粉體粉碎與分離

2.3粉碎過程及設(shè)備物料的粉碎：在各行各業(yè)都采用。鐵礦石、焦炭與噴吹燃料、石灰石和白云石（熔劑)水泥生產(chǎn)過程原料：石灰石、黏土、鐵礦石及煤等

回轉(zhuǎn)窯

回轉(zhuǎn)窯

石英石破碎流程選礦過程粉碎的分類：（1）按顆粒尺寸分

大物料的粉碎叫破碎，破碎出粗粒、中粒和細粒。顆粒進一步細粉碎叫磨碎?？偡Q分類細分類顆粒級別/mm粉碎破碎粗破碎200～300中破碎20～80細破碎1～5磨碎粗磨碎0.1～0.3細磨碎0.1～0.001超細磨碎<0.001（2）按粉碎設(shè)備分類：機械粉碎：依靠機械設(shè)備進行顆粒的粉碎。常見粉碎機械有破碎機、球磨機、錘式粉碎機、振動磨、沙磨機、膠體磨等。氣流粉碎：依靠氣流對物料作用來進行的粉碎。主要設(shè)備類型有：扁平式氣流磨、循環(huán)管式氣流磨、對噴式氣流磨、流化床對射磨等。（3）按有無水分類：濕式粉碎：被粉碎物料包含在液體、膠液或漿料中，在磨碎和研磨過程時，可進行混合、攪拌、分散、乳化等過程。干式粉碎：被粉碎物為干粉狀，多數(shù)用機械的方法進行細粉制作。2.3.1粉碎機理與方法施加更高的外力打破固體物質(zhì)分子間具有的凝聚力，產(chǎn)生彈性變形，而后進入塑性變形，材料發(fā)生破壞。大多數(shù)材料的破壞斷面沿最大剪應(yīng)力面斷裂。物料的破碎主要施力形式有壓縮、沖擊、剪切、彎曲和摩擦等。粗碎和中碎的過程中以壓縮和沖擊為主；對于超細粉碎則以摩擦和剪切為主；對于納米級材料顆粒的取得則更注重采用化學(xué)氣液相法。

（a）壓碎；(b)擊碎；(c)磨碎；(d)劈碎；(e)折斷2.3.2初級粉碎設(shè)備對物料進行粗、中、細顆粒的粉碎。

常見設(shè)備：(1)顎式破碎機；(2)錘式破碎機；(3)反擊式破碎機；(4)輥式破碎機；(5)輪碾機；(6)立式磨（1）顎式破碎機

顎式破碎機分：簡擺式、復(fù)擺式、組合擺式和液壓顎式。一般鉗角α=22°～33°

經(jīng)驗公式

簡擺顎式破碎機功率：

復(fù)擺顎式破碎機功率：式中:

L——進料口的長度，m；H——顎板腔的高度，m。r——偏心軸的偏心距r≈s/2，m。n——偏心軸轉(zhuǎn)速，r/min；s——活動顎板下端水平行程距離，cm。顎式破碎機功率：錘式破碎機的特點：優(yōu)點：粉碎比大（i=10～50）、生產(chǎn)能力高、單位產(chǎn)量能耗低、體積緊湊、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。缺點：但錘頭、蓖條、襯板磨損大，金屬材料消耗多，檢修時間長，不易粉碎粘濕物料。主要用來粉碎石灰石、煤、頁巖、石膏；藥劑、染料、化妝品、糖及食品谷物等。可得到粒度為25～35mm的產(chǎn)品，用作細粉碎時，可得到粒度為10mm以下的產(chǎn)品。（2）錘式破碎機

錘式破碎機種類：單轉(zhuǎn)子錘式破碎機錘片式粉碎機錘式粉碎機齒爪式粉碎機雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機

一般快速錘式破碎機的轉(zhuǎn)子圓周速度為υ=30～50m/s，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n為：錘式破碎機選配電動機功率：（經(jīng)驗公式）式中：L——轉(zhuǎn)子長度，m；D——轉(zhuǎn)子直徑，m；K——系數(shù)，K=0.1～0.15；n——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min。（3）反擊式破碎機

有單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子兩種

轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向也分：不可逆轉(zhuǎn)和可逆轉(zhuǎn)形式。

優(yōu)點是：使物料反復(fù)多次的沖擊，破碎效率高，動力消耗低，產(chǎn)品粒度均勻，粉碎比大（i=20～60），結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，適應(yīng)性強。

（4）輥壓式破碎機輥壓破碎機分類：

輥式破碎機；輥壓機；齒輥式磨粉機。輥式破碎機又稱顎輥式破碎機

輥壓機：兩個工作輥輪，反向旋轉(zhuǎn)

