文档介绍：第三章颗粒分级
将固体颗粒物料按其大小进行分级的操作通常有筛分和流体分级。利用具有一定大小孔径的筛面,将固体颗粒物料,按粒径大小进行分级的操作称为筛分。利用流体作用,将固体颗粒物料,按其大小进行分级的操作称为流体分级。筛分一般适用于较粗的物料,通常与破碎作业配合;流体分级作业通常与粉磨作业配合使用。
第一节筛分
一、筛分作业的分类及其作用
筛分按其在工艺过程中所完成的任务不同,可分为独立筛分和辅助筛分。独立筛分是将物料分为若干级别的筛分作业或将原料中过大或过小的颗粒除去的筛分作业,其目的是为直接获得粒度上合乎要求的最终产品。在粉碎过程中加入的物料的大小应该控制在一定的范围内或在粉碎后分出合乎要求的产品,对粉碎过程起辅助作用的筛分作业称为辅助筛分。在粉碎前进行的辅助筛分常称为预先筛分,它可在粉碎前分出粒度合格的部分,使粉碎机在适宜的条件下工作。在粉碎后对所得产物进行筛分的辅助筛分称为检查筛分,它可以保证产品的最终粒度。由于辅助筛分能提高粉碎作业的生产能力,改善产品的质量和降低能耗,因而带有筛分的粉碎作业已成为一种常用的生产工艺流程。
二、筛分效率
对于筛分作业即要求生产能力大,又要尽可能将小于筛孔的细物料筛到筛下产物中去,常用筛分效率来表示筛分过程进行的完全程度和筛分产物的质量,筛分效率是衡量筛分过程和重要质量指标。筛分效率有总筛分效率和部分筛分效率两种表示方法。
总筛分效率是指筛下级别的筛分效率,即指筛下物料与原物料中筛下级别的比值。
设:G1为过筛前的物料量;
G2为筛下物的物料量;
G3为未能过筛的物料量;
a1为过筛前物料中筛下级别的含量百分率;
a2为筛下物料中筛下级别含量有百分率;
a3为过筛物料中筛下级别含量的百分率。
则总筛分效率h总为:
h总=100×%
在工业生产中,筛分过程是连续进行的,筛分前后物料的称量不易淮确,而只能采用取样的方法测定筛分物料的粒度,因此,应将公式改写成仅仅由粒度表示的形式。
根据物料平衡:
G1=G2+G3
G1a1=G2a2+G3a3
则有
G1a1=G2a2+(G1-G2)a3
化简得:
=
则得总筛分效率为:
h总=100× %
在正常操作中,筛面没有破损,则a2=100,故上式改为:
h总=100×%
由此,只要测得a1和a3,就很容易计算出总筛分效率。在工业生产中,筛分效率一般为60~70%,振动筛的筛分效率较高,可达95%以上。
2、部分筛分效率
部分筛分效率不是指整个筛下级别的筛分效率,而是指筛下级别中某一粒度范围的筛分效率。若将公式中的a1、a2和a3表示为筛下级别的某一粒度范围中的含量,部分筛分效率h部仍可以利用上面的公式进行计算。
总筛分效率用来评定筛分机械的操作时,常会因物料的粒度分布不同得出不正确的结论。如用同一筛分机械筛分两种物料,它们的筛下级别的总含量相同,但粒度分布不同,所测的总筛分效率将不相同,此时,如果计算其各部分粒度的部分筛分效率,将有助于评定筛分机械的操作情况。
3、筛分效率的测定
在入筛的物料流中和筛上物料流中每隔15~20分钟取一次样,应连续取样2~4小时,将取得的平均试样在检查筛里筛分,检查筛的筛孔与生产上用的筛子的筛孔相同。分别求出原料和筛上物料中小于筛孔尺寸的级别的百分含量a1和a3,代入上面的公式中即可求出筛分效率h。
如果没有与所测定的筛子的筛孔尺寸相等的检查筛时,可以用套筛作筛分分析,将其结果绘成筛析曲线,然后由筛析曲线图中求出该级别的a1和a3。
三、筛分机理
筛分作业同粉碎作业一样,是一种古老的作业。近年来,其作业用的机械设备有较大的发展,但对于相应的过程原理的研究却进展缓慢,至今还缺乏比较透彻的了解,并且对影响筛分过程的许多因素还不能用正确而严格的数学方式表达。筛分就是不同大小的固体颗粒混合物流经筛面,部分小于筛孔的颗粒通过筛孔而下落,其余的颗粒留在筛面上然后排出的过程。
在筛分过程中物料要通过筛孔,其必要的条件是颗粒的大小无论如何一定要比筛孔小,其次就是颗粒有通过筛孔的机会。
下面以单个粒子通过筛孔的特征来分析筛分过程。
1、粒子通过筛孔的概率
假设筛孔为金属丝组成的方形孔,筛孔每边净长为D,筛丝的直径为b。筛分物料的粒子设为球形,直径为d,当筛分时粒子垂直落向筛面,要使粒子能顺利通过筛孔,其球心应在面积之内。而球粒在该筛孔上可能出现的位置应为的面积。根据概率定义,任一事件的概率等于有利于该事件出现的机会次数与可能出现的全部机会的次数之比值。因此,球粒通过的概率为:
P=
上式说明,筛孔尺寸越大,筛丝和粒子直径越小,则粒子通过筛孔的概率越大,根据对不同b/D下,不同的d/D值时的概率P的分析,当d