《粉末工程》課件-7 分級(jí)和分離

7分級(jí)和分離

（4課時(shí)）目錄7.1分級(jí)概述7.2篩分7.3在流體中分級(jí)7.1分級(jí)概述定義：把粉碎產(chǎn)品按某種粒度大小或種類(lèi)進(jìn)行分選的操作過(guò)程稱(chēng)為分級(jí)。意義：使粉碎產(chǎn)品粒度控制在所要求的范圍內(nèi)；使粉料中粒度已達(dá)到要求的產(chǎn)品及時(shí)分離出去，以防止產(chǎn)品過(guò)碎和能源浪費(fèi)。

分級(jí)方式用篩子篩分（用于粗粉，一般大于325目）在流體中進(jìn)行分級(jí)（用于細(xì)粉，一般小于325目）重力式慣性式離心式分級(jí)性能的評(píng)價(jià)在分級(jí)操作中，常用分級(jí)效率來(lái)評(píng)價(jià)分級(jí)的效果和性能?，F(xiàn)在假設(shè)將任意一組顆粒進(jìn)行分級(jí)，在粗粒部分中未混入小于do粒度的顆粒，同時(shí)在細(xì)粒中也未混入大于do的顆粒，此時(shí)，由于do粒度的分級(jí)進(jìn)行得完全，可稱(chēng)為理想的分級(jí)。此時(shí)的分級(jí)效率為100%。實(shí)用的分級(jí)機(jī)很難得到這樣的分級(jí)狀態(tài)。表示方法①部分分級(jí)效率②牛頓分級(jí)效率③分級(jí)精度①部分分級(jí)效率部分分級(jí)效率難以得到定量值，通常用部分分級(jí)效率曲線(xiàn)表示。

圖（a）中曲線(xiàn)a是粉末原料的粒度分布曲線(xiàn)，曲線(xiàn)b是分級(jí)后粗粒部分的粒度分布曲線(xiàn)。設(shè)粒度d和d+Δd區(qū)間的原料重量為Wa，同區(qū)間的粗粒的重量為Wb，則Wb/Wa=ηd稱(chēng)為部分分級(jí)效率，又叫區(qū)間回收率。以顆粒粒度為橫坐標(biāo)，以部分分級(jí)效率為縱坐標(biāo)可繪出圖（b）所示的曲線(xiàn)C，C曲線(xiàn)即叫做部分分級(jí)效率曲線(xiàn)，這是直觀(guān)地了解分級(jí)程度的最便利的曲線(xiàn)。本曲線(xiàn)與50%水平線(xiàn)的交點(diǎn)稱(chēng)為50%分級(jí)點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的顆粒粒度稱(chēng)為分級(jí)粒度。②牛頓分級(jí)效率

將某一粒度分布的粉粒用分級(jí)機(jī)進(jìn)行二分，令大粒部分名為粗粒級(jí)，小粒部分為細(xì)粒級(jí)，則牛頓分級(jí)效率的綜合表達(dá)形式為：牛頓效率的物理意義為實(shí)際分級(jí)機(jī)達(dá)到理想分級(jí)的質(zhì)量比。③分級(jí)精度通常是根據(jù)部分分級(jí)效率曲線(xiàn)，取部分分級(jí)效率為75%和25%的粒度d75和d25表示。K=d75/d25

對(duì)于理想分級(jí)，K＝1，實(shí)際分級(jí)時(shí)，K值越接近于1，其分級(jí)精度越高。當(dāng)粒度分布較寬時(shí)，分級(jí)精度可用下式表示：

