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粉体分级有哪些方法和常用设备?
2022年08月05日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:37
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广义的分级是利用颗粒粒径、密度、颜色、形状、化学成分、磁性、放射性等特性的不同而把颗粒分为不同的几个部分。狭义的分级是根据不同粒径颗粒在介质(通常采用空气和水)中受到离心力、重力、惯性力等的作用,产生不同的运动轨迹,从而实现不同粒径颗粒的分级。

在粉体制备方面,分级具有非常重要的意义,是无机非金属材料领域中粉体的主要深加工技术之一,基于现代工业对微细粉体的粒度要求,分级技术已显示出越来越重要的地位。制造微米级的粉体并不困难,但是如何降低能耗、生产出粒度很细且粒度分布很窄的粉体是近年来遇到的挑战。

分级技术的关键在于分级设备及分级工艺。为了满足高精度的分级,要求对多种分级进行组合优化。因此,了解和掌握分级设备的主要类型和结构原理,对于分级过程的优化显得尤为重要。在此领域主要涉及的是微细粒分级,按介质的性质来分类,微细分级有干式分级(介质为空气)和湿式分级(介质为水或其他液体)两种。

一、干式分级

干式分级的流体介质一般是气体,按作用力来分,可分为重力分级、惯性力分级和离心力分级。接下来给大家介绍干式分级中具有代表性的分级设备的分级原理,应用范围及其特点。

1、重力分级&惯性力分级

重力分级的原理是依据大小不同的颗粒在重力场中沉降末速不同来进行分级。在适当的气体介质中,温度一定条件下,对于密度一定的颗粒,沉降末速只与颗粒直径有关。这样,便可以根据颗粒沉降末速的不同,实现按粒度大小的分级。根据气流流动方向的不同,可分为水平流型,垂直流型和之字流型。

水平流型重力分级器

水平流型重力分级器

惯性力分级是将固体粒子群分散恳浮于气流中并急剧改变气流的运动方向,利用轻、重粒子惯性力之差使粒子群分级的操作。其代表性装置有曲线型惯性分级机,弯头喷射惯性分级机和K型分级器。

曲线型惯性分级机

曲线型惯性分级机

由于重力分级和惯性力分级对精密分级仍有困难、分级效率较低等问题,市面上这两类设备的生产逐渐减少,目前,应用较为广泛的干式分级设备为离心力分级类型的设备。

2、离心力分级

原理:由于重力场中对微细颗粒作用力太小,使微细颗粒分级难以进行,需采用离心力场来代替重力场达到强化分级的目的。气体穿过转子流动,微细颗粒受到气体流动时的拖力的作用而随气流一起流动。当进入转子内部时,颗粒又受到向外的离心力作用,当空气拖力比离心力大时,颗粒与空气一起穿过转子而成为细产品,否则,颗粒不能穿过转子而成为粗产品。

气流分级机

适用范围:适用于干法微米级产品的精细分级,可分级球状、片状、及不规则形状的颗粒,也可对不同密度的颗粒进行分级。分级产品的粒度可达D97:3~150微米,产品粒度无级可调,品种更换极其方便。

分级效率:60%~90%,分级效率与物料性质以及符合粒度的颗粒含量有关,物料流动性好,符合粒度要求的颗粒含量高,效率就高,反之则低。

设备特点:具有产品粒度无级可调,分级效率高,切割点准确等优势特点。

应用行业:广泛应用于化工、矿物(尤其适合碳酸钙、高岭土、石英、滑石、云母等非矿产品分级)、冶金、磨料、陶瓷、耐火材料、医药、农药、食品、保健品、新材料等行业。

气流分级机

气流分级机(来源:巨子粉体设备)

二、湿式分级

对于湿式分级,一般指的是水介质下的分级。与干式分级相比,湿式分级更有可能解决窄级别的分级问题,这是由于湿式分级分散性能良好、边界效应影响较小、过程相对容易控制。

在重力场和离心力场中,粒度不同的矿粒在运动的介质流中产生沉降速度的差异,是使它们得以按分级粒度分离的主要原因,故颗粒在介质中的沉降理论是分级的基础理论。常用的湿式分级设备,主要有基于重力沉降原理的重力水力分级设备和基于离心力沉降原理的离心力水力分级设备

