粉体粉碎与分离

工业应用：水泥业、陶瓷业、燃料业、建筑材料、耐火材料、食品、 医药、冶金等。 粗粒、细粒、超细粉粒，直至纳米颗粒
水泥球磨机
• 球磨机功率计算常用经验公式由以下三种：
G N 0.2VD0 n V
0.8
N 0.148D0 n 0.2
N 0.184 0 n 6.16 5.75 VD
s
（3）袋式除尘器
种类：脉冲喷吹式、气环反吹式、回转反吹式、气箱脉冲式
中部振打袋式收尘器
袋式过滤器结构图
常规袋式除尘器可过滤1～10μm的尘粒，
振动清灰每6分钟一次，气环反吹每1分钟一次
除尘效率可稳定在98%以上。
袋式除尘器过滤布材料：
棉、毛、尼龙、涤纶、玻璃纤维、丙纶、耐顿、特氟隆等， 经过编制、纺织、粘结、热压等工艺制造袋状。
(2)摇动筛
摇动筛是由曲柄连杆机构直接带动筛框运动，筛框的主运动 为往复摇晃而得名 .
特点：摇动筛其结构简单，工作性能稳定，对进料均匀性要求低， 可以制造成大型筛。转速较慢，筛分效率低，筛孔容易堵塞，颗 粒与筛网摩擦较大，筛网寿命降低。工业上用来分离粗、中颗粒 的物料较多
（3）回转筛
回转筛是由筛网的运动沿轴线旋转而得名 。 种类：圆筒筛、圆锥筛、多棱筒筛和多棱锥筛。 多数回转筛为卧式，倾斜3°～10°，也有立式圆筒筛。
锤式破碎机种类：
单转子锤式破碎机
锤片式粉碎机
锤式粉碎机
齿爪式粉碎机
双转子锤式破碎机
一般快速锤式破碎机的转子圆周速度为υ=30～50m/s， 转子转速n为： 60
n
D
（经验公式）
锤式破碎机选配电动机功率：
Ne KD Ln
2
(kW )
式中：L——转子长度，m； D——转子直径，m； K——系数，K=0.1～0.15； n——转子转速，r/min。
CLP型旋风除尘器
扩散型旋风除尘器
多管型旋风除尘器
CLS型湿式旋风除尘器
旋风除尘器力学参数计算
：
ut2 惯性离心力： Fg d 3 s 6 r

颗粒向心力：
ut2 Fr d 3 6 r

颗粒阻力： F d
式中：

4
d2
ur2
2
d ——颗粒的直径；
——颗粒的密度； ——流体密度； ur ——颗粒与流体在径向上的相对速度，m/s； ——阻力系数。
（2）锤式破碎机
• 锤式破碎机的特点： 优点：粉碎比大（i=10～50）、生产能力高、单位产量能耗 低、体积紧凑、结构简单、操作方便。 缺点：但锤头、蓖条、衬板磨损大，金属材料消耗多，检修 时间长，不易粉碎粘湿物料。 主要用来粉碎石灰石、煤、页岩、石膏；药剂、染料、化妆 品、糖及食品谷物等。 可得到粒度为25～35mm的产品，用作细粉碎时，可得 到粒度为10mm以下的产品。
• 2.3.1 粉碎机理与方法
• 施加更高的外力打破固体物质分子间具有的凝聚力，产生 弹性变形，而后进入塑性变形，材料发生破坏。大多数材料 的破坏断面沿最大剪应力面断裂。
•
物料的破碎主要施力形式有压缩、冲击、剪切、弯曲和摩 擦等。 粗碎和中碎的过程中以压缩和冲击为主； 对于超细粉碎则以摩擦和剪切为主； 对于纳米级材料颗粒的取得则更注重采用化学气液相法。 （a）压碎；(b)击碎；(c)磨碎；(d)劈碎；(e)折断
(b) 多层圆形筛
(a) 单层圆型筛
圆框型振动筛结构
(c) 双层圆形筛
• 激振力： • 固有频率：
F0 m1e 2
p k m
m1e 2
• 强迫振动的振幅： A k m 2 2 2 式中： p ——振动筛的固有频率，1/s； A——筛框的振幅，mm； k ——支撑弹簧的刚度，kg/cm； m ——振动系统的总质量，kg； m1 ——激振器的偏心质量，kg； ——激振器转轴的角速度，1/s； e ——偏心质量的偏心距，mm； ——振动系统的阻尼系数
N ——球磨机有效功率，kW； V ——球磨机的有效容积，m3； D0 ——筒体有效内径，m； ——球磨机实际工作转速，r/min； G ——筒内研磨球装载总量，t； ——筒内研磨球填充率。
n
（2）气流磨
气流磨又称气流粉碎机，利用高速喷射气流来携带被粉碎 物料，使固体颗粒产生自相互撞击与冲击板和器壁撞击，颗粒 发生变形、破裂和粉碎。 制造：5μm的超细粉粒。
