矿物加工学-碎散物料的粒度组成与粒度分析课件.ppt

1、 第一篇第一篇 筛分、破碎与磨矿筛分、破碎与磨矿 第第1 1章章 碎散物料的粒度组成与粒度分析碎散物料的粒度组成与粒度分析 学习目的学习目的:主要了解粒度及粒度分析方法，筛分分析方法及由筛主要了解粒度及粒度分析方法，筛分分析方法及由筛分分析结果所绘制的粒度特性曲线等概念。分分析结果所绘制的粒度特性曲线等概念。颗粒的大小是指颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。颗粒的大小是指颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。常用粒径和粒度两个术语来表述，其用法和含义有所不同。常用粒径和粒度两个术语来表述，其用法和含义有所不同。（1）粒度粒度（Particle size）描述单一颗粒大小的尺寸）描述单一颗粒大小的尺寸

2、称为粒度。称为粒度。（2）粒径粒径（Particle diameter）是以是以单颗粒单颗粒为对为对象，表示粒度的大小；象，表示粒度的大小；1.1 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析1.1.1 1.1.1 粒度及其表示方法粒度及其表示方法 规则颗粒的粒径：规则颗粒的粒径：如颗粒是理想的规则几何体如颗粒是理想的规则几何体，用用13个特征长度准确地描述其形状及大小。个特征长度准确地描述其形状及大小。非规则颗粒的粒径：常用一个长度量纲非规则颗粒的粒径：常用一个长度量纲名义直径表名义直径表示，通常采用的名义直径有：轴径、球当量直径、投影示，通常采用的名义直径有：轴径、球当量直径、投影面积直径等。面积

3、直径等。1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 轴径：是指颗粒的特征线段的算术或几何平均值。轴径：是指颗粒的特征线段的算术或几何平均值。二轴平均径：平面图形长径和短径的算术平均值二轴平均径：平面图形长径和短径的算术平均值 db(L+b)/2 三轴平均径：立体图形三维尺寸的算术平均值三轴平均径：立体图形三维尺寸的算术平均值 dc(L+b+h)/3 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 球当量直径：是指与颗粒同性质的球体直径球当量直径：是指与颗粒同性质的球体直径 球体积直径球体积直径：（V V为颗粒实际体积）为颗粒实际体积）球面积直径球面积直径：（S S为颗粒的表面积）为颗粒的表面积）1.1 粒度及

4、粒度分析粒度及粒度分析 36dv Vp=Sdsp=（3 3）投影面积直径：是指与颗粒的投影面积相同的圆的）投影面积直径：是指与颗粒的投影面积相同的圆的 直径。直径。4 (AaAdp=为颗粒投影面积）1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析（3）粒级）粒级用某种方法（如筛分）将粒度范围宽的物料分用某种方法（如筛分）将粒度范围宽的物料分离成若干个粒度范围窄的级别，这些级别称为粒级，各粒离成若干个粒度范围窄的级别，这些级别称为粒级，各粒级均以其上限级均以其上限d d1 1及下限及下限d d2 2表示，如表示，如d d1 1 d d2 2或或d d2 2 d d1 1或或-d-d1 1+d+d2 2。（4

5、）粒度组成）粒度组成上述各粒级按粗、细不同顺序排列，并指上述各粒级按粗、细不同顺序排列，并指明各粒级占物料群总量的质量百分率，这种资料称为粒度明各粒级占物料群总量的质量百分率，这种资料称为粒度组成。它描述物料群的粒度分布情况，通常以粒度组成表组成。它描述物料群的粒度分布情况，通常以粒度组成表表示。（如下表数据）表示。（如下表数据）图图11 XSB88型标准振筛机型标准振筛机1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 粒级粒级/mm质量质量/kg产率产率/%各粒级各粒级筛上累积筛上累积筛下累积筛下累积121622.5151510081230.02035854845.03065652422.515803

6、50230.02010020合计合计150.0100表表1-1 碎散物料粒度组成碎散物料粒度组成1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析（5）平均粒度平均粒度(1)(1)对对 的粒级的粒级,即粒度范围较窄的物料群即粒度范围较窄的物料群,其平均其平均粒度取其平均值粒度取其平均值 。(2)(2)对于粒度范围较宽的物料群对于粒度范围较宽的物料群,通常有数个粒级，要用统计通常有数个粒级，要用统计学上求平均值的方法计算其加权算术平均粒度、加权几何平学上求平均值的方法计算其加权算术平均粒度、加权几何平均粒度，或加权调和平均粒度。均粒度，或加权调和平均粒度。12/dd122=d(dd)/1.1 粒度及粒度分析粒