1、重力水力分级设备

(1)机械分级机:螺旋分级机

原理:磨矿机产物进入机械分级机分出合格的细粒产物——溢流,粗粒沉砂由其中运转着的螺旋或耙子排出,返回磨矿机再磨。

适用范围:常用于磨矿闭路循环对矿浆进行按0.3~0.15mm粒级分级作业。

分级效率:此类分级设备的效率较低,一般在30%-50%。

设备特点:具有结构简单、工作可靠、操作方便等特点。

应用行业:属中细粒分级设备,主要在矿物加工中用于磨矿回路中配合磨矿机工作。

螺旋分级机

螺旋分级机

(2)圆锥分级机:分泥斗

原理:它是一种最简单的圆锥分级机,矿浆从上部中心的给矿筒中连续给入,充满锥体,并从上部周边溢出,锥体中存在上升和水平液流。沉降速度大于上升液流速度的矿粒沉下后从沉砂管中排出,为沉砂;沉降速度小的矿粒,被上升液流带上,从上面周边溢至溢流槽中,汇集后由溢流管排出。

适用范围:其给矿的最大粒度为2-3mm,溢流粒度一般为0.074mm。

设备特点:结构简单,不需要动力,操作方便。

应用行业:分泥斗在矿物加工中应用较广,主要用于重选厂中,在分选和分级之前,对给料进行脱泥和浓缩。

分泥斗

分泥斗

2、离心力水力分级设备

微细颗粒在重力场的条件下沉降速度很慢,分级微米级颗粒所需沉降时间可能长达数十小时,显然生产效率太低。因此,离心分级设备应运而生。

1旋流器

原理:微细粒级由于受到的离心力场不足以抵抗流体与颗粒的作用力(黏滞阻力、紊动扩散),微细粒的分配率接近于水量分率,也就是说,微细粒级按水量的分配而进入沉砂和溢流之中。

适用范围:旋流器由于结构简单,经常用于微细粒分级,10mm直径的旋流器分级粒度的下限可以低达5μm。

设备特点:具有较高分级效率,其结构简单,本身无运动部件,操作看管容易,体积小而处理量大,分级效果良好。

应用行业:旋流器是一种应用广泛的离心力分级设备,多用于第二段闭路磨矿中。

旋流器工作原理图

旋流器工作原理图

螺旋器

螺旋器(来源:金鹏矿业)

2)卧式螺旋卸料沉降离心机

原理:它主要由转鼓、螺旋推料器、差速器、机壳、机座等部分组成,转鼓和螺旋推料器安装在差速器里,同向旋转只有微小的差速,待分级物料由进料管进入料仓,与转鼓几乎同步旋转,颗粒进入离心力场,迅速分层,细颗粒由溢流环溢出,粗颗粒被抛出周边,在推料器的作用下向前运动由排渣口排出。

适用范围:适用于分离颗粒粒径大于5um的物料,可用于固液两相分离,固液液的三相分离,固固液的三相分离。

设备特点:对物料的适应性较大,能分离的固相粒度范围较广(0.0005~2mm),在固相粒度大小不均时能照常进行分离;能自动、连续,长期运转,维修方便,能够进行封闭操作;单机生产能力大,结构紧凑,占地小,操作费用低;固相沉渣的含混量一般比过滤离心机高,大致接近于真空过滤机。

应用行业:可广泛适用于化工、轻工、制药、食品、环保等行业。


来源:恒力离心机械


来源参考:

1、粉体物料干式分级设备,叶红齐,秦明礼(中南工业大学化学工程);

2、细粒级物料的湿式分级技术,刘惠中(北京矿冶),郑荣田(中国第四冶金);


粉体圈 芷凌整理

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