微粉篩在砂石骨料產線除土作業中的應用

張大勇 段海瑞

(北京首鋼礦山建設工程有限責任公司)

“十三五”以來，相關部門陸續出臺政策，鼓勵礦山地質環境恢復和尾礦綜合利用。固體廢棄物占用大量的土地資源，且企業每年環保綠化、排水治理、綜合管理等需要投入大量資金。在排土場固廢資源符合生產建材產品技術指標的前提下，為提高企業的經濟效益及社會效益，大量礦山企業對排土場的固廢資源進行二次開發利用。因排土場固廢資源中通常含有一定量的土質物，為保證砂石骨料產品質量滿足建材產品技術指標要求，產線中預先除土作業顯得尤為重要[1-3]。

1 除土的必要性

1.1 市場需求

建材產品含泥量過大會降低混凝土骨料界面的粘結強度，降低混凝土抗拉強度，對控制混凝土的裂縫不利；含泥量過大會導致水泥與碎石間內摩擦力減小；同時建筑砂含泥量過大會降低水泥漿對粗骨料的握裹力，降低混凝土的強度。基于上述建材產品含泥量過大對建筑業的影響，市場對建材產品含泥量有著嚴格的技術指標要求。

1.2 產線作業率需求

砂石骨料生產線通常采用三段破碎—干法篩分—制砂工藝，其中制砂工藝分為干法制砂、濕法制砂兩種。北方排土場所在區域多缺少水資源及濕法制砂尾泥處理的高生產成本性，因此常見的骨料產線生產工藝多以三段破碎—干法篩分—干法制砂為主。露天采剝及物料倒運堆存會導致固廢資源中含有不定量的土質物，雨季時會以泥土的形式包裹在固廢資源的表面，此部分固廢資源進入骨料產線篩分作業常會堵塞篩網，導致篩分作業篩分效率大大降低、產線處理量降低及骨料產品質量不合格等情況發生。

2 除土作業篩分設備對比分析

預先除土作業是排土場固廢資源生產建材產品產線中極其重要的組成環節，預先除土篩分設備有固定格篩、圓振篩、微粉篩，其中最常見的為圓振篩，新型除土篩分設備為微粉篩。

以唐山京唐建材有限公司建材產線、首鋼裴莊生態恢復治理產線粗破除土作業為對象，對原振篩、微粉篩在除土作業中的應用情況進行對比分析，兩產線除土篩分設備分別為圓振篩、微粉篩，基于兩條產線處理物料原礦性質相似、工藝流程相同、設備工藝參數相近，故研究具有較強的說服性。

2.1 圓振篩在除土作業中的應用研究

唐山京唐建材有限公司處理原料為河北鋼鐵司家營鐵礦排土場固廢資源，產線處理量為800 t/h，預先除土作業篩分設備為1臺圓振篩，篩機型號為2YKR3075。其粗破除土作業段工藝流程見圖1，排土場待處理原料粒級組成見表1。

圖1 粗破除土作業段工藝流程

表1 唐山京唐建材有限公司處理物料粒級組成

由表1可知，唐山京唐建材有限公司處理原料-10 mm粒級含量占比為27.56%，-0.5 mm粒級占比為11.66%，屬含土量較高的固廢資源。取圓振篩給礦、篩上、篩下物料測定其粒級組成，測定結果見表2。

表2 圓振篩篩分效率測定結果 %

由表2可知，在綜合篩給-10 mm含量為34.75%的情況下，圓振篩預先除土作業篩分效率為83.38%。

2.2 微粉篩在除土作業中的應用研究

首鋼礦業裴莊生態恢復治理項目處理量為732 萬t/a，預先除土作業篩分設備為2臺微粉篩，型號為2SRMS3090。其粗破除土作業段工藝流程見圖1，排土場待處理原料粒級組成見表3。

表3 首鋼礦業裴莊生態恢復治理項目處理物料粒級組成

由表3可知，首鋼礦業裴莊生態恢復治理項目處理原料-10 mm含量占比為30.94%，-0.5 mm占比為13.56%，屬含土量較高的固廢資源。取微粉篩給礦、篩上、篩下物料，測定其粒級組成，計算其篩分效率，測定結果見表4。

表4 微粉篩篩分效率測定結果 %

由表4可知，在綜合篩給-10 mm含量為41.23%的情況下，微粉篩預先除土作業篩分效率為91.30%。

通過試驗比對可知：在單臺設備給礦量相當、篩機型號相當的情況下，微粉篩篩給-10 mm含量41.23%，圓振篩篩給-10 mm含量為34.75%,微粉篩篩分效率為91.30%，圓振篩篩分效率為83.38%。試驗表明，在利用排土場固廢資源生產建筑砂石料的預先除土作業中，使用微粉篩較圓振篩篩分效率更高，篩分效果顯著。

3 設備原理分析

圓振篩因其篩箱運動軌跡為圓形或橢圓形而得名，圓振篩振動器只有一個軸，所以又稱為單軸篩，其截面示意見圖2。圓振篩工作原理為：裝有篩網的篩箱由彈簧支撐或懸掛，籍激振力自由振動。主軸的軸承安裝在篩箱上，主軸由皮帶輪驅動而旋轉。主軸與皮帶輪連接時，皮帶輪所開孔的中心在偏心塊所在位置的對方，并非幾何中心，主軸偏離皮帶輪中心偏心距為A/2位置，所以不論篩箱與主軸的運動處于任何位置，皮帶輪的中心始終保持與振動中心重合[4-5]。

圖2 圓振篩截面示意

微粉篩是直線篩的一種，其主體篩框與圓振篩相同，這種篩子的兩根軸旋轉方向相反，并裝有相同偏心距的偏心塊。如圖3所示，設備運轉時兩軸上偏心塊的相位角一樣，產生的慣性力X軸方向的分力促使篩面沿X軸方向運動，Y方向的力互相抵消。因此，篩子只在X方向運動，故該類篩子稱之為直線篩。微粉篩是基于直線篩的基礎上進一步研制，直線篩一般有一個振動質體，由激振器+激振梁+側板+固定梁組成，微粉篩除擁有直線篩固有振動質體外，還有浮動框+浮動梁組成的第二振動質體(圖4)。微粉篩在運轉過程中，固有振動質體與第二振動質體屬主動從動關系，二者所產生的振幅不同，故安裝在固定梁、浮動梁上的振彈篩網交替的拉緊與松弛，物料在篩面產生前進彈跳運動，有效避免物料黏附篩網并堵塞篩網。

圖3 直線篩雙軸振動器工作原理

圖4 微粉篩截面側視示意

4 結 語

(1)未來利用固廢資源生產建材產品是建材業的主要發展趨勢，露天采剝及物料倒運堆存會導致固廢資源中含有不定量的土質物，土質物含量對建材產品質量及產線作業率有較大的不利影響，故利用排土場固廢資源生產建材產品預先除土作業必不可少。

(2)預先除土作業常用篩分設備為圓振篩，新型篩分設備為微粉篩。兩種設備研究對比表明：在單臺設備給礦量相當、篩機型號相當、處理物料性質類似的情況下，使用微粉篩較圓振篩篩分效率更高。

(3)設備運行原理研究表明：圓振篩篩網與篩框做同步運動，除此外不再受其他機械力作用；微粉篩在運轉過程中，篩網與篩框做同步運動的同時，還受浮動框+浮動梁組成的第二振動質體機械力的作用，篩網交替的拉緊與松弛，導致物料在篩面可產生前進彈跳運動，有效避免物料黏附篩網并堵塞篩網，可有效保障骨料產線作業率及產線的穩定運行。