第三章 粉体分级
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粉体的分级
③摇动筛。筛面在偏心连杆机构的作用下作往复运动。
④⑾子振称动混为筛合标。准；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ筛⑿面，在而造激标振粒器准；的筛⒀作的用筛粉下孔作体尺圆流寸(椭系量圆列控)或则制直称；线为振⒁筛动制。除。尘。
回转筛
（1）回转筛由筛面、支架和传动装置等部分组 成。 （2）筒筛安装时稍稍倾斜，锥筛则水平安装。 （3）回转筛的筛面在传动装置的带动下旋转时， 里面的物料被升举到一定的高度，然后沿筛面下 落，接着又被升举，同时，物料还沿倾斜的筛面 从进料端向卸料端移动，在筛内形成螺旋形运动。 细颗粒通过筛孔，成为筛下产品，粗颗粒则留在 筛内，从卸料端卸出。
分级的作用
分级是粉体工程学中最基本的操 作过程之一。
（1）按需要去除粉体产品中过大（小）的颗粒， 使原料或产品的粒度控制在一定的范围之内。 （2）与粉碎操作配合，组成粉碎－分级系统。 （3）进行产品的粒度分布测定。
离心力分级
流体分级的原理
1、随着粒径的增大，离心 力流体阻力增加得更快。 2、相等时，颗粒处于静止、 平衡状态。
涡轮式超细分级机
1 工作原理及特点
工作原理
分级室内涡轮可以任意调节转速，由电机 通过带传动带动作高速旋转运动。物料由螺旋 输送机送进涡轮式分级机的主分级室内，涡轮 高速旋转形成强迫涡旋流场内，颗粒受到风的 阻力和由于涡轮叶片旋转而产生的离心力作用， 颗粒的大小不同所受的离心力不同，粒径小， 质量轻的细小颗粒经过涡轮叶片间隙，进入输 出管道被分选出来，粒径大的颗粒被涡轮叶片 甩向器壁进入主分级室下面的二次进风室，在 二次进风室中，粒径较小的颗粒再次被吹回主 分级室进行分级，从而达到提高分级效率的目 的。
①独立筛分。筛分后的产品即为成品。
同②⑴筛辅的制助整筛筛粒面分，。，即与就粉调可碎整设将粒备粉配度体合分使分布用成，；若在⑵粉干碎个成前粒分筛分径分出级离部别，分合。除格在去的对异产品粉物为体；预颗先
④⑾子振称动混为筛合标。准；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ筛⑿面，在而造激标振粒器准；的筛⒀作的用筛粉下孔作体尺圆流寸(椭系量圆列控)或则制直称；线为振⒁筛动制。除。尘。
回转筛
（1）回转筛由筛面、支架和传动装置等部分组 成。 （2）筒筛安装时稍稍倾斜，锥筛则水平安装。 （3）回转筛的筛面在传动装置的带动下旋转时， 里面的物料被升举到一定的高度，然后沿筛面下 落，接着又被升举，同时，物料还沿倾斜的筛面 从进料端向卸料端移动，在筛内形成螺旋形运动。 细颗粒通过筛孔，成为筛下产品，粗颗粒则留在 筛内，从卸料端卸出。
分级的作用
分级是粉体工程学中最基本的操 作过程之一。
（1）按需要去除粉体产品中过大（小）的颗粒， 使原料或产品的粒度控制在一定的范围之内。 （2）与粉碎操作配合，组成粉碎－分级系统。 （3）进行产品的粒度分布测定。
离心力分级
流体分级的原理
1、随着粒径的增大，离心 力流体阻力增加得更快。 2、相等时，颗粒处于静止、 平衡状态。
涡轮式超细分级机
1 工作原理及特点
工作原理
分级室内涡轮可以任意调节转速，由电机 通过带传动带动作高速旋转运动。物料由螺旋 输送机送进涡轮式分级机的主分级室内，涡轮 高速旋转形成强迫涡旋流场内，颗粒受到风的 阻力和由于涡轮叶片旋转而产生的离心力作用， 颗粒的大小不同所受的离心力不同，粒径小， 质量轻的细小颗粒经过涡轮叶片间隙，进入输 出管道被分选出来，粒径大的颗粒被涡轮叶片 甩向器壁进入主分级室下面的二次进风室，在 二次进风室中，粒径较小的颗粒再次被吹回主 分级室进行分级，从而达到提高分级效率的目 的。
①独立筛分。筛分后的产品即为成品。
同②⑴筛辅的制助整筛筛粒面分，。，即与就粉调可碎整设将粒备粉配度体合分使分布用成，；若在⑵粉干碎个成前粒分筛分径分出级离部别，分合。除格在去的对异产品粉物为体；预颗先
粉体分级
• 图中圆形表示分级叶轮的截面，气流以虚 线表示，P交于叶轮表面上的某一点。叶轮 平均半径为r，颗粒粒径为d，密度为δ。颗 粒在P点上受两个相反力的作用，即由叶轮 旋转而产生的离心惯性力F和气流阻力R。 这两个力可以分别用下列方程表示:
F
6
d ( )
3
2 t
r
R 3d r
?该机的分级原理及工作过程是被分级的粉料在气流的携带下通过进料管8从下向上进入分级腔在上升过程中粉料受到二次风的风筛作用使粗粉中夹杂的细粉被分离使细粉继续随气流上升在分配锥处由于分配锥高速旋转上升的粉料被分散并均匀分配向四周运动
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一、涡轮式气流分级机的分级原理及分级粒径
下图所示为转子（涡轮）式气流分级机分级原理 示意图。
r r 1 18 dT t
式中 dT——分级粒径（m）； r ——分级轮平均半径（m）； δ ——物料密度（kg/m3）； ρ——气流密度（kg/m3）； vt ——叶轮平均圆周速度（m/s）； vr ——气流速度（m/s）； η——空气粘度（Pa· s）.
