粉体工程(11粉体上)

粉体工程合肥学院赵娣芳

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1概论1.1本课程的性质、研究目的及研究内容1.2粉体及粉体工程的基本概念1.3粉体颗粒的种类1.4粉体的基本性质1.1本课程的性质、研究目的及研究内容性质：粉体工程是一门新兴的跨行业、跨学科的综合性学科，是一门技术基础课。研究目的：创新和改进工艺、节能减排……研究内容：基础理论知识和工艺实践知识。一、粉体:是同种或多种物质颗粒的分散体或集合体.工程上把在常态下以较细的粉粒状态存在的物料,称为粉体物料,也称为粉体.单分散粉体:如果构成粉体的所有颗粒，其大小和形状都是一样的，则称这种粉体为单分散粉体。多分散粉体:由参差不齐的各种不同大小的颗粒所组成而且形状也各异的粉体成为多分散粉体。1.2粉体及粉体工程的基本概念在粉体的处理过程中，即使是一种物质，如果组成粉体的颗粒大小、粒度分布、颗粒形状、粒子间孔隙中充满的气体及吸附的水分等不同，都会严重影响粒子间的相互作用力，使粉体整体的性质发生变化。

粉体作为固体材料的特殊形式广泛存在于自然界、工业生产与人们日常生活中。只要用心观察，涉及到粉状物料加工的工艺遍及国民经济的各个领域。10-1510-12

10-9

10-6

10-3

1m

103

106

109电子

分子 乳胶球沙子石块月亮太阳世间的所有物质都是粉体颗粒！一个100nm颗粒与足球相比,等于足球与月亮之比太阳可容1054个纳米颗粒：离Googol（10100）还差得很远呢！710-9(mm)(nm)(mm)粘土泥浆沙子烟雾云雾雨滴烟雾飞灰碳黑肥料，石灰石涂料矿石病毒细菌10-810-710-610-510-410-310-2粉体世界中对微观颗粒大小的认识二、粉体工程及其应用领域它是以粉状和颗粒状物质为对象，研究其性质及加工、处理技术的一门学科。包括：粉体的制备、分级分离、贮存、输送、均化、造粒、改性、提纯等技术。粉粒体微细化至超微细化技术可使物质的特性发生奇特的变化。粉体工程应用领域：·矿产资源：无机矿物资源·陶瓷材料：氧化铝、氧化锆陶瓷·化学工业：催化剂·冶金工业：粉末冶金材料、耐火材料·电子材料：超细氧化铁粉磁性材料·军事领域：固体推进剂·机械工业：磨料、润滑剂·食品、医药一、

颗粒存在的状态颗粒的分散和凝聚是粉体中粒子的两种不同状态.成因：人工合成、天然形成。分散:颗粒彼此互不相干能自由运动的状态;凝聚:颗粒间互相粘附连接成聚集体的状态.1.3粉体颗粒的种类二、粉体颗粒的类型原级颗粒:最先形成粉体物料的颗粒.又称一次颗粒或基本颗粒，它是构成粉体的最小单元。粉体的许多性能与原级颗粒的分散状态及它的大小形状有关。它能真正反映出粉体的固有性能。二、粉体颗粒的类型聚集体颗粒:由许多原级颗粒靠着某种化学力与其表面相连而堆积起来的颗粒。又称二次颗粒。聚集体颗粒的表面积比构成它的原级颗粒表面积之和要小。聚集体颗粒中各原级颗粒间彼此结合牢固，必须采用粉碎方法才能使其解体。

二、粉体颗粒的类型

凝聚体颗粒:在聚集体颗粒之后形成，是由原级颗粒或聚集体颗粒或两者的混合物，通过比较弱的附着力结合在一起的疏松的颗粒群，其中各组成颗粒之间是以棱或角结合的。凝聚体颗粒的表面积与构成它的颗粒表面积之和大体相等。

絮凝体颗粒:粉体在液相介质中分散，由于颗粒间的各种物理力，使颗粒松散结合在一起所形成的粒子群，称絮凝体颗粒。由于大分子表面活性剂或水溶性高分子的架桥作用，把颗粒串联成结构松散似棉絮的团状物。絮凝体颗粒很容易被微弱的剪切力解絮，也易在表面活性剂的作用下分散开来。1.4粉体的基本性质粉体的几何形态性质:包括粉体粒子的大小、粒度分布、粒子形状以及堆积状态等。粉体的力学性质:可分为静力学性质和动力学性质.包括粉体的摩擦角、粉体压力、流动性以及在流体中的运动性质(如触变性）等。

3粉体的其他物理化学性质:包括粉体的电磁、光、声、热学性质,以及粘附性、吸附性、凝聚性、湿润性、爆炸性等。2.1表征粒度分布的特征参数

(1)中位粒径D50:是在粉体物料的样品中，把样品的个数（或质量）分成相等两部分的颗粒粒径。(2)最频粒径Dmo：在颗粒群中个数或质量出现概率最大的颗粒粒径。(3)标准偏差σ（σg)：表示粒度频率分布离散程度的参数。

2颗粒的粒度特征及其分析2.2粒度分布函数表达式1、正态分布2、对数正态分布3、罗辛-拉姆勒分布（RRB分布）RRB分布的应用：（1）求平均径（2）求比表面积

3粉碎过程及设备3.1粉碎的基本概念3.2被粉碎物料的基本物性3.3材料的粉碎机理3.4破碎机械3.5粉磨机械3.6超细粉磨机械3.1粉碎的基本概念一、粉碎1定义:固体物料在外力作用下,克服内聚力,从而使颗粒的尺寸减小,比表面积增大的过程称为粉碎.破碎:粗碎___将物料破碎到100mm左右中碎___将物料破碎到30mm左右细碎___将物料破碎到3mm左右粉磨:粗磨___将物料粉磨到0.1mm左右细磨___将物料粉磨到60µm左右超细磨___将物料粉磨到5µm或更小至亚微米.2

意义:提高化学反映速度;提高混合的均化效果;为烘干、运输、混合、贮存等操作创造条件.米与目数对照表

1微米--------12500目1.3微米--------8000目2微米--------6250目2.6微米--------5000目5微米--------2500目6.5微米--------2000目10微米--------1250目15微米--------800目20微米--------625目33微米--------425目37微米--------400目44微米--------325目74微米--------200目149微米--------100目350微米--------45目二、粉碎比定义:

若原始物料粒度为D,经过某台粉碎机械粉碎后的平均粒度为d,则比值i=D/d被称为平均粉碎比.平均粉碎比是衡量物料粉碎前后粒度变化的一个指标,也是粉碎设备性能的评价指标之一.公称粉碎比:破碎机的最大进料口宽度与最大出料口宽度之比.i平<i公三、粉碎级数几台粉碎机串联起来的粉碎过程称为多级粉碎.串联的粉碎机台数称为粉碎级数.原料粒度与最终粉碎产品的粒度之比称为总粉碎比.在多级粉碎时,各级粉碎比i1,i2,i3,i4……in与总粉碎比i0有如下关系:io=i1

·i2·i3·i4…….in四、粉碎产品的粒度特性物料经粉碎或粉磨后,成为多种粒度的集合体,一般采用一定的粒度分析方法对其进行粒度分析.

根据测得的粒度分布数据,分别以横坐标表示粒度.以纵坐标表示累积筛余或累积筛下百分数,即可作出累积粒度特性曲线.

粒度组成特性曲线图参看55页图6－1.五、粉碎流程粉碎系统包括粉碎级数和每级中的流程两个方面.破碎作业可采用一级破碎系统、二级或三级破碎系统.粉碎流程:可分为开路流程和闭路流程.开路流程:不带筛分或仅有预先筛分的破碎流程,从破碎机卸出的物料全部作为产品,不再经粉碎机循环.闭路流程:有检查筛分的破碎流程,从破碎机卸出的物料要经过检查筛分,粒度合乎要求的颗粒作为产品,其余作为循环料重新送回破碎机，再次进行破碎.粉磨作业同样分有一级和二级(粗磨和细磨)粉磨.每级也可分为开路和闭路两种主要流程.开路流程的优点:流程比较简单,设备少,扬尘点少.

