《粉末工程》课件-7 分级和分离

7分级和分离

（4课时）目录7.1分级概述7.2筛分7.3在流体中分级7.1分级概述定义：把粉碎产品按某种粒度大小或种类进行分选的操作过程称为分级。意义：使粉碎产品粒度控制在所要求的范围内；使粉料中粒度已达到要求的产品及时分离出去，以防止产品过碎和能源浪费。

分级方式用筛子筛分（用于粗粉，一般大于325目）在流体中进行分级（用于细粉，一般小于325目）重力式惯性式离心式分级性能的评价在分级操作中，常用分级效率来评价分级的效果和性能。现在假设将任意一组颗粒进行分级，在粗粒部分中未混入小于do粒度的颗粒，同时在细粒中也未混入大于do的颗粒，此时，由于do粒度的分级进行得完全，可称为理想的分级。此时的分级效率为100%。实用的分级机很难得到这样的分级状态。表示方法①部分分级效率②牛顿分级效率③分级精度①部分分级效率部分分级效率难以得到定量值，通常用部分分级效率曲线表示。

图（a）中曲线a是粉末原料的粒度分布曲线，曲线b是分级后粗粒部分的粒度分布曲线。设粒度d和d+Δd区间的原料重量为Wa，同区间的粗粒的重量为Wb，则Wb/Wa=ηd称为部分分级效率，又叫区间回收率。以颗粒粒度为横坐标，以部分分级效率为纵坐标可绘出图（b）所示的曲线C，C曲线即叫做部分分级效率曲线，这是直观地了解分级程度的最便利的曲线。本曲线与50%水平线的交点称为50%分级点，所对应的颗粒粒度称为分级粒度。②牛顿分级效率

将某一粒度分布的粉粒用分级机进行二分，令大粒部分名为粗粒级，小粒部分为细粒级，则牛顿分级效率的综合表达形式为：牛顿效率的物理意义为实际分级机达到理想分级的质量比。③分级精度通常是根据部分分级效率曲线，取部分分级效率为75%和25%的粒度d75和d25表示。K=d75/d25

对于理想分级，K＝1，实际分级时，K值越接近于1，其分级精度越高。当粒度分布较宽时，分级精度可用下式表示：

K=d90/d10或K=d10/d907.2筛分把固体颗粒置于具有一定大小孔径或缝隙的筛面上，使通过筛孔的成为筛下料，被截留在筛面上的成为筛上料，这种分级方法称为筛分。按物料含水分的不同分类：干法筛分（多用于较大的颗粒）湿法筛分（颗粒悬浮在稀水或其它液体中进行）筛分机械或设备工作面是筛面。按结构分筛面有格子筛（栅筛）、板筛（筛板）、编织筛（网筛）等多种。格子筛（栅筛）由相互平行的按一定间隔排列的钢质棒条组成。分为固定格筛和条筛。板筛（筛板）板筛筛面通常由厚度为5～12mm的钢板上冲制成方形、长方形或圆孔制成。编织筛（网筛）用钢丝、铜丝、尼龙丝等编织而成。筛孔形状为方形或长方形。筛制筛面在许多国家已订有标准，即对筛孔尺寸、筛丝尺寸、上下两筛号间孔的大小作了规定。我国现行标准筛采用ISO制，以方孔筛筛孔的边长表示筛孔大小。在此之前，多采用公制筛号即以每平方厘米筛面面积上含有的筛孔数目表示筛孔大小，用1cm长度上筛孔的数目表示筛号。英、美等国则采用英制筛，以每1英寸长度上筛孔数目表示筛目。影响筛分的因素物料的因素①堆积密度②粒度分布③含水量筛分机械的因素①堆积密度若物料堆积密度较大（约0.5t/m3以上），筛分处理能力与颗粒密度成正比的关系。若物料堆积密度较小，由于微粒子的飘扬，尤其是轻质的物料，上述的正比关系不易保持。②粒度分布易筛粒：粒度小于3/4筛孔尺寸的颗粒，易透过筛网。难筛粒：粒度大于3/4筛孔尺寸而小于筛孔尺寸的颗粒，难透过筛网。阻碍粒：粒度大于筛孔尺寸而小于1.5倍筛孔尺寸的颗粒。往往形成料层，使难筛粒不易透过筛网。物料中所含易筛粒越多、难筛粒和阻碍粒数量越少，筛分越容易，处理能力越大、筛分效率也越高。另外，颗粒形状也有关。③含水量干法筛分，物料中水分含量达到一定程度时，由于颗粒间的相互粘附而结成团块或堵塞筛孔，筛分能力就会急剧下降。湿式筛分，处理能力及筛分效率一般比干法筛分提高。只是表面水分影响筛分过程筛分机械的因素孔隙率。筛面开孔率愈小，则筛分处理能力愈小，但是筛面的使用寿命相对地会延长。筛孔大小。在一定的范围内，筛孔大小与处理能力成正比关系。筛孔形状。如，正方形筛孔的处理能力比长方形的小，但是就筛分的精确度而言，以正方形的为佳。筛面长度。筛面宽度影响生产率，筛面长度则影响筛分效率。工业上使用的筛子其长度一般不超过宽度的2.5-3倍。振动的幅度与频率。振动的目的在于筛面上物料不断运动，防止筛孔堵塞。一般讲，粒度小的适宜用小振幅与高频率的振动。加料的均匀性。单位时间加料量应该相等，入筛料沿筛面宽度分布应该均匀。料速与料层厚度。料速增快，可增加处理能力，但筛分效率降低。料层薄，虽会减低处理能力，但可提高筛分效率。筛分设备①振动筛②摇动筛③回转筛④固定筛①振动筛原理：筛面作上下振动，加剧物料颗粒间，颗粒与筛面间的相对运动，提高颗粒通过筛孔的机会。②摇动筛原理：由连杆来带动筛框作一定方向往复运动，筛框的运动使筛面上的物料以一定速度向排料端移动，同时获得筛分。③回转筛回转筛的回转筒体由筛板或筛网制成。水平或倾钭安装在机架上，由马达带动筒体回转。原理：靠筛面的转动，使物料在筛面上产生相对滑动而被筛分，一端给料一端出料。7.3在流体中分级7.3.1重力场分级原理（利用空气阻力和重力之间的平衡关系，对物料进行分级）不同粒度颗粒在重力场中沉降，其沉降末速（v0)计算公式为：式中，