• 上式仅适用于球形颗粒，对于非球形颗粒 需引入形状修整系数后得:
• 二、MS叶轮式分级机 • MS叶轮式分级机是由日本细川公司研制 生产的标准形分级机。该机由旋转轴、分 级叶轮、气流分配锥体、环行体、壳体、 人风口、进料口、细料排出口及粗料排出 口等部分组成。其结构如图所示。
• 该机的分级原理及工作过程是，被分级的粉料在 气流的携带下，通过进料管8从下向上进入分级腔， 在上升过程中，粉料受到二次风的“风筛”作用， 使粗粉中夹杂的细粉被分离，使细粉继续随气流 上升，在分配锥处，由于分配锥高速旋转，上升 的粉料被分散并均匀分配向四周运动。当粉料到 达叶轮分级区时，由于叶轮高速旋转产生——强 大的离心力场，此时粉料既受到向上气流和分级 机后部抽风机所产生的向心力作用，同时又受到 叶轮旋转所产生的离心力的作用。此时，粗颗粒 因受到的离心力大于向心力的作用，则就会被甩 向筒壁且沿捅壁向下运动，经粗粒出口排出。而 细粒则因受到的向心力大于离心力，则从叶轮缝 隙中随气流经细粒出口排出，并经后工序的收集 器收集。
粉体的分级
通过带传动带动作高速旋转运动。物料由螺旋 输送机送进涡轮式分级机的主分级室内，涡轮
高速旋转形成强迫涡旋流场内，颗粒受到风的
阻力和由于涡轮叶片旋转而产生的离心力作用， 颗粒的大小不同所受的离心力不同，粒径小， 质量轻的细小颗粒经过涡轮叶片间隙，进入输 出管道被分选出来，粒径大的颗粒被涡轮叶片 甩向器壁进入主分级室下面的二次进风室，在 二次进风室中，粒径较小的颗粒再次被吹回主 分级室进行分级，从而达到提高分级效率的目 的。
（3）回转筛的筛面在传动装置的带动下旋转时， 里面的物料被升举到一定的高度，然后沿筛面下 落，接着又被升举，同时，物料还沿倾斜的筛面 从进料端向卸料端移动，在筛内形成螺旋形运动。 细颗粒通过筛孔，成为筛下产品，粗颗粒则留在 筛内，从卸料端卸出。
涡轮式超细分级机
1
工作原理及特点
工作原理
分级室内涡轮可以任意调节转速，由电机
涡轮式超细分级机
长度上的孔数或1 cm 筛面上的孔数来表示； 为0.038～300 mm；在测定粒度分布而采用湿法筛分时， ①固定筛。筛面固定不动，作预先筛分之用，特点是结构简单，不需要动 干燥；⑺ 改善填充状态；⑻ 改善粉体的流动性；⑼ 定 2、直接用筛孔的尺寸：按筛孔尺寸从大到小排列，相邻的两个筛孔 力。 其分级粒径的下限可达0.005 mm。 ②回转筛。筛面作回转运动。 尺寸之比称为筛比。按照一定的筛比、筛孔尺寸及筛丝直径制造的筛 量称取，提高配料精度；⑽ 向整个工作面给料及分散；
对颗粒密度的差别进行操作。
分级的作用
分级是粉体工程学中最基本的操 作过程之一。
（1）按需要去除粉体产品中过大（小）的颗粒， 使原料或产品的粒度控制在一定的范围之内。 （2）与粉碎操作配合，组成粉碎－分级系统。 （3）进行产品的粒度分布测定。
高速旋转形成强迫涡旋流场内，颗粒受到风的
阻力和由于涡轮叶片旋转而产生的离心力作用， 颗粒的大小不同所受的离心力不同，粒径小， 质量轻的细小颗粒经过涡轮叶片间隙，进入输 出管道被分选出来，粒径大的颗粒被涡轮叶片 甩向器壁进入主分级室下面的二次进风室，在 二次进风室中，粒径较小的颗粒再次被吹回主 分级室进行分级，从而达到提高分级效率的目 的。
（3）回转筛的筛面在传动装置的带动下旋转时， 里面的物料被升举到一定的高度，然后沿筛面下 落，接着又被升举，同时，物料还沿倾斜的筛面 从进料端向卸料端移动，在筛内形成螺旋形运动。 细颗粒通过筛孔，成为筛下产品，粗颗粒则留在 筛内，从卸料端卸出。
涡轮式超细分级机
1
工作原理及特点
工作原理
分级室内涡轮可以任意调节转速，由电机
涡轮式超细分级机
长度上的孔数或1 cm 筛面上的孔数来表示； 为0.038～300 mm；在测定粒度分布而采用湿法筛分时， ①固定筛。筛面固定不动，作预先筛分之用，特点是结构简单，不需要动 干燥；⑺ 改善填充状态；⑻ 改善粉体的流动性；⑼ 定 2、直接用筛孔的尺寸：按筛孔尺寸从大到小排列，相邻的两个筛孔 力。 其分级粒径的下限可达0.005 mm。 ②回转筛。筛面作回转运动。 尺寸之比称为筛比。按照一定的筛比、筛孔尺寸及筛丝直径制造的筛 量称取，提高配料精度；⑽ 向整个工作面给料及分散；
对颗粒密度的差别进行操作。
分级的作用
分级是粉体工程学中最基本的操 作过程之一。
（1）按需要去除粉体产品中过大（小）的颗粒， 使原料或产品的粒度控制在一定的范围之内。 （2）与粉碎操作配合，组成粉碎－分级系统。 （3）进行产品的粒度分布测定。
第03章粉碎与分级_资源加工学
3.1.2 粉碎的工艺特征
1) 粉碎比
被粉碎物料粉碎前的粒度与粉碎产物粒度的比值。以i 表示.