K=d90/d10或K=d10/d907.2篩分把固體顆粒置于具有一定大小孔徑或縫隙的篩面上，使通過(guò)篩孔的成為篩下料，被截留在篩面上的成為篩上料，這種分級(jí)方法稱(chēng)為篩分。按物料含水分的不同分類(lèi)：干法篩分（多用于較大的顆粒）濕法篩分（顆粒懸浮在稀水或其它液體中進(jìn)行）篩分機(jī)械或設(shè)備工作面是篩面。按結(jié)構(gòu)分篩面有格子篩（柵篩）、板篩（篩板）、編織篩（網(wǎng)篩）等多種。格子篩（柵篩）由相互平行的按一定間隔排列的鋼質(zhì)棒條組成。分為固定格篩和條篩。板篩（篩板）板篩篩面通常由厚度為5～12mm的鋼板上沖制成方形、長(zhǎng)方形或圓孔制成。編織篩（網(wǎng)篩）用鋼絲、銅絲、尼龍絲等編織而成。篩孔形狀為方形或長(zhǎng)方形。篩制篩面在許多國(guó)家已訂有標(biāo)準(zhǔn)，即對(duì)篩孔尺寸、篩絲尺寸、上下兩篩號(hào)間孔的大小作了規(guī)定。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)篩采用ISO制，以方孔篩篩孔的邊長(zhǎng)表示篩孔大小。在此之前，多采用公制篩號(hào)即以每平方厘米篩面面積上含有的篩孔數(shù)目表示篩孔大小，用1cm長(zhǎng)度上篩孔的數(shù)目表示篩號(hào)。英、美等國(guó)則采用英制篩，以每1英寸長(zhǎng)度上篩孔數(shù)目表示篩目。影響篩分的因素物料的因素①堆積密度②粒度分布③含水量篩分機(jī)械的因素①堆積密度若物料堆積密度較大（約0.5t/m3以上），篩分處理能力與顆粒密度成正比的關(guān)系。若物料堆積密度較小，由于微粒子的飄揚(yáng)，尤其是輕質(zhì)的物料，上述的正比關(guān)系不易保持。②粒度分布易篩粒：粒度小于3/4篩孔尺寸的顆粒，易透過(guò)篩網(wǎng)。難篩粒：粒度大于3/4篩孔尺寸而小于篩孔尺寸的顆粒，難透過(guò)篩網(wǎng)。阻礙粒：粒度大于篩孔尺寸而小于1.5倍篩孔尺寸的顆粒。往往形成料層，使難篩粒不易透過(guò)篩網(wǎng)。物料中所含易篩粒越多、難篩粒和阻礙粒數(shù)量越少，篩分越容易，處理能力越大、篩分效率也越高。另外，顆粒形狀也有關(guān)。③含水量干法篩分，物料中水分含量達(dá)到一定程度時(shí)，由于顆粒間的相互粘附而結(jié)成團(tuán)塊或堵塞篩孔，篩分能力就會(huì)急劇下降。濕式篩分，處理能力及篩分效率一般比干法篩分提高。只是表面水分影響篩分過(guò)程篩分機(jī)械的因素孔隙率。篩面開(kāi)孔率愈小，則篩分處理能力愈小，但是篩面的使用壽命相對(duì)地會(huì)延長(zhǎng)。篩孔大小。在一定的范圍內(nèi)，篩孔大小與處理能力成正比關(guān)系。篩孔形狀。如，正方形篩孔的處理能力比長(zhǎng)方形的小，但是就篩分的精確度而言，以正方形的為佳。篩面長(zhǎng)度。篩面寬度影響生產(chǎn)率，篩面長(zhǎng)度則影響篩分效率。工業(yè)上使用的篩子其長(zhǎng)度一般不超過(guò)寬度的2.5-3倍。振動(dòng)的幅度與頻率。振動(dòng)的目的在于篩面上物料不斷運(yùn)動(dòng)，防止篩孔堵塞。一般講，粒度小的適宜用小振幅與高頻率的振動(dòng)。加料的均勻性。單位時(shí)間加料量應(yīng)該相等，入篩料沿篩面寬度分布應(yīng)該均勻。料速與料層厚度。料速增快，可增加處理能力，但篩分效率降低。料層薄，雖會(huì)減低處理能力，但可提高篩分效率。篩分設(shè)備①振動(dòng)篩②搖動(dòng)篩③回轉(zhuǎn)篩④固定篩①振動(dòng)篩原理：篩面作上下振動(dòng)，加劇物料顆粒間，顆粒與篩面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，提高顆粒通過(guò)篩孔的機(jī)會(huì)。②搖動(dòng)篩原理：由連桿來(lái)帶動(dòng)篩框作一定方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，篩框的運(yùn)動(dòng)使篩面上的物料以一定速度向排料端移動(dòng)，同時(shí)獲得篩分。③回轉(zhuǎn)篩回轉(zhuǎn)篩的回轉(zhuǎn)筒體由篩板或篩網(wǎng)制成。水平或傾鈄安裝在機(jī)架上，由馬達(dá)帶動(dòng)筒體回轉(zhuǎn)。原理：靠篩面的轉(zhuǎn)動(dòng)，使物料在篩面上產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)而被篩分，一端給料一端出料。7.3在流體中分級(jí)7.3.1重力場(chǎng)分級(jí)原理（利用空氣阻力和重力之間的平衡關(guān)系，對(duì)物料進(jìn)行分級(jí)）不同粒度顆粒在重力場(chǎng)中沉降，其沉降末速（v0)計(jì)算公式為：式中，