缺点:当要求粉碎产品粒度较小时,粉碎效率较低,产品中会存在部分粒度不合格的粗颗粒物料.闭路流程优点:可获得粒度合乎要求的粉碎产品.

缺点:流程较复杂,设备多,建筑投资大,操作管理工作量大.

一般用于最后一级粉碎作业.3.2被粉碎物料的基本物性一、强度定义:材料的强度是指其对外力的抵抗能力.通常以材料破坏时单位面积上所受的力来表示.单位为N/m2

或Pa.按受力破坏的不同,可分为压缩强度、拉伸强度、扭曲强度、弯曲强度和剪切强度等;按材料内部的均匀性和有否缺陷分为理论强度和实际强度.二、硬度定义:表示材料抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力,也可理解为在固体表面产生局部变形所需的能量.硬度的测定方法:刻划法、压入法、弹子回跳法及磨蚀法等.硬度的表示方法:莫式硬度、布式硬度、韦氏硬度、史氏硬度和肖氏硬度等.三、物料的易碎（磨）性易碎（磨）性:物料粉碎的难易程度,称之为易碎性.物料的强度和硬度对易碎性的影响:强度和硬度均大的物料较难粉碎;强度不大、硬度大的物料易破碎,但难粉碎.易碎性系数(易磨性系数):由于物料的易碎性系数与许多因素有关,一般用相对易碎性系数KM来表示.相对易碎性系数是指采用同一台粉碎机,同一物料尺寸变化条件下,粉碎标准物料的单位电耗Eb(J/t)与粉碎风干状态下该物料的单位电耗E(J/t)之比.KM=Eb/E物料的易碎性系数越大,越易粉碎.四、物料的脆性脆性是与塑性相反的一种性质.变形特点:受力破坏时直到断裂前只出现极小的弹性变形而不出现塑性变形,因此其极限强度一般不超过其弹性极限.脆性材料抵抗动载荷或冲击的能力较差,抗拉能力远低于抗压能力.采用冲击粉碎方法可有效地对其进行粉碎。五、物料的韧性定义:是指在外力作用下,塑性变形过程中吸收能量的能力.吸收的能量越大,韧性越好,反之亦然.与脆性材料相反,韧性材料的抗拉和抗冲击性能较好,但抗压能力较差.对韧性材料和脆性材料进行有机复合,可得到其中任何一种材料单独存在时所不具有的良好的综合力学性能的复合材料.如在橡胶和塑料中填充无机矿物粉体可明显改善其力学性能;钢筋混凝土的抗拉强度远高于素混凝土的抗拉强度。问题:哪种材料是韧性材料？哪种材料是脆性材料？粉碎机械的能量主要消耗在下列几个方面：1、在粉碎发生前颗粒本身产生的弹性变形；2、产生非弹性变形而导致粉碎；3、使粉碎机械本身发生弹性扭变；4、克服粒子间以及粒子与机件之间的摩擦阻力；5、粉碎中产生的噪音，发热和机械振动；6、粉碎机械运转部分的摩擦损失。3.3材料的粉碎机理1、Lewis公式

粒径减小所耗能量与粒径的n次方成反比。表示粉碎过程中粒径与功耗的关系，但不能确切表达整个粉碎过程粒径和功耗的关系。2、雷廷格尔定律（表面积学说）粉碎所需功耗与材料新生表面积成正比。适合于细粉碎时的情形。ΔS3、基克定律（体积学说）粉碎所需功耗与颗粒的体积或质量成正比。适合于粗粉碎时的情形。4、邦德定律（裂纹学说）粉碎功耗与颗粒粒径的平方根成反比。适合于介于粗粉碎和细粉碎之间时的情形。3.4粉碎工艺物料的性质和要求的粉碎细度不同，粉碎方式也不同。粉碎方式分类：干式粉碎和湿式粉碎；开路粉碎和闭路粉碎；一般细度粉碎和超细粉碎。按施加外力的方法不同,可以归纳为下述四种方法:挤压法:

由于压力作用,使夹在两块工作面之间的物料粉碎.冲击法:

由于冲击力作用使物料粉碎。磨剥法:靠运动的工作面对物料摩擦时所施加的剪切力,或者靠物料之间摩擦时的剪切作用而使之粉碎.劈裂法:物料因楔块工作体的作用而粉碎参看图6－8，p713.4.1影响研磨粉碎的主要因素为：1研磨介质的物理性质；2研磨介质的填充率、尺寸及形状

填充率：指介质的表观体积与磨机的有效容积之比。尺寸：介质的适宜尺寸是给料粒度的函数。

形状：球形、柱状、棒状及椭球状等。

3研磨介质的黏糊措施：减小物料水分、加强磨内通风及加入助磨剂等。3.4.2粉碎模型（1）体积粉碎模型：整个颗粒均受到破坏，粉碎后生成物多为粒度大的中间颗粒。

（2）表面粉碎模型：粉碎的某一时刻，仅是颗粒的表面产生破坏，被磨削下微小成分，破坏作用一般不涉及颗粒内部。

（3）均一粉碎模型：施加于颗粒的作用力使颗粒产生均匀的分散性破坏，直接粉碎成微粉成分。八、粉碎机械粉碎机械可分为破碎机和粉磨机两大类.破碎机又可分为粗碎机,中碎机和细碎机.按照结构及工作原理的不同,可分为:颚式破碎机,锤式破碎机,辊式破碎机,圆锥式破碎机和反击式破碎机.第一节颚式破碎机1、结构与工作原理类型：简单摆动、复杂摆动和综合摆动型三种形式。1、工作原理及类型类型：简单摆动、复杂摆动和综合摆动型三种形式。1、工作原理及类型工作原理：当动颚摆向定颚时落入颚腔内的物料主要受颚板的挤压作用而破碎。当动颚摆离定颚时，已破碎的物料在重力的作用下经颚腔下部的出料口自由卸出。类型：按动颚的运动特征可分为简单摆动型、复杂摆动型和综合摆动型三种型式。规格：用进料口的宽度和长度表示。如PEJ1200X1500颚式破碎机，即进料口宽度为1200mm,长度为1500mm.PEJ为简摆型，PEF为复摆型。2、简单摆动型颚式破碎机（1）特点：动颚上各点均以悬挂轴为中心单纯作圆弧摆动。运动轨迹简单，故称为简单摆动型颚式破碎机。动颚的摆动距离上部小、下部大，水平和垂直位移都只有下部的1/2;进料口处动颚摆动小，不利于喂入物料的夹持和破碎。（2）性能：结构简单，偏心轴承受的作用力小，破碎过粉碎现象少，操作维护方便。但有空行程，电耗较高，破碎比一般在4~6.3、复杂摆动型颚式破碎机（1）特点：动颚挂在偏心轴上，其上部作圆周运动，下部作推力板弧线运动，中部作椭圆曲线运动。动颚各点的运动轨迹复杂，故称为复杂摆动型颚式破碎机。动颚的水平摆幅约为下部的1.5倍，而垂直摆幅小于下部，就整个动颚而言，垂直摆幅为水平摆幅的2－3倍有强制排料作用。动颚即有水平移动，又有垂直运动，所以有挤压、弯曲、劈裂、磨剥等粉碎。（2）性能：与简单摆动型颚式破碎机比，优点：粉碎产品的粒度均匀，产量比同规格的简单摆动型颚式破碎机提高20%-30%,破碎比大，重量轻20％－30％，效率高。缺点：衬板磨损快，不能大型化。复杂摆动颚式破碎机4、主要工作部件机架与支承装置：有整体、组合、焊接三种形式，一般大于1200X1500的颚式破碎机采用组合件，其材质用铸钢或优质铸铁。破碎机：动颚和定颚，动颚一般采用优质铸钢。颚板5、工作参数的确定（1）钳角颚式破碎机动颚与定颚间的夹角称为钳角（如图）。（2）偏心轴转速偏心轴转一圈，动颚往复摆动一次，前半圈为破碎物料，后半圈为卸出物料。当动颚后退时，破碎后物料应在重力作用下全部卸出而后动颚立即返回破碎物料。转速过高或过低都会使生产能力不能达到最大值，每次所能卸出的物料高度为：破碎后物料在重力作用下自由下落。物料高度为：使高度h的梯形物料全部自由卸出所需的时间为：为了保证已达到要求尺寸的物料能及时的全部卸出，卸出时间t应等于动颚空行程经历的时间t经验公式：当进料口宽度B≤1200mm时n=310-145B(r/min)当进料口宽度B>1200时n=160-42B(r/min)3)生产能力

