《粉体工程》PPT课件.ppt

1,第七章 颗粒分级原理和技术,2,1 分级的意义与定义,定义：根据生产工艺的要求，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。方法：筛分法，干式分级和湿式分级,3,分级意义,(1)闭路与单次通过制备方法的粒度分布（冲击磨）,4,（2）功耗比较,表71 单独及闭路粉碎消耗的动力比较,5,(3)生产特定级别的产品,分级机的作用是不仅要控制大颗粒，而且也要控制微细颗粒，包括挑选出合适的颗粒分布区间。,6,(4)生产高细度的产品,（A）超细产品的分级 如碳化硅，金刚石等磨料的制备，（B）避免团聚 细颗粒及早分离，避免了团聚（C）没有分级机就没有超细粉体,7,2 分级性能的评估,（A）分级粒度 d0：在粗粒部分中末混入 小于d0粒度的颗粒，同时在细粒中也 末混入大于d0的颗粒，（B）分级精度的方法：部分分级效率和综 合分级效率,8,2.1 1 部分分级效率定义,假设在X1和X2的粒径范围内,选粉机的喂料量为Wa，选粉分级机粗粉量（或者细粉量）为Wb，Wa/Wb的比值则称为“部分分级效率”。以部分分级效率为纵坐标、颗粒粒径为横坐标，即可绘制出部分分级效率曲线。,9,2.1 2 部分分级效率曲线（1）,10,部分分级效率曲线（2）,图73 理想分级和实际分级的部分分级效率曲线,11,分级的频率分布曲线,12,收率,(7-1),13,分级粒径,分级点：所谓分级点通常是指相当于分级效率50的粒径，称为分级粒径Dp50，平衡粒径Dpe：指混入粗粉和细粉的量相等的粒径,14,平衡粒径,15,评价分级精度的几个指数,德国的Leschonski提出的指数：,KDp75Dp25,Dp75、Dp25分别为75和25的分级粒径.,理想分级状态下K1，K值越接近1分级精度越高，K1.4时分级状态很好；K值在1.42.0之间，分级状态良好；也有用KDp25Dp75表示的，此时K1，K值越小分级精度越差。,16,分级精度指数,2Terra（台拉）指数Ep:由法国的煤炭技术人员Andre Terra提出的，表示部分分级效率的斜率。,Ep(Dp75-Dp25)2,理想条件下，Ep0，Ep值越小分级精度越好，但Ep值和分级粒度有关。分级粒径大，Ep大，分级粒度小，Ep小。所以，如果不表明Dp50。则容易判断失误。,17,75%与25%的分级径,18,分级精度指数,3不完全度(Imperfection)I：法国的Belugou提出，对Terra指数Ep与分级粒径Dp50的依赖性予以修正的指数。,IEpDp50,19,2.2 综合分级效率,20,分级模型,21,牛顿效率（1）,22,牛顿效率（2）,1牛顿效率N：F原料，A：a成分的量，B：b成分的量Xf原料中a成分的含有率；1-Xf原料中b成分的含有率；Xaa成分产品中a成分的含有率；1-Xaa成分产品中b成分的含有率；Xbb成分产品中a成分的含有率；1-Xbb成分产品中b成分的含有率；,23,牛顿效率N,Nrarb1,24,回收率（1）,25,回收率（2）,26,a成分的回收率ra:即原料中含有的a成分与实际回收到a成分产品中的a成分的比例。,ra=(XaA)/(XfF),同样b成分的回收率rb,rb=(1-Xb)B/(1-Xf)F),回收率（3）,27,2.回收率（4）R,R实际得到的欲分级成分量/原料中含有的欲分级成分量假设a成分为欲分级量，则有：R(XaA)/(XfF),28,例1,有一堆粉料共20千克，其中有小于等于200目的粒子占45，通过气力分级，得到8千克和12千克两堆粉体，其中8千克粒子中小于等于200目粒子比例为80，12千克粒子中大于200目粒子78.3，请问：小于等于200目的粒子回收率是多少？大于200目的粒子回收率是多少？牛顿效率N是多少？,29,计算,小于等于200目的粒子回收率：ra=(XaA)/(XfF)880/20*45%=71.1%大于200目的粒子回收率：rb=(1-Xb)B/(1-Xf)F)78.312/（145）20）=85.4%,30,3.筛分法,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：分为干法筛分和湿法筛分,31,3.1筛分与筛制,我国现行标准筛采用ISO制，以方孔筛的边长表示筛孔大小,32,3.2孔隙率S,孔隙率也称开孔率，是指筛孔净面积占筛面总面积的比率()S=(1-zDb)2x100%(7-9)式中z单位长度内的筛孔数，Db筛丝直径，筛网的孔隙率可达80，小于50，影响通过性。,33,7.3筛分机理,粒子通过筛孔的条件：a.粒径小于筛孔直径，b.