1、分级技术概论及创新【摘要】近年来国内分级工艺与设备有很大的发展，分级矿物种类更多，分级粒度更精确，处理能力更高。本文概述国内主要分级技术的创新和部分新型分级技术，包括水力分级、旋风式分级、复频筛、静电分级、液压分级。【关键词】 分级工艺 设备 创新Abstract Classification of domestic technology and equipment in recent years a great development, grading minerals more, more accurate classification of particle size, processi
2、ng power higher. This article outlines the classification of domestic technological innovation and the main part of a new classification of technologies, including hydraulic classification, cyclone classification, compound frequency screen, electrostatic grade, hydraulic grade.Key words classificati
3、on process equipment innovation概论 广义的分级是利用颗粒粒径、密度、颜色、形状、化学成分、放射性等特性的不同而把颗粒分为不同的几个部分。狭义的分级是根据不同粒径颗粒在介质(通常采用空气和水)中受到离心力、重力、惯性力等的作用，产生不同的运动轨迹，从而实现不同粒径颗粒的分级。1.水力分级概述及创新1.1水力分级原理矿物分级是要根据颗粒在介质中沉降速度不同，而将宽级别群分成两个或多个粒度相近的窄级别的过程。水力分级是利用颗粒在设备中向下沉降，而水逆着矿物颗粒沉降方向向上动，使矿物颗粒依照干扰沉降速度之差，或向上运动，或向下沉降。1.2水力分级机结构及工作原理。该设备
4、主要由筒体、溢流槽、给矿器、紊流板及稳压水箱组成，装有测压模头和可自控操作的底阀，并配有电动自控系统(见图1) 工作原理：当设备上部给入矿浆，并保持一定上升水流速度时不同粒度和重量颗粒按其一定的干扰沉降速度运动，粒群按粒度或重量差分层，粗的或重的颗粒向下沉降，细的或轻的颗粒悬浮到上层，整个体系容积浓度由上到下愈来愈高。当连续地给入矿浆时，由于该体系下部粗的或重的颗粒不断增加，体积浓度增大；颗粒群悬浮高度增加，体系下部压强相应增加。此时插入体系下部的测压模头连续地测量出该部位的压强，并反馈到控制系统与设定值比较，从而操纵设备底部的排矿阀门开度，不断排出沉砂。而悬浮在体系上部的细的或轻的颗粒则不断
5、地从设备溢流口流出，达到分级的目的。1.3 水力分级机技术创新（1）控制系统的改进原有的气动控制系统占地面积大(需单独配置空压机房)、噪音污染严重、气动模头笨重且检修复杂、输气管线很难严格保证不泄露，为克服此一系列的问题，改进为电动控制系统，该控制系统得到企业一致认可。(2)紊流板的改进建议。水力分级机对上升水流的稳定性、均匀性均有严格的要求，因此专门设计有稳压水箱，及紊流板，紊流板上均匀分布诸多圆孔，孔径一般为58mm。在紊流板的上升水孔上装配特种橡胶喷嘴，该装置设计为顺向流通、逆向闭合结构形式，采用的材质为耐磨橡胶，通过生产实践证明，可以有效地控制漏砂及上升水孔的磨损，从而保证了分级机的分
