变轨迹组合等厚筛分过程料群运动学特性与透筛分布规律

作     者：温鹏飞 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：段晨龙

授予年度：2020年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 081902[工学-矿物加工工程] 08[工学] 

主      题：变轨迹 等厚筛分 筛分机理 运动学 料群分布调控 

摘      要：煤炭是重要的化石能源,是国家经济发展的重要基础。煤炭洗选加工是煤炭清洁利用的第一道工序,是洁净煤技术的源头技术。筛分广泛应用于煤炭分级、脱水、脱介、脱泥,是选煤工业的重要环节。国家能源政策的逐步改革要求选煤厂设备进一步推进大型化、标准化、高效化。传统选煤用等振幅振动筛单位面积处理量小,物料在进料端堆积,整体筛面利用率低,筛分精度差。为了解决上述问题,本论文提出设计新型变轨迹组合等厚筛,通过理论分析与筛分试验,优化各段振动参数,实现高效精细化等厚筛分。基于变轨迹组合等厚筛机模型,建立单元筛动力学模型。通过理论分析和推导,得到单元筛由启动失稳状态到自同步稳定运行的判据,当同步性指数P?1时,单元筛实现自同步。将筛机运行划分为三个阶段:开机过渡阶段、稳定运行阶段和停机阶段。分析稳定运行阶段,不同激振条件下筛体运动学特性。在D=0,k=1.0及D=0.8,k=1.0时,两段单元筛做直线运动,x轴方向运动对整体运动影响不显著。当D=0,k=1.0时,两段单元筛等振幅运动,当D=0.8,k=1.0时,两段单元筛变振幅运动,第一段单元筛A大于第二段单元筛。当D=0.8,k=1.2时,x轴方向运动对整体运动影响显著性增加,A沿筛长方向逐渐减小。研究变轨迹组合等厚筛运动轨迹随时间变化规律,得到不同激振条件下各运行阶段空间演变李萨如图以及稳定运行阶段各测点空间轨迹。发现筛体在开机过渡阶段为逐渐趋稳过程,在稳定运行阶段呈现规则运动。筛体稳定运行过程中,当D=0,k=1.0时,筛体沿筛长方向做等振幅直线运动;当D=0.8,k=1.0时,筛体做第一段单元振幅大于第二段单元筛的变振幅直线运动;当D=0.8,k=1.2时,筛体沿筛长方向做振幅不断减小的变椭圆运动。采用分段采样分级分析的方法,进行6 mm筛分试验研究。探究了两段单元筛等振幅、等振动频率下,最佳激振力与激振频率参数。分析给料速率对筛分效果的影响。结果表明:在两段单元筛等振幅、等振动频率下,激振力F/F=3.8/3.8kN、激振频率f/f=13.5/13.5 Hz、给料速率Q=4 kg/s时,筛分效率η=92.45%,总错配物含量M=3.70%,筛分效果较好。进行变轨迹组合等厚筛分过程料群透筛分布规律研究,优化激振力梯度、两段单元筛频率适配及非平衡激振力系数,实现激振参数优化。结果表明:当激振力梯度D=0.8、激振频率f/f=15.00/11.37 Hz、非平衡激振力系数k=1.2时,物料主要在第一段单元筛透筛,第二段单元筛检查筛分,筛分效率η=96.12%,总错配物含量M=1.82%,较两段单元筛等振幅、等振动频率时筛分效率提高3.67个百分点,总错配物含量降低1.88个百分点,筛分效果达到最佳。采用高速动态拍摄试验分析方法,研究筛分过程颗粒运动学特性。结果表明:随着标记颗粒粒度增大,平均运动时间减小,平均运动速度增大。当D=0,k=1.0时,沿筛长方向,同一粒度级标记颗粒平均运动时间逐渐减小,平均速度逐渐增大;当D=0.8,k=1.0时,沿筛长方向,同一粒度级标记颗粒平均运动时间和平均速度数值接近;当D=0.8,k=1.2时,同一粒度级标记颗粒在第一段单元筛平均运动时间短,平均运动速度大。在第二段单元筛平均运动时间长,平均运动速度小。料群在第二段单元筛停留时间增加,整体筛分时间增加。研究变轨迹组合等厚筛分料群分布调控规律,当D=0,k=1.0时,稳定筛分阶段物料在第一段单元筛堆积,最大料层厚度78.4 mm;第二段单元筛料层较薄,最大料层厚度67.6 mm,物料透筛集中在第一段单元筛;当激振力梯度D=0.8,k=1.0时,稳定筛分阶段物料在两段单元筛趋于等厚,料层厚度较大,第一段单元筛最大料层厚度79.3 mm,第二段单元筛最大料层厚度80.1 mm,第二段单元筛透筛量增加;当D=0.8,k=1.2时,两段单元筛稳定筛分阶段料层厚度趋于一致,第一段单元筛最大料层厚度65.4mm,第二段单元筛最大料层厚度65.9 mm,料层厚度小,物料分层充分,第二段单元筛透筛量显著增加,整体筛面利用率高,筛分效果最佳,实现高效等厚筛分。该论文有图65幅,表14个,参考文献99篇。