7、度及粒度分析 2112233123.nniinirdr dr dr drddrrrrr=术算3121123(.)inrrrrrnddddd=几何(/)iiirdrd=调和1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 1niiidrd=算1inriidd=几何11/niiirdd=调和式中，式中，ri是平均粒度为是平均粒度为di的粒级占物料总量的质量百分率。的粒级占物料总量的质量百分率。1ir=由于由于 ，故有，故有 对同一物料群采用不同的计算方法所得到的平均粒度对同一物料群采用不同的计算方法所得到的平均粒度值是不同的，一般值是不同的，一般：d算术d调和d几何2=iirdd算术（），为标准差 为了说明物

8、料粒度的均一程度，引入偏差系数为了说明物料粒度的均一程度，引入偏差系数k是来描是来描述散料中各粒级的不均布程度。述散料中各粒级的不均布程度。kd=算算术术 通常认为，通常认为，k60时，散料时，散料的各粒级分布依次是均匀的、较均匀的、不均匀的的各粒级分布依次是均匀的、较均匀的、不均匀的。1.1.2 粒度分析方法（粒度分析方法（The methods of particle-size analysis)1 1、筛分分析法、筛分分析法 screening analysis 2 2、水力沉降分析法、水力沉降分析法 hydraulic settling analysis 3 3、显微镜分析法、显微镜分

9、析法 microscope analysis 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 1 1、筛分分析法、筛分分析法 此法是利用筛孔大小不同的一系列筛子对散料筛分，此法是利用筛孔大小不同的一系列筛子对散料筛分，n n层筛子可把物料分成（层筛子可把物料分成（n+1n+1）个粒级，各粒级的上、下限通）个粒级，各粒级的上、下限通常就取相应筛子的筛孔尺寸。常就取相应筛子的筛孔尺寸。-d-d1 1，d d1 1d d2 2，d d2 2d d3 3，d dn-1n-1d dn n，d dn n 该方法的优点：设备简单，易于操作；该方法的优点：设备简单，易于操作；缺点：筛分结果受颗粒形状和筛分时间影响。缺点

10、：筛分结果受颗粒形状和筛分时间影响。适用范围：适用范围：0.04mm100mm的散粒。的散粒。一般：干筛的分级粒度一般：干筛的分级粒度范围范围0.1mm100mm；湿筛的分级粒度范围湿筛的分级粒度范围0.04mm0.1mm。1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 2 2、水力沉降分析法、水力沉降分析法 此法是利用水力分析装置，根据不同粒度的颗粒在水介此法是利用水力分析装置，根据不同粒度的颗粒在水介质中沉降速度不同而分成若干粒级。质中沉降速度不同而分成若干粒级。适用范围：适用范围：175m 特点：不象筛分分析方法那样严格按颗粒的几何尺寸分特点：不象筛分分析方法那样严格按颗粒的几何尺寸分级，而按沉降

11、速度分级。因水力沉降过程受颗粒密度和形状级，而按沉降速度分级。因水力沉降过程受颗粒密度和形状的影响，密度大的小颗粒与密度小的大颗粒有可能进入同一的影响，密度大的小颗粒与密度小的大颗粒有可能进入同一个粒级。个粒级。1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 图图12 淘析分离装置图淘析分离装置图1玻璃杯，玻璃杯，2虹吸管，虹吸管，3夹子，夹子，4溢流溢流收集器，收集器，5底座，底座，6毫米刻度纸条毫米刻度纸条1 1）淘析法）淘析法基本原理基本原理水力沉降分析法中最简单而又比水力沉降分析法中最简单而又比较准确的一种方法。较准确的一种方法。利用渐进缩短沉降时间的方法，利用渐进缩短沉降时间的方法，由细至粗的

12、逐步将各粒级物料自由细至粗的逐步将各粒级物料自试料中淘析出来。试料中淘析出来。称称50100g待淘析矿浆放进一小烧杯内加水润湿，把气泡赶走；待淘析矿浆放进一小烧杯内加水润湿，把气泡赶走；将试料倒进将试料倒进25L的透明带毫米刻度的器皿内，加水至标明的刻的透明带毫米刻度的器皿内，加水至标明的刻度度h处，用带橡皮头的玻璃棒强烈搅拌，使试料悬浮；处，用带橡皮头的玻璃棒强烈搅拌，使试料悬浮；停止搅拌，待矿液面基本平静后即开始按秒表计时，经过时间停止搅拌，待矿液面基本平静后即开始按秒表计时，经过时间t（由淘析出的粒级大小决定）后打开虹吸管夹子（由淘析出的粒级大小决定）后打开虹吸管夹子3，将，将h高的矿高