6、级效果持续良好。（3） 进料器、筒体改造。进料器，设计为旋流进料方式，同时配合分料装置，使得给入的矿浆充分分散，均匀给入设备的紊流层，以提高分级效果，设备筒体的长径比可加大，以拉长分选空间，使粗细颗粒充分分离，以利于粗粒下沉，细粒上浮，避免分选不充分，出现粗含细、细带粗现象等。2 旋风分级概述及创新2.1 旋风分级概述利用颗粒在气流产生的自由涡或准自由涡离心力场中所受到的离心力与空气曳力作用，离心沉降分离。其构造比较简单，适于比较细的颗粒分级(550 ttm)，不适于高浓度、精密分级。旋风分离器具有无运动部件、工作稳定可靠、造价低、维修方便等优点，在粉体工业领域应用广泛。因此开发高性能的旋风式
7、分级机具有重要意义。2.2 典型分级机及工作原理日本NPK公司研制的DS型无动件分级机是一种无转子的半自由涡式分级机(见图1) 。含有微细颗粒的两相流在负压的作用下旋转进入分级机，经上部筒体壁旋转分离后，部分空气和微粉通过插入管离开分级机；剩余部分需要进一步分级的物料通过中心锥体进入分级区，经离心力的作用被分成粗粉和细粉。“二次气”经叶片圆周(角度可调)进入分级室，使颗粒充分分散，提高分级效率。粗粉经环形通道进入卸料仓，细粉从中心锥体下部排出。2.3 分级设备改进2.3.1 增加内构建（1）增加分散装置: 在筒体人口处安装一类似于文丘里管的缩放管，当流体通道面积在收缩段(或扩大段)突然变窄(或
8、变宽)时，流率增大(或减小)，使颗粒浓度增大(或减小)，增加颗粒相互碰撞的机会，促使颗粒加剧分散或团聚颗粒分解，使进入分散室中的团聚颗粒几乎不存在。（2）增加筛分装置：在锥体内设有同轴带筛孔的内锥壳，内外锥壳间形成环室，从环室上部的环缝进“二次气”以清洗粗颗粒中的细颗粒及孔壁上的细颗粒。环室底部排出细颗粒，内锥底部排出粗颗粒。（3）增加粒径调节装置：在上部排气管口设上下可调的双锥体(或磨轮)，调节排气管与双锥体(或磨轮)间的缝隙，从而调节排气量，以获得可调的分级点。（4） 增加导流装置：在排气管外部设倒锥形的导流件以减弱其周围的气流湍流，从而提高分级机的效率。2.3.2 各类分级机的组合（1）
9、射流分级机和旋风式分级机的结合：利用了Coanda效应和离心力场的筛分理论，汤义武设计了新型旋流分级机，上部设康达(Coanda)圆块，下部设旋风分离器。含有粉体颗粒的高速气流进入分级机后，受弧形器壁引导和限制，发生偏转，沿壁面运动，产生附壁现象；粗粉远离康达(Coanda)圆，从其出口排出。底部中粉出口向上通二次风对粗颗粒进行“清洗”，以除去粗颗粒中的细颗粒；顶部排出细颗粒气流。将射流式分级机与旋风分离器组合成一体，可生产三种粒径范围的产品。（2）涡轮式分级机和旋风式分级机的结合。2.3.3 分级系统创新蔡安江等设计了一种超细粉碎旋风分级系统，其工作原理是：物料依次经振动提升机、振动给料机和
10、振动磨机，粉磨至一定颗粒细度；先经重力沉降室预分级(分离粗大颗粒)，再经同级并联、三级串联旋风分离器进一步分级；最后由袋式收集器捕获。该系统能对物料进行高效率、高精度分级，满足了超细粉加工生产的要求。3 新型复频筛概述3.1 复频筛结构图1 所示为复频筛结构原理图。机架内水平设有电动机、支撑、低频惯性激振器, 筛箱通过支撑、矩形剪切橡胶弹簧与机架弹性连接, 电动机通过主动皮带轮、三角皮带、从动皮带轮带动单轴惯性激振器旋转, 单轴惯性激振器采用外置式偏心结构, 机架两侧各布置一组激振器, 每组激振器2 套轴承, 中间轴由挠性盘将2 组激振器连接在一起, 形成一个整体的惯性激振器。3.2 工作原理