（1） 三种表示形式 极限粉碎比：物料粉碎前后的最大粒度之比，i=Dm/dm 名义粉碎比：粉碎机给料口的有效宽度（0.85B）和排料 口宽度（Ｓ）的比值，i=0.85B/S；
真实粉碎比：粉碎前后物料的平均粒度的比值，i=D/d
1. 助磨剂的种类
助磨剂：在粉碎作业中，能够显著提高粉碎效率或降低能耗 的化学物质。 （1）按助磨剂添加时的物质状态：固体、液体和气体
a）固体助磨剂：如硬脂酸盐类、胶体二氧化硅、碳黑、氧化 镁粉、胶体石墨等。 b）液体助磨剂：包括各种表面活性剂、分散剂等。如用于水 泥熟料、方解石、石灰石等的三乙醇胺：用于石英等的烷基 油酸（钠）：用于滑石的聚羧酸盐：用于硅石灰的六偏磷酸 钠等。 c）气体助磨剂：如蒸气状的极性物质（丙酮、硝基甲烷、甲 醇、水蒸气）以及非极性物质（四氯化碳等）
面积的几何平均值成正比。
3.1.4 粉碎理论
三个假设可统一地用如下数学模型来表述，式中E为粉碎 所需功耗，X为粒径，n为指数。
当n=2时
E
(
x
1 2
x11
)
Rittinger的表面积假说模型
当n＝l.5时
Bond的裂纹假说模型；
当n＝1时
Kick的体积假说模型。
3.1.4 粉碎理论
(2) 功指数
筛上残留率
3. 2. 1 筛分分级
以χ/a为横坐标，γi为纵坐标，i为参数可作出残留率曲线，此曲线 即称为部分分离效率曲线（图3-11）。由图可知，χ /a＝1时，与筛 孔同等大小的颗粒不能通过筛网，χ/α值越小，越易通过。而且， 颗粒与筛网碰撞次数i越多，越易分离。
分级
( D d )2 1 d / D P ( ) 2 ( D Db ) 1 Db / D
若筛孔D为1mm,对两种筛丝的不同颗粒通过的概率比较如下:
筛分通过概率的影响因素
若筛面倾斜,筛孔的大小将减少为D’=Dcosα,则球形颗粒通 过筛孔的几率减少,颗粒若是长方,方或不规则,通过几率将减 小. 实际球形颗粒通过筛孔的几率将比计算的结果稍大,原因如 图,只要 不超过一定的范围,颗粒仍有被弹起而再落入筛孔的 可能.
图4.5斜筛目对颗粒通过的影响
图4.6 颗粒的弹性通过
筛分效率
含有大小不同颗粒的物料经筛分后,仍有小于筛孔粒径的颗粒不穿过 筛孔,也即筛上料中仍含有筛下料的颗粒.一般用筛分效率来表征筛分质量. 设入筛物料中含有筛下粒级的质量为m1,筛上料为 m2,混在筛上料中 的筛下料为 m3, 实际筛出的筛下料为m4, 则:
mg
6
d 3 ( s a ) g p
最终沉降速度
颗粒最终沉降速度与雷诺数大小而不同, Rep越大,dp 越大, 终端速度随dp的2,1,1/2次方变化.
1、Rep＜3 , 层流状态
2、 103＞Rep＞3, 紊流状态
3、 Rep＞103，湍流状态
重力分级机示意与分级结果
粗分级机的原理与设备
第二区域为导向叶片形成的漩流区,当颗粒的离心沉降速度与气流向心方向流速 分量数值上相等时,相应的颗粒粒径即为最小分级粒径,若颗粒为球形,可以由 下式计算:
离心式分级机的原理与设备
又称内部循环式选粉机,与粉磨机联合形成圈流粉磨系统. 构造: 由上为圆柱下为圆锥的内外筒体4 ,5套装而成.上部 有转子,由撒料盘10,小风叶2,大风叶1等组成.大小风叶内 筒上边缘装有可调界的档风板11,内筒中部装有导向固定 风叶6,内筒支架3,7固定在外筒内部。
粉体工程-粉体分级课件
气流分级设备
01
02
03
气流分级机
利用高速气流将颗粒物料 进行分级，适用于超细粉 体的制备。
旋风分离器
利用离心力原理，将不同 粒度的物料进行分离，适 用于颗粒较粗的物料。
袋式除尘器
利用过滤原理，将颗粒物 料进行分离，适用于颗粒 较细的物料。
惯性分级设备
惯性分级器
利用惯性力原理，将不同粒度的物料进行分离，适用于颗粒较粗的物料。
分级技术的发展趋势
高效能化
随着科技的发展，粉体分 级设备不断向高效能化发 展，提高分级效率，降低 能耗。
智能化
引入智能化技术，如物联 网、大数据和人工智能等， 实现分级过程的自动化和 智能化控制。
环保化
随着环保意识的提高，粉 体分级技术向环保化发展， 减少对环境的污染和破坏。
分级技术的挑战与机遇
挑战
粉体分级过程中易产生粉尘污染，对操作人员的健康造成影 响；同时，分级精度和稳定性也是分级技术面临的挑战。
机遇
随着科技的不断进步和市场需求的增加，粉体分级技术面临 巨大的发展机遇。例如，在新能源、新材料等领域，粉体分 级技术的应用前景广阔。
分级技术的未来展望
创新发展
加强粉体分级技术的创新研究，推动 分级技术的进步和发展。
进料控制
控制进料速度，保持粉体流量稳定，确保分 级效果。
质量检测
对分级后的粉体进行质量检测，如粒度、含 水量等，确保质量达标。
分级后的处理
收集粉体
将分级后的粉体收集起来，进行后续 处理或储存。
清理设备
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对分级设备进行清理，去除残留粉体， 为下次分级做准备。
记录数据
记录分级过程中的数据，如进料量、 分级效果等，便于分析和改进。
粉体分级与收尘
材料学与工程学院
10.2.1.3 颗粒组成
• 中位粒径D50：在粉体物料的样品中，把样品的个数（或 质量）分成相等两部分的颗粒粒径。 • 最频粒径Dmo：在频率分布坐标图上，纵坐标最大值所对 应的粒径即为最频粒径，即在颗粒群中个数或质量出现 几率最大的颗粒粒径。 • 标准偏差σ或几何标准偏差σg：表示粒度频率分布的离散 程度的参数，其值越小，说明分布越集中。