13、的矿浆全部吸出；浆全部吸出；重新加水至刻度重新加水至刻度h处重复第处重复第2步和第步和第3步的操作，经多次反复直步的操作，经多次反复直至吸出的液体不混浊为止；至吸出的液体不混浊为止；将析出产物沉淀过滤、烘干、称重，即可算出该粒级的产率。将析出产物沉淀过滤、烘干、称重，即可算出该粒级的产率。此法通过改变时间此法通过改变时间t（由长到短）而分别得出各粒级（由细（由长到短）而分别得出各粒级（由细到粗）的产物并算出其对应的产率。到粗）的产物并算出其对应的产率。2）上升水流法）上升水流法优优 点点：可以连续地分出各个可以连续地分出各个粒级产物，结果准确。粒级产物，结果准确。工作原理工作原理 根据矿粒在上

14、升水流根据矿粒在上升水流中的自由沉降规律，利用中的自由沉降规律，利用上升水流，在相同的流量上升水流，在相同的流量下，在不同直径的分级管下，在不同直径的分级管中，产生不同的上升水速，中，产生不同的上升水速，使粒度不同的矿粒按其不使粒度不同的矿粒按其不同的沉降速度分成若干粒同的沉降速度分成若干粒度级别度级别。图图13 串联旋流分级器串联旋流分级器1、2、3、4、5旋流器，旋流器，6试样容器，试样容器，7压力表，压力表，8流量控制阀，流量控制阀，9转子流量计，转子流量计，10温度计，温度计，11给水管，给水管，12泵，泵，13最终溢流最终溢流3）旋流水析分级法）旋流水析分级法工作原理：工作原理：旋流

15、水析仪利用离心沉淀原理代替重力沉降原理进旋流水析仪利用离心沉淀原理代替重力沉降原理进行物料分级，其离心沉降过程发生在旋流器内，含有物料行物料分级，其离心沉降过程发生在旋流器内，含有物料的液流沿切向给入旋流器后，即围绕溢流管高速旋转。在的液流沿切向给入旋流器后，即围绕溢流管高速旋转。在离心的作用下，液流沿着圆锥向上进入顶部容器，在容器离心的作用下，液流沿着圆锥向上进入顶部容器，在容器里颗粒受到强烈的扰动并趋向于返回到旋流器的锥体部分，里颗粒受到强烈的扰动并趋向于返回到旋流器的锥体部分，在返回途中又受到离心力作用。分离限度以上的颗粒从水在返回途中又受到离心力作用。分离限度以上的颗粒从水流中脱离出来

16、进入底流容器或遗留在旋流器内。分离限度流中脱离出来进入底流容器或遗留在旋流器内。分离限度以下的颗粒在中心轴向回流的作用下，被卷入溢流而排走。以下的颗粒在中心轴向回流的作用下，被卷入溢流而排走。3 3、显微镜分析法、显微镜分析法 此法是利用显微镜观察微细颗粒的大小和形状。此法是利用显微镜观察微细颗粒的大小和形状。适用范围：适用范围：0.150m。特点：直观。特点：直观。1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 根据光学仪器的分辨距离，普通光学显微镜测量粒根据光学仪器的分辨距离，普通光学显微镜测量粒度的范围大致以度的范围大致以 0.3200m为宜；透射电子显微镜测量为宜；透射电子显微镜测量范围为范围为

17、1nm5m；扫描电子显微镜的分辨能力比透射电；扫描电子显微镜的分辨能力比透射电子显微镜低，测量的最小粒度约为子显微镜低，测量的最小粒度约为10nm。图图14 粉煤灰扫描电镜照片粉煤灰扫描电镜照片放大放大1000倍倍放大放大5000倍倍1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 4 4激光粒度分析法激光粒度分析法 光在行进的过程中遇到粉体颗粒时，将偏离于原来的传播方向继续光在行进的过程中遇到粉体颗粒时，将偏离于原来的传播方向继续传播，这种现象称为光的散射或者衍射。颗粒尺寸越小，散射角越大；传播，这种现象称为光的散射或者衍射。颗粒尺寸越小，散射角越大；颗粒尺寸越大，散射角越小；激光粒度仪就时颗粒尺寸越大

