粉体科学与工程课件：2013粉体第4章课件（第一章）.ppt

1、第四章第四章粉体的分级粉体的分级 第一节 概述一、分级的定义和意义定义定义：把粉碎产品按某种粒度大小或不同种把粉碎产品按某种粒度大小或不同种类颗粒进行分选的操作过程称为分级。类颗粒进行分选的操作过程称为分级。 意义意义:（1）使粉碎产品粒度控制在所要求的使粉碎产品粒度控制在所要求的范围内，还可以实现颗粒粒径均匀化。范围内，还可以实现颗粒粒径均匀化。（2）使粒度已达到要求的产品及时分离出）使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去，以防止产品过碎和能源浪费。 分级方式：分级方式：筛分（用于粗粉，一般大于筛分（用于粗粉，一般大于325目）目）在流体中进行分级在流体中进行分级（用

2、于细粉，一般小于用于细粉，一般小于325目）目） 分级机与粉碎机的组合形式：分级机与粉碎机的组合形式： 假设将任意一组颗粒进行分级，在粗粒部分假设将任意一组颗粒进行分级，在粗粒部分中未混入小于中未混入小于do粒度的颗粒，同时在细粒中也粒度的颗粒，同时在细粒中也未混入大于未混入大于do的颗粒，此时，由于的颗粒，此时，由于do粒度的分粒度的分级进行得完全，可称为理想的分级。此时的分级级进行得完全，可称为理想的分级。此时的分级效率为效率为100%。实际的分级机很难达到这样的分。实际的分级机很难达到这样的分级状态。级状态。二、分级效率二、分级效率 （1 1）部分分级效率）部分分级效率 图图4-14-1

3、（a a）中曲线中曲线a a是粉是粉末原料的粒度分布曲线，曲线末原料的粒度分布曲线，曲线b b是分级后粗粒部分的粒度分是分级后粗粒部分的粒度分布曲线。设粒度布曲线。设粒度d d和和d+dd+d区间区间的原料重量为的原料重量为W Wa a，同区间的粗同区间的粗粒的重量为粒的重量为W Wb b，则则W Wb b/Wa/Wa=d d称称为部分分级效率，又叫区间回为部分分级效率，又叫区间回收率。收率。 以颗粒粒度为横坐标，以以颗粒粒度为横坐标，以部分分级效率为纵坐标可绘出部分分级效率为纵坐标可绘出图图4-14-1（b b）所示的曲线所示的曲线C C，C C曲曲线即叫做部分分级效率曲线。线即叫做部分分级

4、效率曲线。 部分分级效率曲线越陡，部分分级效率曲线越陡，其分级效率越高，反之，分级其分级效率越高，反之，分级效率越低。效率越低。图图4-1 部分分级效率曲线部分分级效率曲线 d d= =50%50%的颗粒粒径称为分级粒径，它表示的颗粒粒径称为分级粒径，它表示该粒级在粗、细产品中的分配各占一半。粒径大该粒级在粗、细产品中的分配各占一半。粒径大于分级粒径的各粒级在粗粉中的分配率大于于分级粒径的各粒级在粗粉中的分配率大于50%50%，反之，粒径小于分级粒径的各粒级在粗粉中的分反之，粒径小于分级粒径的各粒级在粗粉中的分配率小于配率小于50%50%。 （2）牛顿分级效率）牛顿分级效率 将某一粒度分布的粉

5、粒用分级机进行二分，令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：分级效率的综合表达形式为： （4-1）1-原料中实有的细粒量细粒级中实有的细粒量原料中实有的粗粒量粗粒级中实有的粗粒量n牛顿效率实用式：牛顿效率实用式：牛顿效率的物理意义为实际分级机达到理想分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。级的质量比。%100)-)(-1 ()-)(-(cbaacaabna-a-原料中实有的粗粒级比率（质量百分数）；原料中实有的粗粒级比率（质量百分数）；b-b-粗粒级中实有的粗粒比率

6、；粗粒级中实有的粗粒比率；C-C-细粒部分中实有的粗粒比率。细粒部分中实有的粗粒比率。（3）分级精度（分级精度（S）通常是根据部分分级效率曲线，取部分分级通常是根据部分分级效率曲线，取部分分级效率为效率为75%和和25%的粒度的粒度d75和和d25表示。表示。S=d75/d25或者或者S=d25/d75当粒度分布较宽时，分级精度可用下式表示：当粒度分布较宽时，分级精度可用下式表示：S=d90/d10或或S=d10/d90当粒度分布较小时，分级精度可用下式表示：当粒度分布较小时，分级精度可用下式表示：S=（d90-d10）/d50对于理想分级，对于理想分级，S1，实际分级时，实际分级时，S值越值