齒輥式磨粉機一個轉(zhuǎn)速高，一個轉(zhuǎn)速低，形成差速相對轉(zhuǎn)動，形成擠壓、研磨、剪切和齒鋸作用。齒輥式磨粉機輪碾式破碎機

用在冶金、煤炭、選礦業(yè)、輕工業(yè)、陶瓷業(yè)、硅酸鹽工業(yè)等。輪碾機處理量大，但顆粒粒度最細為0.3～0.5mm立式磨主要類型有：MPS磨、伯力鳩斯磨、雷蒙磨、萊歇磨、彼特斯磨、ATOX磨、OK系列磨、培茲磨等。

MPS磨結(jié)構(gòu)示意圖萊歇磨結(jié)構(gòu)示意圖最大顆粒允許粒度為100～150㎜，細顆粒達到5～10μm2.3.3細顆粒粉碎設(shè)備（1）球磨式優(yōu)點：應(yīng)用范圍廣，處理量大，能連續(xù)生產(chǎn)；適應(yīng)多種物料粉碎，干、濕物料都能可以；結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，研磨介質(zhì)易更換。。缺點：研磨周期長，為獲得更細顆粒，一般要連續(xù)工作幾十個小時；耗電量大，研磨效率低，單位產(chǎn)量能耗高達90%以上；工作時振動大，噪音大，；設(shè)備結(jié)構(gòu)龐大。水泥球磨機工業(yè)應(yīng)用：水泥業(yè)、陶瓷業(yè)、燃料業(yè)、建筑材料、耐火材料、食品、醫(yī)藥、冶金等。

粗粒、細粒、超細粉粒，直至納米顆粒

球磨機功率計算常用經(jīng)驗公式由以下三種：

——球磨機有效功率，kW；——球磨機的有效容積，m3；——筒體有效內(nèi)徑，m；——球磨機實際工作轉(zhuǎn)速，r/min；——筒內(nèi)研磨球裝載總量，t；——筒內(nèi)研磨球填充率。 （2）氣流磨氣流磨又稱氣流粉碎機，利用高速噴射氣流來攜帶被粉碎物料，使固體顆粒產(chǎn)生自相互撞擊與沖擊板和器壁撞擊，顆粒發(fā)生變形、破裂和粉碎。制造：5μm的超細粉粒。常見工藝流程氣流磨氣流磨主要類型有：

扁平式氣流磨、循環(huán)管式氣流磨、對噴式氣流磨、硫化床對射式氣流磨等

扁平式氣流磨循環(huán)管式氣流磨一般氣流速度：100～200m/s

對流式氣流磨

對撞式氣流粉碎機

優(yōu)點：粉碎強度大，可獲得均勻的微細顆粒，表面光滑規(guī)整；結(jié)構(gòu)簡單，粉碎硬度很高的物料；粉碎熱敏性、易燃易爆物料；實現(xiàn)粉碎與干燥、混合、化學(xué)反應(yīng)等聯(lián)合作業(yè)。缺點：耗能高，輔助設(shè)備多，一次性投資大；運行條件要求高，噪音大，粉碎成本高，容易出現(xiàn)粉塵環(huán)境污染。

流化床對射磨

超音噴射式粉碎機2.4粉體分離設(shè)備分離過程基本概念：分離界限：任何物料在粉碎后都需要分選或分級分離，大多數(shù)以顆粒的粒徑大小來分離，稱為粒度分級。

分離精度：一般顆粒粒度分布處在正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布的基本規(guī)律，平均粒徑的偏差寬度標(biāo)準(zhǔn)值。分離效率：

=有用成分回收率-無用成分殘留率

粒徑大于50μm的為粗粒體，粒徑小于50～5μm的為細粉體。顆粒與粉體分級方法分兩類：

機械分級、流體分級

機械分級

篩網(wǎng)分離：將粉粒狀物料按粒徑大小進行分離。篩分的粒徑范圍一般為100～0.05mm之間。設(shè)備有振動篩、搖動篩、回轉(zhuǎn)篩、粗粉分離器、離心式選粉機、旋風(fēng)除塵器

。流體分級

把顆粒物分散在流體介質(zhì)中，利用顆粒因粒徑大小不同所產(chǎn)生的沉降速度或慣性力不同的原理將其分離成不同級別。流體介質(zhì)：氣體、液體。分離的粒徑范圍一般在50～5μm之間。主要設(shè)備有：離心機、旋風(fēng)機、壓濾機等2.4.2分離設(shè)備主要研究干顆粒與粉體分離機械設(shè)備

篩分設(shè)備：振動篩；搖動篩；回轉(zhuǎn)篩選粉設(shè)備：粗粉分離器；離心式選粉機；新型選粉機；除塵設(shè)備：沉降室除塵；旋風(fēng)除塵器；袋式除塵器；電收除塵器；水收除塵器2.4.2.1篩分設(shè)備機械篩按工作原理分為：振動篩、搖動篩和回轉(zhuǎn)篩（1）振動篩最大特點：它結(jié)構(gòu)簡單、篩分效率高、篩網(wǎng)更換方便、安裝使用簡單、制造成本低、工作安全可靠。機械激振裝置：采用偏心軸或偏心塊結(jié)構(gòu)，由偏心質(zhì)量在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的慣性力形成激振力而迫使篩框振動。

