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。
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。
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。
【精品文章】粉体分级技术初探及基本概念解析
粉体分级技术初探及基本概念解析
一、粉体分级的基本概念
在现代各工业领域的使用中，往往要求超细粉体产品处于一定的粒度分布范围。
另外，在粉碎过程中，粉体中往往只有一部分产品达到了粒度要求，而另一部分产品却未达到粒度要求，如果不将这些已达到要求的产品及时分离出去，而将它们与末达到要求的产品一道再粉碎，则会造成能源浪费和部分产品的过粉碎问题。
为此，在超细粉体生产过程中要对产品进行分级处理。
一方面控制产品粒度处于所需分布范围，另一方面使混合粉料中粒度已达到要求的产品及时地被分离出去。
这种将有效的粒度分布范围的粉体分选出来的工艺环节就叫做粉体分级。
二、常见粉体分级方法
对普通粉体的分级通常是采用筛分法，然而目前最细的筛网孔径也只有20μm左右(即600目左右)，再考虑到实际筛分过程中超细粉体对筛孔的堵塞问题，因此，在实际生产中超过325目的筛网用于干粉分级无实际工业化使用的意义。
采用普通的常规筛分技术及设备无法对超细粉体进行分级处理，必须研究新的超细粉体分级设备及技术。
到目前为止，已研究成功和正在研究并公开报导的超细粉体的分级方法较多，但分级效果较理想的技术和设备并不多。
根据被分级物料的状态可分为干法分级和湿法分级。
新近又研究了一种介于干法分级和湿法分级之间的分级方法，即超临界分级。
另外，根据分级力场的不同，分级方法又可分为：重力场分级、离心力场分级、惯性力场分级、电场力分级、磁场力分级、热梯度力场分级以及色谱分级等。
对。
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
第三章粉体力学
2 n
图8-1 不同尺寸分离球间液体桥联的粘聚模型
3.2 固体表面间的摩擦力 摩擦力等价于由一个固体对抗与其接触的另一个固体运动的 阻力。这个力正切于接触面。 静摩擦系数是物体即将运动时的最大摩擦力与相应的正压力 之比值。 动摩擦系数是两个相对运动的表面间摩擦力与接触面上的正 压力之比值
eyl粉体密实的最大主应力和最小主应力与有效内摩擦角的关系粉体流动性随着的增大而降低粉体的有效屈服轨迹及开放屈服强度eyl353粉体的开放屈服强度在一个筒壁无摩擦的理想的圆柱形筒内即无剪应力a使粉体在一定的预密实应力作用下压实然后除去圆筒在不加任何侧向支承的情况下即0如果被预压实的粉体试块不坍塌b则说明其具有一定的固结强度换言之如果单纯施加垂直压力使试块破坏则发生破坏时的压应力即为相当于条件下的固结强度亦即开放屈服强度
f ( )
当粉体开始滑移时，若滑移面上的切应力τ与正应力σ成正 比 c c 库仑定律 这样的粉体称为为库仑粉体，
c
粉体的摩擦系数，又称内摩擦系数，
初抗剪强度，C=0的粉体称为简单库仑粉体。
c
库仑定律是粉体流动和临界流动的充要条件：
①当粉体内任一平面上的应力 c c 时，粉体处
3、最大主应力和最小主应力 值
由（3.8）可知，σ 随θ 角变化，故其最大和最小值可通过
对式（3.8）取极值
式3-8取微分
d ( x y ) sin 2 2 xy cos 2 0 d
令此时的θ 为Ψ ，则
