风选式籽棉异性纤维清理原理的分析

郭志军

摘要：

皮棉中的异性纤维含量一直是棉纺和印染企业最为关心的质量指标，它直接关系到生产成本的高低和产品质量的好坏。本文探讨了风选式籽棉异性纤维清理的方法和原理，比较了两类风选式籽棉异性纤维清理机的工作原理和存在问题以及解决措施。

关键词：异性纤维；风选；清理原理

1 引言

异性纤维是指混入棉花中的非棉纤维和非本色棉纤维，如化学纤维、毛发、丝、麻、塑料膜、塑料绳、染色线（绳、布块）等，俗称“三丝”。由于异性纤维具有与棉花纤维相似的机械特性，在纺纱生产中一般很难被清除掉而极易拉断、粉碎成更细更短的细小异性纤维，或被打碎成纤维状细小疵点，形成纱疵。这不仅对纺纱过程有影响，对成纱质量的影响也很大，而且织成布后布面会有色花疵点，经印染后，这一影响更为突出，导致坯布染色不匀，严重困扰了纺织印染企业的生产，给棉纺企业造成了巨大的经济损失。

因此，轧花厂进一步提高对异性纤维清除率，特别是细小异性纤维的清除效率，把皮棉异性纤维含量控制在标准之内，对每个棉花加工企业都显得尤为重要。下面，笔者就风选式籽棉异性纤维清理原理与同行们探讨。

2 异性纤维清理方法

异性纤维清除是棉花行业普遍关注的问题。由于各地区的情况不同，因此解决的方式也不尽相同。目前，异性纤维清除的方法主要有两种，一是籽棉付轧前清除；二是轧后清除。我国普遍采用轧前清除的方法，主要是采用人工挑拣和异性纤维清理机清除相结合的方法。异性纤维清理机可与手摘棉和机采棉加工生产线配套。在轧花工艺中推广机械式清理异性纤维技术，设备投入成本不高，清理效果明显，符合我国国情。通过机械清理的方式完全可以解决异性纤维混入棉花的难题。

目前，市场上有多种类型的异性纤维清理设备。各棉花加工企业使用的清理设备，多是采用组合式清理机构，即机械刺钉辊筒缠绕长异性纤维和风选清理细小异性纤维的办法，以达到清理各类异性纤维的目的。

新疆石河子141团轧花厂高度重视异性纤维清理工作，2015—2016年两年间，每条轧花生产线都装配了两台异性纤维清理机，共计4条轧花生产线装配了8台异性纤维三丝清理机。其中，江苏南通华生风机厂生产的6MQY-15籽棉异性纤维重杂清理机4台，河北邯郸金狮棉机厂生产的第三代MQYM15A棉花异性纤维棉叶清理机4台，经过两个轧季的使用，清理异性纤维的效果十分明显。

3 风选清理细小异性纤维原理

风选清理是当前清理细小异性纤维方法中较理想的一种，其原理是利用异性纤维与籽棉的密度和重量的差异，其所需风力输送速度的不同从而进行有效的风力清选，特别是针对细小异性纤维的清理效果更佳，其清理效能在85%以上。风选清理又可分为正压式风选清理和负压式风选清理两种。

通过对两个厂家清理设备连续两年的使用观察，笔者认为：在风力清理细小异性纤维中，细小异性纤维的排出通道是否畅通，决定了细小异性纤维清理效果的高低。因为，细小异性纤维混入籽棉被包裹缠绕，没有可排出的通道（所谓通道即每朵籽棉与籽棉之间的间隙），就无法使高速气流与细小异性纤维直接接触后实现与籽棉的分离。那么，如何打开细小异性纤维的排出通道，使每朵籽棉与籽棉之间产生间隙，然后让有一定速度的气流能够顺利找到细小异性纤维，通过充分接触，实现细小异性纤维与籽棉的分离，并将细小异性纤维排出清理机构，这个过程能否顺利实现决定了清理效果的高低。

