CN212821118U

CN212821118U - 一种高效机制砂用静态分级机

Info

Publication number: CN212821118U
Application number: CN202021636918.2U
Authority: CN
Inventors: 豆海建; 聂文海; 徐达融; 王维莉; 柴星腾
Original assignee: Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co Ltd
Current assignee: Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2021-03-30
Anticipated expiration: 2030-08-07

Abstract

本实用新型公开了一种高效机制砂用静态分级机，包括进料口、进风口、分级隔板、一级重产物出口、二级分选区、二级重产物出口和出风口，分级隔板位于静态分级机进料口和一级重产物出口之间，整个分级隔板为由多组V字形分级隔板以一定间距叠置并向进风口侧倾斜的阶梯形结构，远离进风口一端的静态分级机内形成二级分选区；进风口位于静态分级机一侧中部，进风口中心线位于整个分级隔板截面的1/3～2/3处，进风口处上、下外壳与进风口之间的角度分别在120°～150°之间。本实用新型采用中心进风结构、及与之相匹配的分级隔板结构，形成有利于粗颗粒分选的流场结构，减少了分选所需分选风量和能耗，减少设备压损，提高了分选效率。

Description

一种高效机制砂用静态分级机

技术领域

本实用新型涉及建筑材料中细骨料分选技术领域，特别是涉及一种高效机制砂用静态分级机。

背景技术

随着河砂资源日益枯竭及当前对生态环保的重视，机制砂正逐步取代天然砂。机制砂是指经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或工艺废渣颗粒，但不包括软质、风化的颗粒砂、也称人工砂。根据GB/T14684-2011要求，机制砂中小于75μm的颗粒至少小于10％，因此通常采用动态与静态分选技术结合的方式进行机制砂的分选，动态分选出小于75μm的颗粒，静态分选出75μm-4.75mm的颗粒。

目前的机制砂静态的分选产品主要为：大于4.75mm粗骨料，2.36-4.75mm机制砂，1.18-2.36mm机制砂，0-1.18mm半成品机制砂(含小于75μm颗粒)。目前的机制砂静态分选设备主要采用与水泥工业结构类似的V型选粉机，且现有机制砂静态分选设备通常采用上进风的方式，导致分选区域上部风速高，下部风速低；同时，分选物料在现有机制砂静态分选设备中的运动经常偏离分选气流，因此存在粗颗粒分选粒度无法控制，分选效率低，分选所需的风量高的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高效机制砂用静态分级机，该静态分级机解决了机制砂空气分选所用风量过高，能耗高，分选精度差的问题。

本实用新型是这样实现的，一种高效机制砂用静态分级机，包括进料口、进风口、分级隔板、一级重产物出口、二级分选区、二级重产物出口和出风口，所述进料口位于静态分级机顶部，所述进风口和出风口分别位于分级隔板的两侧，所述分级隔板位于静态分级机内的进料口和一级重产物出口之间，所述分级隔板为由进风口侧分级隔板和出风口侧分级隔板分别向外倾斜构成的V字形结构，整个分级隔板为由多组V字形分级隔板以一定间距叠置并向进风口侧倾斜的阶梯形结构，远离进风口一端的静态分级机内形成二级分选区，所述二级重产物出口位于二级分选区底部；所述进风口位于静态分级机一侧的中部，所述进风口中心线位于整个分级隔板截面的1/3～2/3处。

待分选的物料由进料口进入，落入到分级隔板上，来自进风口的风通过分级隔板从出风口排出，物料在每一层分级隔板间气流的作用下完成分选，分选重产物会落到下一层分级隔板上进行下一次分选，分选轻产物会随气流带出分级隔板，最后一层分级隔板落下的重产物便是最终的一级重产物，被气流从分级隔板带出的轻产物经过二级分选区的分选得到二级重产物与轻产物，轻产物与空气从出风口排出。本实用新型针对机制砂类粗颗粒的分选，采用中心进风结构及与中心进风结构相匹配的分级隔板结构，形成有利于粗颗粒分选的流场结构，减少分选所需的能耗，提高分选效率。避免了现有机制砂用静态分选设备采用与水泥工业V型选粉机相似的上进风结构，导致流场分布不合理，分选效率低，能耗高的问题。

优选的，所述进风口处的上、下外壳与进风口之间的角度分别在120°～150°之间。

进一步优选的，所述进风口处的上、下外壳与进风口的角度相同或不同。

优选的，每个所述出风口侧分级隔板与相邻的上下两个进风口侧分级隔板的距离比为1.5/1～2/1，所述出风口侧分级隔板与相邻且靠上方的进风口侧分级隔板的距离大于出风口侧分级隔板与相邻且靠下方的进风口侧分级隔板的距离，