11、电动机通过三角皮带使激振器主轴回转, 主轴上的偏心块回转运动产生的惯性力使筛箱沿倾斜方向相对振动, 并使物料向前运动。一个为50 Hz 的高频电磁激振器通过一个弹性系统直接激振筛网, 来加大筛面的振动强度, 加大筛面的自清洗能力, 防止筛孔堵塞, 以利于细粒物料的分级、脱水、脱泥、脱介。另一个为25 Hz 的低频近直线振动来激振筛箱, 以加大物料的输送速度, 克服单纯的振网筛必须加大筛箱倾角来提高物料的输送速度, 从而避免筛机安装角度较大的缺点。这样筛网一方面受到垂直于筛面的50 Hz 的激振, 另一方面筛面整体又参与了随筛箱一起的振动, 从而实现筛面的复合振动, 达到既提高筛面的透筛能力又提
12、高物料在筛面上的输送速度2 个目的。3.3 结语该装置可以回收细至200 目( 0. 074 mm) 的微细粒物料。最大处理能力折合干量5 10 t具有投资小, 占地少, 能耗省, 连续作业, 处理量大, 无需絮凝剂, 易于操作维护的优点, 广泛应用于金属矿、非金属矿、能源矿产和工业废水处理的细粒物料的脱水和回收。4 静电分级研究实验41 分级实验概述 为了达到对粉体的精确分级，以满足制备粉体过程中越来越严格的粒度控制要求，采用静电分级的方法，即给颗粒带上静电，并使其在静电场中根据颗粒带电的不同而分级。4.2 实验装置及实验原理给料系统由给料漏斗和振动器组成，给料漏斗的出口大小可根据出粉情况调
13、节. 由于出口很小，装入漏斗的粉体在实验中必须通过振打抖动才会落入荷电区.荷电区呈圆筒形，可调高压电源的负极与导电的金属丝相连，螺旋环绕在圆筒上，在金属丝上分布着金属探针，其一端与金属丝相连位于圆筒的外表面，另一端插入圆筒，处于圆筒内部. 当接通电源时，金属丝上的探针会尖端放电，产生电场，由于探针在各个方向分布，可使进入荷电区的粉体颗粒在各个方向上都能荷电.荷电粉体从荷电区底部的漏斗出口进入分级区，分级区为长方体，其中有2 个相对的竖直面为金属铁网，分别与直流稳压电源的正负极相连，形成静电场. 电压和极板间距离在一定范围内可调(即电场大小可调). 粉体颗粒荷电后，从靠近负极板的一方进入分级区，
14、在电场力、重力和空气阻力的作用下按各自的轨迹运动. 由于不同粒径粉体的运动轨迹不同，运动中的颗粒将按粒径分级. 颗粒收集的位置视粉体在分级区内的运动轨迹而定. 可在分级区底部设置竖向挡板，形成收集槽. 可根据需要确定挡板数，将颗粒收集区划分成若干区域，得到不同粒度范围的分级产品.5.液压法分级（铜超细粉体）5.1 概述超细粉体与普通粉体相比，比表面积和表面能很大，极易团聚，尤其对工业规模的分级影响很大。本工作采用液压法，研究微米和纳米级铜粉的分级原理和工艺，以期得到适合工业规模分级的新方法。5.1 分级装置及工作原理工作原理：把所制得的超细铜粉用长颈漏斗放入U型管1处底部，在U型管2处加压(即
15、通过调节左右两侧的液面差)，用流体的压力(能量)使一部分粒径较小的铜粒子悬浮，而后随水流上升而溢出，粒径较大的铜粒子慢慢地沉入底部。从左侧溢水口每隔5 rain取样一次，进行粒径分布测试。参考文献【1】 郑水林, 黄朋, 陈俊涛. 超细粉碎与精细分级技术现状及发展.J.中国粉体技术.2007.8.第13卷【2】 秦明礼 叶红齐祝宝军 何培红 错流离心分级技术的研究【J】 中国粉体技术.2005 17 第6卷第六期 【3】 徐 政1 谢 涛 卢寿慈3 沈志刚1 粉体的静电分离。过程工程学报【J】2007，2第7卷第1期【4】 康英杰, 周长会, 夏玉林, 朱满平 复频筛在矿物分级和脱水中的应用
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