圖2-5所示是六角錐形滾筒篩的構造示意圖。物料在回旋筒內由于摩擦作用而被提升至一定高度，由于重力作用沿篩面向下滑動，隨之又被提升，因此，物料在筒內的運動軌跡呈螺旋形。在不斷地下滑翻滾轉動過程中，細顆粒通過篩孔落入篩下，大于篩孔尺寸的篩上料則自篩筒的大端排除。

多角筒篩與圓筒篩相比，篩分效率要高一些，原因是物料在篩面上有一定的翻倒現象，會產生輕微的抖動。圓柱形筒篩比錐形筒篩容易制作，但為了使筒內物料能夠沿軸向移動，必須傾斜安裝，使其與水平面成4°～10°的傾角，這給安裝帶來一定的困難。

回旋篩的優點是：工作平穩，沖擊和振動小，易于密封收塵，維修方便。主要缺點是：篩面利用率低，工作面僅為整個篩面的1/8～1/6。與同等產量的其他篩分機械相比，它的體型較大，篩孔易堵塞，篩分效率低。通常筒體的傾角為5°～11°，料層厚度為2.5～5cm。若傾角過大或料層過厚，會使篩分效率降低，另外，過大的傾角還會導致軸承推力增大。

2.2.1.4　搖動篩

結構和工作原理如下：搖動篩工作時，物料顆粒主要是做平行于篩面的運動。為了實現物料與篩面的相對滑動，一般用曲柄連桿機構傳動。如圖2-6所示是單篩框搖動篩的原理，它只有一個篩框，篩框上可設一層或兩層篩網。圖2-6中（a）～（c）分別采用滾輪支撐、吊桿懸掛和彈性支撐。

電動機通過皮帶輪傳動（圖2-6中未畫出）使偏心軸旋轉，然后用連桿帶動篩框做定向往復運動，篩框的運動方向應垂直于支桿式吊桿中心線。物料由篩面左端加入，細顆粒物料通過篩孔落至篩下，篩上物由篩面右端排出。篩面的安裝角度視物料性質不同而異，一般為10°～20°。

2.2.1.5　振動篩

振動篩是目前各工業中應用最廣泛的一種篩機。它與搖動篩最主要的區別在于，振動篩的屋面震動方向與篩面成一定角度，如圖2-7所示，而搖動篩的運動方向基本上平行于篩面。振動篩工作時，物料在篩面上主要是作相對滑動。振動篩的運動特性有助于篩面上的物料分層，減少塞孔堵塞現象，強化篩分過程。這類篩機有如下優點：篩體以小振幅（振幅一般為0.5～5mm）、高頻率（振動頻率為600～3000次/min）作強烈振動，消除物料堵塞現象，使篩機具有較高的篩分效率和處理能力。動力消耗小，構造簡單，維修簡單。適用范圍廣，不僅用于細篩，也用于中、粗篩分，還用于脫水和脫泥等分離作業。

振動篩因其結構和篩框運動軌跡不同，大致分為以下類型（表2-2）。

（1）單軸慣性振動篩　單軸慣性振動篩分為純振動篩（或偏心振動篩）［圖2-8（a）］和自定中心振動篩，后者又分為軸承偏心式［圖2-8（c）］和皮帶偏心式［圖2-8（d）］兩種。

單軸慣性振動篩的篩框支承方式有彈簧懸吊式和用板彈簧或螺旋彈簧式支承，篩網有單層和雙層之分。單軸慣性振動篩振動頻率一般為800～1600次/min，振幅的大小取決于不平衡重塊產生的慣性離心力的大小、彈簧的剛度和位置，一般振幅（雙振幅）為4～8mm，這種篩子最合適的傾角為10°～25°

單軸慣性振動篩的工作原理如圖2-9所示。由于激振器的偏心做回轉運動，它所產生的離心慣性力（稱激振力）傳遞給篩箱，激起篩箱的振動，篩上物料受篩面運動的作用力而連續地做拋擲運動，即物料被拋起前進一段距離后再落至篩面上，這樣實現了物料顆粒垂直于篩面，從而提高了篩分效率和處理能力。單軸慣性振動篩適合于篩分中、細物料，其給料粒度一般不超過100mm。

（2）雙軸慣性振動篩　如圖2-10（a）所示為定向振動的雙軸慣性振動篩，它是一種直線振動篩。篩箱的振動是由雙軸激振器來實現的。激振器兩個主軸分別裝有相同重量和偏心中距的重塊，兩軸之間用一對速比為1的齒輪鏈接并由一臺電動機驅動［圖2-10（b）］，因兩軸回轉方向相反，轉速相等，故兩偏心重塊產生的離心慣性力在Y方向互相抵消，在X方向合成，從而實現篩箱作直線振動。

（3）電磁振動篩　電磁振動篩是由篩框、激振器和減振裝置三部分組成的。它又分為篩網直接振動和篩框振動兩種形式，后者應用較多。這類篩機的篩框作直線振動，其運動特性與雙軸慣性振動篩相似。如圖2-11所示為電磁振動篩的結構，如圖2-12所示是其工作原理。

電磁振動篩的工作原理如下：篩框1和它上面的激振器銜鐵4及連接叉7組成前振動質量m₁，電磁鐵5和輔助重物2組成后振動質量m₂，兩個振動質量之間用彈性元件連接，整個系統和懸吊彈簧3懸掛在固定的支架結構上，激振器通入交流電時，激振器銜鐵4和電磁鐵5的鐵芯由于電磁力和彈簧力作用進行交替的相互吸引和排斥，使前、后振動質量m₁和m₂產生振動。由于激振器與篩面安裝成一定角度，所以篩框與篩面成β角方向振動。篩框的直線振動使物料在篩面上跳動得以被篩分。

電磁振動篩結構簡單，無運動部件，體積小，耗電少，振動頻率高達3000次/min，振幅一般為2～4mm。