优选的，所述出风口侧分级隔板与相邻且靠上方的进风口侧分级隔板的延长线相交。

优选的，所述进风口侧分级隔板的倾斜角度为40°～80°，所述进风口侧分级隔板和出风口侧分级隔板之间夹角为90°。

优选的，所述出风口侧分级隔板的长度与进风口侧分级隔板的长度比为3/2～3/1。

优选的，所述出风口位于静态分级机顶部或位于与进风口平行的静态分级机的另一侧

采用上述静态分级机进行的机制砂分级工艺，包括如下步骤：

S1、采用静态分级机利用进风口进气气流对由进料口进入的待分选物料进行多级分选；

所述静态分级机的用风量采用如下公式进行计算：

Q＝1000×P/C_s

其中：Q为静态分级机的用风量，单位为m³/h；

P为喂料量，单位为t/h；

C_s为喂料浓度，单位为kg/m³；

所述出风口侧分级隔板的长度采用如下公式进行计算：

L＝K₁×P+K₂×Q+0.158

其中：L为出风口侧分级隔板的长度，单位为m；

Q为静态分级机的用风量，单位为m³/h；

P为喂料量，单位为t/h；

K₁与K₂为相关系数，其中K₁取0.0015-0.0033，K₂取0.001-0.002；

所述进风口侧分级隔板或出风口侧分级隔板的数目采用如下公式进行计算：

其中：N为进风口侧分级隔板或出风口侧分级隔板的数目；

Q为静态分级机的用风量，单位为m³/h；

D为相邻两个出风口侧分级隔板间的间距，单位为m；

B为设备的宽度，单位为m；

V为出风口侧分级隔板间的风速，单位为m/s；

S2、分别收集各粒级产物。

优选的，当静态分级机与动态选粉机结合使用时，在静态分级机进风口处增设一个带风量调节阀门的支路风管，所述支路风管出风口与动态选粉机进风口相连接。

本实用新型具有以下优点和有益效果：

本实用新型采用中心进风结构及与中心进风结构相匹配的分级隔板结构，形成有利于粗颗粒分选的流场结构，减少分选所需的能耗，提高分选效率；本实用新型的高效机制砂用静态分级机与现有设备相比，在相同分选粒度条件下，可减少26％的分选风量，设备压力损失减少25％，电耗降低40％左右，分选效率提高5-15％；避免了现有机制砂用静态分选设备采用与水泥工业V型选粉机相似的上进风结构，导致流场分布不合理，分选效率低，能耗高的问题。

附图说明

图1是本实用新型的实施例一提供的静态分级机的立体图；

图2是本实用新型的实施例一提供的静态分级机的主视图；

图3是本实用新型的实施例一提供的静态分级机的中心进风结构示意图；

图4是本实用新型的实施例一提供的静态分级机的分级隔板结构示意图；

图5是采用本实用新型实施例一的静态分级机与传统机制砂分选设备的一级分选曲线图；

图6是本实用新型的实施例二提供的静态分级机的立体图；

图7是采用本实用新型实施例二的静态分级机与传统机制砂分选设备的一级分选曲线图；

图8是采用本实用新型实施例一的静态分级机与实施例二的静态分级机的二级分选曲线图；

图9是本实用新型的静态分级机与动态选粉机结合使用时的分选工艺示意图。

图中：1、进风口；2、进风口侧分级隔板；3、出风口侧分级隔板；4、二级分选区；5、出风口；6、进料口；7、一级重产物出口；8、二级重产物出口；9、静态分级机；10、动态选粉机；11、风量调节阀门；12、支路风管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的实施例提供一种高效机制砂用静态分级机，包括进料口、进风口、分级隔板、一级重产物出口、二级分选区、二级重产物出口和出风口，所述进料口位于静态分级机顶部，所述进风口和出风口分别位于分级隔板的两侧，所述分级隔板位于静态分级机内的进料口和一级重产物出口之间，所述分级隔板为由进风口侧分级隔板和出风口侧分级隔板分别向外倾斜构成的V字形结构，整个分级隔板为由多组V字形分级隔板以一定间距叠置并向进风口侧倾斜的阶梯形结构，远离进风口一端的静态分级机内形成二级分选区，所述二级重产物出口位于二级分选区底部；所述进风口位于静态分级机一侧的中部，所述进风口中心线位于整个分级隔板截面的1/3～2/3处。

