第四章

粉體的分級

第一節(jié)概述一、定義與意義定義：把粉碎產(chǎn)品按某種粒度大小或種類進行分選的操作過程稱為分級。

意義:（1）使粉碎產(chǎn)品粒度控制在所要求的范圍內(nèi)；（2）使粉料中粒度已達到要求的產(chǎn)品及時分離出去，以防止產(chǎn)品過碎和能源浪費。

分級方式：

用篩子篩分（用于粗粉，一般大于325目）在流體中進行分級（用于細粉，一般小于325目）其方法是制造粉碎和分級機組合的裝置，粉碎產(chǎn)品按大于和小于某一粒度分開，把細粒排出機外，而成為合格產(chǎn)品，并將粗粒再返送入粉碎機，再次進行粉碎。

分級機與粉碎機的組合形式：

現(xiàn)在假設將任意一組顆粒進行分級，在粗粒部分中未混入小于do粒度的顆粒，同時在細粒中也未混入大于do的顆粒，此時，由于do粒度的分級進行得完全，可稱為理想的分級。此時的分級效率為100%。實用的分級機很難得到這樣的分級狀態(tài)。二、分級效率（1）部分分級效率

圖4-1（A）中曲線a是粉末原料的粒度分布曲線，曲線b是分級后粗粒部分的粒度分布曲線。設粒度d和d+Δd區(qū)間的原料重量為Wa，同區(qū)間的粗粒的重量為Wb，則Wb/Wa=ηd稱為部分分級效率，又叫區(qū)間回收率。

以顆粒粒度為橫坐標，以部分分級效率為縱坐標可繪出圖4-1（B）所示的曲線C，C曲線即叫做部分分級效率曲線，這是直觀地了解分級程度的最便利的曲線。

本曲線與50%水平線的交點稱為50%分級點，所對應的顆粒粒度稱為分級粒度。

（2）牛頓分級效率

將某一粒度分布的粉粒用分級機進行二分，令大粒部分名為粗粒級，小粒部分為細粒級，則牛頓分級效率的綜合表達形式為：

（4-1）設a為原料中實有的粗粒級比率（質(zhì)量百分數(shù)），b為粗粒級中實有的粗粒比率，c為細粒部分中實有的粗粒比率，上式可寫為：

（4—2）式（4-1）為定義式，式（4-2）為實用式，牛頓效率的物理意義為實際分級機達到理想分級的質(zhì)量比。

（3）分級精度（S）

通常是根據(jù)部分分級效率曲線，取部分分級效率為75%和25%的粒度d75和d25表示。S=d75/d25或者S=d25/d75當粒度分布較寬時，分級精度可用下式表示：S=d90/d10或S=d10/d90當粒度分布較小時，分級精度可用下式表示：S=（d90-d10）/d50

對于理想分級，S＝1，實際分級時，S值越接近于1，其分級精度越高。第二節(jié)篩分

一、概述

（一）篩分定義

把固體顆粒置于具有一定大小孔徑或縫隙的篩面上，使通過篩孔的成為篩下料，被截留在篩面上的成為篩上料，這種分級方法稱為篩分。（二）篩分分類

按物料含水分的不同分類：

篩分干法篩分濕法篩分

篩分機械或設備工作面是篩面。按結構分篩面有格子篩（柵篩）、板篩（篩板）、編織篩（網(wǎng)篩）等多種。

（三）篩面

格子篩（柵篩）由相互平行的按一定間隔排列的鋼質(zhì)棒條組成。分為固定格篩和條篩。

固定格篩固定條篩格子篩用于篩分塊、粒狀粗粒物料。

板篩（篩板）板篩篩面通常由厚度為5～12mm的鋼板上沖制成方形、長方形或圓孔制成。

板篩篩面產(chǎn)品

板篩的優(yōu)點是比較牢固，剛度大，使用壽命長。缺點是開孔率較小。開孔率（孔隙率S）：指篩孔凈面積占篩面總面積的比率（％）。可用下式表示：

S=(1-zb)2×100%式中：Z----單位長度內(nèi)篩孔數(shù)；b-篩絲直經(jīng)板篩用于中等粒度物料的篩分。

編織篩（網(wǎng)篩）

用鋼絲、銅絲、尼龍絲等編織而成。篩孔形狀為方形或長方形。

編織篩的優(yōu)點是開孔率高，質(zhì)量輕，制造方便。缺點是使用壽命較短。用于中細物料的篩分。（四）篩制

篩面在許多國家已訂有標準，即對篩孔尺寸、篩絲尺寸、上下兩篩號間孔的大小作了規(guī)定。

我國現(xiàn)行標準篩采用ISO制，以方孔篩篩孔的邊長表示篩孔大小。在此之前，多采用公制篩號即以每平方厘米篩面面積上含有的篩孔數(shù)目表示篩孔大小，用1cm長度上篩孔的數(shù)目表示篩號。英、美等國則采用英制篩，以每1英寸長度上篩孔數(shù)目表示篩目。篩目數(shù)與粒度的虛擬關系篩目數(shù)與粒度（微米）對照表目數(shù)(mesh)微米(μm)目數(shù)(mesh)微米(μm)目數(shù)(mesh)微米(μm)目數(shù)(mesh)微米(μm)2.5792512139760246325473588014116565220425334459916991801985002553962208331001656252063327247011101508001572794275891808312501082362324952007425005919813541725061625021016514035027053125001二、

