CN107344167A - 离析离心式物料筛分分级工艺及其专用设备 - Google Patents

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杨晓东
代五祥
张俊
张博
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Abstract

本发明涉及一种离析离心式物料筛分分级工艺及其专用设备，将物料从筛子中心上方的给料筒给入，通过入料锥顶部的螺旋给料装置均匀向筛面给料，物料离开给料筒后，在重力的作用下，经过入料锥均匀分料，向筛面瀑落，物料首先在离析效应的作用下，不同粒径颗粒(r)初步分层，较小颗粒聚积在筛面中心周围，越大的颗粒越远离中心；同时由于辐射状筛条间隙B(筛缝)从中心向外越来越宽，小颗粒物料首先通过靠近中心部位的较狭窄筛缝透筛。本发明利用旋转产生离心力作用促使物料运动和分离，比单纯利用振动驱动物料运动更加节能，筛分粘湿物料、轻物质更有效率，成品料分离粒级更灵活。

Description

离析离心式物料筛分分级工艺及其专用设备
技术领域
本发明属于建筑废弃物资源化、再生材料应用与制备关键技术领域；具体涉及到一种应用于建筑废弃物的分类与再生料处理技术的新型物料筛分分级方法及其装置。
背景技术
在冶金、煤炭、建材、化工和食品加工等工业部门，筛分作业是一个重要的生产环节，需大量使用筛分机械。干法筛分作业是将物料给料到装有筛面的筛分机上，颗粒通过抛射运动与筛孔进行比较后，小于筛孔尺寸的颗粒透筛的过程。当前常用的筛分方法是物料通过倾斜的筛面(如图1)，在振动力和重力的作用下，把物料进行分层和分离，较大的颗粒上升到振动料堆的顶部，同时较小的颗粒通过空位下降到料堆的底部；筛分物料粒径与筛网孔径反复比较，小于筛网孔径的颗粒通过筛网，大于筛网孔径的颗粒保留在筛网上，最终从筛面终端排出。
建筑废弃物是指在建筑建设期间和拆旧时期产生的碎混凝土块、砖块、渣石、瓷砖、玻璃、塑料、木头等。在建筑施工过程中，每1万平方米会产生200吨至900吨建筑废弃物；每拆除一万平方米旧建筑，会产生7000吨至13000吨建筑废弃物。建筑在建材生产、建造、使用、拆除等生命周期内消耗全球水资源的42％、能源和材料的50％、耕地的48％，对全球空气和水污染占比达50％。在我国能耗结构中，建筑能耗占据44.7％。据统计，近几年我国每年建筑废弃物的排放总量约为35.5亿吨之间，占城市垃圾的比例约为40％，产量惊人。建筑废弃物资源化处置，能够将建筑废弃物100％进行再生处置，是当前世界上最优异的建筑废弃物处理办法。
当前，部分建筑废弃物回收后一般的处理方式与用途为：制低价值的砖(如人行道砖、景观砖)、混凝土加气砖等。以此造成每年建筑废弃物的回收待处理量大，而实际综合利用率低下，大部分建筑废弃物还停留在通过填埋方式处理的困局。其实，当建筑废弃物破碎后的颗粒越细碎、粉末化，利用的价值越高，用来制备的后端建材产品(如混凝土、砂浆、免烧砖)品质越高，制备的预制件强度大。本发明用于建筑废弃物回收过程中的物料分类、分级，特别是对于建筑废弃物中的轻物质和有机杂质的分离具有独特优势，从而实现建筑废弃物的高效回收和资源化利用，并有效的保证了再生料的品质。如图1所示，振动筛分法分层发生在a到b间的给料及振动位置，最多的颗粒在b到c间发生分离，c到d间分层已基本完成，物料反复的分离。