用于选矿、选煤、粮食、食品、医药、涂料和染料等行业中
2.4.2.2选粉设备
•（1）粗粉分离器 • 粉体粒径：一般在50～5μm • 粗粉分离器：（又称通过式分离器） • 分离原理：
利用粉体在流动中的惯性力、重力和旋转惯性力的作用， 在迫使气流减速、转向流动中，实现粗颗粒分离。
粗粉分离器特点：
分离器无运动件、无需动力，结构简单，使用方便，可在粉 体工艺流程中形成闭路系统。但必须由鼓风机或引风机输送 气流，进口反射锥和上部叶片容易被磨损。
川崎-维达格型（日本）
进料口在顶部，物料落到小叶轮盘上，随叶轮盘的旋转而被甩向周边，由惯 性力作用冲击分级室内壁，沿壁面下落，粗颗粒落入下部锥体，由排料口排出。
旋风式选粉机结构图
（3）新型选粉机
高效选粉机结构简图
MDS型高效选粉机结构
2.4.3 除尘设备
• 当颗粒粒经小于50μm以后，粉尘在空气中漂浮和弥漫， 造成环境污染，严重时造成地区危害。
4 3
2
4 3 2
(a)
(b)
(c)
(d)
颚式破碎机功率：
• 经验公式
• 简摆颚式破碎机功率： N 6.8snLH • 复摆颚式破碎机功率： N 12 rnLH
式中:
L——进料口的长度，m； H——颚板腔的高度，m。 r——偏心轴的偏心距 r≈s/2，m。 n——偏心轴转速，r/min； s——活动颚板下端水平行程距离，cm。
分离效率：
n =有用成分回收率-无用成分残留率
粒径大于50μm的为粗粒体，
粒径小于50～5μm的为细粉体。
颗粒与粉体分级方法分两类：
机械分级、流体分级
机械分级
筛网分离：将粉粒状物料按粒径大小进行分离。 筛分的粒径范围一般为100～0.05mm之间。 设备有振动筛、摇动筛、回转筛、粗粉分离器、离心式 选粉机、旋风除尘器 。
2.3.2 初级粉碎设备
• 对物料进行粗、中、细颗粒的粉碎 。
常见设备：(1)颚式破碎机；(2)锤式破碎机；(3)反击式 破碎机；(4)辊式破碎机；(5)轮碾机；(6)立式磨
（1）颚式破碎机
颚式破碎机分：简摆式、复摆式、组合摆式和液压颚式。 一般钳角α=22°～33°
1 1 液压缸 4 3 4 2 3 1 1
2.3 粉碎过程及设备
• 物料的粉碎：在各行各业都采用。 铁矿石、焦炭与喷 吹燃料、石灰石和
白云石（熔剂)
原料：石灰石、黏 土、铁矿石及煤等
水泥生产过程
回转窑
回转窑
石英石破碎流程
选矿过程
粉碎的分类：
（1）按颗粒尺寸分
大物料的粉碎叫破碎，破碎出粗粒、中粒和细粒。 颗粒进一步细粉碎叫磨碎。
工业上常用除尘、收尘设备：
沉降室、旋风除尘器、袋式除尘器、电除尘器和水除尘器
（1）沉降室 收集颗粒大于50μm的粉尘
重力沉降室
容积式重力沉降室
（2）旋风除尘器
适合分离大于10μm以上的颗粒，除尘效率在60%～90% 广泛应用于石化、冶金、煤炭、电力、矿山等行业。
旋风除尘器
螺旋型旋风除尘器常见型号CLT/A
（3） 反击式破碎机
• 有单转子和双转子两种
转子的转动方向也分：不可逆转和可逆转形式。
优点是：使物料反复多次的冲击，破碎效率高，动力消耗低，产品粒 度均匀，粉碎比大（i=20～60），结构简单，维修方便，适应性强。
（4）辊Hale Waihona Puke Baidu式破碎机
• 辊压破碎机分类：
辊式破碎机； 辊压机； 齿辊式磨粉机。
辊式破碎机 又称颚辊式破碎机
气流被吹入分离器内气流速度为15～20m/s。
截面增大处气流速度降低为4～6m/s。
进气
粗粉分离器
立式选粉机结构图
（2）离心式选粉机
一种具有动力的超细颗粒选粉机，应用在粉体处理与分离中。
机型：
普通型以特蒂文特型（Sturtevant）
TSU型离心式选粉机（德国） GLF型离心式选粉机（中国） 第二代选粉机是旋风式选粉机 洪堡-维达格型（德国）
（4）电收、水收除尘器
电收除尘器一般可吸收大于0.1μm的粉尘颗粒，收尘效率在 98～99.998%之间。
原理：利用由高压直流电所形成的正、负两极之间的不均匀电
