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振动筛在人造金刚石生产工艺中的应用及性能分析


        摘要:人造金刚石生产中的粒度分级;质量检 测中粒度检验;以及冲击强度值的最终确定等都 离不了筛分与筛机。筛分涉及到颚式破碎机设计筛网、筛机、筛分 参数(如投料..

        摘要:人造金刚石生产中的粒度分级;质量检 测中粒度检验;以及冲击强度值的最终确定等都 离不了筛分与筛机。筛分涉及到筛网、筛机、直线震动筛筛分 参数(如投料量、筛时间…)等。要获得精度高、重 复性好、效率高的筛分必须全面考虑上述各因素。 

        本文回顾了筛分技术的由来;分析了目前筛分技 术存在的问题;介绍了2004年上海一展览会上刮板输送国外筛机的参展情况。特别是对筛分投料量;筛分工艺安排;标准筛分对筛机的要求等提出了一些看法。

         人造金刚石是在高温高压下合成出来的。它 是一些颗粒尺寸在一毫米到几十微米范围中的小 晶体。人造金刚石一般是做为磨料,用来进一步制成磨具或切割工具。金刚石磨具或切割工具在 非铁的金属工件或石材、混凝土等加工领域应用 广泛。由于磨料颗粒尺寸的大小与加工效率、加 工精度密切相关移动粮食输送机,所以人造金刚石生产中很重要 的一道工序就是筛分。通过筛分,将它们分成若干种不同颗粒尺寸范围的级别,以便于满足不同工具的需要。 
 
&n碎石机械bsp;       筛分涉及到筛网、筛机、筛分参数(如投料量、 筛分时间)等。我们在搞清楚它们的来龙去脉后, 期望能对筛分、筛机有一个正确的认识,并正确地 指导筛分参数及筛机的选择。 
1.筛分技术输送管的由来和筛网 
        公元前150年在希腊和罗马,人们就开始使 用“筛”的方法来处理日常生活中的难题。在l5 世纪,德国人首先开始用线编织筛网。而在1867 年,德国教授P.R.Vun Rittinger建议孔眼的边长 以√2的比率增减来形成系列。美国泰勒公司(W.S.Tyler,Ine.)在1910年首 先用“2”的比率建立了标准的筛网系列。由于粒度相临的两个筛网其筛网孔眼的边长 之比是√2,而编织筛网是正方形的孔眼。所以。粒 度相临的两个筛网其筛网孔的面积比就是“2”。也就是说,相临筛网的较大号的网孔面积是较小 号的网孔面积的2倍。美国泰勒公司采用每平方英寸面积上的网孔数量来作为筛网的编号(也称mesh或“目”)。如 每平方英寸面积上有200个网孔,该筛网就称为是200mesh(或200目)筛网。除去筛网丝,200目 筛网的开孔边长为0.0029英寸(0.07366mm)。泰勒公司就是用200目的筛网做为基数。更粗或更 细的筛网都是在这个基数上,以√2比率为倍数计算得出来的。筛号越大,振动给料机则筛孔越小。 我国筛网的筛号和网孔基本上尺寸与美国和国际标准ISO,保持一致。


         人造金刚石行业常用的筛网是金属输送带 200的试验筛。试验筛网的标记由筛框规格、筛网孔的基本尺寸和标准编号等构成。如筛框直径为 ̄200mm;筛框高度为50mm;筛 网孔的基本尺寸0.025mm;采用标准为GB6003— 85;筛网号60样,则标记为+200 x 50/0.025 GB6003—85 60样。 
运输机2.粒度 
        我国人造金刚石行业采用的粒度标准分为两个阶段。在1985年国家标准GB6003—85《试验筛》实施之前,采用的是类似美国泰勒公司的筛网 称谓,如46样,54样,60样等。而1985年后,国家 标准GB6003—85就是一个直接采用国际标准化组织的ISO标准。这对于我国磨料磨具产品进入国际市场是非常好的一个基础。国标GB6003—85规定,粒度是由相临两个筛网网孔gx螺旋输送机的公称尺寸确定的。而该粒度则由这两个筛网号来命名。如通过16样筛网而未通过18样筛网的颗粒,粒度为“16/18”。这样准确地定义了该粒度的尺寸范围。 
立式粉碎机3.筛分的定义 
       把固体颗粒置于具有一定孔径的筛面上,然后使固体提升机颗粒在筛面上滚动;通过筛孔的成为筛下料;被截留在筛面上的成为筛上料。这种分级方法称为“筛分”。简单说就是“用孔径不同的筛子将不同尺寸 
的颗粒分开”。在筛分过程中,物料通过筛孔的必要条件是颗粒尺寸一定要比筛孔小;同时,颗粒还要有给料机通过筛孔的机会。筛分时有些较大的、通不过的颗粒会占据筛孔位置,使得能通过的颗粒得不到其通 过的空间。所以,颗粒与筛面之间要有一定形式的相对运动。另外,由于一次投料量都比较大,还要有一定的筛分时间。这样才能使可以通过的颗粒都筛下去。 
4.筛网的平面对辊破碎机运行和上、下运动 
        为使被筛分颗粒与筛面之问有一定形式的相对运动,我国筛分规范规定采用的“拍击式振筛机”上筛网的平面运动就是模仿了人类手工筛东西时的平面运动。由于有些颗粒是不规则的,可能漏下去一半,而又不能全部通过;这时它就堵住这个孔眼。如果这类晶形的颗粒过多,它们会占据较多的孔眼。而使本该筛下去的颗粒,不能漏下去。这就需要将这些卡在孔眼里的颗粒取出来。“拍击”也就是起这个作用。通过重锤的敲击,使筛网网面产生上、下振动,而将筛网面上的被筛颗粒都弹起来,那些半卡在孔不锈钢料斗眼中的颗粒得以弹跳出来。一方面让出孔眼;另一方面也可能转过身,去试别的孔眼,也许就能漏下去。 
5.筛分参数 
5.1 投料量 
       在对单一粒度的成品做粒度检验时,国家标准做出了严格规定: 
表2粒度检验时的筛分投料量