当α -β =1时： α =3、β =2，为表面积体积平均径 当α -β =1时： α =4、β =3，为体积四次矩平均径
材料学与工程学院
10.2.1.2 颗粒群的平均粒径
• 上式各平均径的意义亦指一假想颗粒群的粒度 • 可以证明， DVM≥ DSV≥DLS≥DnL，当所有颗粒粒 度相等时，等式成立。
材料学与工程学院
10.2.1.3 颗粒组成
• 频率分布：在粉体样品中，某一粒度(Dp)或某一粒 度范围内(Dp)的颗粒在样品中出现的次数(np)与样 品中总的颗粒数(N)之比。表示与各个粒径相对应得 粒子在全粒子群中所占的百分数（微分型）。
f D p
np N
100%
f D p
材料学与工程学院
10.2.3形状系数、比表面积和摩擦角
10.2.3.1形状系数 在生产过程中，所处理的固体颗粒一般为不规则的形状， 为了简化对有关过程的研究，一般假设为球形颗粒进行计算， 计算所得结果引进修正系数加以修正而推广。 非球形颗粒的形状与球形颗粒的差异程度，用形状系数 （φs）来表征。它是与非球形颗粒体积相等的圆球表面积 S0与非球形颗粒的表面积S0′之比，即: S0 s / S0 对于球形颗粒，φs=1；对于非球形颗粒，0＜φs＜1。正 方形颗粒，φs=0.827；圆柱形颗粒，φs=0.833～0.868； 不规则形状颗粒可近似取φs≈0.9。
3-粉体的粉碎制备分级及化学制备技术
粉体技术主要内容
• 粉体技术涉及粉体的制备与使用的相关 技术。包括： 制备技术、检测技术、分级技术、分 离技术、干燥技术、输送、混合与均化 技术、表面改性技术、粒子复合技术、 制造、储运与使用过程中的安全技术、 应用技术。 微米技术、亚微米技术、纳米技术
粉体的特性产生的原因
• 物料经过细化，特别是超细化后，其尺 度介于原子、分子与块状之间，表面分 子排列及电子分布结构和晶体结构均发 生变化，产生了块状物料所不具有的奇 特的性质。 • 表面分子与内部分子性质不同所引起。
粉碎能耗－产率方程式
• 定义：将粒级从粗倒细分别用1、2、3等标记。 Ri(0)、Ri(t)－－第i粒级粉碎前后的正累计产率。 • 粉碎能耗－产率方程式 E=∑ei[Ri(0)－Ri(t)] (i=1 to n) ei为能量因子，单位重量物料从第I个粒级粉碎倒 第I+1个粒级的能耗，根据定义，能量因子服从 Walker公式： ei=A[(xi+1)1-n－ (xi)1-n] 在筛比一定的情况下： ei=A’ (xi)1-n 其中：A’＝A（rn-1－1) ，筛比r=Xi/Xi+1
圆盘式气流粉 碎机
• • • • • • • • • 型号：AP10 总功率：60KW 空气耗量：10m3/min 进料粒度：≤5mm 产品细度：<100-600目 产量：30-300kg/h 材质：不锈钢或陶瓷内衬 外型尺寸：Φ600×H500 突出特点：多种方法实现粒度可调，正压、负压两种 收集。结构简单，更换品种方便。 典型应用：中草药、农药、医药、化学品的粉碎。
粉碎动力学模型
• 类似于反应工程中的反应过程，把粉碎 看作一个粒径不断减小的速率过程。 • 一级动力学方程：dw(D)/dt=－K(D) w(D) • 时间连续、粒度分布为离散的形式： dwi(t)/dt=－siwi(t)+∑bijsjwj(t)
《粉体工程》(第3章-第四章)(1次课)
第三章 粉体填充与堆积特性
粉体的填充指标 粉体颗粒的填充与堆积
1
一、粉体的填充指标
容积密度 填充率 孔隙率
2
1. 容积密度ρB
在一定填充状态下，单位填充体积的粉体质 量，亦称表观密度。 单位：kg/m3
填充粉体的质量 B 粉体填充体积
VB (1 ) p VB
(1 ) p
4
3.空隙率ε
一定填充状态下，空隙体积占粉体填充体 积的比率。
B 1 1 p
Hale Waihona Puke (3-3)ρΡ ------ 颗粒的密度， kg/m3 ρB ------容积的密度， kg/m3
5
二、粉体颗粒的填充与堆积
等径球体的规则填充 不同尺寸球形颗粒的填充 实际颗粒的填充 不同尺寸颗粒的最紧密堆积
9
b.
规则填充的叠层密堆
一层叠在另一层的上面，构成二层正方形的和二层三角形 的球层。 存在三种稳定的叠层堆积方式： 正上方堆积 如图3-1（a）和(d)是在下层球的正上面排列着 上层球。 切点堆积 如图3-1（b）和(c)是在下层球和球的切点上排 列着上层球。 间隙堆积 如图3-1（d）和(f)是在下层球间隙的中心上排列 着上层球。
Fint er C0 mg
小于1μm的颗粒，颗粒的团聚准数大于106，可见，小颗粒在颗 粒间力的作用下将形成团聚体
40
四、液体在粉体层毛细管中的上升高度
41
液体在毛细管中的上升高度为：
故，毛细管常数为
4 cos 1 h g 2rc g 2rc h 4 cos
的平均值（0.26）
15
粉体的填充指标 粉体颗粒的填充与堆积
1
一、粉体的填充指标
容积密度 填充率 孔隙率
2
1. 容积密度ρB
在一定填充状态下，单位填充体积的粉体质 量，亦称表观密度。 单位：kg/m3
填充粉体的质量 B 粉体填充体积
VB (1 ) p VB
(1 ) p
4
3.空隙率ε
一定填充状态下，空隙体积占粉体填充体 积的比率。
B 1 1 p
Hale Waihona Puke (3-3)ρΡ ------ 颗粒的密度， kg/m3 ρB ------容积的密度， kg/m3
5
二、粉体颗粒的填充与堆积
等径球体的规则填充 不同尺寸球形颗粒的填充 实际颗粒的填充 不同尺寸颗粒的最紧密堆积
9
b.
