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前  言
    篩子與篩分機(jī)都是人類歷史上最古老的一些工具。有關(guān)它們最早的文獻(xiàn)記載，可追溯到公元前1500年。在埃及底比斯的一座寺院中就有一個(gè)篩子繪制在裝飾品中。由編織的蘆桿或穿孔的陶瓷容器制成的碗盆形篩子作為篩子表面。后來(lái)的幾幅有根據(jù)的篩子圖畫(huà)，則是由Agricola G在1558年提供的。
    工業(yè)上制造的篩面，確切地說(shuō)，制造的編織篩網(wǎng)則是在1838年由總部設(shè)在德國(guó)德累斯頓市的L．Heyymann公司開(kāi)始的。大約直到20世紀(jì)前半時(shí)期，大多數(shù)篩面都是由金屬材料制成的（例如金屬絲篩網(wǎng)）。到了20世紀(jì)后半時(shí)期，才見(jiàn)到了關(guān)于橡膠、聚氨酯和其他合成材料篩面的報(bào)道，并且也是從那時(shí)起它們才開(kāi)始得到更加普遍的使用。現(xiàn)在，篩面已是機(jī)械加工和選礦工業(yè)部門中最常用的一些設(shè)備。它們已被廣泛地用于礦石、煤炭、非金屬礦物、化工、回收物資、食品和醫(yī)藥等工業(yè)部門，例如用于物料的篩分、分離和脫水等。
在篩分中，所選擇的篩面和篩分機(jī)本身，都必須與物料的性質(zhì)、要求達(dá)到的分離粒度、分離效率以及某些特定的操作條件相匹配。因此，為了滿足不同的使用目的，已研制出多種篩面和篩分機(jī)方案。下面論述了半透性分離或篩面的功能作用，雖然也考慮過(guò)其他幾種篩分方法，但重點(diǎn)還是介紹了沖程式振動(dòng)篩分法。文中也指出了為實(shí)施或確保達(dá)到上述功能，依據(jù)所需達(dá)到的篩分效率和單位處理能力選擇篩面配置的幾個(gè)重要部件和原則。
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1、篩面的主要功能
1.1概述
    在篩分過(guò)程中，半透性的分離表面（也就是篩面）起著兩個(gè)主要功能：
    1)按顆粒粒度分離物料；
    2)在配置著篩面的一些篩分機(jī)上輸送各粒級(jí)的物料（見(jiàn)圖1）。
    給料在篩面上按粒度分離的過(guò)程中，主要分離單元（第一項(xiàng)主要功能）產(chǎn)出細(xì)粒級(jí)和粗粒級(jí)產(chǎn)品。在這一過(guò)程中，目的（在理想的情況下）就是要確保篩下顆粒在朝著篩孔移動(dòng)時(shí)不受阻礙和順利地通過(guò)篩孔。篩孔必須保持不堵塞，例如由于銷釘狀的、黏性的或球形的顆粒等引起的堵塞。只有某一高度料層中的細(xì)顆到達(dá)篩面時(shí)，篩下產(chǎn)品才能通過(guò)篩孔，它們才有可能得到分離。為此，各種粒度的物料必須在篩面上輸送（第二項(xiàng)主要功能）。給料在篩面上的輸送是很有必要的，一方面是為了在篩面與物料顆粒之間，另一方面是在物料顆粒之間（疏松物料）產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)。隨著篩分機(jī)與篩面的類型不同，場(chǎng)力（重力或離心力）、慣性的振動(dòng)誘導(dǎo)力和沖擊力、摩擦力和流體力的影響也不同，這些力會(huì)使篩下產(chǎn)品在分離界面方向產(chǎn)生離析．并最終根據(jù)幾率定律使篩下產(chǎn)品通過(guò)篩面。篩上產(chǎn)品則是越過(guò)分離面，并進(jìn)入到粗粒物料中。在篩分黏性的或難篩的物料時(shí)，很高的篩分加速度或Kv值有助于提高去團(tuán)聚作用和除去那些堵塞篩孔的顆粒。因此，體積力FM（篩分力）必須大于粘附力FH、阻力FK和庫(kù)侖摩擦力rf之總和。評(píng)價(jià)分離過(guò)程質(zhì)量的判據(jù)有分離精度和篩分效率。對(duì)于定量輸送效率的評(píng)定來(lái)說(shuō)，物料的單位通過(guò)能力是一個(gè)重要的判據(jù)。