破碎机的生产能力与被破碎机物料性质，破碎机的性能和操作条件等因素有关。经验公式：Q=K1K2K3qe(t/h)式中：q____标准条件下（指开路破碎容积密度为1.6t/m3的中等硬度物料）的单位出料口宽度的生产能力（t/mm.h)e____破碎机出料口宽度（mm)K1____物料易碎性系数，在0.9－1.2K2____物料堆积密度修正系数，K2=ρs/1.6ρs_____容积密度t/m3K3_______进料粒度修正系数进料最大粒度和进料口宽度比为0.85、0.60、0.4时，K3分别取1.0、1.1、1.2(4)功率在颚式破碎机中破碎单块物料所需的破碎力为：P=σbh(N)式中：σ——料块断面上的破碎应力（Pa).一般为抗拉强度极限的1.2倍；b___料块的纵向长度（m)H___料块的厚度（m)假设颚式破碎机工作时整个颚腔内充满物料；且沿颚腔长度L方向成平行圆柱体排列。（如图），每个圆柱体沿作用力方向劈开时所需的破碎力为：P1=σD1LP2=σD2LP3=σD3L2、性能特点与主要技术参数简摆式：优点：下端行程大有利于排料，垂直行程可减轻衬板磨损。缺点：动颚上端的行程小于其下端，不利于破碎粒度和韧性较大的物料。复摆式：优点：动颚上、下端运动不同步可使功率消耗均匀，垂直行程大有利于排料。缺点：衬板磨损较大。复摆式比简摆式结构紧凑、质量轻、生产能力大。第二节圆锥破碎机工作原理及类型动锥固定在主轴上，定锥为机架的一部分，主轴中心线与定锥中心线成ß角。主轴插在偏心衬套中，与衬套以一定偏心距绕定锥中心线旋转，使动锥沿定锥的内表面作偏旋运动。在靠近定锥处，物料受到动锥挤压和弯曲作用而被破碎，在偏离定锥处，已破碎物料由于重力的作用从锥底落下。注意：物料破碎位置、卸落位置。

动锥的自转运动：在破碎物料时，由于破碎力的作用，在动锥表面产生了摩擦力，其方向与动锥运动方向相反。因主轴上下方均为活动连接，这一摩擦力对于动锥中心线所形成的力矩使动锥在绕定锥中心线作偏旋运动的同时还作方向相反的自转运动。动锥自转运动可使产品粒度更均匀，并使动表面的磨损也较均匀。与颚式破碎机的比较：相同点：都对物料施以挤压力，物料破碎后自由卸出。不同点：圆锥破碎机的工作过程连续，生产能力大；而颚式破碎机是间隙的，生产能力小。分类：按用途：粗碎（旋回破碎机）和细碎（菌形破碎机）；按结构：悬挂式和托轴式；破碎机的动、定锥位置，卸料位置，支承方式。旋回破碎机和菌形破碎机结构的主要区别及其原因。P87粗碎圆锥破碎机（1）旋回破碎机的构造侧面卸料和中心卸料两种。定锥位置动锥主轴的支承横梁旋回圆锥破碎机的规格表示方法：用进料口的最大宽度B和卸料口的最大宽度(e+s)来表示。（2）工作参数的确定A钳角

两锥面的夹角称为圆锥破碎机的钳角。两锥间的钳角应小于物料与锥面间的摩擦角的两倍。B动锥转速可按确定颚氏破碎机偏心轴转速的方法计算其动锥转速。C生产能力

可按确定颚氏破碎机的生产能力公式计算。D功率:N=9.7Frmn(kW)（3）性能和应用粗碎圆锥破碎机的特点：破碎连续进行，生产能力强，节能，运行平稳，适于破碎片状物料，产品粒度均匀；但结构复杂，造价高，检修困难等。3中细碎圆锥破碎机（1）构造和工作原理构造：由正置的动、定锥构成破碎腔。根据破碎腔的剖面形状和平行带的长度进行分类：标准型（中碎）、短头型（细碎）和中间型（中、细碎）。根据保险装置不同分类：弹簧式和液压式。（2）工作参数的确定A钳角

标准型和中间型：两锥各段的钳角都必须小于物料与衬板的摩擦角的两倍。短头型：一般能够满足，不需考虑。B动锥转速C生产能力D功率（3）性能和应用第三节辊式破碎机（1）双辊破碎机工作原理、构造、性能及应用

原理：一对圆柱形辊子相互水平安装在机架上，两辊作相向旋转运动，物料从喂料箱落到转辊的上面，在辊子表面的摩擦力作用下被拉近两辊之间，受到辊子的挤压而粉碎，粉碎后的物料被转辊推出向下卸落。

性能：连续工作，有强制卸料作用，可粉碎黏湿物料。分类：光面辊子、槽形辊子、齿面辊子等。辊式破碎机的规格表示方法：辊子直径D(mm)×L(mm)辊式破碎机的优缺点：P93（2）双辊破碎机的工作参数A钳角:物料与两辊接触点的切线的夹角，应小于或等于物料与辊子之间的摩擦角的两倍。

B辊子转速：考虑转速大小、喂料、电耗的平衡关系确定合适转速。C生产能力：Q=3600Levρ(t/h)D功率:N=0.794KLv(kW)K=0.6d/de+0.15（3）单辊破碎机

由一个转动辊子和一块颚板组成。装有耐磨衬板的颚板悬挂在心轴上，颚板与辊子保持一定距离，工作时辊子旋转，物料从加料斗喂入，在颚板与辊子之间受到挤压作用并受到齿尖的冲击和劈裂作用而粉碎。第四节锤式破碎机工作原理及类型(照片）工作原理：锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子的转子，通过高速旋转的锤子对料块的冲击进行粉碎。类型：按转子的数目可分为：单转子和双转子两类；按转子的回旋方向可分为：不可逆式和可逆式两类；按锤子的排列方式分为：单排式和多排式两类；按锤子在转子上的连接方式可分为：固定式和活动式两类。规格表示方法：用转子的直径和长度（mm)表示。如Φ2000X1200mm,即转子的直径2000mm,长度1200mm.2构造及主要工作部件（1）锤子锤子一般用高碳钢锻造或铸造。当转子的圆周速度一定时，锤子质量愈大则动能愈大，才能将大块和坚硬物料粉碎。常用的锤子形式：轻型：质量在3.5~15kg,用来粉碎粒度为100～200mm的软质和中等硬度的物料；中型：质量为30～60kg,用来粉碎800～1000的中等硬度物料；重型：质量达50～120kg,用来粉碎大块而坚硬的物料。2构造及主要工作部件（2）转子