xy tan 2 ( x y ) / 2
3.1.2 颗粒间的内聚力
粉体颗粒间最基本和最常见的内聚力有范德华力、 静电吸引力、液体桥联力和固体桥联力。此外，还有颗 粒表面断键形成的活性点之间的作用力和颗粒表面吸附 活性基团之间的作用力，以及颗粒粗糙表面之间凹凸部 分的机械啮合力等。
图8-1 不同尺寸分离球间液体桥联的粘聚模型
3.2 固体表面间的摩擦力 摩擦力等价于由一个固体对抗与其接触的另一个固体运动的 阻力。这个力正切于接触面。 静摩擦系数是物体即将运动时的最大摩擦力与相应的正压力 之比值。 动摩擦系数是两个相对运动的表面间摩擦力与接触面上的正 压力之比值
eyl粉体密实的最大主应力和最小主应力与有效内摩擦角的关系粉体流动性随着的增大而降低粉体的有效屈服轨迹及开放屈服强度eyl353粉体的开放屈服强度在一个筒壁无摩擦的理想的圆柱形筒内即无剪应力a使粉体在一定的预密实应力作用下压实然后除去圆筒在不加任何侧向支承的情况下即0如果被预压实的粉体试块不坍塌b则说明其具有一定的固结强度换言之如果单纯施加垂直压力使试块破坏则发生破坏时的压应力即为相当于条件下的固结强度亦即开放屈服强度
f ( )
当粉体开始滑移时，若滑移面上的切应力τ与正应力σ成正 比 c c 库仑定律 这样的粉体称为为库仑粉体，
c
粉体的摩擦系数，又称内摩擦系数，
初抗剪强度，C=0的粉体称为简单库仑粉体。
c
库仑定律是粉体流动和临界流动的充要条件：
①当粉体内任一平面上的应力 c c 时，粉体处
3、最大主应力和最小主应力 值
由（3.8）可知，σ 随θ 角变化，故其最大和最小值可通过
对式（3.8）取极值
式3-8取微分
d ( x y ) sin 2 2 xy cos 2 0 d
令此时的θ 为Ψ ，则
xy tan 2 ( x y ) / 2
3.1.2 颗粒间的内聚力
粉体颗粒间最基本和最常见的内聚力有范德华力、 静电吸引力、液体桥联力和固体桥联力。此外，还有颗 粒表面断键形成的活性点之间的作用力和颗粒表面吸附 活性基团之间的作用力，以及颗粒粗糙表面之间凹凸部 分的机械啮合力等。
《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
第四章 粉碎、筛分、分级.混合、制粒
目的是使药料变熟．便于干燥与粉碎
2. 干法粉碎与湿法粉碎 1）干法粉碎 系指将药物经适当干燥，使
药物中的水分低于5％再粉碎的方法。 2）湿法粉碎 系指在药物中加入适量水或 其他液体一起研磨粉碎的方法。
即加液研磨法：选用的液体以药物遇 湿不膨胀，两者不起变化，不妨碍药效 为原则。
目的：液体分子可降低物料分子间引力。
2）机壳通入低温冷却水，在循环冷却下进行 粉碎；
3）物料与干冰或液化氮气混合后进行Βιβλιοθήκη 碎； 4）组合应用上述冷却法进行粉碎。
机械式粉碎机
万能磨粉机 应用较广泛
组成：两个带钢齿圆盘, 环形筛板。
两个钢齿盘分别为 定子和转子，相互交 错，高速旋转时，药 料在钢齿间被粉碎。
应用时，先打开机 器空转，待高速转动 再加入药料，以免阻 塞于钢齿间而增加电 动机起动时的负荷。
对刺激性或有毒药物可避免粉尘飞扬。
❖ 樟脑、薄荷脑等常加入少量液体(如乙醇、水) 研磨；
❖ 朱砂、珍珠、炉甘石等采用传统的水飞法：
在水中研磨，当有部分细粉研成时，使其混 悬并倾泻出来，余下的药物再加水反复研磨、倾 泻，直至全部研匀，再将湿粉干燥。现在多用球 磨机代替。
湿法粉碎通常对一种药料进行粉碎，故亦是 单独粉碎.
