第七章 分级与分离

1、第七章第七章 分级和分离分级和分离 在粉体粉碎、输送、储存等处理过程中，有时需要将粉体按不同的粒度分类，称为分级；而在生产过程中，由于流体流动、颗粒的布朗扩散等等原因，粉体颗粒会弥散在空气（流体）中，造成污染，这时就需要在排放前将粉体颗粒从与空气（流体）分开，称为分离。 一、分离一、分离 分离就是将任何形状或密度的固体颗粒或液珠（粒度一般在10-3m）从流体中分离出来的过程。（气固系统称为收尘） 其分离作用的器具或装置系统为分离（除尘）器。 对气固系统习惯称为除尘过程。相应的起居或装置系统统称为分离器或除尘器。 （一）分离效果的评价参数 分离效率（除尘效率）指的是分离器的工作效率，使评价分离器

2、操作性能的主要指标。分离效率的高低与分离器的种类、结构、颗粒的种类、分散度、浓度及流体的负荷、温度、湿度等因素有关。有总的分离效率与部分分离效率。 1、牛顿效率（综合分离效率） 分离模型及符号 符号： xf加料中a群颗粒的含量比率（质量比） 1-xf加料器中b群颗粒的含量比率 Xa a群受料器中a群颗粒的含量比率 1-Xaa群受料器中b群颗粒的含量比率 xbb群受料器中a群颗粒的含量比率 1- xbb群受料器中b群颗粒的含量比率 Aa群受料器中的物料质量 Bb群受料器中物料的质量 模型 a群回收率 b群回收率 牛顿分离效率定义： N = 有用成分回收率-无用成分残留率即 N = a-(1-b)

3、=a+b-1FxAxfaaFxBxfbb)1 ()1 ( 分离结果用频率分布表示 平衡粒径平衡粒径D De e：粗细粉错位量相等的粒径：粗细粉错位量相等的粒径 牛顿效率牛顿效率 N N: :1dcdbaaN 牛顿分离效率的物理意义牛顿分离效率的物理意义 表示进料中能实现理想分离的质量比。 牛顿效率的实用计算式 推导：根据物料平衡：F = A + B xfF = xaA + xbB 消去 A 或 B 得： 有用成分回收率 无用成分残留率 根据牛顿效率的定义 N = a-(1-b)=a+b-1运算即可得)(1 ()(bafffabfNxxxxxxxxbafaxxxxFBbabfxxxxFAbabf

4、fafaaxxxxxxFxAxbafafbfbbxxxxxxFxBx11)1 ()1 ( 2、部分分离效率 单独用综合分离效率来描述某一分离器的性能是不够的，许多时候还必须颗粒的特性分布函数来描述，经常使用的是粒度，即要知道对于某一粒级的分离效率。这时要用部分分离效率。 定义：在粒度、密度或化学成分等特性值为连续变量的场合，将特性值划分成若干区间，各区间的回收率即部分分离效率。 理想分离过程 实际分离过程 设原料粒度分布函数FA(), 细粗产物为Fk()、 FG()； 频率分布函数为：原料fA（）、细产物fK（）、 粗产物fG（），u0 分离函数TiiAiGmGiiiRTT)(1 例 图 3、

5、分离界限与分离精度 中位分离点：分离的两部分具有相等的组分或质量时所对应的特性值50或T 平衡分离点：表示颗粒粒度分级错位量相等时的平衡粒径FA或FM （3）分离精度 例：下表表示已筛孔0.8mm的工业用筛筛分碳化硅后的筛析结果。求部分分离效率曲线和牛顿效率。 解： 1、求频率分布 2、累积粒度计算 3、计算粒度间隔50m时的频率 4、作部分分离效率下曲线 5、求中位径 6、求分离精度 7、计算牛顿效率 根据N = a+b-1计算 二、分级二、分级 1、定义与意义 分级：分级：根据实际要求，把粉碎产品按某种粒度大小或不同种类进行分选的操作过程。 分级方式：筛分，在流体中分级。 分级效果的评价：

6、同分离 N = a-(1-b)=a+b-1)(1 ()(bafffabfNxxxxxxxx 2、筛分、筛分 把固体颗粒置于具有一定大小孔径或缝隙的筛面上，是通过筛孔的成为筛下物，被截留在筛面上的成为筛上物（筛余物)，这种分析方法称为筛分。 干法筛分与湿法筛分 适用于100mm100mm至至2020 m m之间的粒度分布测量 筛分方法：筛分方法： 目的：目的：准确鉴定物料的粒度组成 。 方法：方法：将粉末样品通过一系列不同筛孔的标准筛，分离成若干粒级，分别称重，填入记录表，计算。最后在坐标纸上画出粒度分布曲线。 （1）筛面）筛面 棒条筛面：固定筛或重型振动筛，筛孔25150mm 板状筛面：58钢