7、越接近于接近于1，其分级精度越高。，其分级精度越高。 第二节 筛分一、 概述概述（一）筛分定义（一）筛分定义 把固体颗粒置于具有一定大小孔径或缝隙的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。面上的成为筛上料，这种分级方法称为筛分。（二）筛分分类（二）筛分分类 按物料含水分的不同分类：按物料含水分的不同分类：筛分筛分干法筛分干法筛分湿法筛分湿法筛分按筛面结构分类：有按筛面结构分类：有格子筛（栅筛）格子筛（栅筛）、板筛板筛（ 筛 板 ）（ 筛 板 ） 、 编 织 筛 （ 网 筛

8、）编 织 筛 （ 网 筛 ） 等 多 种 。等 多 种 。（三）筛面（三）筛面格子筛（栅筛）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。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。分为固定格筛和条筛。格筛格筛 格筛一般水平安装在矿仓的上部，以保证粗碎机的入料粒格筛一般水平安装在矿仓的上部，以保证粗碎机的入料粒度符合要求。度符合要求。 棒条筛是由许多棒条组成，两棒条之间的间隙通常不小于棒条筛是由许多棒条组成，两棒条之间的间隙通常不小于50mm50mm，筛面与水平一般呈，筛面与水平一般呈3030-60-60角度倾斜安装，倾角应大于角度倾斜安装，倾角应大于物料的安息角。

9、物料从筛子上端给入，大于筛孔尺寸的矿块沿物料的安息角。物料从筛子上端给入，大于筛孔尺寸的矿块沿筛面自动下滑，小于筛孔尺寸的矿块，穿过筛孔下落。筛面自动下滑，小于筛孔尺寸的矿块，穿过筛孔下落。格筛和条筛用于筛分块状物料。格筛和条筛用于筛分块状物料。条筛条筛板筛的优点是比较牢固板筛的优点是比较牢固，刚度大，使用寿命长。，刚度大，使用寿命长。缺点是开孔率较小。缺点是开孔率较小。板筛用于中等粒度物料板筛用于中等粒度物料的筛分。的筛分。板筛（筛板）板筛（筛板）板筛筛面通常由厚度为板筛筛面通常由厚度为512mm的钢板上冲的钢板上冲制成方形、长方形或圆形孔而制成。制成方形、长方形或圆形孔而制成。编织筛（网筛

10、）编织筛（网筛）用钢丝、铜丝、尼龙丝等编织而成。筛孔形用钢丝、铜丝、尼龙丝等编织而成。筛孔形状为方形或长方形。状为方形或长方形。（四）筛制（四）筛制 编织筛的筛面规格在许多国家已订有标准，编织筛的筛面规格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即对筛孔尺寸、筛丝尺寸、上下两筛号间孔的大小作了规定。小作了规定。l我国现行标准筛采用我国现行标准筛采用ISO制，以方孔筛筛孔的制，以方孔筛筛孔的边长表示筛孔大小。在此之前，多采用公制筛号边长表示筛孔大小。在此之前，多采用公制筛号即以即以1cm2筛面面积上含有的筛孔数目表示筛孔筛面面积上含有的筛孔数目表示筛孔大小，用大小，用1cm

11、长度上筛孔的数目表示筛号。长度上筛孔的数目表示筛号。l英、美等国采用英制筛，以每英、美等国采用英制筛，以每1英寸（英寸（25.4mm）筛网长度上筛孔数目表示筛目。筛网长度上筛孔数目表示筛目。筛目数与粒度的虚拟关系筛目数与粒度的虚拟关系筛目数与粒度对照表筛目数与粒度对照表目数目数(mesh)微米微米(m)目数目数(mesh)微米微米(m)目数目数(mesh)微米微米(m)目数目数(mesh)微米微米(m)2.57925121397602463254735880141165652204253344599169918019850025539622083310016562520633272470111