机会，相对运动,34,1颗粒通过概率,设筛孔为金属丝所组成的方形孔，如图35所示，筛孔每边净长为D，筛丝的粗细为Db，而被筛分的颗粒设为球形，其直径为d。就该筛孔而言，球粒中心的运动范围应为(D+Db)2。当球粒能够顺利落下去时，其球心的位置则应在(Dd)2范围之内。所以球粒落下去的机会，即其通过概率P为：,35,实际,实际情况中，球形颗粒通过筛孔的概率要比上述的大一些,36,2筛分效率,设入筛物料中含有筛下粒级的质量为m1，筛上料的质量为m2，混在筛上料中的筛下粒级质量为m3，实际筛出的筛下料质量为m4,37,百分含量法,Wa（2）筛下料中含筛下粒级的百分含量（1）Wb（）入筛物料含筛下粒级的百分含量Wc（1）筛上料中含筛下粒级的百分含量,38,简化后,工业上实际操作的平均筛分效率约为70一98，这与各下述因素有关，筛面的相对运动，料层的厚薄，筛孔形状和有效面积比，物料颗粒的大小分布规律和颗粒形状，过细颗粒的含量以及物料含水率等。,39,3影响筛分的因素 物料的影响,(a)堆积密度，密度大，筛分能力与颗粒密度成正比；密度小，飘扬，不成正比(b)粒度分布：一般讲，细粒多，则处理能力大(c)含水量，水分含量高，可用湿法筛分,40,3影响筛分的因素 机械的影响,(a)孔隙率 开孔率愈小，则筛分能力愈小，寿命相对长(b)筛孔大小(c)筛孔形状(d)振动的振幅与频率：粒度小宜用小振幅与高频率(e)加料的均匀性(f)料速与料层厚度,41,4、筛分作用,粉碎与筛分示意图,42,粉碎与筛分,B 给料中小于筛孔的料量百分比Q流量E筛分效率,43,工作示意图,44,循环负荷比,返渣料流量T(Q3=Q4)称为循环负荷，与给料量之比称循环负荷比C：C=T/Q1=T/Q1筛机负荷=Q1+Q3（过筛机的量）破碎机负荷=Q3=Q4（此时也=T）提升负荷=反渣流量T,45,例2,（3）算出循环负荷比C,46,Q0=Q1Q3=Q4Q5=Q6CQ0=Q4+Q6Q1+CQ0=Q2+Q3E1=Q2/(a1(Q1+CQ0)E2=Q0/(a2Q2)a1(Q1+CQ0)=Q6+41Q4+11Q1a2Q2=12Q1+62Q6+42Q4,47,74 颗粒流体系统分级设备,筛网极限：37um分级原则：100um以下的粒子则利用粒度变化对流体阻力和颗粒所受力的平衡的原理而分级。流体是空气时称为干式分级，利用水或者液体时则称为湿式分级。,48,1 气力分级装置应具备的基本条件,(1)颗粒物料在进入分级装置前必须高度分散；(2)分级室内应有两个以上的对抗力(第1力有重力、惯性力、离心力，第2力有物理障碍物、阻力、摩擦力、磁力、静电力、浮力)；,49,(3)存在有颗粒特性的差别(如粒径、形状、表面性质、磁性、静电性、比重、组成)；(4)物料的可输送性；(5)分级产物的可捕集性。,50,2、重力式分级机,利用空气阻力和重力之间的平衡关系，调整颗粒粒度进行分级。,51,3、粗分级机,产品细度范围为0.08mm方孔筛筛余10一20左右 结构简单，操作管理方便，无运动部件，不易损坏。但要配风机及除尘器为辅助设备。,52,4 离心式分级机,调节选粉细度改变主轴转速大小风叶的叶片数档风板位置,53,5、循环气流及旋风器式分级机,分级效果好，产量大，可导入冷或热空气，进行冷却或干燥。抗磨损效果好。,54,旋风式分级机,55,6 喷射涡旋式分级机,无运动部件，分级主体、风机、旋风分离器联为一体，体积小10，流体阻力小，能耗小，分级效率高，分级范围宽，单位体积产量高，,56,超细分级的特征,高回收率、高分级精度、采用气力分级的方法(1)分级前完全的分散状态；(2)分离作用力要强而有力，分离作用力要只作用在点、线上，每个力的作用是瞬间的，但整个作用区域却是持久存在的；,57,(3)对气流要作整流处理，避免产生局部涡流，以提高分级精度；(4)一经分离出来的粗粒应该立即迅速卸出，以免再度混合。,58,7.5 湿法超细分级机,1 水力旋流器 优点是：构造简单、价廉、无运动部件；生产量大，占地面积小；简体内料浆停留的时间短，工作很快达到稳定状态；分级效率较高。缺点是：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。0.0030.25mm,59,2、卧式螺旋离心分级机,连续操作，处理能力大，单位产量能耗小，结构紧凑，维修方便处理颗粒1um-10mm固体含量250,1差速器 2转鼓 3螺旋推料器 4机壳 5进料管 6排渣口 7进料仓 8溢流环,60,思考题,旋风分级机的工作原理是什么？,61,某一物料粉碎系统如右图所示，筛子是40目，测得正常生产Q=3.2吨/小时，进筛和筛上取样分析如表所示，求筛机的筛分效率，筛机负荷，破碎机负荷，提升负荷，返渣流量。,作业题,