规则填充的叠层密堆
一层叠在另一层的上面，构成二层正方形的和二层三角形 的球层。 存在三种稳定的叠层堆积方式： 正上方堆积 如图3-1（a）和(d)是在下层球的正上面排列着 上层球。 切点堆积 如图3-1（b）和(c)是在下层球和球的切点上排 列着上层球。 间隙堆积 如图3-1（d）和(f)是在下层球间隙的中心上排列 着上层球。
Fint er C0 mg
小于1μm的颗粒，颗粒的团聚准数大于106，可见，小颗粒在颗 粒间力的作用下将形成团聚体
40
四、液体在粉体层毛细管中的上升高度
41
液体在毛细管中的上升高度为：
故，毛细管常数为
4 cos 1 h g 2rc g 2rc h 4 cos
的平均值（0.26）
15
粉体技术3.3
因此，循环负荷应有一合理的数值。圈流粉 磨系统只有当循环负荷控制在适当大小的 情况下操作，才能获得优质高产的结果。 循环负荷与粉磨方法和流程，磨机长短和 结构等因素有关，
图3-3使用旋风式选粉机的粉磨系统
• 采用圈流粉磨系统时，磨机和分级设备组成了 一个有机的结合体。图3-3为使用旋风式选粉 机的粉磨系统，物料从磨头仓1经喂料机2喂入 球磨机3中，经过粉磨后从磨尾排出，用螺旋 输送机4、斗式提升机5运送到旋风式选粉机6 中进行选粉。由于使用旋风分离器收集细粉， 因此选粉机下部的卸料口使用锁风螺旋7、8来 锁风。粗粉经过锁风螺旋7用螺旋输送机9送回 磨机再磨。细粉经过螺旋机8及后续的输送设 备送往成品仓。
K＝d75／d25 (3-10) 式中，d75和d25分别为部分分级效率为75%和25%的分级粒径。
• 理想分级状态下K ＝1，K值越接近1分级精度越 高；反之亦然。实际分级情形时，K值在1.4～ 2.0之间，分级状态良好，K＜1.4时分级状态很 好。 • 也有用K＝d25／d75表示分级精度的，此时K ＜1，K值越小分级精度越差。当粒度分布范围 较宽时，分级精度可用K=d90／d10或K=d10／ d90表示。类似的指数有很多，但经常采用的是 d90 分级精度指数K。
3 分级粒径
在图3-5中，曲线1为理想分级曲线， 在粒径dPc处曲线1发生跳跃突变， 意味着分级后d＞dPc的大颗粒全 部位于粗粉中，并且粗粉中无粒径 小于dPc的细颗粒，而细粉中全部 为d＜dPc的细颗粒，无粒径大于 dPc的粗颗粒。这种情况犹如将原 始粉体从粒径dPc处截然分开一样， 所以，分级粒径也称切割粒径。有 时也将部分分级效率为50%的粒径 称为切割粒径。
• 分级设备的分级能力必须与磨机的粉磨能力互相适应， 正确选择操作参数，尤其要把循环负荷与分级（选粉） 效率控制在合理范围内。在磨机的粉磨能力与选粉机的 选粉能力基本平衡时，适当提高循环负荷可使磨内物料 流速加快，增大细磨仓的物料粒度，减少衬垫作用和过 粉碎现象，使整套粉磨系统的生产能力提高。如果是粉 磨水泥，当循环负荷增加时，也增加了回粉中水化较慢 的30～80µm的颗粒。经过磨机的再粉磨，就能增加水 泥中小于30µm的微粒的含量，以提高水泥的强度。因 此，适当增大循环负荷是有好处的。但是，当循环负荷 过大，会使磨内物料的流速过快，因而粉磨介质来不及 充分对物料作用，反而使水泥的颗粒组成过于均匀，小 于30µm颗粒的含量少，以致水泥的强度下降。当循环 负荷太大时，选粉效率会降低过多，甚至会使磨内料层 过厚，出现球料比太小的现象，粉磨效率就会下降。结 果使磨机产量增大不多，而电耗由于循环负荷增长而增 长，使经济上不合算。图3-7粉磨效率与循环负荷的关 系。
环境工程第三章(1)
环境工程第三章(1)
（一）、个数分布
1.个数频率 指粒径由dP至dP +dP之间的颗粒个数ni与颗粒总 个数N=ni之比(或百分比)，即
环境工程第三章(1)
颗粒个数分布的测定数据及其计算结果
分级号 i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
总计
粒径范围 颗粒个数 频率 间隔上限 筛下累 粒径间隔 频率密度
180 2.75 3.2 0.9 0.207 0.460 0.230 20.79 3743
4 3.2-4.5
220 3.85 4.5 1.3 0.253 0.713 0.195 57.07 12555
5 4.5-6.0
190 5.25 6.0 1.5 0.218 0.931 0.145 144.7 27493
∑gi=1.00
环境工程第三章(1)
个数分布和质量分布函数p、q以及F、G之间关系曲线
环境工程第三章(1)
计算过程
i
dpi
1
0.75
ni
fi
nidpi
fidpi
fidpi2 fidpi3 gi/dpi gi/dpi3
80 0.092 60 0.069 0.052 0.04 0.00067 0.00118
1000 1.000
算术平均粒径dL=11.8 m 中位粒径d50=9.0 m
众径dd=6.0 m
几何平均粒径dg=8.96 m
环境工程第三章(1)
颗粒个数分布直方图
环境工程第三章(1)
2．个数筛下累积频率
为小于第I间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总 个数之比（百分比），即
或
环境工程第三章(1)
2
1.9
（一）、个数分布
1.个数频率 指粒径由dP至dP +dP之间的颗粒个数ni与颗粒总 个数N=ni之比(或百分比)，即
环境工程第三章(1)
颗粒个数分布的测定数据及其计算结果
分级号 i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