        而在生产筛分中,一般用4200的筛网。投料量也都用100克的量。200mm的筛网的筛孔数是多少呢?对于200mesh(目)的筛网,每平方英寸面积上有200个孔。4200筛网网面积约为48.68平方英寸。则夺2oo筛网有9738个孔,约l万个。200/300粒度检测时,用料20—30克。 200mesh的人造金刚石每克拉颗粒数约为l4万。则20 30克人造金刚石的颗粒数为:l4万×5×(20 30)一1400万 2loo万筛网孔与被筛颗粒的比为:l:1400—2100 要使1400—2100个金刚石颗粒通过同一个筛孔。是要有一定的筛分时间! 
表3 粒度检验时筛网孔与被筛颗粒数的比


        生产筛分的投料量应根据试验所得的粒度分布来设计、确定筛分的投料量。不同工艺合成出的金刚石各粒度所占的百分比是不同的,也就是粒度峰值不同。如果能根据“粒度峰值”;考虑“筛网孔与被筛颗粒数的比值”来设计分组筛分的筛网组合、投料量和筛分时间,定能取得筛分时问短、筛分精度高的效果。例如,峰值在50/60,重量比约占50%。可先将45静以粗的筛出去,量:赶些,时问短些,再从50/60/70/80/loo…可多放几个筛网。按粒度检验的投料量投料,这样既能使50/60的适度筛分,又可将更细的料筛充分!由q ̄2OOmm筛网各号筛网的孔眼数与投料量所含的颗粒数之比来看(见表3),国家标准所规定的投料量是不合理的!如果较细粒度的筛分合适的话,那么较粗粒的筛分就太浪费时间了。所以,还需要我们做细致的工作;进一步提出合理的筛分投料量。

5.2 筛分时间 
         国家标准在“粒度分析”中规定:筛分时间为l5分钟。而生产中一般采用lO分钟到l5分钟。较细粒度的筛分也有选择更长的时间。由投料量与筛网孔眼数之比可知,每个孔眼平均要通过上千个颗粒。没有一定的筛分时间的保证,不可能使应该通过的颗粒都通过。另外,不管粒度组、细,不顾颗粒数量的多少,采用统一的筛分时间不合理。对较粗粒是浪费时间,对较细粒又是筛分不充分。 
5.3筛机的转速和拍击参数 
《人造金刚石或立方氮化硼粒度组成检验方法》GB604.2—86中规定,筛机的转速为每分钟290转;拍击次数每分钟156次;拍击器与软塞之间降落高度为38±6mm。应该说,这三个参数关系到被筛颗粒在筛面上的运动,以及实现堵在网孔中的颗粒能否弹出来的问题。但它规定的很不严谨!它只是把所谓的“标准振筛机”的几个表面化的参数列了出来,而有些本质的问题并没有限定。 
        振筛机上的筛网其实是在做椭圆运动。这个椭圆轨迹的两个焦点(也就是两个回转轴)之间的距离的大小,对筛分很重要。如果距离为零,那就成了圆周运动,被筛颗粒只受到离心力,根本就不可能实现筛分。拍击参数也还有一个拍击器重量的问题没有限定。在同样拍击高度下拍击,重量不同的拍击器所产生的力量可大不相同。 
5.4拍击式振筛机存在的问题 
       “拍击”的目的是要使筛网的颗粒被振起来.避免堵塞筛网。为什么能振起来!也就是在拍击的强力振击下,筛网像鼓面一样产生了上下振动.从而把筛网上的颗粒弹起来。筛网的上下振动,就意味着四周已固定的编织筛网的钢丝产生了弹性变形;意味着筛孔的变形。筛孔在振动时,时大时小;虽然变形量可能并不大,但对于粒度较细的筛网来说,也是不可忽视的。在实践中,当筛分结束后,取下筛网,再用手侧面拍击筛网框时,常能筛下来一些。而且只要你用力拍,总能拍下来。这就是因为侧面拍击筛网框,使筛框发生变形,筛网孔也跟着变形而来的后果。应该说,这相对于筛分原理是不规范的,怎么能容忍筛网孔时大时小呢!
    综上所述,我们的筛分国家标准存在着许多问题。需要我们正视它,并努力去修正它。 
6.筛机的发展 
6.1拍击式振筛机