18、，散射角越小；激光粒度仪就时通过测量颗粒的散射光强通过测量颗粒的散射光强度或偏振情况、散射光通量或透过光的强度来确定粒度大小的。度或偏振情况、散射光通量或透过光的强度来确定粒度大小的。图图15为为Malvern激光测粒仪的光路系统。它采用激光测粒仪的光路系统。它采用HeHeNeNe激光，利激光，利用衍射用衍射散射的角分布随粒径改变的原理来求颗粒群粒度分布。测量范围散射的角分布随粒径改变的原理来求颗粒群粒度分布。测量范围为为0.51800m。图图15 Malvern激光测粒仪的光路简图激光测粒仪的光路简图1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 图图16 粉煤灰粉煤灰合成沸石的激光粒度分布图合成沸石

19、的激光粒度分布图 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 5 5电传感法电传感法 电传感法是将被测颗粒分散在导电传感法是将被测颗粒分散在导电的电解质溶液中，在该导电液中置电的电解质溶液中，在该导电液中置一开有小孔的隔板，并将两个电极分一开有小孔的隔板，并将两个电极分别于小孔两侧插入导电液中。在压差别于小孔两侧插入导电液中。在压差作用下，颗粒随导电液逐个地通过小作用下，颗粒随导电液逐个地通过小孔。孔。每个颗粒通过小孔时产生的电阻每个颗粒通过小孔时产生的电阻变化表现为一个与颗粒体积或直径成变化表现为一个与颗粒体积或直径成正比的电压脉冲。正比的电压脉冲。仪器对脉冲按其大小归档（颗粒仪器对脉冲按其大小归

20、档（颗粒体积或粒度的间隔），进行计数，因体积或粒度的间隔），进行计数，因此可以给出颗粒体积或粒度（体积直此可以给出颗粒体积或粒度（体积直径）的个数分布。通常测量范围约为径）的个数分布。通常测量范围约为 0.4800m。图图17 电传感器原理电传感器原理1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 方方 法法大致粒范大致粒范围（围（m）测量依据的性质或效应测量依据的性质或效应 表达的粒度表达的粒度 直接得直接得的分布的分布 筛筛分分分析分析 40 40 筛筛 孔孔 d d筛筛 质量质量（体积）（体积）光学显微镜光学显微镜 电子显微镜电子显微镜 0.25250 0.015 通常是颗粒投影像的某种尺通常是颗

21、粒投影像的某种尺 寸或某种相当尺寸寸或某种相当尺寸 d da a，d dF F，d dSTST 等等 个个 数数 激光：光散射、激光：光散射、消光、消光、X X光小光小角散射角散射 0.022000 0.0050.1 颗粒对光的散射或消光（因散颗粒对光的散射或消光（因散 射和吸收）射和吸收）,颗粒对颗粒对X X光的散射光的散射 同效应的球直径同效应的球直径 质量质量（体积）（体积）或个数或个数 重力沉降重力沉降 离心沉降离心沉降 2100 0.0110 沉降效应：沉积量，悬浮液的沉降效应：沉积量，悬浮液的 浓度、密度或消光等随时间或浓度、密度或消光等随时间或 位置的变化位置的变化 同沉降速度的

22、球同沉降速度的球 直径，在层流区即直径，在层流区即 d dstst 质量质量（体积）（体积）电传感法电传感法 0.4800 颗粒在小孔电阻传感区引起颗粒在小孔电阻传感区引起 的电阻变化的电阻变化 体积直径体积直径d dV V，但常，但常 为同效应的球直径为同效应的球直径 个个 数数 气体透过气体透过 常压粘滞流常压粘滞流 常压滑动流常压滑动流 气体吸附气体吸附 250 0.052 10 床层中颗粒表面对气流的阻力床层中颗粒表面对气流的阻力 气体分子在颗粒表面的吸附气体分子在颗粒表面的吸附 d dSVSV=6/S=6/SV V 表表12 常见矿物粒度的测量分析方法常见矿物粒度的测量分析方法颗粒的

23、形状颗粒的形状 颗粒的形状可归纳为以下几种颗粒的形状可归纳为以下几种:球状球状（圆球形体）、（圆球形体）、浑圆状浑圆状（不规则圆状）、（不规则圆状）、多角状多角状（具（具有清晰边沿或粗糙的多面形体）、有清晰边沿或粗糙的多面形体）、不规则体不规则体（无任何对称性（无任何对称性的形体）、的形体）、粒粒状状（具有大体相同量纲的不规则形体）、（具有大体相同量纲的不规则形体）、片状片状（板片状形体）、（板片状形体）、枝状枝状（树枝状形体）、（树枝状形体）、纤维状纤维状（规则或不（规则或不规则的线状体）、规则的线状体）、多孔状多孔状（表面或体内有发达的孔隙）等。（表面或体内有发达的孔隙）等。颗粒形状与物性