    從上述解釋就可理解，篩面的主要功能之間是相互牽連的，并且它們一起決定著篩分過(guò)程的效率。為了確保有效的篩分，必須系統(tǒng)地協(xié)調(diào)好這些功能之間的相互關(guān)系。下面論述了篩面的選擇和給料類型對(duì)所需達(dá)到的分離粒度的依賴關(guān)系。
1.2用特定類型篩面按粒度分離給料
    在選擇篩板或篩面時(shí)，需要考慮的因素有給料類型、粒度和顆粒的形狀分布、顆粒的表面性質(zhì)、水分含量、流動(dòng)特性以及反射性能、所使用的篩分機(jī)類型及其特性、以及要求達(dá)到的分離粒度和要達(dá)到的處理物料能力。
    圖2示出了篩分不同的給料可用的幾種可能的篩面和篩分粒度范圍。給料的范圍從易流動(dòng)的含有很少量接近篩孔尺寸顆粒的物料、接近篩孔尺寸顆粒含量較高的黏性微濕物料，直到水分含量很高的非流動(dòng)物料。每種篩面都被安裝在特定的篩分機(jī)上，并與這種篩分機(jī)配套，以有效地輸送各粒級(jí)的物料。
    光滑表面的鋼篩板(圖2A)有著由沖壓、鉆的、機(jī)械加工的或由激光或水噴射切削的篩孔（例如由Steinhaus和其他公司生產(chǎn)的圓孔形、方孔形或其他形狀篩孔的篩板）。它能比較準(zhǔn)確地用于分離那些有著立方形的但仍屬圓柱狀顆粒的、易流動(dòng)的中等粒度到粗粒的物料。這些篩面已被用于振動(dòng)篩中。
    普通的和斜紋編織的有著特殊方孔和條孔的金屬絲篩網(wǎng)（圖2B）（例如由Havey&Boeckef、Hein、Lehmann、Isenmann、Meister和G. Steinhaus公司提供的產(chǎn)品），已在化工、礦山、非金屬礦和食品工業(yè)中，用于對(duì)接近篩孔尺寸顆粒含量較少的易流動(dòng)物料進(jìn)行細(xì)篩和中篩。
    在接近篩孔尺寸顆粒含量很高的難篩物料（例如潮濕的礦石、非金屬礦、煤炭、化工產(chǎn)品等）的中篩中，細(xì)線網(wǎng)篩面（圖2C和圖3）已被用于間接振動(dòng)篩上。
    波浪形垂直于篩分水平面的光滑的D型細(xì)線網(wǎng)篩面（圖3a和b），適用于以較低的分離精度和很高的物料通過(guò)速率，來(lái)篩分黏性的、潮濕的、立方形物料。如果篩孔寬度小于10 mm、水分含量不超過(guò)8%的條件下，它們可用于篩分煤炭。
    水平波浪的S型細(xì)線網(wǎng)篩面（有近似的方形孔）以及交替狀水平波浪和光滑的Tria型細(xì)線網(wǎng)篩面（圖3c和d），可用于篩分潮濕和黏性物料（例如煤炭、礦石、化工產(chǎn)品和食品），它可達(dá)到相當(dāng)高的分離精度。在上述這些篩面上，由高耐磨的合成材料（例如特種聚氨酯）構(gòu)成的橫向連接，這種連接的篩面的自清洗作用和篩面的使用年限比細(xì)絲編織的橫向連接要好。若給料中大約含有10%的粒度至少達(dá)到篩孔寬度5倍的具敲擊性能顆粒，就能確保上述這種細(xì)線網(wǎng)篩面的自清洗作用。
    為了用細(xì)線網(wǎng)篩面替代由圓孔或方孔組成的沖孔篩面，圖9中的一些數(shù)值（見(jiàn)第3節(jié)）可作為選擇篩孔寬度的初步依據(jù)。
    橡膠或聚氨酯篩板（圖2D）都適于安裝在間接振動(dòng)篩上，用以干或濕的含有接近篩孔尺寸顆粒的黏性物料（例如礦石、非金屬礦、再生物料等）的細(xì)篩和中篩。對(duì)某些可能有著很高含量接近篩孔尺寸顆粒的、濕的和黏性物料，可采用軟質(zhì)橡膠(肖氏硬度35。)篩面，而對(duì)于一些磨蝕性的物料，則可使用硬度較大的橡膠（例如肖氏硬度604）篩面。這種選擇方案同樣也適用于聚氨酯篩面，可生產(chǎn)出肖氏硬度從35～904的鑄模的、錐形擴(kuò)張口的、篩孔寬度小于2mm到0.15 mm的篩面。