要打开细小异性纤维排出通道的关键点：

一是看籽棉开松的效果，开松效果好，籽棉松散不易纠缠在一起，每朵籽棉与籽棉之间易产生间隙，细小异性纤维排出通道就易被打开。

二是看籽棉在清理箱体内停留时间的长短，停留时间长，籽棉与有一定速度气流接触机会就多，细小异性纤维被找到并排出的机会就增加。

三是看籽棉在清理箱体内的形态，如果籽棉是抛物线式自由落体，则与气流的接触面就少，混入籽棉中的细小异性纤维不易被有一定速度气流找到；如果籽棉是跳动翻转的，则籽棉跳动翻转的次数越多，气流与籽棉的接触面就多，混入籽棉中的细小异性纤维就容易被有一定速度气流找到。

四是看籽棉在清理箱体内的沸腾（所谓沸腾就是指籽棉在清理箱体内跳动翻转）高度，籽棉沸腾的高度高，每朵籽棉与籽棉之间形成的间隙大，细小异性纤维排出通道就顺畅。

以上4个条件构成了细小异性纤维的排出通道，这样更有利于籽棉与籽棉之间产生空隙，有利于有一定速度的气流找到细小异性纤维，从而形成有效的细小异性纤维排出通道。

4 異性纤维清理机的工作原理

以江苏南通华生风机厂生产的6MQY-15籽棉异性纤维清理机和河北邯郸金狮棉机厂生产的第三代MQYM15A棉花异性纤维棉叶清理机为例，分析其工作原理及存在的问题和解决措施。

4.1 6MQY-15籽棉异性纤维清理机

4.1.1 工作原理

该机采用正压风选清理方式，依据气力输送不同密度和重量物料所需的输送风速、风压不同，采用双通道机械刺钉滚筒缠绕长异性纤维，两个刺钉滚筒机械开松并抛送籽棉至籽棉清理箱体内，再用两次正压气流，从清理箱体底部将籽棉吹起，使籽棉在清理箱体空间中被吹松散并跳动翻转沸腾的方法，从而打开细小异性纤维的排出通道，使高速气流与细小异性纤维充分接触，利用籽棉与异性纤维、重杂物的重量差异较大而所需的沉降速度、悬浮速度、输送速度的不同进行分层、分类风选。籽棉在清理箱体内的沸腾高度一般控制在2m～2.5m。

气流和籽棉、异性纤维、轻杂、重杂等物料在清理箱体内的运行分为3层：下层是重杂排放区，可以将碎砖石、混凝土块、金属物、棉桃、僵瓣等重杂排放出机外；中层是籽棉清理输送区，由气流吹送跳动翻转沸腾，从而打开细小异性纤维的排出通道，使高速气流与细小异性纤维充分接触，把籽棉中混入的地膜残片、化纤编织纤维、毛发、羽毛、色线、棉叶、不孕籽、尘土等轻杂，以及棉桃、僵瓣、碎砖石、混凝土块、金属物等重杂进行分离，把清理后的籽棉输送到下一道工序；上层是轻杂排放区，把籽棉中清理出来的地膜残片、化纤编织纤维、毛发、羽毛、色线、棉叶、不孕籽、尘土等轻杂会同气流排放到除尘旋风器，达到对籽棉中的异性纤维和重杂进行有效清理、分离的目的。

4.1.2 存在的问题及解决办法

在使用过程中反映出的一些问题影响了清理效果和正常生产。一是当籽棉的含水超过14%以上时就会影响清理效果，甚至造成堵车，影响正常生产。二是当籽棉中重杂含量多时（铃桃、棉秆、僵瓣、石子、碎砖等），重杂沉积在透风网孔板上，将网孔堵塞，影响正常生产和清理效果。三是排尘管道易沉积堵塞。