24、之间存在着密切的关系，它对颗粒群颗粒形状与物性之间存在着密切的关系，它对颗粒群的许多性质产生影响。在矿物加工中，颗粒的形状是一个的许多性质产生影响。在矿物加工中，颗粒的形状是一个重要的几何特征。重要的几何特征。颗粒的轮廓边界或表面上各点的图像，称作颗粒的形状。颗粒的轮廓边界或表面上各点的图像，称作颗粒的形状。附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 颗粒形状的定量分析已有许多方法，常用的有以颗粒形状的定量分析已有许多方法，常用的有以下几种：下几种：（1 1）形状系数）形状系数 （shape coefficient）它是根据颗粒的面积和体积两个特征导出的。设它是根据颗粒的面积和体积两个特征导出的

25、。设颗粒的直径为颗粒的直径为d，体积为，体积为V，面积为，面积为S，则有，则有 表面形状系数：表面形状系数：s=S/d2 体积形状系数：体积形状系数：v=V/d3 比表面形状系数：比表面形状系数：sv=s/v 其中，直径其中，直径d对于规则颗粒为三轴平均径对于规则颗粒为三轴平均径dc，对于，对于不规则颗粒为投影面积直径不规则颗粒为投影面积直径da 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 规则颗粒规则颗粒形形 状状 类类 型型svsv=s/v 球形（球形（l=b=h=dc)/66圆锥体（圆锥体（l=b=h=dc)0.8/129.7立方体（立方体（l=b=h=dc)616不规则颗粒不规则颗粒浑圆

26、形：经水冲蚀的沙子、熔凝浑圆形：经水冲蚀的沙子、熔凝烟灰、雾化金属等烟灰、雾化金属等2.73.40.320.418.348.29粉磨的角状矿粒：煤、石灰石、粉磨的角状矿粒：煤、石灰石、沙子沙子等等2.53.20.20.2812.511.43片状矿粒：石墨粉、滑石片状矿粒：石墨粉、滑石等等2.02.80.120.1616.6717.5薄板片：云母、石墨薄板片：云母、石墨等等1.61.70.010.0316.056.67表表1-3 颗粒的形状系数颗粒的形状系数（2 2）形状指数）形状指数（shape index）形状指数和形状系数不同，它和具体的物理现象无关，形状指数和形状系数不同，它和具体的物理

27、现象无关，只用数学表达式来描述颗粒的外形。常见的形状指数有球形只用数学表达式来描述颗粒的外形。常见的形状指数有球形度、粗糙度、伸长度和扁平度等。度、粗糙度、伸长度和扁平度等。球形度球形度：SS=球粒与颗粒等体积的圆球表面积颗粒的实际表面积形形 状状球球 形形类球形类球形多角形多角形长条形长条形扁平形扁平形1.01.00.80.80.650.650.50.5表表15 颗粒的球形度颗粒的球形度 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 伸长度伸长度：n =长径长径/短径短径=l/b 扁平度扁平度：m=短径短径/厚度厚度=b/h 粗糙度粗糙度：1颗粒的实际表面积粗糙度P外观看成光滑时的颗粒表面积 粗

28、糙度直接关系到颗粒间摩擦、黏附、吸水性以粗糙度直接关系到颗粒间摩擦、黏附、吸水性以及孔隙率等物理化学现象，是一个不容忽视的参数。及孔隙率等物理化学现象，是一个不容忽视的参数。附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 颗粒的表面积颗粒的表面积 颗粒的表面积包括内表面积和外表面颗粒的表面积包括内表面积和外表面积两部分。外表面积两部分。外表面积是指颗粒轮廓所包络的表面积，它由颗粒的尺寸、外部形积是指颗粒轮廓所包络的表面积，它由颗粒的尺寸、外部形貌等因素所决定。内表面积是指颗粒内部孔隙、裂纹等的表貌等因素所决定。内表面积是指颗粒内部孔隙、裂纹等的表面积。面积。附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析

29、比表面积比表面积 单位体积单位体积(或单位质量或单位质量)物体的表面积，称为该物物体的表面积，称为该物体的体的比表面积。比表面积。颗粒是细化的固体，粒度越细的粒群，其表面积颗粒是细化的固体，粒度越细的粒群，其表面积越大。越大。22wSS W mkgmg=或或或 2 3Sv S V m m=附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析（1 1）BET吸附法吸附法 BET吸附法是在试样颗粒的表面上吸附截面积已知的吸附法是在试样颗粒的表面上吸附截面积已知的吸附吸附剂分子，根据吸附剂的单分子层吸附量计算出试样的剂分子，根据吸附剂的单分子层吸附量计算出试样的比表面积，然后换算成颗粒的平均粒径。比表面积，然后

