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一文讀懂超細粉體濕法分級技術與設備

  一.市場背景
       超細粉體工業(yè)是伴隨現(xiàn)代高技術和新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來的新興產(chǎn)業(yè)，是繼IT和信息產(chǎn)業(yè)之后發(fā)展最快的行業(yè)之一。超細粉體材料已在化工、建材、冶金、電子、醫(yī)藥、生物工程、陶瓷、農(nóng)藥、涂料、國防及尖端技術等領域得到了廣泛的應用。
       但應用部門對超細粉體提出了越來越高的要求，他們不僅要求粉體超細，而且粒徑分布要窄。在粉碎過程中，往往只有一部分粉體達到粒度要求，如不將已經(jīng)達到要求的產(chǎn)品及時分離出去，而與未達到粒度要求的產(chǎn)品一起再粉碎，則會造成能源浪費和部分產(chǎn)品的過粉碎問題。
       此外，顆粒細化到一定程度后，會出現(xiàn)團聚的現(xiàn)象，甚至因顆粒團聚變大而使粉碎工藝惡化。隨著所需粉體細度的提高和產(chǎn)量的增加，分級技術的難度也越來越高，粉體分級問題已成為制約粉體技術發(fā)展的關鍵，是粉體技術中最重要的基礎技術之一。
       因此，對超細粉體分級技術與設備的研究十分必要。
       二.濕法分級技術與干法的區(qū)別
       粉體的分級技術按所用的流體介質(zhì)不同可分為濕法分級（介質(zhì)為水或其它液體）與干法分級（介質(zhì)為空氣）。
       干法與濕法分離粉對比
       干法分級技術是利用空氣作為分級介質(zhì)，運行成本較低，維護方便易行。但它有兩個不足：一是容易產(chǎn)生大氣污染，二是分級的精度不高。
       目前濕法分級設備主要分為離心式水力方式和重力沉降式兩大類。濕法分級采用液體作為分級介質(zhì)，雖然存在著需要二次處理問題，但它有著分級精度高、無爆炸性粉塵等優(yōu)點，更符合現(xiàn)代工業(yè)的高要求。
       三.濕法分級設備類型及對比
       常用的濕式超細分級設備，主要是基于離心力沉降原理的水力旋流器和螺旋式離心分級機。
       水力水力旋流器特點
       水力旋流器的優(yōu)點是：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)料漿停留時間短，工作很快達到穩(wěn)定的狀態(tài)，分級效率高。其缺點是：磨損較嚴重，給了得濃度，粒度，壓力要穩(wěn)定，否則對工作指標的影響較大。水力旋流器廣泛應用于分級粒度為0.003-0.25nm的分級作業(yè)或分級粒度小于15um懂得濃縮或澄清作業(yè)。
       螺旋式離心分級機
       螺旋式離心分級機具有連續(xù)操作強，處理能力大，單位產(chǎn)量能耗少，維修方便等優(yōu)點。它能夠處理顆粒粒徑1um-10mm的分級作業(yè)。
       1、水力旋流器
 

示例：北京古生代粉體科技有限公司 水力旋流器實物圖
      

水力旋流器的分級過程是：
       礦漿在壓力作用下經(jīng)給礦管沿柱體切線方向進入殼體，在殼內(nèi)做回轉運動，礦漿中的粗顆粒(或密度大的顆粒)因受到較大的離心力而進入回轉流的外圍，并同時隨礦漿流向下流動，最終由底部沉砂嘴排出成為沉砂；細顆粒所受離心力較小，處于回轉流中心并隨液流髑上運動，最后由溢流管排出成為溢流。
 

水力旋流器的結構及工作原理示意圖

1—圓柱體殼；2—圓錐體殼；3—給礦管口；4—沉砂排出嘴；5—溢流管；6—溢流排出管口
       2、臥式螺旋離心分級機
 

舉例：臥式螺旋離心分級機實物圖
      

臥式螺旋離心分級機工作原理：
       轉鼓通過主軸承水平安裝在機座上并通過聯(lián)接與差速器外殼相連，螺旋推料器通過滾動軸承或滑動軸承同心安裝在轉鼓內(nèi)并通過花鍵軸與差速器輸出軸相連。轉鼓與螺旋推料器之間有微小的徑向問隙，在電機的帶動下兩者同向以不同轉速旋轉。待分級或分離的懸浮液由中心加料管加入螺旋推料器的推進倉內(nèi)，加速后由螺旋E的進料孔進入轉鼓內(nèi)。在離心力的作用下，進入轉鼓內(nèi)的懸浮液很快分成兩層，較粗或較重的顆粒沉積在轉鼓內(nèi)壁上形成沉渣層，而含較細或較輕顆粒的液相則形成內(nèi)環(huán)分離液層。沉渣f固體顆粒）被螺旋推料器推送到轉鼓小端，在錐段進一步脫水后由轉鼓小端的出渣口甩出轉鼓，分離液采用溢流方式或向心泵方式排出。
 

臥式螺旋離心分級機的結構及工作原理示意圖
 

1—差速器；2—轉鼓；3—螺旋推料器；4—機殼；5—進料管；6—排渣口；7—進料倉；8—溢流環(huán)
       四.總結
       下表為 水力旋流器與臥式螺旋離心機技術經(jīng)濟指標對比舉例
      

 

螺旋分級機由于工作穩(wěn)定，目前在中國和俄羅斯的選礦廠仍在沿用。從工藝上來說，螺旋分級機最大的弱點是：
       1）不易獲得較細的分級溢流細度。
       2）分級效率低，一般僅為20%～40%。我國選礦廠一段分級效率最高為36.25%，最低位26.79%。二段分級效率最高位38.43%，最低位17.23%。
       3）螺旋葉片及螺旋下端止推軸承易磨損，且檢修很不方便。
       4）不易于是先自動控制，且控制參數(shù)繁雜，每次檢修后數(shù)學模型需重新校核修正。
       由于上述原因，螺旋分級機逐漸被水力旋流器或其他分級設備取代。目前，水力旋流器組以其優(yōu)異的性能、低廉的運行成本、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量得到廣泛的應用，現(xiàn)已成功用于高嶺土、伊利石、絹云母、硫酸鋇、碳化硼、碳化硅、氧化鋁、氫氧化鋁、稀土氧化鋯、硅酸鋯、高純硅微粉、纖維鈦白粉等。