当颗粒粒径d＞1.5a(a是筛网孔径)时，该颗粒很难进入筛孔参与分离；当颗粒粒径d＜0.5a时，该颗粒很容易透过筛网；当颗粒粒径0.5a＜d＜1.5a时，该部分颗粒为关键的分离颗粒，直接影响到筛分机的产量和筛分效率。在筛分潮湿或细物料时，因物料之间很难达到理想的分层效果。影响分离效果的因素包括物料的粒径组成、颗粒形状和筛网形式，当颗粒0.5a＜d＜a经常需要通过数次比较尝试之后才能通过筛网，而a＜d＜1.5a容易造成筛网堵塞。不适应于湿润、粘性、坚硬及细物料的干法深度筛分。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决上述问题，提出一种离析离心式物料筛分分级工艺，该离析离心式物料筛分分级工艺利用旋转产生离心力作用促使物料运动和分离，比单纯利用振动驱动物料运动更加节能，筛分粘湿物料、轻物质更有效率，成品料分离粒级更灵活。
本发明的目的之二是为了解决上述问题，提出一种离析离心式物料筛分分级工艺的专用设备，该离析离心式物料筛分分级工艺的专用设备具有设计科学，结构合理，结构简单，仅单层圆形筛面，安装维护简便，筛网不易堵塞的特点。
本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：离析离心式物料筛分分级工艺，其特征在于：将物料从筛子中心上方的给料筒给入，通过入料锥顶部的螺旋给料装置均匀向筛面给料，物料离开给料筒后，在重力的作用下，经过入料锥均匀分料，向筛面瀑落，物料首先在离析效应的作用下，不同粒径颗粒(r)初步分层，较小颗粒聚积在筛面中心周围，越大的颗粒越远离中心；同时由于辐射状筛条间隙B(筛缝)从中心向外越来越宽，小颗粒物料首先通过靠近中心部位的较狭窄筛缝透筛，而大颗粒不会透筛，越向外，大颗粒也会逐渐透筛；其次，筛面是旋转的，落在其上的物料受到离心力的作用向筛面四周扩散，扩散过程中物料逐渐透筛，因此透筛物料粒级沿筛面半径方向有序排列，在筛面下方设置合适集料装置可实现任意粒径段的物料收集。由于筛面由径向筛条组成，不存在圆周方向的筛条，且筛缝逐渐变宽，物料运动中不受阻碍，因而不会发生聚积和堵塞；物料运动到筛面最边缘若粒径仍大于筛缝宽度，则从筛面边缘排出；物料在筛面上运动过程中，筛面除了旋转运动还有垂直于筛面方向的强制振动，会增加物料接触筛面的机会，增大透筛几率，筛面强制振动对于筛分粘性、湿润物料、大块轻物质效果更加明显；主轴采用可调速电机驱动，任意改变筛面旋转速度，可以实现物料离心运动速度的无级变化，达到调整透筛物料粒级的目的。
本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的：离析离心式物料筛分分级工艺的专用设备，其特征在于：由一段或者多段环形锥面组成的伞形筛面和穿过其中心的主轴以及位于筛面中心上方的入料锥组成；所述伞形筛面由若干径向辐射状筛条组成，所述筛面轴线竖直放置，所述主轴从中心纵向穿过并与筛面联接为一体；所述入料锥与主轴同轴，所述入料锥上部设置螺旋叶片给料机构，所述螺旋叶片给料机构与入料锥连为一体，可随筛面一起转动；所述伞形筛面框架下部沿圆周方向装有一定数量的振动电机，所述伞形筛面、主轴在电机及减速机的驱动下旋转，同时振动电机可以驱使伞形筛面按一定频率和振幅进行振动；所述伞形筛面下方设置若干环状集料槽，用于收集从筛面透过的物料，所述环状集料槽以主轴轴心为圆心，内、外径尺寸(R，R+ΔR)以需要收集的物料粒级阶段大小来确定，所述环状集料槽固定于机架或者地面；在环状集料槽底部合适位置设置出料口，每个环状集料槽内安装集料刮板，刮板与主轴相连，随主轴一起转动，将落到环状集料槽内的物料刮进出料口，出料口下方设置导料管将料导走；筛体四周和上部设置全密封集尘罩，可密闭物料筛分中产生的扬尘和起到安全防护的作用；集尘罩上部设置收尘管，外接除尘器将扬尘导走和收集。