30、换算成颗粒的平均粒径。0011()=mmpcpV ppVcVp0mppVVc吸吸附附气气体体的的压压力力吸吸附附质质液液体体的的饱饱和和蒸蒸气气压压吸吸附附量量单单分分子子层层饱饱和和吸吸附附量量与与吸吸附附热热有有关关的的常常数数 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 实验可测得一系列的实验可测得一系列的P和和V，以，以 对对 作图为一直线，由该直线的斜率和截距可以求得作图为一直线，由该直线的斜率和截距可以求得Vm，再由，再由Vm值及吸附气体分子的截面积值及吸附气体分子的截面积A，可计算出试样的比表面积，可计算出试样的比表面积Sw，即即0/()pV pp0/p p0=AwmNASVV 若

31、若以以N2作吸附质，在液氮温度作吸附质，在液氮温度时，时，1个分子在吸附剂表面所占有个分子在吸附剂表面所占有的面积为的面积为16.2 A2，上式可简化为：上式可简化为：4 36=wmS.V式中：式中：V0 1mol气体在标准状况下气体在标准状况下(0,101.325kPa)的体积；的体积；A 1个吸附质气体分子的截面积；个吸附质气体分子的截面积；NA 阿佛加德罗常数，阿佛加德罗常数，6.0221023。附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析（2 2）气体透过法）气体透过法 气体透过气体透过法的理论根据是法的理论根据是kozeny Carman关于层流状态下关于层流状态下气体通过固定颗粒层时透

32、过流动速度与颗粒层阻力的关系式。气体通过固定颗粒层时透过流动速度与颗粒层阻力的关系式。P粉体层的阻力；粉体层的阻力；L 粉体层的厚度；粉体层的厚度；气体的粘度；气体的粘度；u 气体的透过流动速度；气体的透过流动速度；粉体层的空隙率粉体层的空隙率。V()PSuL=22315 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 1.2 筛分分析筛分分析（screening analysis）1.2.1 筛分工具筛分工具 1 1、标准筛、标准筛 筛序筛序：按筛孔尺寸从大到小排序，各筛子所处的层位：按筛孔尺寸从大到小排序，各筛子所处的层位次序称为筛序。次序称为筛序。筛比筛比：每两个相邻筛子筛孔尺寸的比值称为筛比

33、。：每两个相邻筛子筛孔尺寸的比值称为筛比。（1 1）以）以 为筛比，如美国、英国、加拿大等国所采用。为筛比，如美国、英国、加拿大等国所采用。（2 2）以）以 为筛比，如法国、前苏联等国所采用。为筛比，如法国、前苏联等国所采用。（3 3）以）以1.41.4为筛比，为国际标准化组织所提出为筛比，为国际标准化组织所提出。21010辅助筛比：辅助筛比：如如 等。等。42 基筛基筛：标准筛中所确定一系列筛子中的某个筛子作为：标准筛中所确定一系列筛子中的某个筛子作为基准筛称基筛。基准筛称基筛。网目网目：单位长度的筛面上所具有的筛孔数称网目。：单位长度的筛面上所具有的筛孔数称网目。标准筛标准筛：是一套筛孔尺

34、寸有一定比例的、筛孔边长及：是一套筛孔尺寸有一定比例的、筛孔边长及筛丝直径按有关标准制造的筛子。（见书筛丝直径按有关标准制造的筛子。（见书P7）1.2 筛分分析筛分分析 2 2、非标准筛、非标准筛 并非是随意制做的筛子，对某些主要特征一般都作并非是随意制做的筛子，对某些主要特征一般都作出规定。出规定。如：煤炭工业规定筛孔尺寸依次为：如：煤炭工业规定筛孔尺寸依次为：100mm，50mm，25mm，13mm，6mm，3mm，0.5mm.其筛比其筛比接近于接近于2。1.2 筛分分析筛分分析 3 3、标准筛与非标准筛的应用、标准筛与非标准筛的应用 一般标准筛用于细物料的筛分分析，非标准筛用于粗物一般标

35、准筛用于细物料的筛分分析，非标准筛用于粗物料的筛分分析。料的筛分分析。1.2 筛分分析筛分分析 1.2.2 1.2.2 筛分试验筛分试验 筛分试验包括取样、筛分、称重、记录、结果处理等。筛分试验包括取样、筛分、称重、记录、结果处理等。结果分析结果分析 取取 样样 筛筛 析析 计计 算算 1.2 筛分分析筛分分析 取样过程注意事项：取样过程注意事项：取样尽可能少；取样尽可能少；取样具有代表性。取样具有代表性。取样原则取样原则：粒度大多取，粒度小少取。粒度大多取，粒度小少取。表表16 试样最小重量与试样粒度的关系试样最小重量与试样粒度的关系 最大块尺寸（最大块尺寸（mm）0.1 0.3 0.5 1