篩分效率

篩分效率（η）用于評價篩分質(zhì)量。設入篩物料中含有篩下粒級的重量為G1，篩上料的重量為G2，混在篩上料中的篩下粒級重量為G3，實際篩出的篩下料重量為G4，則：

G1=G3+G4

篩分效率（η）的理論表達式如下：η實際計算公式用累積篩下百分含量來表示：

式中：a——篩下料中含篩下粒級的百分數(shù)；

b——入篩物料含篩下粒級的百分數(shù)；

c——篩上料中含篩下粒級的百分數(shù)。

工業(yè)上實際平均篩分效率約70~98%。

影響篩分的因素物料的因素：（1）堆積密度

若物料堆積密度較大（約0.5t/m3以上），篩分處理能力與顆粒密度成正比的關系。若物料堆積密度較小，由于微粒子的飄揚，尤其是輕質(zhì)的物料，上述的正比關系不易保持。

影響篩分的因素物料的因素：（2）粒度分布易篩粒：粒度小于3/4篩孔尺寸的顆粒，易透過篩網(wǎng)。難篩粒：粒度大于3/4篩孔尺寸而小于篩孔尺寸的顆粒，難透過篩網(wǎng)。阻礙粒：粒度大于篩孔尺寸而小于1.5倍篩孔尺寸的顆粒。往往形成料層，使難篩粒不易透過篩網(wǎng)。

物料中所含易篩粒越多、難篩粒和阻礙粒數(shù)量越少，篩分越容易，處理能力越大、篩分效率也越高。影響篩分的因素

物料的因素：

（3）含水量

干法篩分，物料中水分含量達到一定程度時，由于顆粒間的相互粘附而結成團塊或堵塞篩孔，篩分能力就會急劇下降。

濕式篩分，處理能力及篩分效率一般比干法篩分提高。影響篩分的因素篩分機械的因素：（1）孔隙率。篩面開孔率愈小，則篩分處理能力愈小，但是篩面的使用壽命相對地會延長。（2）篩孔大小。在一定的范圍內(nèi)，篩孔大小與處理能力成正比關系。（3）篩孔形狀。如，正方形篩孔的處理能力比長方形的小，但是就篩分的精確度而言，以正方形的為佳。（4）振動的幅度與頻率。振動的目的在于篩面上物料不斷運動，防止篩孔堵塞，以及使大小顆粒構成一合適的料層。一般講，粒度小的適宜用小振幅與高頻率的振動。（5）加料的均勻性。單位時間加料量應該相等，入篩料沿篩面寬度分布應該均勻。（6）料速與料層厚度。料速增快，可增加處理能力，但篩分效率降低。料層薄，雖會減低處理能力，但可提高篩分效率。三、

篩分設備篩分設備按篩面的運動特征分為：篩分設備固定篩：固定格篩和條篩。運動式篩：振動篩，搖動篩，回轉篩。

第三節(jié)

在流體中分級一、分級原理(一)重力場分級原理不同粒度顆粒在重力場中沉降，其沉降末速（v0)計算公式為：

式中，d

——顆粒的直徑（m）；δ——顆粒的密度（kg/m3）；

ρ

——介質(zhì)的密度（kg/m3）；g

——重力加速度（m/s2）；

η——介質(zhì)粘度（Pa·s）。

故當被分級的物質(zhì)一定，所采用的介質(zhì)一定，沉降末速只與顆粒的直徑大小有關。因此，根據(jù)不同直徑的顆粒的末速差異，可對粒度大小不同的顆粒進行分級。

(二)離心力場分級原理

不同粒度顆粒在離心力場中沉降，其沉降末速（v0r)計算公式為：式中,j＝ω2r/

g；ω為顆粒的旋轉角速度（rad/s）；r

為顆粒的旋轉半徑（m）

故當被分級的物質(zhì)一定，介質(zhì)一定，介質(zhì)的粘度一定，離心加速度或分離因素一定時，顆粒的離心沉降速度只與顆粒的直徑大小有關。因而可采用離心力場根據(jù)顆粒離心沉降速度的不同，對粒徑大小不同的顆粒進行分級。

二、分級設備（一）重力式分級機

其是利用不同粒徑的粒子在重力場中沉降速度不同而進行分級。重力式分級機有水平流型和垂直流型，多為它們的復合形式。

水平流型重力分級機的結構及工作原理：圖4-6水平流型重力分級機Ι-粗粉；Ⅱ-中細粉；Ⅲ-細粉；Ⅳ-超細粉超細粉塵與空氣出口；2-分級室；3-粉料入口；4-空氣入口垂直流型重力分級機的結構及工作原理：圖4-7垂直流型重力分級機1-空氣入口；2-粉體入口；3-排氣口；4-旋風分離器；5-細粉收集器；6-粗粉收集器