本工艺采用筛体运动形式以圆周水平旋转加振动代替单一的振动运动，筛分效率更高、能耗更低、噪音更小；透筛物料粒级沿筛面半径方向有序排列，在筛面下方设置合适集料装置可实现任意粒径段的物料收集，适合于自动控制；筛面转速无级可调，可实现对任意粒级的物料筛分和收集。
本专用设备采用一段或者多段环形锥面组成的伞形筛面；筛网只有径向筛条，无纬线方向筛条，且筛缝间隙沿筛面中心向四周逐渐扩大，物料不受阻碍，抗堵塞能力强，适合干湿物料的筛分；采用螺旋叶片给料装置，给料均匀，且与主轴同步转动，实现了给料量的自动调节；筛分机筛面层数仅一层，结构简单，可靠性高，维修方便；全密闭结构，防尘降噪。
附图说明
图1是振动筛分法分层和分离过程分析图；
图2本发明的的传动结构示意图；
图3本发明的伞形筛面结构示意图；
图4本发明的物料筛分通道结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
实施例：参见附图1、2、3、4，离析离心式物料筛分分级工艺，将物料从筛子中心上方的给料筒4给入，通过入料锥2顶部的螺旋给料装置3均匀向筛面给料，物料离开给料筒4后，在重力的作用下，经过入料锥2均匀分料，向筛面1瀑落，物料首先在离析效应的作用下，不同粒径颗粒(r)初步分层，较小颗粒聚积在筛面中心周围，越大的颗粒越远离中心；同时由于辐射状筛条13间隙B(筛缝)从中心向外越来越宽，小颗粒物料首先通过靠近中心部位的较狭窄筛缝透筛，而大颗粒不会透筛，越向外，大颗粒也会逐渐透筛；其次，筛面1是旋转的，落在其上的物料受到离心力的作用向筛面四周扩散，扩散过程中物料逐渐透筛，因此透筛物料粒级沿筛面半径方向有序排列，在筛面下方设置合适集料装置可实现任意粒径段的物料收集。由于筛面由径向筛条组成，不存在圆周方向的筛条，且筛缝逐渐变宽，物料运动中不受阻碍，因而不会发生聚积和堵塞；物料运动到筛面最边缘若粒径仍大于筛缝宽度，则从筛面边缘排出；物料在筛面上运动过程中，筛面除了旋转运动还有垂直于筛面方向的强制振动，会增加物料接触筛面的机会，增大透筛几率，筛面强制振动对于筛分粘性、湿润物料、大块轻物质效果更加明显；主轴8采用可调速电机9驱动，任意改变筛面1旋转速度，可以实现物料离心运动速度的无级变化，达到调整透筛物料粒级的目的。
离析离心式物料筛分分级工艺的专用设备，由一段或者多段环形锥面组成的伞形筛面1和穿过其中心的主轴8以及位于筛面中心上方的入料锥2组成；所述伞形筛面由若干径向辐射状筛条13组成，所述筛面1轴线竖直放置，所述主轴8从中心纵向穿过并与筛面1联接为一体；所述入料锥2与主轴8同轴，所述入料锥2上部设置螺旋叶片给料机构3，所述螺旋叶片给料机构3与入料锥2连为一体，可随筛面1一起转动；所述伞形筛面1框架下部沿圆周方向装有一定数量的振动电机14，所述伞形筛面1、主轴8在电机9及减速机10的驱动下旋转，同时振动电机14可以驱使伞形筛面1按一定频率和振幅进行振动；所述伞形筛面1下方设置若干环状集料槽7，用于收集从筛面1透过的物料，所述环状集料槽7以主轴8轴心为圆心，内、外径尺寸(R，R+ΔR)以需要收集的物料粒级阶段大小来确定，所述环状集料槽7固定于机架或者地面；在环状集料槽7底部合适位置设置出料口11，每个环状集料槽内安装集料刮板12，刮板与12主轴8相连，随主轴8一起转动，将落到环状集料槽7内的物料刮进出料口11，出料口下方设置导料管将料导走；筛体四周和上部设置全密封集尘罩6，可密闭物料筛分中产生的扬尘和起到安全防护的作用；集尘罩上部设置收尘管5，外接除尘器将扬尘导走和收集。