36、 3 5 10 20 样品最小重量（样品最小重量（kg）0.025 0.05 0.1 0.2 0.5 2 5 20 1.2 筛分分析筛分分析 湿筛：湿筛：手持固定有标准筛的高频电磁振动器在水盆里筛分；手持固定有标准筛的高频电磁振动器在水盆里筛分；干湿联合筛析法：干湿联合筛析法：先用细孔筛湿筛，筛上物过滤烘干再干筛。先用细孔筛湿筛，筛上物过滤烘干再干筛。筛分终点：筛分终点：在在1分钟内所得的筛下物料量小于筛上物料量的分钟内所得的筛下物料量小于筛上物料量的1时，认为筛分已到终点。时，认为筛分已到终点。筛分试验分类：筛分试验分类：按筛分物料粒度的大小分为按筛分物料粒度的大小分为大筛分大筛分与与小筛分

37、小筛分，大筛分使用，大筛分使用非标准筛，小筛分使用标准筛；非标准筛，小筛分使用标准筛；按筛分时是否使用水介质促进筛分的进行又分为按筛分时是否使用水介质促进筛分的进行又分为干筛干筛与与湿湿筛筛。1.2 筛分分析筛分分析 产率分为产率分为粒级产率粒级产率与累积产率，粒级产率是该粒级的与累积产率，粒级产率是该粒级的质量占被筛物料总质量的百分率，累积产率又分为质量占被筛物料总质量的百分率，累积产率又分为筛上累筛上累积产率积产率（又叫（又叫正累积正累积）及）及筛下累积产率筛下累积产率（又叫（又叫负累积负累积）。）。1.2 筛分分析筛分分析 粒级粒级/mm质量质量/kg产率产率/%各粒级各粒级筛上累积筛上

38、累积筛下累积筛下累积161222.5151510012830.02035858445.03065654222.51580352030.02010020合计合计150.0100表表1-1 碎散物料粒度组成碎散物料粒度组成1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式 粒度分析的结果除用表格表示外，还可用曲线表示，粒度分析的结果除用表格表示外，还可用曲线表示，称为称为粒度特性曲线粒度特性曲线，或，或粒度分析曲线粒度分析曲线，它是以散料粒度组，它是以散料粒度组成表为依据绘制的，一般曲线的横坐标代表粒度，纵坐标成表为依据绘制的，一般曲线的横坐标代表粒度，纵坐标代表产率。代表产率。若纵

39、坐标为粒级产率，则称为若纵坐标为粒级产率，则称为部分粒度特性曲线部分粒度特性曲线；若纵坐标为累积产率，则称为若纵坐标为累积产率，则称为累积粒度特性曲线累积粒度特性曲线。1.3.1 粒度特性曲线粒度特性曲线 图图18 部分粒度特性曲线和柱状图部分粒度特性曲线和柱状图 累积粒度特性曲线的作用：累积粒度特性曲线的作用：1 1、可确定任何指定粒度的相应累积产率；或由指定、可确定任何指定粒度的相应累积产率；或由指定的累的累积产率查得相应的粒度；积产率查得相应的粒度；2 2、可求出任一粒级（、可求出任一粒级（d d1 1d d2 2）的产率，它等于粒度）的产率，它等于粒度d d1 1及及d d2 2所对应

40、的纵坐标的差值；所对应的纵坐标的差值；3 3、由曲线的形状可大致判断物料的粒度组成情况。、由曲线的形状可大致判断物料的粒度组成情况。1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式对于筛上累积产率（正累积）的粒度特性曲线：对于筛上累积产率（正累积）的粒度特性曲线：（1 1）若曲线向左下角凹进，表明物料中细粒级含量多；）若曲线向左下角凹进，表明物料中细粒级含量多；1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式 （2 2）若曲线向右上角凸起，表明物料中粗粒级含量多；）若曲线向右上角凸起，表明物料中粗粒级含量多；1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度