種類：圓形軌跡振動篩、橢圓軌跡振動篩、直線軌跡振動篩、三維振動篩

振動篩采用小振幅、高頻率激振形式振幅在0.5～10mm之間，振動頻率在每分鐘600～3000次之間篩分率較高，一般達到60%～90%，最高為98%。

園形軌跡振動篩橢圓形軌跡振動篩直線軌跡振動篩

圓框型振動篩結(jié)構(gòu)

(a)單層圓型篩(b)多層圓形篩(c)雙層圓形篩激振力：固有頻率：強迫振動的振幅：式中：——振動篩的固有頻率，1/s；A——篩框的振幅，mm；——支撐彈簧的剛度，kg/cm； m——振動系統(tǒng)的總質(zhì)量，kg；——激振器的偏心質(zhì)量，kg；——激振器轉(zhuǎn)軸的角速度，1/s；——偏心質(zhì)量的偏心距，mm； ——振動系統(tǒng)的阻尼系數(shù)(2)搖動篩搖動篩是由曲柄連桿機構(gòu)直接帶動篩框運動，篩框的主運動為往復(fù)搖晃而得名.特點：搖動篩其結(jié)構(gòu)簡單，工作性能穩(wěn)定，對進料均勻性要求低，可以制造成大型篩。轉(zhuǎn)速較慢，篩分效率低，篩孔容易堵塞，顆粒與篩網(wǎng)摩擦較大，篩網(wǎng)壽命降低。工業(yè)上用來分離粗、中顆粒的物料較多（3）回轉(zhuǎn)篩回轉(zhuǎn)篩是由篩網(wǎng)的運動沿軸線旋轉(zhuǎn)而得名。種類：圓筒篩、圓錐篩、多棱筒篩和多棱錐篩。多數(shù)回轉(zhuǎn)篩為臥式，傾斜3°～10°，也有立式圓筒篩。

用于選礦、選煤、糧食、食品、醫(yī)藥、涂料和染料等行業(yè)中2.4.2.2選粉設(shè)備粉體粒徑：一般在50～5μm粗粉分離器：（又稱通過式分離器）分離原理：

利用粉體在流動中的慣性力、重力和旋轉(zhuǎn)慣性力的作用，在迫使氣流減速、轉(zhuǎn)向流動中，實現(xiàn)粗顆粒分離。粗粉分離器特點：分離器無運動件、無需動力，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可在粉體工藝流程中形成閉路系統(tǒng)。但必須由鼓風(fēng)機或引風(fēng)機輸送氣流，進口反射錐和上部葉片容易被磨損。（1）粗粉分離器氣流被吹入分離器內(nèi)氣流速度為15～20m/s。截面增大處氣流速度降低為4～6m/s。

粗粉分離器立式選粉機結(jié)構(gòu)圖進氣（2）離心式選粉機一種具有動力的超細顆粒選粉機，應(yīng)用在粉體處理與分離中。機型：普通型以特蒂文特型（Sturtevant）TSU型離心式選粉機（德國）GLF型離心式選粉機（中國）第二代選粉機是旋風(fēng)式選粉機洪堡-維達格型（德國）川崎-維達格型（日本）旋風(fēng)式選粉機結(jié)構(gòu)圖進料口在頂部，物料落到小葉輪盤上，隨葉輪盤的旋轉(zhuǎn)而被甩向周邊，由慣性力作用沖擊分級室內(nèi)壁，沿壁面下落，粗顆粒落入下部錐體，由排料口排出。（3）新型選粉機

高效選粉機結(jié)構(gòu)簡圖MDS型高效選粉機結(jié)構(gòu)2.4.3除塵設(shè)備當(dāng)顆粒粒經(jīng)小于50μm以后，粉塵在空氣中漂浮和彌漫，造成環(huán)境污染，嚴重時造成地區(qū)危害。工業(yè)上常用除塵、收塵設(shè)備：

沉降室、旋風(fēng)除塵器、袋式除塵器、電除塵器和水除塵器

（1）沉降室收集顆粒大于50μm的粉塵

重力沉降室容積式重力沉降室（2）旋風(fēng)除塵器適合分離大于10μm以上的顆粒，除塵效率在60%～90%廣泛應(yīng)用于石化、冶金、煤炭、電力、礦山等行業(yè)。

旋風(fēng)除塵器螺旋型旋風(fēng)除塵器常見型號CLT/A

CLP型旋風(fēng)除塵器擴散型旋風(fēng)除塵器多管型旋風(fēng)除塵器CLS型濕式旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器力學(xué)參數(shù)計算：慣性離心力：

顆粒向心力：

顆粒阻力：

式中：——顆粒的直徑；