文档介绍：颗粒分级
分级是利用粒度不同的颗粒在复合力场中具有不同运动轨迹的特性,实现按粒度分离的过程。常用的复合力包括重力、离心力、流体阻力,这些力的大小与颗粒的粒度有关,这些力对颗粒作用的结果是不同粒度的颗粒产生不同的运动轨迹。
应该注意的是颗粒的其它物理、化学性质对运动轨迹有不同程度的影响,粒度并不是影响轨迹的唯一因素,这正是微细粒分级的困难所在。
基本概念
1985年,Sivamohan和Forssberg提出粒级的分类,对粗粒、细粒、微细粒等作出了粒度划分,划分情况列于下表。
颗粒粒级的划分
在分级研究中,有几个最基本的概念:
1、分级粒度
分级粒度通常是衡量细产物粒度的一种指标,即指定负累积含量T下对应的粒度dT。不同行业、不同用途的粉体指定负累积含量T不同,涂料行业采用d97、d95,选矿行业采用d85(或-74μm的含量),磨料行业甚至采用d100。
2、平衡粒度
平衡粒度是指在分级单元中,对某一特定的极窄级别的颗粒,它进入粗产物和进入细产物的概率均等,各为50%,那么,该极窄级别对应的粒度即为平衡粒度。平衡粒度又称为分离粒度,通常用d50表示。它是分级设备的主要性能参数之一。
3、分级效率
衡量分级效果的指标,由于对效果的侧重点不一,有几种物理意义不同的分级效率。
(1)分级质效率:溢流中合格粒级的回收率与底流中合格粒级的混入率之差。计算公式为:
(2)分级量效率:溢流中合格粒级的回收率。计算公式为:
以上两式中α、β、θ分别代表给料、细产品、粗产品中某一指定粒度的负累积含量。
细粒分级原理分析
淘洗分级原理
传统的淘洗分级原理如下图所示。在某一容器中装有固液两相混合物,搅拌均匀后使容器静止,固体颗粒开始沉降,一段时间后移去高度为H的上部固液两相体,如此循环,直到上部介质中固体含量几乎为零,达到粗细分离的目的。
运动中的颗粒受到三种力的作用,即重力W、浮力Ff和流体阻力FS,设颗粒为球形且质量为m,则有:
式中流体阻力FS的计算公式与流态有关,当颗粒粒度很小,固体浓度很低时流体阻力可以用stokes公式计算。
式中:μ—介质动力粘性系数,d—颗粒直径,vl—介质流速,vp—颗粒运动速度。
由于介质是静止的,vl=0,那么式(2)转化为:
(1)
(2)
将式(3)带入式(1)有:
对微分方程(4)求解,有:
对上式积分得到颗粒运动距离与时间的关系:
实际上,颗粒粒度越小,
公式(5)、(6)可以分别近似转化为:
所需的时间越短,
或
显然,对于需要分级的指定粒级,d是已知的,固定移液高度h,可以求出分级时间,粒径大于d的颗粒,运动距离大于移液高度,不会进入细粒级产物,实现颗粒的粗细分离。
该原理可以实现精密分级,淘洗粒度分析方法就是利用此原理。但由于粒群的起始位置分散于容器的各个不同点,因此即使是小于d的颗粒,经时间t后同样会从低于液面的任意位置运动到移液位置以下,所以,为了保证粒径小于d的颗粒被移走,淘洗必须反复进行直到移液线以上的介质澄清为止。