总计
粒径范围 颗粒个数 频率 间隔上限 筛下累 粒径间隔 频率密度
180 2.75 3.2 0.9 0.207 0.460 0.230 20.79 3743
4 3.2-4.5
220 3.85 4.5 1.3 0.253 0.713 0.195 57.07 12555
5 4.5-6.0
190 5.25 6.0 1.5 0.218 0.931 0.145 144.7 27493
∑gi=1.00
环境工程第三章(1)
个数分布和质量分布函数p、q以及F、G之间关系曲线
环境工程第三章(1)
计算过程
i
dpi
1
0.75
ni
fi
nidpi
fidpi
fidpi2 fidpi3 gi/dpi gi/dpi3
80 0.092 60 0.069 0.052 0.04 0.00067 0.00118
1000 1.000
算术平均粒径dL=11.8 m 中位粒径d50=9.0 m
众径dd=6.0 m
几何平均粒径dg=8.96 m
环境工程第三章(1)
颗粒个数分布直方图
环境工程第三章(1)
2．个数筛下累积频率
为小于第I间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总 个数之比（百分比），即
或
环境工程第三章(1)
2
1.9
粉体工程作业答案
第一章粉体基本性质1—1 粉体是细小颗粒状物料的集合体。
粉体物料是由无数颗粒构成的，颗粒是粉体物料的最小单元。
1—2 工程上常把在常态下以较细的粉粒状态存在的物料，称为粉体。
1—3 颗粒的大小、分布、结构、形态和表面形态等因素,是粉体其他性能的基础。
1—4 构成粉体颗粒的大小,一般在几个纳米到几十毫米区间。
1—5 如果构成粉体的所有颗粒，其大小和形状都是一样的，则称这种粉体为单分散粉体.大多数粉体都是由参差不齐的各种不同大小的颗粒所组成，这样的粉体称为多分散粉体。
粉体颗粒的大小和在粉体颗粒群中所占的比例分别称为粉体物料的粒度和粒度分布。
1—6“目"是一个长度单位，代表在1平方英寸上的标准试验筛网上筛孔数量。
1-7 粒度是颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。
粒度越小，颗粒越细。
所谓粒径，即表示颗粒大小的一因次尺寸.1—8以颗粒的长度l、宽度b、高度h定义的粒度平均值称为三轴平均径，适用于必须强调长形颗粒存在的情况.1—9 沿一定方向与颗粒投影轮廓两端相切的两平行线间的距离。
称为弗雷特直径。
沿一定方向将颗粒投影面积等分的线段长度,称为马丁直径。
1-10 与颗粒同体积的球的直径称为等体积球当量径;与颗粒等表面的球的直径称为等表面积球当量径;与颗粒投影面积相等的圆的直径称为投影圆当量径(亦称heywood径.1-11若以Q表示颗粒的平面或立体的参数，d为粒径，则形状系数Φ定义为;若以S表示颗粒的表面积，d为粒径,则颗粒的表面积形状系数形状系数Φs定义为; 对于球形颗粒，Φs=；对于立方体颗粒,Φs= 6 .若以V表示颗粒的体积，d为粒径,则颗粒的体积形状系数Φv 定义为Φv = 对于球形颗粒，Φv= ;对于立方体颗粒，Φv= 1。
1-12比表面积形状系数定义为表面积形状系数与体积形状系数之比，用符号Φsv表示:Φsv=，对于球形颗粒和立方体颗粒，Φsv= 6。
与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的实际表面积之比称为Carman形状系数。
2015粉体第3章课件
1/ 2
（三）被粉碎物料的物性
强度：被破碎物料对外力的抵抗能力 。 实测强度约为理论强度的1/100～1/1000。 硬度：表示材料抵抗其它物体刻划或压入其表 面的能力，即使固体表面产生局部变形所需的 能量。 一般，硬度越大，越耐磨。
可碎（磨）性：表示方法多种。
用可碎（磨）性系数定量地衡量矿物机械强度对破 碎的影响。 可碎（磨）性系数＝该机在相同条件下破碎（研磨）指定 物料的生产率/该机破碎（研磨）中等硬度物料（如石 英）的生产率
Rosin-Rammler等认为：粉碎产物的粒度分布具 有二分性，即合格细粉和不合格粗粉。
粉碎模型：
（1）体积粉碎模型。整个颗粒受到破坏，粉碎后生成物多为 粒度大的中间颗粒。随着粉碎过程进行，颗粒粉碎为细粒。 冲击粉碎和挤压粉碎与此模型接近。 （2）表面粉碎模型。在粉碎的某一时刻，仅是颗粒的表面产 生破坏，被磨削下微粉，这一破坏作用基本不涉及颗粒内部。 这种情形是典型的研磨和磨削粉碎形式。 （3）均一粉碎模型。施加于颗粒的作用力使颗粒产生均匀的 分散性破坏，直接粉碎成微粉。仅在结合极不紧密的集合体 等特殊场合出现。
英国科学家格里菲斯（Griffith）提出了微裂纹理 论，为脆性断裂的主要理论基础。 格里菲斯微裂纹理论认为，实际材料中总是存在许 多细小的裂纹和缺陷，在外力的作用下，这些裂纹和缺 陷附近产生应力集中现象。当应力达到一定程度时，裂 纹开始扩展而导致断裂。
f
f
2 Er a 断裂应力
三种假说的统一公式(Lweis公式)如下：
dd dA C a d
式中 dA——颗粒粒度减小dd时的粉碎能耗； C，a——系数； d——颗粒粒径。
将上式积分，并使a值分别取2、1、1.5， 可分别得到Rittinger定律、kick定律和Bond 定律三种假说的表示式。 表面积假说适合于细粉碎，体积假说适合 于粗粉碎，裂缝假说适用范围介于以上两者 之间。
（三）被粉碎物料的物性
强度：被破碎物料对外力的抵抗能力 。 实测强度约为理论强度的1/100～1/1000。 硬度：表示材料抵抗其它物体刻划或压入其表 面的能力，即使固体表面产生局部变形所需的 能量。 一般，硬度越大，越耐磨。
