基于DEM的新型叠振筛参数对煤泥筛分的影响.pdf

第 48 卷增 1煤炭学报Vol.48Supp.12023 年4 月JOUNAL OF CHINA COAL SOCIETYApril2023基于 DEM 的新型叠振筛参数对煤泥筛分的影响张珂1，2，3，高贵军1，2，3，段祯1，2，3，王彦1，2，3，杜靖永1，2，3(1太原理工大学 机械与运载工程学院，山西 太原030024;2矿山流体控制国家地方联合工程实验室，山西 太原030024;3山西省矿山流体控制工程技术研究中心，山西 太原030024)摘要:煤泥颗粒黏度高是筛分过程中易糊筛的重要原因之一，通过改变传统直线振动筛的结构可以更好地避免糊筛。针对煤泥黏度大、易糊筛的特点，提出了可以防止糊筛的新型叠振筛，并设计动、静筛条交错排列、相对运动的叠振筛结构;对卡在筛缝中的颗粒与黏结成坨块的煤泥在叠振筛与普通直线振动筛上的筛分过程进行受力分析与对比，研究了叠振筛的防糊筛原理;建立了三维仿真模型，并运用离散元软件模拟煤泥颗粒在叠振筛上的筛分过程。为提高叠振筛的筛分效果，基于DEM 并利用 HertzMindlin with JK 黏结模型分析了振动参数(筛面负倾角、振动方向角、振幅、振动频率)对煤泥筛分效率和筛下物分布比例的影响。研究结果表明:筛面倾角在1 5，筛分效率随着筛面负倾角的增大先提高后降低，当筛面倾角为4，筛分效率最高;振动方向角在 35 55，筛分效率随振动方向角的增大逐渐增大，但 55的筛分效率较 50提升并不明显;振幅在 1535 mm，筛分效率随振幅的增大逐渐增大，35 mm 的筛分效率较 3 mm 提升并不明显，但会较大幅度提高振动强度;振动频率在 1424 Hz，筛分效率随振动频率的增大先提高后降低，当 22 Hz 时筛分效率达到最大，22 Hz 下的筛分效率较 20 Hz 提升并不明显，但会较大幅度提高振动强度;筛面负倾角、振动方向角、振幅、振动频率的提升都会使筛面上煤泥层变厚;大多数情况下筛下的细小煤泥颗粒分布比例随筛面方向逐渐减小;筛面负倾角和振动方向角的改变对筛分效率影响较小，振幅和振动频率的改变对筛分效率影响更大。关键词:叠振筛;糊筛;煤泥筛分;DEM;筛分效率中图分类号:TD452文献标志码:A文章编号:02539993(2023)S1039209移动阅读收稿日期:20220528修回日期:20220705责任编辑:郭晓炜DOI:1013225/jcnkijccs20220790基金项目:山西省科技合作交流专项重点国别科技合作资助项目(202104041101005)作者简介:张珂(1996)，男，河南商丘人，硕士研究生。Email:2234812326 qqcom通讯作者:高贵军(1973)，男，河北任县人，教授，博士。Email:Gaogj161 163com引用格式:张珂，高贵军，段祯，等 基于 DEM 的新型叠振筛参数对煤泥筛分的影响J 煤炭学报，2023，48(S1):392400ZHANG Ke，GAO Guijun，DUAN Zhen，et al Influence of parameters of new stacked vibrating screen on coalslime screening based on DEMJ Journal of China Coal Society，2023，48(S1):392400.Influence of parameters of new stacked vibratingscreen on coal slime screening based on DEMZHANG Ke1，2，3，GAO Guijun1，2，3，DUAN Zhen1，2，3，WANG Yan1，2，3，DU Jingyong1，2，3(1College of Mechanical and Vehicle Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan030024，China;2National-local Joint Laboratory of MiningFluid Control Engineering，Taiyuan030024，China;3 Shanxi esearch Center of Mining Fluid Control Engineering，Taiyuan030024，China)Abstract:The high viscosity of coal slime particles is one of important reasons why the sieve is easy to stick toscreen during its screening process By changing the structure of traditional linear vibrating screen，the