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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
       超細粉體工業是伴隨現代高技術和新材料產業發展起來的新興產業，是繼IT和信息產業之后發展最快的行業之一。超細粉體材料已在化工、建材、冶金、電子、醫藥、生物工程、陶瓷、農藥、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，如不將已經達到要求的產品及時分離出去，而與未達到粒度要求的產品一起再粉碎，則會造成能源浪費和部分產品的過粉碎問題。
       此外，顆粒細化到一定程度后，會出現團聚的現象，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別
       粉體的分級技術按所用的流體介質不同可分為濕法分級（介質為水或其它液體）與干法分級（介質為空氣）。
       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，運行成本較低，維護方便易行。但它有兩個不足：一是容易產生大氣污染，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，雖然存在著需要二次處理問題，但它有著分級精度高、無爆炸性粉塵等優點，更符合現代工業的高要求。
       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
       水力旋流器的優點是：構造簡單，價廉，無運動部件，生產量大，占地面積小，筒體內料漿停留時間短，工作很快達到穩定的狀態，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的分級作業或分級粒度小于15um懂得濃縮或澄清作業。
       螺旋式離心分級機
       螺旋式離心分級機具有連續操作強，處理能力大，單位產量能耗少，維修方便等優點。它能夠處理顆粒粒徑1um-10mm的分級作業。
       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給礦管沿柱體切線方向進入殼體，在殼內做回轉運動，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，加速后由螺旋E的進料孔進入轉鼓內。在離心力的作用下，進入轉鼓內的懸浮液很快分成兩層，較粗或較重的顆粒沉積在轉鼓內壁上形成沉渣層，而含較細或較輕顆粒的液相則形成內環分離液層。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
       四.總結
       下表為 水力旋流器與臥式螺旋離心機技術經濟指標對比舉例
      

 

螺旋分級機由于工作穩定，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，且控制參數繁雜，每次檢修后數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異的性能、低廉的運行成本、穩定的產品質量得到廣泛的應用，現已成功用于高嶺土、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。