12、0150800157279427589180831250108236232495200742500591981354172506162502101651403502705312500 1二、二、筛分效率筛分效率 筛分效率（筛分效率（）用于评价筛分质量。用于评价筛分质量。设入筛物料中含有筛下粒级的重量为设入筛物料中含有筛下粒级的重量为G1，筛筛上料的重量为上料的重量为G2，混在筛上料中的筛下粒级重量混在筛上料中的筛下粒级重量为为G3，实际筛出的筛下料重量为实际筛出的筛下料重量为G4，则：则：G1=G3+G4 筛分效率（筛分效率（）的理论表达式如下：的理论表达式如下：%100%10013114GG

13、GGG实际计算公式用累积筛下百分含量来表示：实际计算公式用累积筛下百分含量来表示：式中：式中：a筛下料中含筛下粒级的百分数筛下料中含筛下粒级的百分数；b入筛物料含筛下粒级的百分数；入筛物料含筛下粒级的百分数；c筛上料中含筛下粒级的百分数。筛上料中含筛下粒级的百分数。工业上实际平均筛分效率约工业上实际平均筛分效率约7098%。%100)-1 (-%100)-()-(cbcbcabcba三、影响筛分的因素三、影响筛分的因素物料的因素物料的因素：（1 1）堆积密度）堆积密度l 若物料堆积密度较大（约若物料堆积密度较大（约0.50.5t/mt/m3 3以上），以上），筛分处理能力与颗粒密度成正比的关系

14、。筛分处理能力与颗粒密度成正比的关系。l若物料堆积密度较小，由于微粒子的飘若物料堆积密度较小，由于微粒子的飘扬，上述的正比关系不易保持。扬，上述的正比关系不易保持。（2 2）粒度分布）粒度分布l易筛粒：粒度小于易筛粒：粒度小于3/43/4筛孔尺寸的颗粒，易透过筛筛孔尺寸的颗粒，易透过筛网。网。l难筛粒：粒度大于难筛粒：粒度大于3/43/4筛孔尺寸而小于筛孔尺寸的筛孔尺寸而小于筛孔尺寸的颗粒，难透过筛网。颗粒，难透过筛网。l阻碍粒：粒度大于筛孔尺寸而小于阻碍粒：粒度大于筛孔尺寸而小于1.51.5倍筛孔尺寸倍筛孔尺寸的颗粒。往往形成料层，使难筛粒不易透过筛网。的颗粒。往往形成料层，使难筛粒不易透过

15、筛网。物料中所含易筛粒越多、难筛粒和阻碍粒数量越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、筛分效率也越高少，筛分越容易，处理能力越大、筛分效率也越高。（3）含水量）含水量l干法筛分，物料中水分含量达到一定程度时，由干法筛分，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。能力就会急剧下降。l湿式筛分，处理能力及筛分效率一般比干法筛分湿式筛分，处理能力及筛分效率一般比干法筛分提高。提高。筛分机械的因素：筛分机械的因素：（1）孔隙率孔隙率。筛面开孔率愈小，则筛分处理。筛面开孔率愈

16、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。能力愈小，但是筛面的使用寿命相对地会延长。（2）筛孔大小筛孔大小。在一定的范围内，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。与处理能力成正比关系。（3）筛孔形状筛孔形状。如，正方形筛孔的处理能力。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，以正比长方形的小，但是就筛分的精确度而言，以正方形的为佳。方形的为佳。 （4 4）振动的幅度与频率振动的幅度与频率。振动的目的在于筛面。振动的目的在于筛面上物料不断运动，防止筛孔堵塞，以及使大小颗粒上物料不断运动，防止筛孔堵塞，以及使大小颗粒构成一合适的料层。一般讲，粒度

17、小的适宜用小振构成一合适的料层。一般讲，粒度小的适宜用小振幅与高频率的振动。幅与高频率的振动。 （5 5）加料的均匀性加料的均匀性。单位时间加料量应该相等，。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。入筛料沿筛面宽度分布应该均匀。 （6 6）料速与料层厚度料速与料层厚度。料速增快，可增加处理。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。力，但可提高筛分效率。三、三、筛分设备筛分设备筛分设备按筛面的运动特征分为：筛分设备按筛面的运动特征分为：筛分设备筛分设备固定格筛，条筛。固定格筛，条筛。表 4-3