解决措施。针对籽棉含水高的情况，可以采用提高风机的风压风量的办法，增强对籽棉的吹送能力，同时对风机电动机可采用变频器控制，以达到在线不停机调节风机风量、风压的目的。另外，还可采用通过管道输送热风烘干的办法，达到降低籽棉含水、提高清理效果的目的。针对重杂沉积在透风网孔板上的问题，可安装重杂清理装置，随时清理沉积在透风网孔板上的重杂，保证网孔通畅透风。针对排尘管道易沉积堵塞问题，可以增加透风网孔的孔径，达到减少风力阻力，增加风量、风压的目的。

4.2 第三代MQYM15A棉花异性纤维棉叶清理机

4.2.1 工作原理

该机采用负压式风选清理方式，该设备设计了多层次组合清理机构，采用双通道机械刺钉滚筒缠绕长异性纤维，每个通道有4个刺钉滚筒缠绕，使该部件清理长异性纤维效果好。在双通道缠绕部件下面是4个刺钉滚筒清理机械，具有开松籽棉和清理棉叶等杂质功能。该部件符合当前机采棉加工工艺改进完善理念，即加強籽棉的道数，减少皮棉清理机的清理道数，更好保护棉纤维的内在品质。通过4个刺钉滚筒清理机械抛送籽棉至籽棉清理箱体内，抛送扬起的高度一般控制在1.5m～2m。再用一次负压气流，从清理箱体底侧部进入清理箱体，具有一定速度的气流将籽棉吹起，使籽棉在清理箱体的空间中跳动翻转沸腾，从而打开细小异性纤维的排出通道，使有一定速度的气流与细小异性纤维充分接触。利用籽棉与异性纤维重量差异较大而所需的沉降速度、悬浮速度、输送速度的不同进行分类、分层风选。

气流和籽棉、异性纤维、轻重杂、棉叶、灰尘等物料在清理箱体内的运行可分为三部分。上部是异性纤维、轻杂排放空间，通过气流把籽棉中清理出来的地膜残片、化纤编织纤维、毛发、羽毛、色线、棉叶、不孕籽、尘土等轻杂会同含尘气流被尘笼转网分离器捕捉分离至存储箱内。中部是籽棉清理空间，由负压气流吸送籽棉跳动翻转沸腾，从而打开细小异性纤维的排出通道，使有一定速度的气流与细小异性纤维充分接触，把籽棉中混入的地膜残片、化纤编织纤维、毛发、羽毛、色线、棉叶、不孕籽、尘土等轻杂清理出来。下部是杂质排出空间，清理干净后的籽棉降落在排杂格条栅上滑落进入闭风器，棉叶棉秆、小石子、小碎砖瓦片、细沙土等杂质通过排杂格条栅排出，落入排杂绞龙排出机体。通过以上三个部分的清理，实现对籽棉中的异性纤维进行有效清理、分离的目的。

4.2.2 存在问题及解决办法

该设备在使用过程中反映出的一些问题影响了清理效果和正常生产。一是四辊清叶机把籽棉抛射进清理箱体内的高度问题。高度低，籽棉在清理箱体内停留短，沸腾效果差，影响细小异性纤维的清理效果；高度高，大量的小花头被吸走，造成浪费和加大人工挑拣工作量。二是沸腾箱内的竖式排杂格条栅易卡棉秆、铃壳等物，并大量挂棉花，易造成闭风器堵塞。三是籽棉在沸腾箱内的格条栅上的滑落。利用籽棉的重力和格条栅具有一定的角度、光洁度的共同作用往下滑落，当籽棉含水过高时，使籽棉与格条栅之间的摩擦力增大，易造成籽棉不滑落而使清理箱体堵塞。

解决措施。针对高度问题，采用提高四辊清叶机最后一辊转速的办法，增加籽棉抛射高度。针对闭风器堵塞问题，可以将排杂格条栅由竖向改成横向安装。针对籽棉滑落问题，当籽棉水分过高造成籽棉不滑落时，可采用在格条栅上临时铺设镀锌铁皮的办法解决问题。

（作者单位：新疆兵团第八师石河子141团轧花厂）