stickingsieve can be better avoided Aiming at the characteristics of high viscosity of coal slime and easy to stick to screen，a new type of stacked vibrating screen that can prevent the sticking screen was proposed，and the structure of thestacked vibrating screen with the staggered arrangement of dynamic and static screen bars and relative motion was de-增刊 1张珂等:基于 DEM 的新型叠振筛参数对煤泥筛分的影响signed The force analysis and comparison of the sieving process of the particles stuck in the screen slits and the coalslime that had been bound into lumps on the stacked vibrating screen and the ordinary linear vibrating screenwere carried out，and the principle of the anti-paste screening of the stacked vibrating screen was studied The 3D sim-ulation model was established And the screening process of coal slime particles on the stack vibrating screen was sim-ulated by using discrete element software In order to improve the screening effect of stacked vibrating screen，basedon the DEM and using the Hertz-Mindlin with JK bonding model，the effects of vibration parameters(negative incli-nation angle of screen surface，vibration direction angle，amplitude，and vibration frequency)on the screening efficiencyof wet slime and distribution proportion under the screen were analyzed The research results show that the screeningefficiency increases first and then decreases with the increase of the negative inclination of screen surface in the rangeof 1 5 When the negative inclination angle of screen surface is 4，the screening efficiency is thehighest When the vibration direction angle is in the range of 3555，the screening efficiency gradually increaseswith the increase of vibration direction angle，but the screening efficiency of 55 is not significantly improved comparedwith 50 When the amplitude is in the range of 1535 mm，the screening efficiency increases gradually with the in-crease of amplitude The screening efficiency of 35 mm is not significantly improved compared with that of 3 mm，but the vibration intensity will be greatly improved When the vibration frequency is in the range of 1424 