优选的，每个所述出风口侧分级隔板与相邻的上下两个进风口侧分级隔板的距离比为1.5/1～2/1，所述出风口侧分级隔板与相邻且靠上方的进风口侧分级隔板的距离大于出风口侧分级隔板与相邻且靠下方的进风口侧分级隔板的距离(合适的距离可以使物料方便落在进风口侧分级隔板上，减少物料的返混与能量浪费，合适的距离比可以在出风口侧的分级隔板间产生均匀的流场增加分选清晰度)。

优选的，所述出风口侧分级隔板与相邻且靠上方的进风口侧分级隔板的延长线相交(保证进风口侧分级隔板的物料落在出风口侧分级隔板上)。

优选的，所述进风口侧分级隔板的倾斜角度为40°～80°(角度太小会使落在分级隔板上的物料无法分选，角度太大会产生不利于形成物料分选的流场且会增加设备阻力)，所述进风口侧分级隔板和出风口侧分级隔板之间夹角为90°(角度小于90度，出风口侧分级隔板间流场均匀性降低，角度大于90度，分级隔板的分选清晰度降低)。

优选的，所述出风口侧分级隔板的长度与进风口侧分级隔板的长度比为3/2～3/1(出风口侧分级隔板过短，物料来不及分选就被带出了分级隔板；出风口侧分级隔板过长，会增加物料在分级隔板上的输送阻力，导致分选出的细物料无法被带出分级隔板而落入到粗物料产品中)。

优选的，所述出风口位于静态分级机顶部或位于与进风口平行的静态分级机的另一侧。

所述静态分级机的用风量采用如下公式进行计算：

Q＝1000×P/C_s

其中：Q为静态分级机的用风量，单位为m³/h；

P为喂料量，单位为t/h；

C_s为喂料浓度，单位为kg/m³；

所述出风口侧分级隔板的长度采用如下公式进行计算：

L＝K₁×P+K₂×Q+0.158

其中：L为出风口侧分级隔板的长度，单位为m；

Q为静态分级机的用风量，单位为m³/h；

P为喂料量，单位为t/h；

K₁与K₂为相关系数，其中K₁取0.0015-0.0033，K₂取0.001-0.002；

其中：N为进风口侧分级隔板或出风口侧分级隔板的数目；

Q为静态分级机的用风量，单位为m³/h；

D为相邻两个出风口侧分级隔板间的间距，单位为m；

B为设备的宽度，单位为m；

V为出风口侧分级隔板间的风速，单位为m/s；

S2、分别收集各粒级产物。

为方便叙述设定如下工艺参数：

静态分级机风量计算参数：喂料量P(t/h)，设备用风量Q(m³/h)，喂料浓度C_s(kg/m³)；

进风口中心进风结构参数：进风口中心线与整个分级隔板截面的交点距整个分级隔板截面边缘的距离为L1(mm)，整个分级隔板截面长度为L2(mm)，进风口处上、下外壳与进风口之间的角度相同均为A1(°)；

分级隔板结构参数：进风口侧分级隔板的宽度、出风口侧分级隔板的宽度与整个设备的宽度相同，宽度均为B(mm)；相邻两个出风口侧分级隔板间的间距为D(mm)，出风口侧分级隔板与相邻且靠上方的进风口侧分级隔板的距离为D1(mm)，出风口侧分级隔板与相邻且靠下方的进风口侧分级隔板的距离为D2(mm)，进风口侧分级隔板与出风口侧分级隔板之间的角度为A2(°)，进风口侧分级隔板的倾斜角度为A3(°)，出风口侧分级隔板3的长度为L3(mm)，进风口侧分级隔板2的长度为L4(mm)，出风口侧分级隔板3间的风速为V(m/s)，进风口侧分级隔板与出风口侧分级隔板的数目相同，数目均为N。

实施例1

请参阅图1～4，本实施例的静态分级机的具体参数如下：

(1)出风口5位于静态分级机顶部；

(2)对于机制砂的分选，喂料浓度Cs取2.6～4kg/m³，设备用风量Q＝1000×P/Cs；

(3)气流从进风口1进入，进风口采用中心进风结构，中心进风结构示意图如图3所示，本实施例中L1/L2优选为1/2，进风口处上、下外壳与进风口之间的角度A1为120°～150°；

(4)待分选的物料由进料口6进入，落入到进风口侧分级隔板2上，因重力随后落入到出风口侧分级隔板3上；

(5)进风口侧分级隔板2含有多块，每块进风口侧分级隔板2的长度、角度、及进风口侧分级隔板2间的间距相同，出风口侧含有与进风口侧相同数目的分级隔板，每块出风口侧分级隔板3的长度、角度、及出风口侧分级隔板3间的间距相同；