场来实现除尘的。
水收除尘器：
湿式除尘器也叫水雾除尘器
利用粉尘气流与水雾、液膜或水泡的交叉对流，粉尘颗粒被吸 附在微液珠中，然后随液体沉降到泥浆槽内排出。 除尘效率高达到95～98%。 常见结构有：水浴除尘器、泡沫除尘器、冲激除尘器等。
总称 分类 破碎 粉碎 细分类 粗破碎 中破碎 细破碎 粗磨碎 颗粒级别/mm 200～300 20～80 1～5 0.1～0.3
磨碎
细磨碎
超细磨碎
0.1～0.001
<0.001
（2）按粉碎设备分类： 机械粉碎：
依靠机械设备进行颗粒的粉碎。常见粉碎机械有破碎机、球磨 机、锤式粉碎机、振动磨、沙磨机、胶体磨等。
常见工艺流程
气流磨
气流磨主要类型有：
扁平式气流磨、循环管式气流磨、对喷式气流磨、硫化床对射 式气流磨 等
一般气流速度：100～200m/s
扁平式气流磨
循环管式气流磨
优点：粉碎强度大，可获得均匀的微细颗粒，表面光滑规整；结构简单，粉碎
硬度很高的物料；粉碎热敏性、易燃易爆物料；实现粉碎与干燥、混合、化学反 应等联合作业。
除尘设备：沉降室除尘 ；旋风除尘器
；袋式除尘器 ；电
收除尘器 ；水收除尘器
2.4.2.1筛分设备
机械筛按工作原理分为：振动筛、摇动筛和回转筛
（1）振动筛
最大特点：它结构简单、筛分效率高、筛网更换方便、安装使用 简单、制造成本低、工作安全可靠。 机械激振装置：采用偏心轴或偏心块结构，由偏心质量在旋转时
产生的惯性力形成激振力而迫使筛框振动。
种类：圆形轨迹振动筛、椭圆轨迹振动筛、
直线轨迹振动筛、三维振动筛
振动筛采用小振幅、高频率激振形式 振幅在0.5～10mm之间， 振动频率在每分钟600～3000次之间
筛分率较高，一般达到60%～90%，最高为98%。
园形轨迹振动筛
椭圆形轨迹振动筛
直线轨迹振 动筛
流体分级
把颗粒物分散在流体介质中，利用颗粒因粒径大小不同所产 生的沉降速度或惯性力不同的原理将其分离成不同级别。 流体介质：气体、液体。 分离的粒径范围一般在50～5μm之间。 主要设备有：离心机、旋风机、压滤机等
2.4.2 分离设备
• 主要研究干颗粒与粉体分离机械设备
筛分设备：振动筛；摇动筛；回转筛 选粉设备：粗粉分离器；离心式选粉机 ；新型选粉机；
辊压机：
两个工作辊轮，反向旋转
齿辊式磨粉机
一个转速高，一个转速低，形成差速相对转动 ，形成挤压、 研磨、剪切和齿锯作用 。
齿辊式磨 粉机
轮碾式破碎机
用在冶金、煤炭、选矿业、轻工业、陶瓷业、硅酸盐工业等。 轮碾机处理量大，但颗粒粒度最细为0.3～0.5mm
立式磨
主要类型有：MPS磨、伯力鸠斯磨、雷蒙磨、莱歇磨、彼特 斯磨、ATOX磨、OK系列磨、培兹磨等。
缺点：耗能高，辅助设备多，一次性投资大；运行条件要求高，噪 音大，粉碎成本高，容易出现粉尘环境污染。 对撞式气流粉碎机 对流式气流磨
流化床对射磨
超音喷射式粉碎机
2.4 粉体分离设备
• 分离过程基本概念 ：
分离界限：任何物料在粉碎后都需要分选或分级分离，大多 数以颗粒的粒径大小来分离，称为粒度分级。 分离精度：一般颗粒粒度分布处在正态分布或对数正态分布 的基本规律，平均粒径的偏差宽度标准值。
气流粉碎：
依靠气流对物料作用来进行的粉碎。主要设备类型有：扁平 式气流磨、循环管式气流磨、对喷式气流磨、流化床对射磨 等。
（3）按有无水分类：
湿式粉碎：被粉碎物料包含在液体、胶液或浆料中，在磨碎和研 磨过程时，可进行混合、搅拌、分散、乳化等过程。 干式粉碎：被粉碎物为干粉状，多数用机械的方法进行细粉制作。
MPS磨结构示意图
莱歇磨结构示意图
最大颗粒允许粒度为 100～150㎜，细颗粒达 到5～10μm
2.3.3 细颗粒粉碎设备
• （1）球磨式
优点：应用范围广，处理量大，能连续生产；适应多种物料 粉碎，干、湿物料都能可以；结构简单，维修方便，研磨 介质易更换。 。 缺点：研磨周期长，为获得更细颗粒，一般要连续工作几十 个小时；耗电量大，研磨效率低，单位产量能耗高达90% 以上；工作时振动大，噪音大，；设备结构庞大 。