Hz，thescreening efficiency first increases and then decreases with the increase of vibration frequency When the vibration fre-quency is 22 Hz，the screening efficiency reaches the maximum The screening efficiency at 22 Hz is not significantlyimproved compared with 20 Hz，but the vibration intensity will be greatly improved The increase of the negative incli-nation angle of screen surface，the vibration direction angle，the amplitude and the vibration frequency will make theslime layer on the screen surface thicker In most cases，the distribution ratio of fine slime particles under thescreen gradually decreases with the direction of screen surface The changes of the negative inclination angle of screensurface and the vibration direction angle have little effect on the screening efficiency，while the changes of the ampli-tude and vibration frequency have a greater effect on the screening efficiencyKey words:stacked vibrating screen;paste screen;coal slime screening;DEM;screening efficiency煤泥主要来源于原生煤泥、次生煤泥、原煤破碎产生的煤泥，随着煤泥颗粒的变小，灰分逐渐增加13。根据标准 GB/T 71862008选煤术语，粗煤泥为粒度在 05(03)mm 以上，不宜采用浮选处理颗粒45。工业上常用重选的方式降低煤泥的灰分和硫分，并回收粗煤泥提高煤炭的质量。振动筛是粗煤泥回收的常用设备67。煤泥颗粒间的孔隙间因水分的存在，颗粒与颗粒之间形成液体桥，颗粒与颗粒间产生黏结、团聚的现象，且小颗粒间的液桥力大于大颗粒间的液桥力89。国内外很多学者在筛分方面做了大量的研究，DONG 等1011 基于 DEM(离散元方法)研究了直线振动筛和香蕉筛对煤炭颗粒筛分效率的影响因素;LIU 等12 基于 DEM 研究了香蕉筛的筛板长度与筛分效率之间的关系，发现当长宽比35时筛分效率不会显著提高;李小东和 LI 等1314 基于 DEM 研究了振动参数对颗粒分层和透筛的影响，并提出了细粒比和穿透概论的概念。王宏等15 基于DEM 对方形筛孔的等厚筛进行了仿真研究，得出振动强度与筛分效率和筛分时间的关系。以上研究是基于 Hertz Mindlin 接触模型，分析干燥颗粒的运动，没有考虑颗粒因液桥力产生的黏结、团聚现象。弛张筛常被用来处理湿煤泥颗粒。曹荣等16 基于 DEM 研究发现改变弛张筛筛面形貌有利于湿煤聚团的破碎;张新等17 基于 DEM 研究发现弛张筛的筛分效率、生产率和颗粒运动速度等筛分性能指标与偏心块质量、筛面倾角和入料粒度组成等参量间均为非线性关系。ZHAO 等18 表示对细小或潮湿颗粒的研究，应考虑毛细管力的影响，因为这些力会限制颗粒的运动。JK 接触模型基于 Hertz 接触理论，考虑了颗粒接触表面的黏附作用，可以对农作物、粉状颗粒、矿石等湿颗粒进行分析1920。ZHOU 等21 基于 DEM 利用 JK 模型对湿砂砾的筛分进行了模拟，证明 JK模型可以更好地模拟湿颗粒的筛分过程。以上的研究是基于筛面倾角0(入料端高于或等于出料端)情况研究的，而常用于煤泥脱水、脱泥、脱介的筛面倾角为5 022，粗煤泥经过弧形筛，然后用振动筛对煤泥进行筛选6，此时煤泥表面带有一定的水分，颗粒间易产生黏结，降低筛分效率，393煤炭学报2023 年第 48 卷国内外鲜有针对煤泥筛分的数值模拟研究。笔者针对煤泥黏度大、易糊筛的特点，提出动筛条与静筛条相对运动的叠振筛，并着重研究在筛面倾角0的情况下，叠振筛参数(筛面负倾角、振动方向角、振动频率、振动幅度)对煤泥筛分效率的影响规律。1叠振筛的设计1.1叠振筛的结构设计叠振筛的筛板由静筛条和动筛条相互交叠排列而成，在激振电机的带动下进行直线振动，完成筛分过程。