7、板，筛孔尺寸1050mm 编织筛面：弹簧钢或不锈钢制。 中细粒级物料分级。 条缝筛面：不锈钢条，缝宽0.25、0.5、0.75、2mm等。 非金属筛面：天然（合成）橡胶、尼龙等。不适于细物料。 图例 图例 （2 2）标准筛）标准筛 用于粒度分析。 筛制：筛孔尺寸、筛丝尺寸、筛比等 Tyler系列（美国） 用筛网每一英寸每一英寸(2.54cm)(2.54cm)长度上具有的正方形筛孔数长度上具有的正方形筛孔数作为每个筛子的名称。 基准筛：基准筛：200目：筛孔尺寸0.074mm，筛丝直径0.053mm 筛比：筛比：基本序列筛比：21/2=1.414， 附加序列筛比：21/4=1.189。 （一般用

8、基本序列，要求更窄时可插入附加序列）（一般用基本序列，要求更窄时可插入附加序列） (150目)0.0741.414=0.104mm (270目)0.0741.414=0.053mm ASTM系列（美国国家标准局） 基准筛：18号筛筛孔尺寸1mm；最细400号筛孔37m DIN系列（德国标准） 其网目是1长度筛网上具有的筛孔数或1面积上的筛孔数，其特点是筛子的网目数与筛孔尺寸的乘积约等于6，并规定筛丝直径等于筛孔尺寸的2/3，各层筛子的有效面积等于36%。 中国 无国家标准，采用上海标准筛， 类似于Tyler标准筛。 ISOISO系列系列（国际标准）（国际标准） 基本筛比101/10=1.259

9、， 附加筛比106/40=1.41和1012/40=1.99 3、筛分概率、筛分概率 设正方形筛孔每边净长为D， 筛丝直径为b， 被筛分颗粒为球形，其直径为d， 则其通过概率P是：筛面倾斜、非球形颗粒会降低筛分概率22211)()(DbDdbDdDP筛孔筛孔1mm 易筛粒（小于筛孔尺寸3/4的颗粒）、难筛粒 粒子运动速度设粒子运动速度是抛物线，则其运动方程 X=vt y=gt2/2 当x=D-d/2时， 如果yd/2,粒子过筛；反之则不能。 粒子在下落y=d/2时间内所需时间： 代入x=vt得： 因为yd/2，当y=d/2时,v极大yxd/2Dd/2gyt2ygdDv2)2(dydDv)2(

10、4、筛分效率、筛分效率 筛分设备的工艺指标：处理能力；筛分效率。 筛分效率表示筛分作业进行的完全程度（质量指标）。 筛分效率 的定义：实际得到的筛下物重量与入筛物料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料重量比。 G1、G2、G3分别表示过筛前物料量、筛下的物料量、筛上物料量（kg/h）； 1、2、3分别表示过筛前、筛下物、筛上物中筛下级别的重量百分数。%1001122GG 筛分效率的定义公式很不好使用， G1、G2、G3会带来很大的测量误差。 常用公式（试推导） 正常情况下，筛面无破损时， 2=1 总筛分效率总筛分效率对全部筛下物而言对全部筛下物而言 部分筛分效率部分筛分效率对某一粒级或某几个粒级对某一

11、粒级或某几个粒级%100)()(321212)1 (3131 5、筛分动力学及其应用、筛分动力学及其应用 筛分动力学研究筛分过程中筛分效率与筛分时间的关系。 筛分开始后，易筛粒迅速穿过筛孔，筛分效率很快增加。随着筛分进行，难筛粒穿过筛孔需要较长时间，筛分效率增长变缓。 筛分效率与筛分时间的关系： K,m,k,m为参数，与物料的性质及筛分进行的情况有关。 k,k可以认为是物料的可筛性指标（=50%,k=tm）mmktkt1mmLkLk1 筛分动力学应用之一筛分动力学应用之一 利用筛分动力学公式研究筛子的负荷负荷与筛分效率筛分效率的关系 分析：设筛孔尺寸和物料沿筛面运动速度一定筛面料层厚度取决于给

12、料量。给料量越多料层越厚筛分效率越低。要达到相同的筛分效率必须增加筛分时间，即认为筛分效率不变时筛子的生产率与筛分时间成反比。 筛分动力学应用之二筛分动力学应用之二 利用筛分动力学研究筛分效率与筛面长度的关系。 分析：认为筛分时间与筛面长度成正比，筛分效率与时间成正比。mkt) 11(1mQQ)1 ()1 (211221mmLkLk1)1 ( kLm22112111)(mLL 6 6、影响筛分效率的因素、影响筛分效率的因素 A.A.物料的性质物料的性质 粒度特性 易筛粒、难筛粒、阻碍粒（11.5倍筛孔尺寸） 物料含水量 外在水分（物料表面），内在水分（化合水） 外在水分在一定范围内增加，物料的粘滞性增加、结团杜塞筛孔，筛分效率下降。（湿法筛分条件例外） 物料含泥量 含泥时，水分达到8%，结团，极难分，可采用湿法筛分。 物料颗粒形状 圆形易过筛。 破碎产物大多为多角形，易过长方形筛孔。 条板片状物料易过长方形筛孔。 B.筛面筛面 筛面种类：有效筛分面积影响筛分效率。 种类 棒条筛 钢板冲孔筛 钢丝编织筛 有效面积 少 中 多 使用寿命 长 中 短 价格 低 中 贵 筛面长度与宽度 宽度影响筛分能力，长度影响筛分效率。 宽度与长度比例：1:2.51:3 筛孔大小 与破碎机工作联系起来选择。 筛面运动状况 粒子与