转子用来悬挂锤子；转子转速高、质量大，平衡非常重要。如果转子的重心偏离转轴的几何中心时，则产生静力不平衡现象；若转子的回转中心线和其主惯性轴中心线不重合而呈交叉状态时，则将产生动力不平衡现象。此时，破碎机的轴承除了承受转子的质量外，还受到惯性离心力、惯性离心力矩作用，以致轴承很快磨损，功率消耗增加，机械产生振动。

3、工作参数的确定（1）转子的转速随着圆周速度的增加可使粉碎比以及产品中细粒含量增加。转子的圆周速度一般在30～50m/s.转子直径为300～600mm时，n=1000~3000r/min;转子直径为600～1000mm时，n=600~1500r/min;转子直径为1000～3000mm时，n=300~1000r/min;(2)生产能力假设当锤子扫过卸料篦条筛面时，从所有篦条间隙同时卸出已粉碎的物料体积为：V=LedeZµ(m3)式中L----卸料篦条间隙长度（m)e____卸料篦条间隙宽度（m)de____产品粒度（m)Z____卸料篦条间隙数目µ___物料松散及卸料不均匀系数，一般取0.015~0.07。小型破碎机取较小值。为了避免篦条筛堵塞，两筛条间的已粉碎物料通过筛条间隙所需时间，应等于锤子扫过两排锤子间弧长所需的时间t,

t=(2πR/K)/(πRn/30)=60/kn(s)式中k___转子圆周方向的锤子排数，一般为3～6n___转子的转速（r/min)R___转子中心到锤子顶端的半径（m)因此，Q0=3600V/t=60zLedeµkn(m3/t)单转子锤式破碎机的生产能力可用下式计算

Q=DLe(t/h)粉碎煤时：Q=(KLD2n2)/3600(i-1)(t/h)式中K系数，对于煤K=0.12～0.22。

(3)功率选配电动机功率经验公式：

(kW)式中K____系数，K=0.1~0.15

第五节反击式破碎机工作原理及类型（照片）

工作原理：喂入机内物料，在转子回转范围内受到板锤的冲击，并高速抛向反击板，再次受到冲击，然后又从反击板反弹到板锤，继续重复上述过程。在往返途中，物料间还有互相撞击作用，以致物料不断产生裂纹，松散而致粉碎。当物料的粒度小于反击板与板锤之间的缝隙时，就被卸出。工作原理及类型（照片）反击式破碎机是以冲击方式粉碎物料，其破碎作用，主要有三个方面：（1）自由破碎：进入破碎腔内的物料，立即受到高速板锤的冲击，以及物料之间的相互撞击，同时还存在板锤与物料之间的摩擦作用。在这些外力作用下，使破碎腔内的物料受到粉碎。（2）反弹破碎：被破碎的物料被集中在箱形体区间里，由于高速旋转的转子上的板锤冲击作用，使物料获得很高的运动速度，然后撞击到反击板上，使物料得到进一步的破碎。（3）铣削破碎：经上述两种破碎作用仍未破碎的大于出料口尺寸的物料，在出料口处被高速旋转的锤头铣削而破碎。其中以物料受板锤的冲击作用为最大。反击式破碎机的选择性破碎：反击式破碎机主要是利用物料所获得动能进行选择性破碎，物料的破碎程度直接与本身质量成正比，所以大块物料受到较大程度的粉碎，而小块物料则不致被粉碎得更小，产品粒度均匀，粉碎度较大，工作适应性较大，可作为物料的粗、中、细碎机械。规格：用转子直径和长度来表示。常用的结构形式和安装方式：(a)单转子反击式破碎机(b)双转子反击式破碎机(c)反击－锤式破碎机(d)烘干反击式破碎机2.构造及主要工作部件（1）反击装置作用：承受被板锤击出的物料在其上冲击破碎，并将冲击破碎后的物料重新弹回锤击区，再次进行冲击破碎。形式主要有折线型和弧线型两类。反击装置一般为反击板，采用钢板焊成，也可用反击辊或篦条板组成。反击装置卸料间隙调整机构的结构形式大致有四种：自重式、重锤式、弹簧式、液压式。（2）转子转子大都用铸钢整体制成；小型也有用钢板焊接而成。转子惯量大，坚固耐用，便于安装打击板（板锤、锤头）。（3）板锤要求工作可靠，装卸简便，耐磨，抗冲击。常用的材料有高锰钢，高强高锰钢，其寿命比普通高锰钢延长1倍以上。3、主要工作参数（1）转子的直径与长度转子高速冲击使物料破碎，其冲击能量为：转子的质量越大、直径越大其能量也越大，另外还要考虑到转子的结构强度与合理的破碎腔。转子直径D与喂入物料的粒度之间的关系可按下列经验公式来确定：d=0.45D-60式中d___喂入料块尺寸（mm)D___转子直径（mm)当用于单转子破碎机时，其计算结果还需乘以2/3.转子的长度与直径的比值一般取0.5~1.2。(2)转子的转速

质量为m料块进入捶击区，在板锤的作用下，获得了切向分速度Vu和径向分速度Vr。在这两个分速度的作用下，物料以实际反击速度Vo冲击到反击面上被粉碎。部分碎了的物料被反击面反弹出去，以平均的绝对剩余速度Vo进入自由空间。破碎物料的动能0.5m(Vu2-V02)主要转化为破碎功和热量，只是在超过一定的能量界限时，才开始破碎的，此时相应的临界速度为Vk,即物料被粉碎时的最小冲击速度。

转子圆周速度愈大，细颗粒的成分也愈多。粉碎单位物料的表面积S与反击速度的关系如下：

比表面S可根据表面积理论求得：其它数据可通过试验或查表求得。（3）板锤数目

板锤的数目应能确保喂入机内料块借自由落体重力加速度或沿喂料导板下滑的速度，尽可能地深入捶击区，而又不与转子体表面接触。数目少了，可能造成转子体表面的磨损；反之，物料冲击效果显著下降并增加板锤不应有的磨损。转子运转时，相邻两个板锤通过喂料点的间隔时间物料在t时间内，应深入捶击区h深度，故式中h——板锤高度（m)H——料块落下的高度（m),若料块沿450导板滑下应乘以1.7;同时考虑到料块与导板的摩擦，还要乘以系数1.2。故有板锤数目的计算式

Z=1/[(hn/60(2gH)1/2+(δ1+δ2)/πD]可见，板锤的数目与转子的直径有关，当直径小于1米时，只装3个，当直径为1～1.5米时，可装4～6个；直径为1.5～2米时，可装6～10个。（4）生产能力转子每转一周每一板锤所拨动的物料体积为：V=(h+e)Lde

(m3)式中h——板锤的高度（m)e——转子与反击板之间的间隙（m)L——转子的长度（m)de——物料破碎后的粒度（m)生产能力为：

Q=60(h+e)LdeZnKρ(t/h)式中K——修正系数一般取0.1,n为转子转速。（5）功率经验公式：N=EQ(kW)式中：E——破碎单位质量物料需要的电耗（kW.h/t)Q——破碎机的生产能力（t/h)例题：p1076.6粉磨设备6.6.1球磨机（照片）一、球磨机的工作原理、特点及类型1.工作原理：球磨机主要工作部件为圆筒体，内装载有粉磨介质，依靠筒体回转时介质的冲击力和磨剥等的作用使物料粉碎。