叠振筛主要由筛框、振动支撑架、振动电机、筛框支撑梁、筛板、橡胶弹簧等组成，如图 1所示。工作时，静筛条与筛框固定，静止不动，振动电机带动动筛条相对静筛条上下运动，使煤泥可顺利完成筛分。相较于传统直线振动筛工作时需要对整个振动筛施加激振力，叠振筛只需对动筛条施加激振力，从而减少了能量的损耗。图 1叠振筛结构Fig1Structure of stacked vibrating screen1.2叠振筛防糊筛的原理分析因静筛条和动筛条交错排列，相对运动，既可以对卡在筛缝中的煤泥颗粒施加滑动摩擦力，又可以减小液桥力与摩擦力对其跳出筛缝产生的阻力。普通筛面与筛框固定在一起，共同运动，筛缝两边的筛条相对静止。相较于普通筛面，叠振筛筛缝为长方形，且长度远大于筛缝的宽度，动筛条运动可以更好对易糊筛颗粒施加力，使其难以长时间存留在筛缝中，更好地起到防糊筛的目的。因筛缝较窄，颗粒受到的转动力矩较小，如图 2，3 所示。在忽略颗粒转动的情况下对叠振筛筛缝与普通直线振动筛筛缝中卡住的颗粒进行受力分析。以静止的静筛条为惯性参考系，叠振筛筛缝中卡住颗粒受力时满足以下关系式:Fd1=F1+fd1 fy1 fj1 mg=mad1(1)Fd2=F2+mg+fd2 fj2=mad2(2)式中，Fd1为叠振筛易糊筛颗粒在竖直方向受到的合力;F1为振动产生向上的力;fd1为动筛条运动产生向上的滑动摩擦力;fy1为湿颗粒间的液桥力;fj1为静筛条产生的摩擦力;m 为颗粒的质量;g 为重力加速度;ad1为颗粒相对于静筛条受到的向上的加速度;Fd2为叠振筛易糊筛颗粒在竖直方向受到的合力;F2图 2叠振筛筛缝中卡住的颗粒受力分析Fig2Force analysis of stuck particles in the gap ofstacked vibrating screen493增刊 1张珂等:基于 DEM 的新型叠振筛参数对煤泥筛分的影响为振动产生向下的力;fd2为动筛条运动产生向下的滑动摩擦力;fj2为静筛条产生的静摩擦力;ad2为颗粒相对于静筛条受到的向下的加速度。图 3普通直线振动筛筛缝中卡住的颗粒受力分析Fig3Force analysis of particles stuck in the screengap of ordinary linear vibrating screen以运动的筛面为非惯性参考系，普通直线振动筛筛缝中卡住颗粒受力时满足以下关系式:Fp1=F1 fy2 f12 mg ma1=map1(3)Fp2=F2+mg f34 ma2=map2(4)式中，Fp1为普通直线振动筛易糊筛颗粒在竖直方向相对于筛板受到的合力;fy2为煤泥颗粒间的液桥力;f12为颗粒两边筛条产生的摩擦力;a1为筛板向上运动时的加速度;ap1为颗粒向上运动时相对于筛板的相对加速度;ma1为颗粒向上运动时受到的惯性力;Fp2为普通直线振动筛易糊筛颗粒在竖直方向相对于筛板受到的合力;f34为静筛条产生的静摩擦力;a2为筛板向下运动时的加速度;ap2为颗粒向下运动时相对于筛板的相对加速度;ma2为颗粒向下运动时受到的惯性力。对比 2 种不同的振动筛上卡住的颗粒运动受力状态可知，当力 Fp1，Fd10 时，即 ap1，ad10，颗粒能够向上运动，可以避免糊筛。因动筛条的运动，fd10，且造成 fy1仅受一边的液桥力，fy2受两边的液桥力，故 fy1max fy2max;fj1，f12分别受一边和两边的摩擦力，故 fj1max f12max;惯性力 ma1与 F1方向相反;所以 Fd1 Fp10。因向下振动，筛分出筛缝中卡住颗粒时，煤泥颗粒间的距离较大，忽略其液桥力，同理可知，fd20;摩擦力 f34maxfj2max;惯性力 ma2与 F2方向相反;所以 Fd2Fp20。从以上对筛缝中卡住的颗粒受力分析结果可知，叠振筛中的颗粒更易从筛缝中筛出，更好地防止糊筛。因湿煤泥具有较高的黏性，在进行筛分的过程中，煤泥易黏结成坨块状，易糊筛。叠振筛和普通直线振动筛针对黏结成坨块煤泥的振动筛分分析如图4 所示。图 4不同振动筛针对成坨块煤泥的筛分分析Fig4Analysis on screening of lump coalslime with different vibrating screens叠振筛筛分过程中，动筛条向上运动时，对其上的坨块状煤泥产生向上的冲击力;静筛条静止，无法对煤泥产生冲击力，故在坨块状煤泥在动、静筛条上受到的力不均等，坨块状煤泥两边发生分离，煤泥间的黏结情况受到了破坏，更有利于筛分。普通直线振动筛在筛分的过程中，因坨块状煤泥两边的筛条相对静止，故对坨块状煤泥两边的冲击力相等，煤泥间的黏结情况难以受到了破坏。从以上 2 种情况对黏结成坨块状煤泥的筛分分析可知，叠振筛更能破坏坨块状煤泥的黏结情况，更好的避免糊筛。