    上述各種篩面已被用作嵌入式鋼材加固篩面（如圖4和圖5所示），或是作為經(jīng)鋼絲繩的縱向或十字形加固的拉力篩面用于間接振動(dòng)篩中（圖6）。加固或嵌入式鋼絲的措施已被用以確保篩面的承載能力，并因此而實(shí)現(xiàn)它的第二項(xiàng)主要功能（見(jiàn)3.2節(jié)圖11）。對(duì)于部分已用舊的或有缺陷的篩子，十字拉力篩面能快速、容易和低成本的更換篩面。盡管預(yù)計(jì)它的費(fèi)用約比鋼質(zhì)篩面高出10倍，但由于上述這幾種篩面的使用年限要長(zhǎng)10～20倍，以及它們很低的噪音水平，所以其重要性正在顯示出來(lái)。
    在德國(guó)非金屬礦物工業(yè)部門使用的篩分機(jī)中，60%以上都配置有聚氨酯篩面。金屬絲篩面主要用在那些間歇操作和生產(chǎn)能力較小的企業(yè)中。細(xì)線網(wǎng)篩中(圖2C)，水平波浪篩面(S-細(xì)線網(wǎng)篩，圖3C)占30%～50%。在用敲打篩面篩分中等粒度的不流動(dòng)的很濕的物料（例如再生物料、木質(zhì)的、渣狀的物料）時(shí)，已采用經(jīng)鋼絲加固的或沒(méi)有加固的沖孔的橡膠或聚氨酯篩網(wǎng)（見(jiàn)圖2C和圖7）。
    配置著圓柱形懸臂頂梁（固定在橫梁上）的懸臂頂梁篩面(圖2F)，已用于對(duì)特別難篩的、黏性的、潮濕的、不流動(dòng)的物料（施工場(chǎng)地的混合廢料、再生物料等）進(jìn)行中篩和粗篩。它們已越來(lái)越多地用于以不同品牌提供的一些階梯或排列的間接振動(dòng)篩分機(jī)中。雖然達(dá)到了很高的物料處理能力，但分離效率有所降低。懸臂頂梁篩面也能用作固定的格篩，例如以很低的分離精確度用于篩出粗粒級(jí)中的難篩物料。
1.3在某些篩分機(jī)上輸送各粒級(jí)的物料
    物料在某些篩分機(jī)上輸送的情況示于圖1。在本評(píng)述中，只指定了幾種篩分機(jī)，它們都是基于沖程式振動(dòng)篩分的原理進(jìn)行操作的。作者在文獻(xiàn)中已論述過(guò)與篩面優(yōu)化有關(guān)的一些問(wèn)題，以及顆粒在沖程式振動(dòng)篩分機(jī)和其他篩分機(jī)上的運(yùn)動(dòng)情況。
    根據(jù)篩分機(jī)的用途不同，相當(dāng)多的篩面類型、多種改進(jìn)過(guò)的篩分機(jī)以及大量的篩面/篩分機(jī)組合方式都已在不同現(xiàn)場(chǎng)使用。在下面的第2至第4節(jié)中，比較詳細(xì)地論述了某些設(shè)備部件和篩面配置原則，以便在沖程式振動(dòng)篩分過(guò)程中實(shí)現(xiàn)篩面的上述兩項(xiàng)主要功能。
2、為實(shí)現(xiàn)篩面的主要功能所需的設(shè)備部件與篩面配置原則
    最重要的部件和配置原則就是篩面的幾何形狀、篩面材質(zhì)和特定的機(jī)械設(shè)計(jì)原則。
    圖1列出了與篩面主要功能1和2有關(guān)的、能提高篩分效率和處理能力的設(shè)備部件和配置原則，重點(diǎn)針對(duì)沖程式振動(dòng)篩的情況，分析了它們?cè)谀承┖Y面和篩分機(jī)中的應(yīng)用。首先可以確定，存在著大量的設(shè)備部件和配置原則，它們之間有時(shí)還會(huì)存在著復(fù)雜的相互關(guān)系。因此，如果不對(duì)其他部件進(jìn)行分析，就很難分析一個(gè)部件或原則對(duì)于可達(dá)到的分離效果和處理能力的影響。然而在示于圖1中的矩陣中，曾試圖查明和評(píng)價(jià)應(yīng)用上述部件和原則對(duì)篩分性能的影響（方形與圓形的圖例）。表中列出的不同篩面的篩分效率和處理能力（方形和圓形圖例）與每個(gè)配置部件和篩分機(jī)類型有關(guān)。每一列中都包含一些關(guān)于各個(gè)配置部件的適用性和篩分效率指標(biāo)。在下一節(jié)中將論述與篩面幾何形狀有關(guān)的配置因素。
3、篩面的幾何形狀
    關(guān)于篩面的幾何形狀、篩孔形狀和它們的橫截面形狀、篩孔寬度Z、篩面厚度s與篩孔寬度l的比值以及篩面傾角p等，都是影響分離效率和處理能力的特別重要因素。另外，階梯式篩面能提高處理能力。