6.6.1球磨机（照片）一、球磨机的工作原理、特点及类型当球磨机以不同转速回转时，筒体内的研磨体可能出现三种运动状态。蠕动区：靠近磨机中心部分，介质运动不明显，仅作蠕动，粉磨能力很弱。当球径小于磨机直径1/80时，磨内将有滞留带存在，如直径3米的球磨机最小球径应不小于3000X1/80=37.5mm。装钢锻细磨仓，钢锻规格小于磨机直径的1/(180~200)就有滞留带存在。当钢锻为Φ25X25mm时，产生滞留带的磨机直径将达到4.5~5米。若采用Φ8～10mm微锻，研磨介质填充率微为30％，不同规格磨机滞留带所占的比例。2.特点优点：（1）对物料的适应性强，能连续生产，生产能力大。（2）粉碎比大，可达300以上，并易于调整粉磨产品的细度；（3）既可适应干法作业，也可湿法作业，（4）结构简单，坚固，操作可靠，维护管理简单，能长期连续运转。（5）有良好的密封性，可以负压操作。2.特点缺点：（1）工作效率低。能量利用率一般只有6％左右。（2）体型笨重。（3）由于筒体转速很低，15～30r/min,需要配备昂贵的减速装置。（4）研磨体和内衬的消耗量大，粉磨每吨水泥的钢材消耗量为1kg左右。（5）噪音大。泻落式筒体转速较低时，靠摩擦力的作用，介质随同筒体沿同心圆轨迹升高，当面层介质的斜度超过自然休止角，介质就沿斜面一层层地泻落下来。抛落式筒体转速较高时，介质受到较大的，惯性离心力作用，紧贴在筒壁沿圆弧轨迹提升，直至介质的重力与惯性离心力平衡时，介质才从空间抛下。离心式筒体转速过高时，介质受到的惯性离心力超过重力，不能脱离筒体，而随同筒体一起转动。开始出现这种情况的转速，称为球磨机的临界转速。3.类型（1）按筒体的长度与直径之比（L/D)分短磨机：长径比L/D<2时为短磨机，俗称球磨机。中长磨机：长径比L/D≈3时为中长磨机。长磨机：长径比L/D>4时为长磨机，可称管磨机。中长磨和长磨，其内部一般分成2～4个仓（2）按磨内装入的研磨介质形状分球磨机：研磨介质主要是钢球或钢段。砾石磨：研磨介质为砾石、卵石、瓷球等。用花岗岩、瓷料等作内衬。（3）按卸料方式分尾卸式磨机：欲磨物料由磨机的一端加入，由另一端卸出。中卸式磨机：欲磨物料由磨机的两端加入，由磨体中部卸出。（4）按传动方式分中心传动磨机：电动机通过减速机带动磨机主轴而驱动磨体回转，减速机的主轴与磨机的中心线在同一直线上。边缘传动磨机：电动机通过减速机带动固定在磨机筒体上的大齿轮而驱动磨体回转。（5）其它分类按工艺操作又可分为干法磨机或湿法磨机、间隙操作式磨机或连续操作式磨机。规格：用带磨机衬板的筒体内径和筒体的有效长度（DXL)来表示.二、构造1、筒体:物料在筒体内被研磨介质冲击和磨剥被粉碎。筒体两头装有端盖和中空轴。筒体的材质：一般采用A3钢，大型磨机Mn钢，中空轴材料：铸钢ZG35.2、衬板作用：保护筒体，免受粉磨介质和物料的直接冲击和摩擦；利用不同形式的衬板来调整各仓内粉磨介质的运动状态。型式：有平衬板、压条衬板、凸棱衬板、波纹衬板、阶梯衬板、锥形分级衬板和角螺旋分级衬板。材料：常用材料高铬铸铁、中铬铸铁、奥氏体高锰钢、中碳多元合金钢（4％－6％铬、0.4~0.8%钼）；粗磨仓要求抗冲击；细磨仓要求耐磨性好。规格：一般宽X长X厚＝314X500X50mm,阶梯衬板的厚边70～90mm、薄边18～20mm.2、衬板磨球和衬板的匹配：相同衬板材质随着磨球硬度提高；，耐磨性趋于提高；相同磨球材质并非衬板越硬越耐磨；高硬度衬板与高硬度磨球匹配系统耐磨性最好。随着磨球硬度的提高，衬板硬度也相应提高。为保证衬板的安全，衬板的硬度可比磨球低HRC3~5.3.隔仓板作用：分隔研磨介质，阻止各仓间介质的轴向移动，阻止过大颗粒窜入下一仓；隔仓板的篦孔决定了磨内物料的填充程度，同时也控制料流速度，从而控制物料在磨内的粉磨时间。类型单层隔仓板，结构简单，料流速度慢。双层隔仓板，有强制物料流通的作用，适用于圈流生产的磨机。3.隔仓板隔仓板的篦板，篦板的宽度控制物料的流速和最大通过尺寸，一般一仓为8～15mm,二仓为6~10mm,三仓为5～8mm.篦孔占隔仓板的面积的3％～15％，干法磨机的通孔率不小于7％～9％。4.主轴承

主轴承是磨机的支承部件，承受磨机回转部分的质量和粉磨介质的冲击载荷。构造：轴瓦、轴承座、轴承盖、润滑系统、冷却系统。典型结构润滑：动压润滑和静压润滑。动压润滑：形成半液体润滑，轴承工作状态较差。静压润滑：开设油囊，形成纯液体润滑状态，但对油泵及管道要求较高。主轴承只有轴瓦，当轴承温度超过70度时，就会发生烧瓦。5进料和卸料装置（1）进料装置A溜管进料B螺旋进料C勺轮进料（2）卸料装置6传动系统（1）传动形式边缘传动和中心传动单传动和双传动（2）传动形式的比较四、磨机主要参数1、磨机转速（1）磨机的临界转速临界转速：是指磨内紧外层两个研磨体恰好开始贴随磨机筒体作周转状态运转时的磨机转速。D0___磨机筒体的有效内径；（2）磨机的理论适宜转速磨机适宜转速和理论转速之比约为76％。（3）磨机的实际工作转速当D>2m时，当1.8≤D≤2m时，当D<1.8m时，ng=n+(1~1.5)例题:p1272、磨机的功率计算（1）主传动装置所需功率的计算第一种：第二种：例题：p128（2）辅助传动装置所需功率的计算3、磨机产量计算

高细磨（1）康必丹磨（2）新型高细磨（3）高细管磨机3.6.2笼式粉碎机1、结构2、性能3.6.3轮碾机1、结构2、原理、特点3.6.4莱歇磨3.6.5MPS立式磨1、结构2、立式磨的优缺点6.6.6雷蒙磨1、结构及工作原理

主要由固定底盘和磨辊构成，在底盘的边缘上装有磨环。物料在磨辊和磨环之间受到挤压和研磨作用而被粉碎。2、雷蒙磨的特点及应用

优点：性能稳定，操作方便，能耗较低，产品粒度可调范围较大等。缺点：一般不能粉磨硬质物料，不能空车运转。6.6.7振动磨一、振动磨的类型可分为惯性式和偏旋式；单筒式和多筒式；间歇式和连续式。二、构造和工作原理主要是由磨机筒体、激振器、支承弹簧及驱动电机等部件构成。工作原理：物料和研磨介质装入弹簧支承的磨筒内，磨机主轴旋转时，由偏心块激振装置驱动磨体作圆周运动，通过研磨介质的高频振动对物料作冲击、磨擦、剪切等作用而将物料粉碎。三、振动分析四、技术参数（1）振动强度（2）振动频率（3）振幅（4）填充系数及研磨体尺寸（5）物料装入量及入磨粒度（6）功率五、振动磨的特点6.6.8高压辊式磨机一、结构及工作原理主要由给料装置、料位控制装置、辊子、传动装置、液压系统、横向防漏装置等构成。工作原理：物料由辊压机上部通过给料装置均匀喂入，在相向转动的两辊的作用下，将物料拉入高压区进行粉碎，从而实现连续的高压料层粉碎。6.6.8高压辊式磨机二、辊压机的主要参数1、结构参数：钳角、辊子尺寸、两辊间隙宽度、最大给料粒度2、主要工艺参数：辊压力、辊子线速度、单位能耗、驱动功率。期中测试题