593煤炭学报2023 年第 48 卷2物理模型建立2.1实验模型筛面表面材料采用耐磨的聚氨酯，考虑到模型的计算量，其他参数设置如下:动、静筛条宽度设置为 2和 1 mm，筛缝宽度为 05 mm，开孔率为 25%，筛面长度为 500 mm，因静筛条和动筛条相互交错排列，故在筛板两侧采用周期性边界(计算颗粒从一侧离开计算区域，另一相同颗粒从另一侧进入计算区域)设置23，仿真宽度为 8 mm。在数值模拟的过程中，对仿真模型进行简化，忽略电机、筛框等其他因素的影响，仅保留了筛面部分的关键参数。实验所用的叠振筛筛面模型结构，如图5(a)所示，其中蓝色的为静筛条，红色的为动筛条，2者交错排列，在叠振筛工作的过程中，静筛条不动，动筛条相对于静筛条上、下运动。以叠振筛筛面的水平正投影为研究对象，如图 5(b)所示，建立三维直角坐标系，把筛面左侧入料端点定为坐标原点，竖直向上为 Z 轴正方向，水平向右为 Y 轴正方向，与 Z，Y 轴所在平面垂直且朝纸面向外为 X 轴正方向。激振力方向与筛面的逆时针夹角为振动方向角;筛面与 Y 轴的顺时针夹角为正倾角，逆时针为负倾角;区域 0在出料口处，用来统计筛分效率;入料端筛分区域至出料端均等划分 7 块区域为区域 17，用来统计各区域筛下物的比例。图 5叠振筛筛面模型Fig5Screen surface model of stacked vibrating screen实验采用控制变量法，在初始模型的基础上调整单一参数研究其对煤泥筛分的影响。初始模型参数为筛面倾角为3、振动方向角为 45、振动幅度为25 mm、振动频率为 20 Hz。根据标准24，振动强度为Ks=A2g(5)=2f(6)根据文献 25，最大激振力为Fm=A(m+m0)2(7)式中，Ks为振动强度;A 为振幅;为激振圆频率;g为重力加速度;f 为振动频率;Fm为激振力;m 为振动体质量;m0为激振器偏重总质量。数值模拟过程简化煤泥颗粒形状的影响，仅考虑叠振筛参数对筛分效率的影响，煤泥颗粒和筛面参数设置参考了文献15，21，见表 1;煤泥颗粒直径分别设置为 0375，0754，1273，1750 mm，各所占比例为1565%，3597%，3567%，1271%。该湿煤泥颗粒模型相较于干燥的煤炭颗粒有较多的水分，具有较高的黏性，细小的煤泥颗粒灰分较高，易泥化1。煤泥间的表面能与其含水率和颗粒大小有关，含水率较高时煤泥间的表面能也更大，同等黏度下，颗粒越小，颗粒间的表面能也就越小，表面能设为 05 J/m2。表 1煤泥颗粒和筛面参数Table 1Slime particle and screen surface parameters参数煤泥筛面密度/(kgm3)1 4201 250泊松比030043弹性模量/Pa2610918107恢复系数05(煤煤)05(煤筛面)静摩擦因数0604滚动摩擦因数005005表面能/(Jm2)052.2JK 接触理论煤泥颗粒在液桥力的作用下，颗粒间表现出一定的黏性，产生黏结、团聚现象。HertzMindlin 接触模型考虑了颗粒间的弹性，而没有考虑颗粒表面的黏结力，适合对模拟干颗粒的运动，JK 理论是在 Hertz理论的基础上研究了颗粒表面的黏聚力，该模型可以很好模拟模拟湿颗粒。JK 接触模型在切向消耗力、切向弹性力、法向消耗力方面，与 HertzMindlin 所用的计算模型相同26。在法向弹性力方面，JK 基于表面能量、重叠量、相互作用参数:FJK=22WE*a槡32+4E*a323*(8)=a22*2WE*a2E*槡(9)W=1+212(10)对于干燥的煤炭颗粒，1=2=12=0，即 W=0，FJK就变为 HertzMindlin 的法向弹性力 FHertz:693增刊 1张珂等:基于 DEM 的新型叠振筛参数对煤泥筛分的影响FHertz=43E*槡*32(11)式中，FJK为 JK 接触模型下的法向弹性力;a2为接触半径;E*为当量弹性模量;*为当量半径;为法向重叠量;W 为颗粒间的黏聚力;1，2，12为颗粒 1 的表面能、颗粒 2 的表面能、颗粒 1、2 间的边界能;FHertz为 Hertz Mindlin 接触模型下的法向弹性力。3影响因素仿真分析针对叠振筛筛分的仿真分析，仿真模型为动、静筛条相互交错排列，设置静筛条静止不动，动筛条相对静筛条做直线周期性运动。利用离散元仿真软件，并选用 HertzMindlin with JK 黏结模型对煤泥间的碰撞进行分析，以更好对湿颗粒间的黏着现象进行模拟，进而研究叠振筛振动参数对煤泥筛分的影响。建立筛分模型如图 6 所示，采用正方体网格划分计算区域，其设置为 1687 5 mm，总体网格数量 60 230 个。采用欧拉模型计算，每个时间步长设置 758107s。图 6筛分模型网格设置Fig6Mesh setting of screening model3.1筛面倾角对煤泥筛分效率的影响在初始模型的基础上分别改变筛面倾角为15，对煤泥筛分进行数值模拟。通过对区域 0处的物料进行统计分析得出其筛分效率，如图 7 所示，对区域 17 筛下物进行统计，得出其各区域筛下物的比例，如图 8 所示。