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篩分的定義及原理

來(lái)源:www.dgyuenan.cn │ 發(fā)表時(shí)間:2015-08-25 09:09:48 │點(diǎn)擊量:

篩分的定義

篩分就是將顆粒大小不同的混合物料,通過(guò)單層或多層篩子分成若干個(gè)不同粒度級(jí)別的過(guò)程。礦物在經(jīng)過(guò)破碎后,常常以各種粒度不同的物料混合存在,有的物料甚至還含有水分、黏土或其他雜質(zhì),所以需通過(guò)篩分以滿足生產(chǎn)工藝及操作過(guò)程的要求。篩分可分為干法和濕法兩種,一般用干法,但對(duì)于潮濕物料,特別是潮濕并夾帶泥質(zhì)的物料進(jìn)行干法篩分很困難,這種物料在篩分時(shí),需要在篩面上噴水,將細(xì)粒及泥質(zhì)沖洗掉。還有一種特殊的濕法篩分,將篩面及物料浸在水面以下。

篩分作用概括起來(lái)有分級(jí)、脫水、脫泥、脫介,其中分級(jí)是最為常用的。篩分是按幾何粒度進(jìn)行分級(jí)的,一般用于粗顆粒的分級(jí),不用作細(xì)粒物料的分級(jí)。細(xì)粒物料通常用水力分級(jí)。

篩分原理

松散物料的篩分過(guò)程,可以看做兩個(gè)階段組成:

(1)易于穿過(guò)篩孔的顆粒通過(guò)不能穿過(guò)篩孔的顆粒所組成的物料層到達(dá)篩面;

(2)易于穿過(guò)篩孔的顆粒透過(guò)篩孔。

要使這兩個(gè)階段能夠?qū)崿F(xiàn),物料在篩面上應(yīng)具有適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng),一方面使篩面上的物料層處于松散狀態(tài),物料層將會(huì)產(chǎn)生析離(按粒度分層),大顆粒位于上層,小顆粒位于下層,容易到達(dá)篩面,并透過(guò)篩孔。另一方面,物料和篩子的運(yùn)動(dòng)都促使堵在篩孔上的顆粒脫離篩面,有利于顆粒透過(guò)篩孔。

實(shí)踐表明,物料粒度小于篩孔3/4的顆粒,很容易通過(guò)粗粒物料形成的間隙,到達(dá)篩面,到篩面后它就很快透過(guò)篩孔。這種顆粒稱為"易篩粒"。物料粒度大于篩孔3/4的顆粒,通過(guò)粗粒組成的間隙比較困難,這種顆粒的直徑眾接近篩孔尺寸,它透過(guò)篩孔的困難程度就愈大,因此,這種顆粒稱為"難篩粒"。下面用礦粒通過(guò)篩孔的概率理論來(lái)作說(shuō)明。

礦粒通過(guò)篩孔的可能性稱為篩分概率.一般來(lái)說(shuō),礦粒通過(guò)篩孔的概率受到下列因素影響:

(1)篩孔大小;

(2)礦粒與篩孔的相對(duì)大;

(3)篩于的有效面積;

(4)礦粒運(yùn)動(dòng)方向與篩面所成的角度;

(5)礦料的含水量和含泥量。

由于篩分過(guò)程是許多復(fù)雜現(xiàn)象和因素的綜合,使篩分過(guò)程不易用數(shù)學(xué)形式來(lái)全面地描述,這里僅僅從顆粒尺寸與篩孔尺寸的關(guān)系進(jìn)行討論,并假定了某些理想條件(如顆粒是垂直地投入篩孔),得到顆粒透過(guò)篩孔的概率的公式。

松散物料中粒度比篩孔尺寸小得多的顆粒,在篩分開(kāi)始后,很快就落到篩下產(chǎn)物中,粒度與篩孔尺寸愈接近的顆粒,透過(guò)篩孔所需的時(shí)間愈長(zhǎng)。所以,物料在篩分過(guò)程中通過(guò)篩孔的速度取決于顆粒直徑與篩孔尺寸的比值。

研究單顆礦粒透過(guò)篩孔的概率如圖2—1—l所示。假設(shè)有一個(gè)由無(wú)限細(xì)的篩絲制成的篩網(wǎng),篩孔為正方形,每邊長(zhǎng)度為L(zhǎng)。如果一個(gè)直徑為d的球形顆粒,在篩分時(shí)垂直地向篩孔下落?梢哉J(rèn)為,顆粒與篩絲不相碰時(shí),它就可以毫無(wú)阻礙地透過(guò)篩孔。換言之,要使顆粒順利地透過(guò)篩孔,在顆粒下落時(shí),其中心應(yīng)投在紋有虛線的面積(L—d)2內(nèi)(圖2—1—1a)。

由此可見(jiàn)顆粒透過(guò)篩孔或者不透過(guò)篩孔是一個(gè)隨機(jī)現(xiàn)象。如果礦粒投到篩面上的次數(shù)有n次,其中有m次透過(guò)篩孔,那么顆粒透過(guò)篩孔的頻率就是:

頻率=m/n

當(dāng)n很大時(shí),頻率總是穩(wěn)定在某一個(gè)常數(shù)P附近,這個(gè)穩(wěn)定值P就叫做篩分概率。因此篩分概率也就客觀地反映了礦粒透篩可能性的大小。

p=m/n

既然概率是某事件出現(xiàn)的可能性的大小,它也就永遠(yuǎn)不會(huì)小于零,也不會(huì)大于1,總是在0與1之間,即:0≤p≤1。

可以設(shè)想有利于顆征透過(guò)篩孔的次數(shù),與面積(L—d)2成正比,而顆粒投到篩孔上的次數(shù),與篩孔的面積L2成正比。因此,顆粒透過(guò)篩孔的概率,就決定于這兩個(gè)面積的比值

顆粒被篩絲所阻礙,使它不透過(guò)篩孔的概率之值等于(1—p)。

當(dāng)某事件發(fā)生的概率為p時(shí),使該事件以概率p出現(xiàn)如需要重復(fù)N次,N值與概率p成反比,即:

p=1/N

這里所討論的N值就是顆粒透過(guò)篩孔的概率為p時(shí)必須與顆粒相遇的篩孔數(shù)目。由此可見(jiàn),篩孔數(shù)目越多,顆粒透過(guò)篩孔的概率越小,當(dāng)N值無(wú)限增大時(shí),p愈接近于零。

取不同的d/L比值計(jì)算出的p和N值,見(jiàn)表2-1-1。利用這些數(shù)據(jù)可畫出圖2-1-2的曲線。曲線可大體劃分為兩段,在顆粒直徑d小于0.75L的范圍內(nèi),曲線較平緩,隨著頹粒直徑的增大,顆粒透過(guò)篩面所需的篩孔數(shù)目有所增加。當(dāng)顆粒直徑超過(guò)0.75L以后,曲線較陡,顆粒直徑稍有增加,顆粒透過(guò)篩面所需的篩孔數(shù)目就需要很多。因此,用概率理論可以證明,在篩分實(shí)踐中,把d<0.75L的顆粒稱為"易篩粒"和d>0.75L的顆粒稱為"難篩粒"是有道理的。

若考慮篩絲的尺寸(圖2-1-1b),與上面所討論的原理一樣,得到顆粒透過(guò)篩面的概率公式:

式中 a--篩絲直徑;

L一方形篩孔的邊長(zhǎng)。

上式說(shuō)明,篩孔尺寸愈大,篩絲和顆粒直徑愈小,則顆粒透過(guò)篩孔的可能性愈大。

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