(6)分级隔板结构示意图如图4所示。D1/D2为1.5/1～2/1；进风口侧分级隔板2与相邻出风口侧分级隔板3之间的角度A2为90°；进风口侧分级隔板2的倾斜角度A3为40°～80°；

(7)出风口侧分级隔板3的长度L3与进风口侧分级隔板2的长度L4的比例关系L3/L4为3/2～3/1；

(8)分级隔板数目N＝Q/(0.0036×D×B×V)，进风口侧分级隔板2与出风口侧分级隔板3的数目相等，均为N；

(9)进风口侧分级隔板2与出风口侧分级隔板3的结构是在中心进风结构为前提条件下存在的，从而形成有利于粗颗粒分选的流场结构；

(10)来自进风口1的气流通过进风口侧分级隔板2进入出风口侧分级隔板3，落入出风口侧分级隔板3上的物料在气流的作用下完成分选，分选轻产物会随气流带出出风口侧分级隔板3，分选重产物会落到下一层进风口侧分级隔板2，随后落入下一层出风口侧分级隔板3上进行下一次分选；最后一层出风口侧分级隔板3落下的重产物进入一级重产物出口7，被气流从出风口侧分级隔板3带出的轻产物经过二级分选区4的分选分别进入二级重产物出口8与出风口5(即轻产物出口)，气流最终从出风口5排出；

(11)出风口侧分级隔板3间的风速V决定了一级分级粒度是多少，通过数值计算与试验验证，风速V与一级分级粒度的关系如表1所示。

表1一级分级粒度与风速V之间的关系

一级分级粒度/mm	风速V/m/s
		4.75	13.35
3.14	10.56
		2.36	9.15

由表1可知，随着一级分级粒度增大，所需的风速也逐渐增大，但增大幅度有所不同。

通过CFD数值计算与试验验证，采用本实用新型实施例1的静态分级机与传统机制砂分选设备的阻力情况见表2所示。

表2不同机制砂分选设备的阻力对比

由表2知，采用本实用新型实施例1的静态分级机较传统机制砂分选设备阻力降低23～28％。

通过DEM-CFD耦合数值计算与试验验证，相同风量下，采用本实用新型实施例1的静态分级机与传统机制砂分选设备的一级分选曲线对比如图5所示。其中本实用新型实施例1的静态分级机较传统机制砂分选设备一级分选清晰度提高15～23.7％，相同风量下，本实用新型实施例1的静态分级机可以提升的颗粒数量最终提高41.6％，因此可降低26.2％的风量使用，降低46％的电耗。

本实用新型主要用途是分选出不同粒度范围的机制砂产品，通过调整进风口使用风量可以得到不同的机制砂产品。其中：一级重产物为粒度大于一级分级粒度的产品，可以得到大于4.75mm粗骨料或者小于4.75mm的机制砂；二级重产物为粒度范围在一级分级粒度与二级分级粒度之间的机制砂产品；轻产物为小于二级分级粒度的半成品机制砂(含小于75μm颗粒)。

实施例2

请参阅图6，本实施例的静态分级机的具体参数如下：

(1)出风口5位于与进风口1平行的静态分级机的另一侧位置；

(2)对于机制砂的分选，喂料浓度C_s取2.6～4kg/m³，设备用风量Q＝1000×P/C_s；

(5)进风口侧进风口侧分级隔板2含有多块，每块进风口侧分级隔板2的长度、角度、及进风口侧分级隔板2间的间距相同，出风口侧含有与进风口侧相同数目的分级隔板，每块出风口侧分级隔板3的长度、角度、及出风口侧分级隔板3间的间距相同；

(6)分级隔板结构示意图如图4所示。D1/D2为1.5/1～2/1；进风口侧分级隔板2与相邻出风口侧分级隔板3之间的角度A2为90°；进风口侧分级隔板2的角度A3为40°～80°；

(9)进风口侧分级隔板2与出风口侧分级隔板3的结构是在中心进风结构为前提条件下存在的，从而形成有利于粗颗粒分选的流场结构。

(10)来自进风口1的气流通过进风口侧分级隔板2进入出风口侧分级隔板3，落入出风口侧分级隔板3上的物料在气流的作用下完成分选，分选轻产物会随气流带出出风口侧分级隔板3，分选重产物会落到下一层进风口侧分级隔板2，随后落入下一层出风口侧分级隔板3上进行下一次分选；最后一层出风口侧分级隔板3落下的重产物进入一级重产物出口7，被气流从出风口侧分级隔板3带出的轻产物经过二级分选区4的分选分别进入二级重产物出口8与出风口5，气流最终从出风口5排出；