1、名词解释：粉体、粒度分布、粉碎比、粉碎级数。2、材料的经典粉碎机理有哪些？各适用于何种情形？3、试述旋回圆锥破碎机和菌形圆锥破碎机的异同点及其性能。4、请写出你所学过的几种破碎机械的名称，并分析各设备的产品粒度特点。5、若采用球磨机将中硬物料粉碎至800目左右，请你对此工艺进行简要设计。包括粉碎流程、球磨机的结构（仓数、材料、衬板种类及设置、传动方式等）、工艺参数确定。6.7超细粉碎机械6.7.1搅拌磨一、搅拌磨的分类及构造二、工作原理三、影响搅拌磨粉碎效果的主要因素6.7.2胶体磨一、构造及工作原理二、主要特点6.7.3高速机械冲击式磨机一、超细粉碎机超细粉碎机具有以下特点：动力消耗低，粉碎产品粒度小，纯度高，操作环境好，调节容易，操作方便。

超细粉碎机的粉碎及内分级原理：将小于10mm的颗粒物料由加料器经加料装置连续地加至第一粉碎室内，第一段粉碎叶轮的五支叶片具有30度的扭转角，它有助于形成螺旋风压，但第二段分级叶轮相对应的五支叶轮不具有扭转角，所以形成气流阻力。这样，由于第一段叶轮形成的风压在第一粉碎室引起气流循环，随气流旋转的颗粒之间相互冲击、碰撞、摩擦、剪切，同时受离心力的作用，颗粒冲向内壁受到撞击、摩擦、剪切等作用，被反复地粉碎成细粉。第二段分级叶轮还具有分级作用。细粉在分级叶轮端部的斜面和衬套锥面之间的间隙也进行较有效的粉碎。但最有效的粉碎作用是在第一、二段叶轮之间的滞流区。由于叶轮高速旋转（圆周速度为50m/s），物料被急剧搅拌、强制颗粒相互冲击、摩擦、剪切而粉碎。二、喷射粉磨机这种粉磨机主要由重锤式冲击部件、分级轮、风扇轮、环形空气入口管、产品出口管、螺旋给料机和转子轴等组成。两边带有通风机，空气按箭头所指方向流动。在罱子轴的附近装有分级叶片，靠叶片的旋转，粗颗粒返回粉碎室，已被粉碎的细颗粒则借气流输送通过分级叶片，再经风扇室送至机外被收集。产品细度可通过改变转子的转速和分级叶片的长度来调节，也可有风量进入调节。为此，备有三种分级叶片和风扇轮作为配件。物

料

产品平均粒度

（μm）

生产能力（Kg/h）3.7kw15～18kw55kw氢氧化铝1550200700滑石1560240840碳酸钙850200700碳黑7753001000粘土545180630石膏10753001000氧化铁540160550

喷射粉磨机的粉碎产品细度和生产能力

6.7.4气流粉碎机它是利用高速气流（300～500m/s）或过热蒸汽（300～400℃）的能量使颗粒产生相互冲击、碰撞、摩擦剪切而实现超细粉碎的设备，广泛应用于化工、非金属矿物的超细粉碎。其产品粒度上限取决于混合气流中的固体含量，与单位能耗成反比。气流磨主要类型：扁平式气流磨；循环式气流磨；对喷式气流磨；靶式气流磨流态化对喷式气流磨。气流磨的工作原理：将无油的压缩空气通过拉瓦尔喷管加速成亚音速或超音速气流，喷出的射流带动物料作高速运动，使物料碰撞、摩擦剪切而粉碎。被粉碎的物料随气流至分级区进行分级，达到粒度要求的物料由收集器收集下来，未达到粒度要求的物料再返回粉碎室继续粉碎，直至达到要求的粒度并被捕集。

扁平式气流磨图为扁平式气流磨的工作原理示意图，待粉碎物料由文丘里喷嘴1加速至超音速导入粉碎室3内。高压气流经入口进入气流分配室，分配室与粉碎室相通，气流在自身压力下通过喷嘴2时产生超音速甚至每秒上千米的气流速度。由于喷嘴与粉碎室成一锐角，故以喷射旋流粉碎室并带动物料作循环运动，颗粒与机体及颗粒之间产生相互冲击、碰撞、摩擦而粉碎。燧粉在离心力作用下被甩向粉碎室周壁作循环粉碎，微细颗粒在向心气流带动下被导入粉碎机中心出口管进入旋风分离器进行捕集。

QS型气流磨的主要技术参数规格粉碎室直径（mm）粉碎压力（MPa）加料压力（MPa）耗气量（m3/min）处理量（kg/h）空压机功率（kw）QS—50500.7～0.90.2～0.30.6～0.81～37.5QS—1001000.7～0.90.6～0.80.5～27.5QS—3003000.6～0.85～620～7537QS—3503500.7～1.00.3～0.58～1075～15065～75QS—5005000.7～1.00.3～0.523～25250～500QS—6006000.6～0.80.623300～600190*QSB—2002000.7～1.00.2～0.35～630～7537QSB—2802800.7～1.00.2～0.37～1050～15065～75QSB—5005000.6～0.80.2～0.51718200～500150

循环管式气流磨

原料由文丘里喷嘴1加入粉碎区3，气流经一组喷嘴2喷入不等径变曲率的跑道形循环管式粉碎室，并加速颗粒使之相互冲击、碰撞摩擦而粉碎。同时旋流还带动被粉碎颗粒沿上行管向上进入分级区，在分级区离心力场的作用下使密集的料流分流，细颗粒在内层经百叶窗式惯性分级器4分级后排出即为产品，粗颗粒在外层沿下行管返回继续循环粉碎。循环管的特殊形状具有加速颗粒运动和加大离心力场的功能，以提高粉碎和分级的效果。

靶式气流磨靶式气流磨（TargetTypeFluidEnergyMill）原理：是利用高速气流挟带物料冲击在各种形状的靶板上进行粉碎的设备。除物料与靶板发生强烈冲击碰撞外，还发生物料与粉碎室壁多次的反弹粉碎。特点：粉碎力特别大，尤其适合于粉碎高分子聚合物、低熔点热敏性物料以及纤维状物料。可根据原料性质和产品粒度要求选择不同形状的靶板。靶板作为易损件，必须采用耐磨材料制作，如碳化物、刚玉等。采用气流分级器取代转子型离心通风式风力分级器，这种气流磨进料一般很细，其中可能含有相当部分合格粒级，故物料在粉碎前于上升管6中经气流带入分级器进行预分级，只有粗颗粒才进入粉碎室粗碎，这样可降低磨机负荷，节约能量。

QBN450型气流磨的主要技术参数表6.16粉碎压力（Mpa）0.65～0.75耗气量（m3/min）9～10处理量（kg/h）10～100空压机功率（kw）65～75对喷式气流磨是利用一对或若干对喷嘴相对喷射时产生的超音速气流使物料彼此从两个或多个方向相互冲击和碰撞而粉碎的设备。由于物料高速直接对撞，冲击强度大，能量利用率高，可用于粉碎莫氏硬度9.5级以下的各种脆性和韧性物料，产品粒度可达亚微米级。同时还克服了靶式靶板和循环式磨体易损坏的缺点，减少了对产品的污染，延长了使用寿命。是一种较理想和先进的气流磨。