d

——颗粒的直径（m）；δ——颗粒的密度（kg/m3）；

ρ

——介质的密度（kg/m3）；g

——重力加速度（m/s2）；

η——介质粘度（Pa·s）。故当被分级的物质一定，所采用的介质一定，沉降末速只与颗粒的直径大小有关。因此，根据不同直径的颗粒的末速差异，可对粒度大小不同的颗粒进行分级。

重力式分级机有水平流型和垂直流型，多为它们的复合形式。重力分级机只能用来对粒径较大的粉体进行分级，对于超细粉体，则很难达到满意的分级效果。水平流型重力分级机Ι-粗粉；Ⅱ-中细粉；Ⅲ-细粉；Ⅳ-超细粉超细粉尘与空气出口；2-分级室；3-粉料入口；4-空气入口垂直流型重力分级机

1-空气入口；2-粉体入口；3-排气口；4-旋风分离器；5-细粉收集器；6-粗粉收集器7.3.2离心力场分级不同粒度颗粒在离心力场中沉降，其沉降末速（v0r)计算公式为：式中，j

＝ω2r/

g；

ω为颗粒的旋转角速度（rad/s）；

r

为颗粒的旋转半径（m）故当被分级的物质一定，介质一定，介质的粘度一定，离心加速度或分离因素一定时，颗粒的离心沉降速度只与颗粒的直径大小有关。因而可采用离心力场根据颗粒离心沉降速度的不同，对粒径大小不同的颗粒进行分级。离心式分级机7.3.3旋风式分级机在选粉室的周围均匀分布几个离心旋风筒，小风叶和撒料盘一起固定在选粉室顶盖中央的旋转轴上，由电动机带动旋转。空气在离心风机的作用下以切线方向进入选粉机，经由滴流装置的间隙内旋上升，进入选粉室。

物料由进料管落到撒料盘后，向四周甩出，与上升气流相遇。物料中粗颗粒因质量大，受小风叶与撒料盘的离心惯性力大，被甩向选粉室内壁而落下。至滴流处与上升气流相遇，再次分选，粗粉最后落入内锥下部经粗粉排出口排出。物料中的细颗粒因质量小，进入选粉室后被上升气流带入旋风筒，被收集下来，落入外锥体，经细粉出口管排出；消除细粉后的气流出旋风筒经集风管和导风管，返回风机，形成选粉室外部气流闭路循环；循环风量可由气阀调节，也可以控制选粉室气流上升速度(调节细度)。优点与离心式分级机相比：转子和循环风机可分别调速，既易于调节细度，也扩大了细度的调节范围。小型旋风筒代替大圆筒，可提高细粉的收集效率，选粉效率可达70％以上，因而减少了细粉的循环量。设备的磨损件少，轴承受力小，振动小，结构简单，质