18、 筛分机的种类 筛 面 运 动 机 种 筛面形状 倾斜角度 传动方式 运动轨迹 振幅(mm) 频 率 (次/分) 适用粒度（mm) 栅 筛 平面 （钢栅条作等间距平行排列） 2050 25300 固 定 式 弧形筛 曲 面 0.30.6 回转筛 曲面（圆筒.藏头圆锥.藏头角锥） 310 中 心轴 圆 1520 160 摇动筛 平 面 1020 偏 心轴 直线往复 10100 60300 1050 旋动筛 平 面 5 偏 心轴 与 筛 面 平行 的 封 闭曲线， 或局部 为 直 线往复 50 15600 1260 电磁式 平 面 3040 电磁式 直线往复（与筛面平行或垂直） 0.83 9007

19、200 0.152.5 运 动 式 振 动 式 机械式 平 面 干式1029 湿式5010 不平衡块，偏心轴， 凸轮 封闭曲线或直线往复 （与筛面垂直， 倾斜或平行） 212 10001500 0.425 第三节第三节在流体中分级在流体中分级一、分级原理一、分级原理( (一一) ) 重力场分级原理重力场分级原理 不同粒度颗粒在重力场中沉降，其沉降末速（不同粒度颗粒在重力场中沉降，其沉降末速（v v0 0) )计算计算公式为：公式为： 式中，式中，d颗粒的直径（颗粒的直径（m）；）；颗粒的密度（颗粒的密度（kg/m3）；）； 介质的密度（介质的密度（kg/m3）；g重力加速度（重力加速度（m/s

20、2）； 介质粘度（介质粘度（Pas）。当被分级的物质和介质一定，沉降末速只与颗粒的当被分级的物质和介质一定，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。差异，可对粒度大小不同的颗粒进行分级。2018dgv ( (二二) ) 离心力场分级原理离心力场分级原理 不同粒度颗粒在离心力场中沉降，其沉降末不同粒度颗粒在离心力场中沉降，其沉降末速（速（v v0r0r) )计算公式为：计算公式为：式中式中, , j j 2 2r/r/g；为为颗粒的旋转角速度（颗粒的旋转角速度（rad/srad/s）； r r

21、 为颗粒的旋转半径（为颗粒的旋转半径（m m）当被分级的物质、介质、离心加速度一定时，当被分级的物质、介质、离心加速度一定时，颗粒的离心沉降速度只与颗粒的直径大小有关。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。同，对粒径大小不同的颗粒进行分级。 )(18)(1822jgdadvor二、分级设备二、分级设备（一）重力式分级机（一）重力式分级机 其是利用不同粒径的粒子在重力场中其是利用不同粒径的粒子在重力场中沉降速度不同而进行分级。沉降速度不同而进行分级。重力式分级机有水平流型和垂

22、直流型，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。多为它们的复合形式。 水平流型重力分级机水平流型重力分级机 的工作原理：的工作原理：图图4-6 4-6 水平流型重力分级机水平流型重力分级机- -粗粉；粗粉；- -中细粉；中细粉；- -细粉；细粉；-超细粉超细粉1-1-超细粉尘与空气出口；超细粉尘与空气出口；2-2-分级室；分级室；3-3-粉料入口；粉料入口；4-4-空气入口空气入口 垂直流型重力分级机垂直流型重力分级机 的工作原理：的工作原理：图图4-7垂直流型重力分级机垂直流型重力分级机1-空气入口；空气入口；2-粉体入口；粉体入口；3-排气口；排气口；4-旋风分离器；旋风分离

23、器；5-细粉收集器；细粉收集器；6-粗粉收集器粗粉收集器 应用范围：应用范围：重力分级机用于粗粉分级，对于重力分级机用于粗粉分级，对于超细粉体，则很难达到满意的分级效果。超细粉体，则很难达到满意的分级效果。（二）（二） 粗分级机粗分级机 粗分级机俗称粗分离器，为空气一次通过粗分级机俗称粗分离器，为空气一次通过的外部循环式分级设备。的外部循环式分级设备。工作原理：工作原理：利用颗粒群在垂直上升旋转运动的利用颗粒群在垂直上升旋转运动的气流中，由于重力和惯性作用而沉降分级的设备。气流中，由于重力和惯性作用而沉降分级的设备。 粗分级机的产品细度范围为粗分级机的产品细度范围为0.08mm，方孔方孔筛筛余