41、特性方程式 （3 3）若曲线近似直线，表明物料中粗、细粒级分布均匀。）若曲线近似直线，表明物料中粗、细粒级分布均匀。1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式 当所提供物料粒度级别足够多、粒级间隔足够小时，当所提供物料粒度级别足够多、粒级间隔足够小时，在矩形图中，连接每个矩形顶边中点可得到一平滑曲线，在矩形图中，连接每个矩形顶边中点可得到一平滑曲线，即为该粒群的频率分布曲线。即为该粒群的频率分布曲线。1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式图图111 粒度分布曲线图粒度分布曲线图（a）频率分布曲线）频率分布曲线 （b）累积分布曲线）累积分布曲线（a

42、）（b）1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式 对于粒度范围很宽的物料，为了清楚表达粒度分布情况，对于粒度范围很宽的物料，为了清楚表达粒度分布情况，可将累积粒度特性曲线绘制在半对数坐标系或全对数坐标系可将累积粒度特性曲线绘制在半对数坐标系或全对数坐标系中。中。把横坐标或纵坐标取对数后，相邻粒度级之间在横轴上把横坐标或纵坐标取对数后，相邻粒度级之间在横轴上的间距，细粒级增长，粗粒级缩短。的间距，细粒级增长，粗粒级缩短。1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式 图图1-131-13是全对数负累是全对数负累积粒度特性曲线，因纵坐积粒度特性曲线，因纵坐

43、标也采用了取对数处理，标也采用了取对数处理，曲线已直线化了，这样便曲线已直线化了，这样便于求出该直线的斜率和截于求出该直线的斜率和截距，进而将曲线用数学方距，进而将曲线用数学方程式表示出来，借此确定程式表示出来，借此确定颗粒粒度在物料中的分布颗粒粒度在物料中的分布规律。规律。1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式lnk T1/T0常见反应的速率常数常见反应的速率常数k与与T 的关系图的关系图0 k(a)(b)若对两边若对两边 求自然对数，得求自然对数，得alnln=EkARTa/=ERTkAe1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式类似如：类似

44、如：1.3.2 1.3.2 粒度特性方程式粒度特性方程式（把筛分试验所得的数据，经数学方法整（把筛分试验所得的数据，经数学方法整理得到的足以概括它们的数学式）理得到的足以概括它们的数学式）粒度特性方程式是研究表述物料粒度特性的另一种方法，它是由筛粒度特性方程式是研究表述物料粒度特性的另一种方法，它是由筛分试验所得数据经数学方法推理得到的经验公式。分试验所得数据经数学方法推理得到的经验公式。主要有高登主要有高登安德安德列耶夫列耶夫舒曼公式舒曼公式 max100()KXYX=式中：式中：Y 负累积产率，负累积产率，%；X 与产率与产率Y对应的物料粒度；对应的物料粒度；Xmax 最大物料粒度，对一定

45、的物料，最大物料粒度，对一定的物料，Xmax是常数；是常数；K 与物料性质有关的参数，对一定的物料，与物料性质有关的参数，对一定的物料，K是常数，一是常数，一般般破碎产物的破碎产物的K值常介于值常介于0.71.0之间。之间。1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式 颚式破碎机和圆锥破碎机的破碎产物的粒度特性基本颚式破碎机和圆锥破碎机的破碎产物的粒度特性基本符合此公式。符合此公式。1.3.2 1.3.2 粒度特性方程式粒度特性方程式 罗逊罗逊拉姆勒公式拉姆勒公式 100nbXRe=式中：式中：R 正累积产率；正累积产率；X 与产率与产率R对应的物料粒度；对应的物料粒度；b

46、 与物料粒度大小有关的参数，对于一定物料，与物料粒度大小有关的参数，对于一定物料，b是常数；是常数；n 与物料性质有关的参数，对一定物料，与物料性质有关的参数，对一定物料，n是常数；是常数；e 自然对数的底，自然对数的底，e=2.71828。1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式 一些锤碎机、球磨机与分级机的产物，其粒度特性基一些锤碎机、球磨机与分级机的产物，其粒度特性基本与此式吻合。本与此式吻合。例：试根据某矿石可碎矿产品的筛析结果（如下例：试根据某矿石可碎矿产品的筛析结果（如下表），绘制正累积和负累积粒度曲线，并根据所表），绘制正累积和负累积粒度曲线，并根据所绘曲线查出：绘曲线查出：-5mm的重量百分含量，的重量百分含量，+3mm的的重量百分含量，重量百分含量，-7 mm+5mm粒级的重量百分粒级的重量百分率，产品的最大粒度。率，产品的最大粒度。粒级粒级/mm重量重量/g频率分布频率分布/%累积分布累积分布累积筛余累积筛余 累积筛下累积筛下-10+8-10+83030-8+6-8+64040-6+4-6+46060-4+2-4+23030-2+040