可碎（磨）性：表示方法多种。
用可碎（磨）性系数定量地衡量矿物机械强度对破 碎的影响。 可碎（磨）性系数＝该机在相同条件下破碎（研磨）指定 物料的生产率/该机破碎（研磨）中等硬度物料（如石 英）的生产率
Rosin-Rammler等认为：粉碎产物的粒度分布具 有二分性，即合格细粉和不合格粗粉。
粉碎模型：
（1）体积粉碎模型。整个颗粒受到破坏，粉碎后生成物多为 粒度大的中间颗粒。随着粉碎过程进行，颗粒粉碎为细粒。 冲击粉碎和挤压粉碎与此模型接近。 （2）表面粉碎模型。在粉碎的某一时刻，仅是颗粒的表面产 生破坏，被磨削下微粉，这一破坏作用基本不涉及颗粒内部。 这种情形是典型的研磨和磨削粉碎形式。 （3）均一粉碎模型。施加于颗粒的作用力使颗粒产生均匀的 分散性破坏，直接粉碎成微粉。仅在结合极不紧密的集合体 等特殊场合出现。
英国科学家格里菲斯（Griffith）提出了微裂纹理 论，为脆性断裂的主要理论基础。 格里菲斯微裂纹理论认为，实际材料中总是存在许 多细小的裂纹和缺陷，在外力的作用下，这些裂纹和缺 陷附近产生应力集中现象。当应力达到一定程度时，裂 纹开始扩展而导致断裂。
f
f
2 Er a 断裂应力
三种假说的统一公式(Lweis公式)如下：
dd dA C a d
式中 dA——颗粒粒度减小dd时的粉碎能耗； C，a——系数； d——颗粒粒径。
将上式积分，并使a值分别取2、1、1.5， 可分别得到Rittinger定律、kick定律和Bond 定律三种假说的表示式。 表面积假说适合于细粉碎，体积假说适合 于粗粉碎，裂缝假说适用范围介于以上两者 之间。
粉体工程粉体分级
工作原理： 特点：物料分散充分，选粉性能好；生产能力大；产品
细度调节方便；机构紧凑，质量小。 缺点：立轴长，机身高。
5 超细分级及设备
5.1超细分级原理： （1）离心分级：离心力场中颗粒可获得比重力加速度大
得多的离心加速度，故同样的颗粒在离心场中的沉降速 度远大于重力场情形，即离心力场中可得到较小的分级 粒径。
5.3超细分级设备
5.3.1重力式超细粉碎机（图9－34－35） 利用不同粒径的颗粒在重力场中的沉降速度不同
而进行的分级过程。分为水平流型和垂直流型。
5.3.2惯性分级机 原理：颗粒运动时具有一定动能，运动速度相同
时，质量大者其动能也大，即运动惯性大。当它 们受到改变其运动方向的作用力时，由于惯性的 不同会形成不同的运动轨迹，从而实现大小颗粒 的分离。
③含水量：干法筛分时，物料含水量达到一定程度时，筛孔易堵 导致筛分能力下降；若因势利导改成湿法筛分，反可 使处理能力提高。
3.6影响筛分因素
（2）机械：
①开孔率：筛面开孔率越小，筛分处理能力越小，但筛面使用 寿命相对会延长。
②筛孔大小：在一定范围内，筛孔大小与处理能力成正比，但 是筛孔过小的话，筛分处理能力会急剧降低。
（2）准自由涡离心式分级机
①DS型分级机（无运动部件，二次空气经可调角度叶片进入） ②SLT分级机（分级区设有两组方向相反的导向叶片，借以实
现二次分级）
5.3.3离心式分级机
（3）强制涡分级机（电机带动转子）
①MC型分级机（二次空气给入，5－50微米。图9－46） ②MS型分级机（分级叶轮旋转形成稳定离心力场，产品
③筛孔形状：正方形筛孔的处理能力比长方形的小，但是就筛 分的精确度而言，以正方形为佳。
④振动的振幅与频率：粒度小的适宜用小振幅与高频率。 ⑤加料的均匀性：单位时间加料量应该相等，入筛料沿筛面宽
细度调节方便；机构紧凑，质量小。 缺点：立轴长，机身高。
5 超细分级及设备
5.1超细分级原理： （1）离心分级：离心力场中颗粒可获得比重力加速度大
得多的离心加速度，故同样的颗粒在离心场中的沉降速 度远大于重力场情形，即离心力场中可得到较小的分级 粒径。
5.3超细分级设备
5.3.1重力式超细粉碎机（图9－34－35） 利用不同粒径的颗粒在重力场中的沉降速度不同
而进行的分级过程。分为水平流型和垂直流型。
5.3.2惯性分级机 原理：颗粒运动时具有一定动能，运动速度相同
时，质量大者其动能也大，即运动惯性大。当它 们受到改变其运动方向的作用力时，由于惯性的 不同会形成不同的运动轨迹，从而实现大小颗粒 的分离。
③含水量：干法筛分时，物料含水量达到一定程度时，筛孔易堵 导致筛分能力下降；若因势利导改成湿法筛分，反可 使处理能力提高。
3.6影响筛分因素
（2）机械：
①开孔率：筛面开孔率越小，筛分处理能力越小，但筛面使用 寿命相对会延长。
②筛孔大小：在一定范围内，筛孔大小与处理能力成正比，但 是筛孔过小的话，筛分处理能力会急剧降低。
（2）准自由涡离心式分级机
①DS型分级机（无运动部件，二次空气经可调角度叶片进入） ②SLT分级机（分级区设有两组方向相反的导向叶片，借以实
现二次分级）
5.3.3离心式分级机
（3）强制涡分级机（电机带动转子）
①MC型分级机（二次空气给入，5－50微米。图9－46） ②MS型分级机（分级叶轮旋转形成稳定离心力场，产品
③筛孔形状：正方形筛孔的处理能力比长方形的小，但是就筛 分的精确度而言，以正方形为佳。
④振动的振幅与频率：粒度小的适宜用小振幅与高频率。 ⑤加料的均匀性：单位时间加料量应该相等，入筛料沿筛面宽
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m 100% m0
式中：η——分级效率； m0、m——分别为分级前粉体中某种粒度的质量和 分离后获得的该粒度的质量。
3-1