24、筛筛余1020%左右。其优点是结构简单，操作左右。其优点是结构简单，操作管理方便，无运动部件，不易损坏。但要配风机管理方便，无运动部件，不易损坏。但要配风机及除尘器为辅助设备。及除尘器为辅助设备。 （三）离心式分级机（三）离心式分级机 离心式分级机亦称内部循环式选粉离心式分级机亦称内部循环式选粉机，应用很广泛。机，应用很广泛。结构及工作原理结构及工作原理（四）（四）ATP型超微细分级机型超微细分级机这是德国这是德国Alpine公司制造的一种较新公司制造的一种较新型涡轮式超细分级机。这种分级机有上部型涡轮式超细分级机。这种分级机有上部给料式和物料与空气一起从下部给入式两给料式和物料与空气一起从下

25、部给入式两种装置，单轮和多轮两种型式。种装置，单轮和多轮两种型式。 单轮、原料与分级气流一起给入的单轮、原料与分级气流一起给入的ATP超超微细分级机的结构和工作原理：微细分级机的结构和工作原理：ATP型多轮超细型多轮超细分级机的结构：分级机的结构：特点是：特点是：在分级室在分级室顶部设置了多个相顶部设置了多个相同尺寸的分级轮。同尺寸的分级轮。因此，与同样规格因此，与同样规格的单轮分级机相比，的单轮分级机相比，多轮分级机的处理多轮分级机的处理能力显著提高。能力显著提高。ATP型多轮超细分级机的优点型多轮超细分级机的优点：分级粒分级粒度细，精度较高，结构较紧凑，磨损较度细，精度较高，结构较紧凑，磨

26、损较轻，处理能力大。轻，处理能力大。 ATP型微细分级机的主要技术参数：型微细分级机的主要技术参数： 表4-3ATP型微细分级机的主要技术参数分 级 轮型号产品细度d97/m处理能力/(kg/h)转速/(r/min)直径/mm数目/个电机功率/kw50100100/4200200/4315315/350075010002.512041003605120470612061208120101501518031005020015040020010006003000500250015007500125080002800190005000350001500220001150115001150115006

27、006000600600040040004004000240240016016001201200501001002002003153155007501000114141311114165.5221133153045(五五)水力旋流器水力旋流器 为常用的湿法分级设备。为常用的湿法分级设备。 水力旋流器广泛应用于分级粒度为水力旋流器广泛应用于分级粒度为0.0030.25mm的分级作用或分级粒度小于的分级作用或分级粒度小于15m的的浓缩或澄清作用，其直径在浓缩或澄清作用，其直径在10mm1400mm之间。之间。用于超细分级或分离时，一般用小直径的水力旋流用于超细分级或分离时，一般用小直径的水力旋流器

28、器。其通常内衬耐磨陶瓷、模注塑料或人造橡胶，其通常内衬耐磨陶瓷、模注塑料或人造橡胶，内壁光滑。内壁光滑。RichardMozleyLtd生产的生产的Mozley型水力旋流型水力旋流器的规模如表器的规模如表4-4所示。所示。 表 4-4 Mozley 型小直径旋流器的分离粒度 直径/mm 10 44 125 分离粒度/m 25 612 1230 水力旋流器的水力旋流器的优点优点：构造简单、价廉、无运动：构造简单、价廉、无运动部件；生产量大，占地面积小，筒体内料浆停部件；生产量大，占地面积小，筒体内料浆停留的时间短，工作很快达到稳定状态；分级效留的时间短，工作很快达到稳定状态；分级效率较高。率较高

29、。缺点缺点：磨损较严重；给料的浓度、粒度、压力：磨损较严重；给料的浓度、粒度、压力要稳定，否则对工作指标的影响较大。要稳定，否则对工作指标的影响较大。 （七）其它新型分级方法（七）其它新型分级方法1、静电场分级、静电场分级2、超临界分级、超临界分级3、微孔隙分级及膜分级、微孔隙分级及膜分级4、磁场力分级、磁场力分级等。等。这些方法目前主要处于实验室规模或研这些方法目前主要处于实验室规模或研究阶段。究阶段。 思考题：思考题：1 1、分级的定义、意义及分类。、分级的定义、意义及分类。2 2、常用的筛分设备及其适用的范围。、常用的筛分设备及其适用的范围。3 3、常用的分级设备及其适用范围和优缺点。、常用的分级设备及其适用范围和优缺点。