重力分級機只能用來對粒徑較大的粉體進行分級，對于超細粉體，則很難達到滿意的分級效果。（二）粗分級機

粗分級機（俗稱粗分離器）為空氣一次通過的外部循環(huán)式分級設備。形式很多，其基本過程相似，系利用顆粒群在垂直上升旋轉運動的氣流中，由于重力和慣性作用而沉降分級的設備。結構及工作原理

粗分級機的產(chǎn)品細度范圍為0.08mm，方孔篩篩余10~20%左右。其優(yōu)點是結構簡單，操作管理方便，無運動部件，不易損壞。但要配風機及除塵器為輔助設備。

（三）離心式分級機

離心式分級機亦稱內(nèi)部循環(huán)式選粉機，應用很廣泛。結構及工作原理（四）旋風式分級機

圖4-12旋風式分級機旋風式分級機結構及工作原理:

在選粉室的周圍均勻分布幾個離心旋風筒7；小風葉9和撒料盤10一起固定在選粉室8頂蓋中央的旋轉軸4

上，由電動機1帶動旋轉。

空氣在離心風機19的作用下以切線方向進入選粉機，經(jīng)由滴流裝置11的間隙內(nèi)旋上升，進入選粉室。物料由進料管5

落到撒料盤后，向四周甩出，與上升氣流相遇。物料中粗顆粒因質(zhì)量大，受小風葉與撒料盤的離心慣性力大，被甩向選粉室內(nèi)壁而落下。至滴流處與上升氣流相遇，再次分選，粗粉最后落入內(nèi)錐下部經(jīng)粗粉排出口排出。

旋風式分級機結構及工作原理:

物料中的細顆粒因質(zhì)量小，進入選粉室后被上升氣流帶入旋風筒7，被收集下來，落入外錐體，經(jīng)細粉出口管13排出；消除細粉后的氣流出旋風筒經(jīng)集風管6和導風管14，返回風機19，形成選粉室外部氣流閉路循環(huán)；循環(huán)風量可由氣閥16調(diào)節(jié)，也可以控制選粉室氣流上升速度(調(diào)節(jié)細度)

改變?nèi)隽媳P速度及小風葉數(shù)量也可單獨調(diào)節(jié)細度與離心式分級機相比，旋風式分級機有如下優(yōu)點：（1）轉子和循環(huán)風機可分別調(diào)速，既易于調(diào)節(jié)細度，也擴大了細度的調(diào)節(jié)范圍。（2）小型旋風筒代替大圓筒，可提高細粉的收集效率，選粉效率可達70％以上，因而減少了細粉的循環(huán)量。（3）設備的磨損件少，軸承受力小，振動小，結構簡單，質(zhì)量輕，易制造。缺點：占用空間較大，系統(tǒng)密封要求高，粗粉和細粉出口要鎖風，否則，會降低選粉效率。（五）

ATP型超微細分級機

這是德國Alpine公司制造的一種較新型渦輪式超細分級機。這種分級機有上部給料式和物料與空氣一起從下部給入式兩種裝置，單輪和多輪兩種型式。

單輪、原料與分級氣流一起給入的ATP超微細分級機的結構和工作原理：ATP型多輪超細分級機的結構：特點是：在分級室頂部設置了多個相同尺寸的分級輪。因此，與同樣規(guī)格的單輪分級機相比，多輪分級機的處理能力顯著提高。ATP型多輪超細分級機的優(yōu)點：分級粒度細，精度較高，結構較緊湊，磨損較輕，處理能力大。

ATP型微細分級機的主要技術參數(shù)：

(六)水力旋流器

為常用的濕法分級設備。

水力旋流器廣泛應用于分級粒度為0.003~0.25mm的分級作用或分級粒度小于15μm的濃縮或澄清作用，其直徑在φ10mm~φ1400mm之間。用于超細分級或分離時，一般用小直徑的水力旋流器。其通常內(nèi)襯耐磨陶瓷、模注塑料或人造橡膠，內(nèi)壁光滑。RichardMozleyLtd生產(chǎn)的Mozley型水力旋流器的規(guī)模如表4-4所示。

水力旋流器的優(yōu)點：構造簡單、價廉、無運動部件；生產(chǎn)量大，占地面積小，筒體內(nèi)料漿停留的時間短，工作很快達到穩(wěn)定狀態(tài)；分級效率較高。

缺點：磨損較嚴重；給料的濃度、粒度、壓力要穩(wěn)定，否則對工作指標的影響較大。

（七）其它新型分級方法1、靜電場分級2、超臨界分級3、微孔隙分級及膜分級4、磁場力分級等。這些方法目前主要處于實驗室規(guī)模或研究階段。

思考題：1、分級的定義、意義及分類。2、常用的篩分設備及其適用的范圍。3、常用的分級設備及其適用范圍和優(yōu)缺點。9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。6月-236月-23Tuesday,