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种离析离心式物料筛分分级工艺，其特征在于：将物料从筛子中心上方的给料筒(4)给入，通过入料锥(2)顶部的螺旋给料装置(3)均匀向筛面给料，物料离开给料筒(4)后，在重力的作用下，经过入料锥(2)均匀分料，向筛面(1)瀑落，物料首先在离析效应的作用下，不同粒径颗粒(r)初步分层，较小颗粒聚积在筛面中心周围，越大的颗粒越远离中心；同时由于辐射状筛条(13)间隙B(筛缝)从中心向外越来越宽，小颗粒物料首先通过靠近中心部位的较狭窄筛缝透筛，而大颗粒不会透筛，越向外，大颗粒也会逐渐透筛；其次，筛面(1)是旋转的，落在其上的物料受到离心力的作用向筛面四周扩散，扩散过程中物料逐渐透筛，因此透筛物料粒级沿筛面半径方向有序排列，在筛面下方设置合适集料装置可实现任意粒径段的物料收集。由于筛面由径向筛条组成，不存在圆周方向的筛条，且筛缝逐渐变宽，物料运动中不受阻碍，因而不会发生聚积和堵塞；物料运动到筛面最边缘若粒径仍大于筛缝宽度，则从筛面边缘排出；物料在筛面上运动过程中，筛面除了旋转运动还有垂直于筛面方向的强制振动，会增加物料接触筛面的机会，增大透筛几率，筛面强制振动对于筛分粘性、湿润物料、大块轻物质效果更加明显；主轴(8)采用可调速电机(9)驱动，任意改变筛面(1)旋转速度，可以实现物料离心运动速度的无级变化，达到调整透筛物料粒级的目的。
2.一种离析离心式物料筛分分级工艺的专用设备，其特征在于：由一段或者多段环形锥面组成的伞形筛面(1)和穿过其中心的主轴(8)以及位于筛面中心上方的入料锥(2)组成；所述伞形筛面由若干径向辐射状筛条(13)组成，所述筛面(1)轴线竖直放置，所述主轴(8)从中心纵向穿过并与筛面(1)联接为一体；所述入料锥(2)与主轴(8)同轴，所述入料锥(2)上部设置螺旋叶片给料机构(3)，所述螺旋叶片给料机构(3)与入料锥(2)连为一体，可随筛面(1)一起转动；所述伞形筛面(1)框架下部沿圆周方向装有一定数量的振动电机(14)，所述伞形筛面(1)、主轴(8)在电机(9)及减速机(10)的驱动下旋转，同时振动电机(14)可以驱使伞形筛面(1)按一定频率和振幅进行振动；所述伞形筛面(1)下方设置若干环状集料槽(7)，用于收集从筛面(1)透过的物料，所述环状集料槽(7)以主轴(8)轴心为圆心，内、外径尺寸(R，R+ΔR)以需要收集的物料粒级阶段大小来确定，所述环状集料槽(7)固定于机架或者地面；在环状集料槽(7)底部合适位置设置出料口(11)，每个环状集料槽内安装集料刮板(12)，刮板与(12)主轴(8)相连，随主轴(8)一起转动，将落到环状集料槽(7)内的物料刮进出料口(11)，出料口下方设置导料管将料导走；筛体四周和上部设置全密封集尘罩(6)，可密闭物料筛分中产生的扬尘和起到安全防护的作用；集尘罩上部设置收尘管(5)，外接除尘器将扬尘导走和收集。
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