对喷式气流磨(1)布劳一诺克斯型气流磨它设有四个相对的喷嘴，物料经螺旋加料器3进入喷射式加料器9中，随气流吹入粉碎室6，在此受到来自四个喷嘴的气流加速并相互冲击碰撞而粉碎。被粉碎的物料经一次分级室4惯性分级后，较粗颗粒返回粉碎室进一步粉碎；较细颗粒进入风力分级机1进行分级，细粉排出机外捕集。为更完全分离细颗粒，经入口2向风力分级器通入二次风。分级后的粗粉与新加入的物料混合后重新进入粉碎室。产品细度可通过调节喷射器的混合管尺寸、气流压力、温度经及分级器转速等参数来调节。特劳斯特型气流磨工作过程：由料斗4喂入的物料被喷嘴喷出的高速气流送入粉碎室6，随气流上升至分级室2，在此气流形成主旋流使颗粒分级。粗颗粒牌分级室外围，在气流带动下返回粉碎室再行粉碎，细颗粒经产品出口1排出机外捕集为成品。(3)马亚克型气流磨其工作过程：物料经螺旋加料器5进入上升管9中，被上升气流带入分级室后，粗颗粒沿回料管10返回粉碎室8，在来自喷嘴6的两股高速喷射气流作用下冲击碰撞而粉碎。粉碎后的物料被气流带入分级室进行分级。细颗粒通过分级转子后成为成品。在粉碎室中，已粉碎的物料从粉碎室底部的出口管进入上升管9中。出口管设在粉碎室底部，可防止物料沉积后堵塞粉碎室。籽更好地分级，在分级器下部经入口11通入二次空气。产品粒度的控制方法：控制分级器内的上升气流速度，以确保只有较细的颗粒才能被上升气流带至分级器转子处。调节分级转子的转速。该机的特点是：颗粒以极高的速度直线迎面冲击，，冲击强度大，能量利用率高；粉碎室容积小，内衬材料易解决，故产品污染程度轻；粉碎产品粒度小，一般从一200目到亚微米级；气流可以用压缩空气也可用过热蒸汽，粉碎热敏性物料时还可用惰性气体。因此，它是同类设备中较先进的。

流化床对喷式气流磨图6.133流化床对喷式气流磨

(a)AFG型（喷嘴三维设置）；(b)CGS型（喷嘴二维设置）喂入磨内的物料利用二维或三维设置的3～7个喷嘴喷汇的气流冲击能及气流膨胀呈流态化床悬浮翻腾而产生的碰撞、摩擦进行粉碎，并在负压气流带动下通过顶部设置的涡轮式分级装置，细粉排出机外由旋风分离器及袋式收尘器捕集，粗粉受重力沉降返回粉碎区继续粉碎。这种流化床对喷式气流磨是在对喷式气流磨的基础上开发的，属90年代最新型的超细粉碎设备。流化床对喷式气流磨的特点是：产品细度高（d50=3～10μm），粒度分布窄且无过大颗粒；粉磨效率高，能耗低，比其它类型的气流磨节能50%；采用刚玉、碳化硅、PU（环）等作易磨件因而磨耗低，产品受污染少，可加工无铁质污染的粉体，也可粉碎硬度高的物料；结构紧凑；噪音小；可实现操作自动化。但该机造价较高。第九章粉体的气力输送及设备9.1气力输送方式及输送系统稀相气力输送浓相气力输送浓相动压气力输送浓相静压栓流气力输送输送方式：吸送式、压送式和混合式9.1.1稀相气力输送特点：气流速度较高，物料悬浮在垂直管道中呈均匀分布状态，在水平管中呈飞翔状态，空隙率很大，物料的输送主要依靠由较高速度的空气所形成的动能。应用：一般适用于被输送物料的质量和粒度较小、干燥和易流动、输送距离较短的场合。9.1.2浓相气力输送特点：物料在输送管道内呈密集状态，但管道未被物料堵塞，仍依靠空气的动能来输送，料气比变化范围大。类型：高压压送、高真空吸送、流态化输送9.1.3气力输送系统与装置类型（1）吸送式和压送式的特点（2）气力输送的特点9.2气力输送设备9.2.1空气输送斜槽（1）结构（2）应用与特性（3）主要参数的选择与计算9.2.2螺旋式气力输送泵（1）结构及工作原理（2）主要参数9.2.3仓式气力输送泵（1）构造及工作原理（2）性能9.2.4气力提升泵9.2.5气力输送系统的主要参数（1）输送管内的风速（2）固气比（3）空气消耗量（4）输送系统阻力（4）输送系统阻力①管路沿程压力损失②供气装置压力损失③物料加速压力损失④提升物料压力损失⑤分离器、除尘器卸料压力损失⑥系统总压力损失4.１分级和分离理论4.1.1分离效率（1）分离效率的定义：分离后获得的某种成分的质量与分离前粉体中所含该成分的质量之比称为分离效率。用下式表示：

η=m/m0×100%

（2）综合分级效率（牛顿分级效率）ηN：

4分级、分离及设备（3）部分分级效率：将粉体按粒度特性分为若干粒度区间，分别计算出的各区间颗粒的分离率。以ηp表示。4.1.2分级粒径（切割粒径）习惯上，将部分分级效率为５０％的粒径称为切割粒径．4.1.3分级精度

图9.2部分分级效率曲线当粒度分布范围较宽时，分级精度可用χ=d90/d10或χ=d10/d90表示。对于理想分级，χ=1。显然，实际分级情形时，χ值越接近于1，其分级精度越高；反之亦然。4.1.4分级效果的综合评价判断分级设备的分级效果需从几个方面综合判断。譬如，当ηN，χ相同时，d50越小，分级效果越好；当ηN，d50相同时，χ值越小，即部分分级效率曲线越陡峭，分级效果越好。如果分级产品按粒度分为二级以上，则在考察牛顿分级效率的同时，还应分别考察各级别的分级效率。4.2分级设备4.2.1筛分设备(1)定义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.分类:干法筛分和湿法筛分预先筛分和检查筛分.筛序:一系列筛孔不同的筛面的排列次序.一般有:(1)由细到粗的筛序;(2)由粗到细的筛序;(3)混合筛序.(2)筛面与筛制筛面:筛分机械或设备的工作面.筛面的结构有:格子筛板筛编织筛等多种.筛比:相应的筛丝直径以及上下筛号之间筛孔尺寸之比.英制:以每1英寸长度上筛孔数目表示筛目,如250目筛表示1英寸长的筛网上有250个筛孔.英制标准筛有两个序列:一是基本序列,筛比为1.44,另一是附加序列,其筛比为21/4=1.189,基筛为200网目的筛子,其筛孔的尺寸为0.074mm;比其细一级的筛孔尺寸为0.074/20.5=0.053mm,即270目;粗一级的为0.074X20.5=0.104mm,即100目.ISO制:以方孔筛的边长表示筛孔大小;如0.08mm方孔筛.ISO制标准筛有三个序列:基本筛比为101/10=1.25,附加筛比(101/40)6=1.41和(101/40)12=1.99公制:每平方厘米筛面面积上含有的筛孔数目;如4900孔筛.(3)孔隙率筛孔净面积占筛面总面积的比率(%)S=(1-Zb)2X100%式中Z____单位长度内的筛孔数;b____筛丝直径.4.2.2筛分机理(1)颗粒通过概率P=(D-d)2/(D-b)2=[(1-d/D)/(1+b/D)]2d/D>0.8时,P值迅速减少,也很难过筛;常把d>0.8D的颗粒称为难筛粒,反之为易筛粒.筛面倾斜时,筛孔作用的大小将由D减小为D’,D’=Dcosα,颗粒通过筛孔的几率势必减少.(2)影响筛分的因素物料方面:A堆积密度在物料堆积密度比较大的情况下,筛分处理能力与颗粒密度成正比关系.B粒度分布粒度分布是一个十分关键的因素,一般讲,细粒多,则处理能力大.物料中所含的难筛粒阻碍粒数量愈少,筛分愈容易,所得筛分效率也愈高.C湿含量.含水量高时,由于颗粒间的相互粘附而结成团块或堵塞筛孔,筛分能力下降.D含泥量筛分机械方面:A孔隙率.开孔率愈小,处理能力愈小.B筛孔大小.与处理能力成正比.C筛孔形状.正方形的处理能力比长方形小.D振动的幅度与频率.粒度小的适宜用小振幅与高频率的振动.E加料的均匀性.F料速与料层厚度.加快料速和加厚料层,处理能力增加,但筛分效率降低.4.2.3振动筛振动筛的运动特性:工作时,筛面振动方向与筛面成一定角度,物料在筛面上主要是作相对滑动.