筛分过程稳定后，对筛分效率进行统计，根据标准 GB/T 718620084，筛分效率为筛下物占入料中小于筛缝尺寸全部物料质量分数，即=Q1Q 100%(12)式中，为筛分效率;Q1为筛下物质量;Q为入料中小于筛缝尺寸全部物料质量。由图 7 可知，随着筛面负倾角 逐渐变大，筛分效率逐渐提高，当筛面倾角达到4的时候筛分效率达到最大，然后随着 增大，筛分效率下降。随着角图 7筛面倾角对煤泥筛分效率的影响Fig7Influence of screen inclination angle oncoal slime screening efficiency图 8筛面倾角对各区域筛下物比例的影响Fig8Influence of the inclination of the screen surface onthe proportion of undersize in each area度增大，物料沿筛面运动的速度降低，在筛面上的跳跃次数增多，透筛概率增大，筛分效率提高，筛面负倾角达到4时，筛分效率达到最大。当角度过大时，物料沿筛面运动的速度变慢，物料堆积严重，料层变厚，颗粒透筛的概率降低，筛分效率也随之降低，便出现了筛面负倾角5时筛分效率反而降低的情况。由图 8 可知，从区域 17 筛下物比例逐渐减小，区域 1 部分料层较薄，筛下物比例更高。随着筛分的进行，细小的颗粒不断被筛分下去，透筛的概率也逐渐降低，筛下物的比例逐渐减小。筛面负倾角在13时，因为物料速度较快，物料层较薄，随着筛分的进行，小颗粒逐渐变少，减小了透筛概率，但物料也更易分层，增大了透筛概率，在 2 者的共同作用下区域 24 筛下物比例比较接近;随着小颗粒逐渐减小，颗粒的透筛概率也逐渐降低，区域 47 的筛下物比例也相差较大。筛面负倾角在4和5时物料运动速度较慢，料层较厚，上层的小颗粒到达下层所需时间较长，下层物料中小颗粒的比例逐渐减小，透筛793煤炭学报2023 年第 48 卷概率也逐渐降低，各区域筛下物比例也相差较大。3.2振动方向角对煤泥筛分效率的影响在初始模型的基础上分别改变振动方向角为3555，对煤泥筛分进行数值模拟，得出筛分效率和筛下物各区域的比例，分别如图 9 和图 10 所示。图 9振动方向角对煤泥筛分效率的影响Fig9Effect of vibration direction angle oncoal slime screening efficiency图 10振动方向角对各区域筛下物比例的影响Fig10Influence of vibration direction angle onthe proportion of undersize in each area由图 9 可知，随着振动方向角不断增大，筛分效率不断提高，当振动方向角到达 50后筛分效率并没有显著提高。随着振动方向角逐渐增大，垂直筛面方向的抛掷力逐渐增大，更利于煤泥颗粒分层;煤泥沿筛面的速度也逐渐减小，料层变厚，煤泥在筛面上跳跃的次数增多，透筛概率也逐渐增大，筛分效率提高。当料层过厚时，物料较上层的小的煤泥颗粒到达下层速度较慢，影响了筛分效率，便出现了振动方向角55相较于 50并没有显著的提高的情况。由图 10 可知，区域 1 部分料层较薄，筛下物比例更高。振动方向角为 40 55时，因其筛分效率较高，筛面上的小的煤泥颗粒逐渐减少，煤泥颗粒透筛的概率逐渐降低，进而使区域 17 筛下物比例逐渐减小。振动方向角为 35时，随着不断筛分，小的煤泥颗粒逐渐减少，因筛分效率低，筛面上的小的煤泥颗粒仍较多，同时因不断筛分导致煤泥颗粒更利于分层和筛分，在 2 者的共同作用下，区域 27 间的筛下物比例比较接近。3.3振幅对煤泥筛分效率的影响在初始模型的基础上分别改变振幅为 15 35 mm，对煤泥筛分进行数值模拟，得出筛分效率和筛下物各区域的比例，分别如图 11 和图 12 所示。图 11振幅对煤泥筛分效率的影响Fig11Influence of amplitude on coalslime screening efficiency图 12振幅对各区域筛下物比例的影响Fig12Effect of amplitude on the proportion ofundersize in each area由图11 可知，振幅在1535 mm 间筛分效率逐渐增大，振幅 35 mm 相较于 3 mm 下的筛分效率差距并不大。随着振幅的增大，物料沿筛面的运动速度加快，使得料层较薄，同时煤泥颗粒受到的抛掷力逐渐增大，提高了分层的效率和透筛的概率，提升了筛分效率。振幅在3 mm 时筛分效率已达到8822%，此时再提高振幅并不能明显提高筛分效率，但会加大振动筛的振动强度，损伤叠振筛的寿命。由图 12 可知，振幅在 2035 mm 时区域 17筛下物比例逐渐降低，振动幅度越大物料运动速度越快，料层越薄，筛下物主要落在筛分区域的前面部分。