(11)出风口侧分级隔板3间的风速V决定了一级分级粒度是多少，通过数值计算与试验验证，风速V与分级粒度的关系如表3所示。

表3一级分级粒度与风速V之间的关系

一级分级粒度/mm	风速V/m/s
		4.75	12.98
3.26	10.35
		2.36	9.08

由表3可知，随着一级分级粒度增大，所需的风速也逐渐增大，但增大幅度有所不同。由表3与表1的对比可知，相同一级分级粒度时，实施例2的静态分级机所需的风速较实施例1小，即实施例2的分选所需风量更小，因此实施例2在分选时更加节能。

通过CFD数值计算与试验验证，采用本实用新型实施例2的静态分级机与传统机制砂分选设备的阻力情况见表4所示。

表4不同机制砂分选设备的阻力对比

由表4知，采用本实用新型实施例2的静态分级机较传统机制砂分选设备阻力降低26～31％。

通过DEM-CFD耦合数值计算与试验验证，相同风量下，本实用新型实施例2的静态分级机与传统机制砂分选设备的一级分选曲线对比如图7所示，其中本实用新型实施例2的静态分级机较传统机制砂分选设备一级分选清晰度提高14.2～21.6％，相同风量下，本实用新型实施例2的静态分级机可以提升的颗粒数量最终提高42.7％，因此可降低27％的风量使用，降低47％的电耗。

综上，采用本实用新型实施例1的静态分级机与实施例2的静态分级机的二级分选曲线对比如图8所示，本实用新型实施例1的静态分级机适合与动态选粉机相结合使用，其中实施例1的二级轻产物进入动态选粉机，动态选粉机分选0.075mm-1.18mm的颗粒，此时设备空间紧凑，出风口与进风口角度垂直，便于和动态选粉机结合使用；如图9所示，优选的，当静态分级机9与动态选粉机10结合使用时，在静态分级机9进风口处增设一个带风量调节阀门11的支路风管12，所述支路风管12出风口与动态选粉机10进风口相连接，以便可以在不影响动态选粉机风量的情况下，自由调节静态分级机使用风量。本实用新型实施例2的静态分级机适合单独分选机制砂，此时设备对出分级隔板的物料进行二级分选的分选清晰度较实施例1的静态分级机更高5％左右，在二级轻产物含粉量不高的情况下，可直接形成产品，同时实施例2的设备阻力较实施例1低3％-4％。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种高效机制砂用静态分级机，其特征在于，包括进料口、进风口、分级隔板、一级重产物出口、二级分选区、二级重产物出口和出风口，所述进料口位于静态分级机顶部，所述进风口和出风口分别位于分级隔板的两侧，所述分级隔板位于静态分级机内的进料口和一级重产物出口之间，所述分级隔板为由进风口侧分级隔板和出风口侧分级隔板分别向外倾斜构成的V字形结构，整个分级隔板为由多组V字形分级隔板以一定间距叠置并向进风口侧倾斜的阶梯形结构，远离进风口一端的静态分级机内形成二级分选区，所述二级重产物出口位于二级分选区底部；所述进风口位于静态分级机一侧的中部，所述进风口中心线位于整个分级隔板截面的1/3～2/3处。

2.如权利要求1所述的高效机制砂用静态分级机，其特征在于，所述进风口处的上、下外壳与进风口之间的角度分别在120°～150°之间。

3.如权利要求2所述的高效机制砂用静态分级机，其特征在于，所述进风口处的上、下外壳与进风口的角度相同或不同。

4.如权利要求1所述的高效机制砂用静态分级机，其特征在于，每个所述出风口侧分级隔板与相邻的上下两个进风口侧分级隔板的距离比为1.5/1～2/1，所述出风口侧分级隔板与相邻且靠上方的进风口侧分级隔板的距离大于出风口侧分级隔板与相邻且靠下方的进风口侧分级隔板的距离。

5.如权利要求1所述的高效机制砂用静态分级机，其特征在于，所述出风口侧分级隔板与相邻且靠上方的进风口侧分级隔板的延长线相交。

6.如权利要求1所述的高效机制砂用静态分级机，其特征在于，所述进风口侧分级隔板的倾斜角度为40°～80°，所述进风口侧分级隔板和出风口侧分级隔板之间夹角为90°。

7.如权利要求1所述的高效机制砂用静态分级机，其特征在于，所述出风口侧分级隔板的长度与进风口侧分级隔板的长度比为3/2～3/1。

8.如权利要求1所述的高效机制砂用静态分级机，其特征在于，所述出风口位于静态分级机顶部或位于与进风口平行的静态分级机的另一侧。