振动筛的类型:单轴惯性振动筛:偏心振动筛自定中心振动筛圆形空间旋转筛双轴惯性振动筛:双轴强制式机械同步振动筛双电机自同步振动筛电磁筛概率筛(1)单轴惯性振动筛结构工作原理:由于激振器的偏心质量作回转运动,它所产生的离心惯性力传递给筛箱,激起筛箱的振动,筛上物料受筛面运动的作用力而连续地作抛掷运动,即物料被抛起前进一段距离后再落至筛面上,这样实现物料颗粒垂直于筛面的运动,从而提高了筛分效率和处理能力.(2)双轴惯性振动筛(3)电磁振动筛(自学)(4)振动筛的主要参数振动强度:是指筛面振动加速度幅值与重力加速度之比值,表示筛面振动的强烈程度.抛掷指数:表征振动筛抛掷物料能力的特征指数.其物理意义:振动筛面加速度幅值与重力加速度二者在筛面法向分量的比值.能力:分直线振动筛和单轴惯性振动筛.4.2.4粗粉分级机工作原理(照片)

带颗粒的空气在负压下以10-20m/s的流速由下向上从进气管进入内外锥之间的空间.特大的颗粒首先碰到反射菱锥体,被装落到外锥下部,由粗粉管派出.在两锥之间上升的气流降至4-6m/s,又有部分粗颗粒在重力作用下被分选出来.气流上升到顶部后,经由导向叶片进入内锥.由于气流在导向叶片的作用下,作旋转运动,较粗的颗粒由于惯性力和离心力甩向内锥内壁,最后也进入粗分管.细粉随气流经中心排气管带出.2.构造外锥形筒和内锥形筒,粗粉出料管和进气管,反射菱锥体,外锥盖下和内锥上边缘之间的导叶片,排气管.4.2.5离心式分级机(内部循环式分级机)构造及工作原理工作原理:当物料由加料管经中轴周围落到撒料盘上,受离心惯性力作用向周围抛出.在气流中,较粗颗粒迅速撞到内筒内壁,沿内壁滑下.其余较小颗粒随气流向上,经过小风叶时,又有一部分被抛向内壁被收下,更小的颗粒穿过小风叶,经由内筒顶上出口进入两筒间气层,由于通道扩大,气流速度降低,被带出的细小颗粒陆续下沉,由细粉出口派出,再送回磨机内重新粉磨.构造:内外筒体,转子,撒料盘,小风叶,大风叶,可调节的挡风板,导气固定风叶.图10.18离心式选粉机结构示意图

1—大风叶；2—小风叶；3—支架；4—内筒体；5—外筒体；6—固定风叶；7—支架；8—粗粉出口；9—细粉出口；10—撒料盘；11—挡风板；12—加料管(1)轴向速度L由于颗粒的重力和上升气流对颗粒的作用力所引起的.细小颗粒的沉降速度小于气流的上升速度,被上升气流带向上提示.(2)切向速度t即颗粒随撒料盘和气流一起绕轴旋转的圆周速度.(3)径向速度r由于颗粒绕轴旋转产生的惯性离心力所引起的.由于L和r合成的结果,大小不同的颗粒将以不同的运动轨迹倾斜地向上或向下运动.分级机内的颗粒是在环流气体作用力惯性离心力和重力的共同作用下进行分级.颗粒的运动速度可分解为三个互相垂直的分速:调整(1)增加转子转速或增多大风叶,都会使上升气流速度增大,使细粉的细度下降;(2)改变回风叶的角度,会影响到旋转气流速度,回风叶片偏向内筒壁时,叶片之间通道缩小,旋流速度增加,则可提高细粉的细度;(3)增加小风叶数目,旋转栅栏的作用加强,可增加碰击颗粒次数,有利于颗粒分离出来,可提高细粉的细度.

当增加转子转速时,亦会使小风叶碰击颗粒的次数增加,但是大风叶所引起的上升气流速度增加较为显著,因而总的还是使得细粉的细度下降.(4)当挡风板往里推时,上升气流的折流增大,可提高细粉的细度.注意:增减大小风叶时,必须按直径方向成对增减,以保持转子的平衡.改变转子转速和大小风叶的数目,对细度调整幅度较小.调整挡风板位置比较方便且效果较好.4.2.6旋风式分级机构造和工作原理物料从进料口喂入,经撒料盘抛出,大颗粒在离心力作用下撞上选粉室内壁,下落从粗粉出料口派出;细颗粒随上升气流的通过小风叶再次分级,较大的颗粒下落,细小的颗粒进入旋风筒,被收集,风由外循环风机提供.主要工作参数(1)生产能力(2)主轴转速4.2.5MDS型组合式选粉机图10-242.特点:兼有粗粉分离器和选粉机的双重功能.3.结构:分为上下两个分级室.上分级室内装有回转叶片和撒料盘,类似于选分式选粉机.

下分级室内装有可调风叶,作为风量和细度的辅助调节.4.作用过程:出磨含尘气体从选粉机下部入口吸进,经可调导向叶片进入下分级室形成旋转气流,使出磨气流中的粉尘得到预分级.粗粉被分离并返回磨机.细粉和气流一起进入上部分级室.出磨物料由上部分级室喂料口喂入,分级后的细粉随气流被风机抽出.粗粉沿内壁沉降,经下部分级室的导向叶片处被旋转上升的气流再次冲洗,细粉重新返回上分级室随气流带走,粗粉继续下落,排出后返回磨内.4.2.6O-Sepa

选粉机第三代选粉机的典型代表是由日本小野田公司1979年首先研制成功的,即O-Sepa高效选粉机.同时,日本三菱公司的MDS型.丹麦史密斯公司的Sepax型,以及德国红堡.维格达公司的ZVB型等选粉机,都在分级原理上实现了重大突破,统称为第三代选粉机.我国自1987年由中国建材装备公司组织,首次引进该项技术.一、工作原理分级气流由外配引风机提供,细粉由高效率的袋式收尘器收集.可将磨机内通风引入选粉机,既环保又简单.一次风和二次风切向进入类似旋风筒的壳体,通过导流叶片进入选分区,在旋转的转子叶片和水平隔板的作用下,形成一个均衡稳定的水平涡流选分区.利用了水平涡流分级原理,以笼式转子取代小风叶,通过导向叶片的作用,使气流成一定角度稳定均匀地穿越整个选粉区,物料在撒料盘地离心力作用下,抛向缓冲板,打散后落入选粉区,自上而下,被气流夹带,连续不断的被气流及转子叶片多次分选,细粉经转子叶片/出风管进入收尘器,收集为成品,分离后的空气经引风机排入大气.气流不循环.利用高效率的收尘器收集细粉.4.2.6O-Sepa

选粉机一.结构(1)撒料盘与缓冲板配合,兼有撒料.打散功能,从而保证了物料充分被气流分选.撒料盘上设有突棱,其高度对物料的分散以及系统的能耗.选分效率.颗粒级配都有较大影响.研究表明:突棱高度与内径比为0.037时,分级精度最高.(2)导流叶片与涡壳配合,保证了气流.风速的稳定.从一次风或二次风进入的气流,经过导流叶片进入选分区,导流叶片的角度,控制了气流的方向;如涡壳截面不变,则气流速度随着经过导流叶