振幅 15 mm 时各段筛下物比例相差不大，因振动幅度小，抛掷力较小，物料运动速度慢，此振幅下料层较893增刊 1张珂等:基于 DEM 的新型叠振筛参数对煤泥筛分的影响厚，上层小的煤泥颗粒难以到达下层，严重影响了筛分效率，随着筛分的进行，小的煤泥颗粒逐渐减少，降低了透筛概率，煤泥也更容易分层，提高了透筛概率，2 者作用下不同区域筛下物比例呈不规律变化，总体比例是向下的。3.4振动频率对煤泥筛分效率的影响在初始模型的基础上分别改变振幅为 14 24 Hz，对煤泥筛分进行数值模拟，得出筛分效率和筛下物各区域的比例，分别如图 13 和图 14 所示。图 13振动频率对煤泥筛分效率的影响Fig13Influence of vibration frequency oncoal slime screening efficiency图 14振动频率对各区域筛下物比例的影响Fig14Influence of vibration frequency onthe proportion of undersize in each area由图 13 可知，在振动频率在 1422 Hz 时，振动频率的提高会使激振力增大，更大的抛掷力使煤泥抛得更高，加快了物料沿筛面运动的速度，使料层逐渐变薄，更容易分层，随着频率的增大筛分效率不断提高。振动频率提高，使物料运动速度加快，减少了煤泥颗粒在筛面上跳跃的次数，便出现了振动频率在24 Hz 的筛分效率低于 20 Hz 的情况。由图 14 可知，振动频率在 1824 Hz 时，随着筛分的不断进行，筛面上小的煤泥颗粒逐渐减少，煤泥颗粒透筛的概率逐渐下降，筛下物比例沿筛面方向逐渐减小。因为 14 和 16 Hz 频率较低，煤泥物料运动速度较慢，抛掷力较小，造成了物料层较厚，上方的物料难以到达下层，降低了筛分效率，尤其 14 Hz 的区域 1 处因物料层太厚，抛掷力太小，造成了筛分效率太低，随着筛面上的煤泥逐渐减少，煤泥颗粒更容易分层，更有利于筛分，便出现了后面区域筛下物比例更高的情况。4结论(1)对于筛面负倾角的研究。1 4时筛分效率随筛面负倾角的增大而增大，4时筛分效率最高，到达5时筛分效率下降;筛面负倾角越大，煤泥物料的筛分速度越小。(2)对于振动方向角的研究。在 35 55时，筛分效率随振动方向角的增大而增大，筛分速度则相反;50和 55下的筛分效率相差不大，考虑到筛分速度，50更合适。(3)对于振幅的研究。振幅在 1535 mm 筛分效率逐渐增大，振幅 35 mm 相较于 3 mm 的筛分效率差距并不大，但振动强度相差较大，3 mm 的振幅更合适。(4)对于振幅的研究。在振动频率在 1422 Hz间筛分效率逐渐增大，24 Hz 时反而减小，振动频率22 Hz 下的筛分效率较 20 Hz 差距并不大，可以选取20 Hz 作为振动频率。(5)大多数情况下区域 17 筛下物比例逐渐降低，沿筛面方向易筛颗粒的比例逐渐减少，合理布置电机，使前、后端处于不同的筛分情况更有利于筛分27。参考文献(eferences):1朱勇武，于宇，袁红军，等 高灰分细粒煤泥的分选J 煤炭加工与综合利用，2013(3):16ZHU Yongwu，YU Yu，YUAN Hongjun，et al Separation of high ashfine coal slime J Coal Processing Comprehensive Utilization，2013(3):16 2于鑫 粗煤泥的分选及其对选煤工艺的影响分析J 矿业装备，2022(1):67YU Xin Sorting of coarse slime and analysis of its influence on coalpreparation process J Mining Equipment，2022(1):67 3林喆，杨超，沈正义，等 高泥化煤泥水的性质及其沉降特性 J 煤炭学报，2010，35(2):312315LIN Zhe，YANG Chao，SHEN Zhengyi，et al The properties and sed-imentation characteristics of extremely sliming coal slime water J Journal of China Coal Society，2010，35(2):312315 4GB/T 71862008，选煤术语 S 5郭德，魏树海，张秀梅 脉动粗煤泥分选机分选理论及其应用研993煤炭学报2023 年第 48 卷究J 煤炭学报，2015，40(9):21812186GUO De，WEI Shuhai，ZHANG Xiumei Separation theory andapplied research of coarse coal slime pulsation separator J Journal of China 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