d

——顆粒的直徑（m）；δ——顆粒的密度（kg/m3）；

ρ

——介質(zhì)的密度（kg/m3）；g

——重力加速度（m/s2）；

η——介質(zhì)粘度（Pa·s）。故當(dāng)被分級(jí)的物質(zhì)一定，所采用的介質(zhì)一定，沉降末速只與顆粒的直徑大小有關(guān)。因此，根據(jù)不同直徑的顆粒的末速差異，可對(duì)粒度大小不同的顆粒進(jìn)行分級(jí)。

重力式分級(jí)機(jī)有水平流型和垂直流型，多為它們的復(fù)合形式。重力分級(jí)機(jī)只能用來(lái)對(duì)粒徑較大的粉體進(jìn)行分級(jí)，對(duì)于超細(xì)粉體，則很難達(dá)到滿(mǎn)意的分級(jí)效果。水平流型重力分級(jí)機(jī)Ι-粗粉；Ⅱ-中細(xì)粉；Ⅲ-細(xì)粉；Ⅳ-超細(xì)粉超細(xì)粉塵與空氣出口；2-分級(jí)室；3-粉料入口；4-空氣入口垂直流型重力分級(jí)機(jī)

1-空氣入口；2-粉體入口；3-排氣口；4-旋風(fēng)分離器；5-細(xì)粉收集器；6-粗粉收集器7.3.2離心力場(chǎng)分級(jí)不同粒度顆粒在離心力場(chǎng)中沉降，其沉降末速（v0r)計(jì)算公式為：式中，j

＝ω2r/

g；

ω為顆粒的旋轉(zhuǎn)角速度（rad/s）；

r

為顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑（m）故當(dāng)被分級(jí)的物質(zhì)一定，介質(zhì)一定，介質(zhì)的粘度一定，離心加速度或分離因素一定時(shí)，顆粒的離心沉降速度只與顆粒的直徑大小有關(guān)。因而可采用離心力場(chǎng)根據(jù)顆粒離心沉降速度的不同，對(duì)粒徑大小不同的顆粒進(jìn)行分級(jí)。離心式分級(jí)機(jī)7.3.3旋風(fēng)式分級(jí)機(jī)在選粉室的周?chē)鶆蚍植紟讉€(gè)離心旋風(fēng)筒，小風(fēng)葉和撒料盤(pán)一起固定在選粉室頂蓋中央的旋轉(zhuǎn)軸上，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)?？諝庠陔x心風(fēng)機(jī)的作用下以切線(xiàn)方向進(jìn)入選粉機(jī)，經(jīng)由滴流裝置的間隙內(nèi)旋上升，進(jìn)入選粉室。

物料由進(jìn)料管落到撒料盤(pán)后，向四周甩出，與上升氣流相遇。物料中粗顆粒因質(zhì)量大，受小風(fēng)葉與撒料盤(pán)的離心慣性力大，被甩向選粉室內(nèi)壁而落下。至滴流處與上升氣流相遇，再次分選，粗粉最后落入內(nèi)錐下部經(jīng)粗粉排出口排出。物料中的細(xì)顆粒因質(zhì)量小，進(jìn)入選粉室后被上升氣流帶入旋風(fēng)筒，被收集下來(lái)，落入外錐體，經(jīng)細(xì)粉出口管排出；消除細(xì)粉后的氣流出旋風(fēng)筒經(jīng)集風(fēng)管和導(dǎo)風(fēng)管，返回風(fēng)機(jī)，形成選粉室外部氣流閉路循環(huán)；循環(huán)風(fēng)量可由氣閥調(diào)節(jié)，也可以控制選粉室氣流上升速度(調(diào)節(jié)細(xì)度)。優(yōu)點(diǎn)與離心式分級(jí)機(jī)相比：轉(zhuǎn)子和循環(huán)風(fēng)機(jī)可分別調(diào)速，既易于調(diào)節(jié)細(xì)度，也擴(kuò)大了細(xì)度的調(diào)節(jié)范圍。小型旋風(fēng)筒代替大圓筒，可提高細(xì)粉的收集效率，選粉效率可達(dá)70％以上，因而減少了細(xì)粉的循環(huán)量。設(shè)備的磨損件少，軸承受力小，振動(dòng)小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)