美国Ro-Tap筛机


柳州探矿厂的拍击式振筛机


        拍击式振筛机是我国人造金刚石行业的主要筛分设备。几十年来,绝大多数厂家都采用这种“标准”设备。但它结构上的缺点,如油箱漏油;机械转动部分的磨损;特别是噪音大和筛分机理的缺陷,已使许多人产生要革它的命的 念头。 
6.2拍击式振筛机的改型 
原理与拍击式振筛机完全一样。只是用皮带传动、减速等方式取代了原来的蜗轮、蜗杆和油箱。噪音还是很大;机械磨损较严重维护工作量较大。 
6.3顶击式振筛机


美国rryler顶击式振筛机

        它的结构特点基本上与拍击式振筛机一样,只是砍掉了拍击机构,而改为将卡紧在筛机上的整套筛网都顶起来,再突然放下去。由此,使在筛网上的被筛物产生上下运动。相对与拍击机构,它在原理上是较为合理。虽然生产厂家不少,但采用者不太多。噪音还是比较大。 
6.4平面转动与电磁振动复合型筛机振筛机采用机械式平面筛分转动;再用一个电磁铁吸引筛网托盘做上下运动。它的体积较大,使用效果也不太理想。未能被市场广泛接受。 
6.5旋风式风力筛分机 
这是德国生产的一种筛机。它的筛网做成简状;压缩空气吹动被筛物料进入筛机。在一个螺旋叶片搅拌器的作用下,压向筛网;透过筛网的为筛下物,未透过的轴向吹出。这种筛机的生产效率很高,但一次、或一台机只能筛一个粒度。只有个别厂家采用。 
6.6超声振动筛机 
在筛网的筛框上装上一个超声波换能器。利用超声波的能量使筛网振动起来,并传给被筛颗粒物。这种筛机在筛分较细的粒度时(如200以细)生产效率较高,少数厂家已采用。 
6.7电磁振筛机 
        深圳市瑞程公司生产的ES一03型电磁振筛机采用了特殊的弹性系统,利用电磁驱动方式产生振动。它使得被筛分的物料不仅获得了垂直运动,而且可以在整个筛网表面上进行旋转运动。由于电磁振动频率高(每分钟3000次),它使得被筛分物料颗粒能在最短的时间中,呈现在绝大多数的筛网孔上,所以可获得较快,而且更有效的筛分。特殊设置的间歇振动模式,使得在筛机突然振动时,产生了加速度较高的向上的运动,可将堵在网孔里的颗粒振出来,使筛孔免去被堵塞的可能。

          除了振动频率大,筛分效率高,并能使筛孔保持清洁等特点外,还具有无机械磨损问题;筛网使用寿命长;噪音很低;重量轻;无需打地脚螺钉,放在台子上就可以工作等许多优点。正在被越来越多的用户采用。 
7 国外实验室筛机的状况 
    2004年9月上旬,上海新国际博览中心举办了Analytiea China 2004分析生化展。主要展出分析、生化技术,实验室技术设备等、在展会上竟有六家公司展出了他们的筛机。一疗面,这显示了国际实验室筛机的主流趋势;另一方面也表现出他们对中国的良好市场期望。
8.结束语 
       “筛分”是超硬材料生产中关注度不高的一项技术;但它又是一项必不可少,且存在一些问题基本技术。通过分析我们认识到,目前的筛分投料量不合理;拍击式振筛机的拍击噪音;以及拍击式强行过筛都是应该、也可以改进的。从国际上筛分技术的进展看,电磁振筛机是一种不错的替代设备。采用电磁振筛机,并充分考虑投料量,将会大大减少筛分作业时的噪音水平,改善工作环境;并可得到筛分精度好,效率高,筛网使用寿命长等效果。

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