• 式（3-1）反映了分级效率的实质，但使用并不方便。工业连续 生产中处理的物料量大，mo和m不易称量，即使能够称量，分离 产品中也不可能完全是要求的颗粒，可以采用部分分级效率和综 合分级效率来评价分级效率。下面以粒度分级为例推导分级效率 的实用公式。 • 部分分级效率用粒径的连续变量表示分级性能。把连续变化的粒 径分成几个区间，计算各区间的回收率，得到如图3-1所示的部 分分级效率曲线。 • 设分级前粉体、分级后粗粉和细粉的总质量分别为F、T、G，其 中合格细颗粒的含量分别为a、b、c，又假定分级过程中粉体无 损耗，则根据物料质量平衡，有
G,c
Gc c ( a b) 100% Fa a (c b )
由式（3-5）知：要提高η，须增加c,减小b
M
mill
(3-5)
闭流粉磨工艺
图 3-1圈流粉磨系统流程图
再将某粒级的筛余％的关系a’＝100-a，c’＝ 100-c，b’=100-b代入上式，最后得
Gc (100 c ' )(b ' a ' ) 100% ' ' ' Fa (100 a )(b c )
可以证明，牛顿分级效率的物理意义是粉体分级中能实现理想分 级(即完全分级)的质量比。
1.3 部分分级效率
• (将粉体按粒度特性分为若干粒度区间，分别计算 出的各区间颗料的分离率，以ηp表示。 • 如图3-2(a)所示，曲线a、b分别为原始粉体和 分级后粗粉部分的频率分布曲线。设任一粒度区 间d和d+Δd之间的原始粉体和粗粉的质量分别为。 wf和wb则以粒度为横坐标，以wb /wf 为纵火标， 可绘出如图3-2所以的曲线c，该曲线称为部分分 级效率曲线 • 部分分离效率曲线也可用细粉相应的频率分布 计算并绘制曲线，如图3-2(b)中的虚线
上式就是直接由筛余计算选粉效率的公式。
（3-6）
1.2 综合分级效率(牛顿分级效率)
• 综合分级效率 (牛顿分级效率)η • 牛额分级效率是综合考察合格细颗粒的收集程度 和不合格粗颗粒的分离程度，该指标更能确切地 反映分组设பைடு நூலகம்的分级性能，其定义为合格成分的 收集率—不合格成分的残留率。数学表达式为
第三章 粉体分级
• 本章提要 • 根据生产工艺的要求，把粉碎后的产品按某种粒度大小或不 同种类的颗粒进行分选的操作过程称为分级。分级的方式有 两种，一是筛分，即将固体颗粒混合物通过具有一定大小孔 径的筛面而分成不同粒度级别的筛分过程；二是在流体中进 行分级，即利用颗粒在流体介质(水或空气)中沉降速度不同， 进行分级的操作，如在水泥生产中，将出磨物料按对产品细 度要求通过选粉机进行的选粉操作的过程。筛分一般适用于 粒度大于0.05mm的物料分级。粒度小于50μm的物料适合于 用是流体分级设备进行分级。 • 分级的主要作用 • 一是提高粉碎效率，降低能耗，及时将合格的产品选出，减 轻过粉磨现象和微细颗粒在粉碎过程中的团聚； • 二是确保产品的细度和粒度分布。本章主要介绍了分级的意 义、分级效率、分级流程、分级机械（结构、原理、性能及 应用及维护；以及影响分级机工作性能的主要因素等。
上次教学内容检查与回顾 20100518
1.据图分析颗粒流体三种流态特征
1-流化管；2-多孔板； 3-固体颗粒4-流体入口； 5-压强计 图2-5 流化管示意图 图2-6 理想流态床的压降、空隙率与流速的关系
第一节分级性能的评价指标
• 1分级效率 • 1.1分级效率定义 • 分级操作后获得的某种粒度的质量与分级操作前粉体中所 含该粒度的质量之比称为分级效率，用式（3-1）表示。
N c (1 b ) c b 1
Gc c(b a) c 100% Fa a(b c)
(3- 7)
T (1 b) (c a)(1 b) c 100% F (1 a) (c b)(1 a)
c(a b)(1 a ) a (c a )(1 b) a (c b)(1 a ) N a(c b)(1 a ) a(c a)(1 b) b(c a )(1 a ) a(c b)(1 a) (c a)(a b) (3-8) a(c b)(1 a )
F ＝T ＋ G Fa＝Tb＋Gc
（3-2） (3-3)
由式（3-2）×b-（3-3）得 F(b-a)=G(b-c) G/F=(b-a)/(b-c) (3-4)
由式（3-2）×c-（3-3）得 F(c--a)=T(c-b) T/F=(c-a)/(c-b) (3-4b)
T,b FX
F,a
选粉机效率计算公式
图 3-2
2.循环负荷
• 循环负荷（或称循环负荷率）是指选粉机 回料量T与成品量G之比，也是圈流粉磨系 统的一项重要工艺参数。 • 根据式（3-2）、（3－3）可得出循环负荷 为： • L=T/G=(c-a)/(a-b) （3-9）
• 在圈流粉磨操作中，在磨机粉磨能力与选粉机的选粉能力基 本平衡的条件下，在一定范围内适当提高循环负荷可使磨内 物料流速加快，增大细磨仓的物料粒度，减少衬垫作用和过 粉碎现象，进一步强化了磨机的粉磨能力，使整套粉磨系统 的生产能力提高。 • 如果粉磨水泥，当循环负荷增加时，也增加了回料中所含的 水化较慢的30～80μm颗粒，经过磨机的再粉磨，就能增加 水泥中小于 30 μm的微粒含量，以提高水泥强度。因此，适 当增大循环负荷是有好处的。但是若循环负荷过大，会使磨 内物料的流速过快，因而粉磨介质来不及充分对物料作用反 而会使水泥颗粒组成过于均匀，小于 30μm颗粒的含量少， 以致水泥强度下降。当循环负荷太大时，选粉效率会降低过 多，甚至会使磨内料层过厚。出现球料比过小的现象，粉磨 效率就会下降。结果使磨机产量增长不多，而电耗由于循环 负荷增长而增加，在经济上不合算。