之降低。
气流磨
❖ 利用高速弹性气流喷出时形成的强烈多相紊流场， 使其中的固体颗粒在自撞中或与冲击板、器壁撞击 中发生变形，破裂，而最终获得粉碎。
❖ 由于粉碎由气体完成，整个设备无活动部件，粉碎 效率高．可以完成粒径在5微米以下的粉碎，并具 有粒度分布窄、颗粒表面光滑，形状规整、纯度高、 活性大、分散性好等特点，是一种超微粉碎方式。
气流粉碎机
循环管式气流磨
❖ 优点：
2. 干法粉碎与湿法粉碎 1）干法粉碎 系指将药物经适当干燥，使
药物中的水分低于5％再粉碎的方法。 2）湿法粉碎 系指在药物中加入适量水或 其他液体一起研磨粉碎的方法。
即加液研磨法：选用的液体以药物遇 湿不膨胀，两者不起变化，不妨碍药效 为原则。
目的：液体分子可降低物料分子间引力。
2）机壳通入低温冷却水，在循环冷却下进行 粉碎；
3）物料与干冰或液化氮气混合后进行Βιβλιοθήκη 碎； 4）组合应用上述冷却法进行粉碎。
机械式粉碎机
万能磨粉机 应用较广泛
组成：两个带钢齿圆盘, 环形筛板。
两个钢齿盘分别为 定子和转子，相互交 错，高速旋转时，药 料在钢齿间被粉碎。
应用时，先打开机 器空转，待高速转动 再加入药料，以免阻 塞于钢齿间而增加电 动机起动时的负荷。
对刺激性或有毒药物可避免粉尘飞扬。
❖ 樟脑、薄荷脑等常加入少量液体(如乙醇、水) 研磨；
❖ 朱砂、珍珠、炉甘石等采用传统的水飞法：
在水中研磨，当有部分细粉研成时，使其混 悬并倾泻出来，余下的药物再加水反复研磨、倾 泻，直至全部研匀，再将湿粉干燥。现在多用球 磨机代替。
湿法粉碎通常对一种药料进行粉碎，故亦是 单独粉碎.
之降低。
气流磨
❖ 利用高速弹性气流喷出时形成的强烈多相紊流场， 使其中的固体颗粒在自撞中或与冲击板、器壁撞击 中发生变形，破裂，而最终获得粉碎。
❖ 由于粉碎由气体完成，整个设备无活动部件，粉碎 效率高．可以完成粒径在5微米以下的粉碎，并具 有粒度分布窄、颗粒表面光滑，形状规整、纯度高、 活性大、分散性好等特点，是一种超微粉碎方式。
气流粉碎机
循环管式气流磨
❖ 优点：
粉体课程3
原料物性 分级粒径的 影响因素 原料物性、要求 的产品细度 分级机结构 操作参数 分级粒径的 大小 分级机结构 及操作参数
分级机设计流程
分级粒径（切割粒径）(Cut Size)
理想分级 曲线
分级后d＞dc的粗颗粒全部位于粗粉中， 并且粗粉中无粒径小于dc的细颗粒，而 细粉中全部为d＜dc的细颗粒，无粒径大
分级误差在粗细粉及原料频率分布曲线中的体现
细 粉
粗 粉
图3 理想分级与实际分级的频率分布曲线
9.1.3 分级粒径（DT）
也称切割粒径、分级径、分级点等。在数值上等于特罗姆曲 线（Tromp curve）中，部分分级效率等于50％所对应的粒径。 分级原料中粒径等于DT的颗粒，其回收率为50%，也就是说， 被分到粗粉组的概率与被分到细粉组的概率相同。 分级粒径的大小，在一定程度上反映了分级产品的细度，但 与分级产品的平均粒径是两个不同的概念。
CHAPTER NINE
分级、分离
SEPARATION AND CLASSIFFICATION
分离和分级的概念： （Concepts of Separation and Classification）
分离（Separation）： 将混合粉体中性质不同的组分进行分离以及将固体颗粒 从流体中分离出来的操作。 固-液分离如过滤 密度、颗粒 形状、磁性、 憎（疏）水 性、化学性 质等
1.1 分级的定义
1、分级的一般性定义 按照某种标准，对大量事物逐个进行判断，并将其分别划 分到相应事物群中去的操作的总称。 在该定义中，含如下四方面的内容： （1）分级对象是大量事物的集合体； （2）分级的结果是由这些事物分别构成的集合体； （3）分级是对事物个体的特性逐个进行评价和判断，而不是 对集合体的特性的评价； （4）评价标准可根据分级对象、目的的不同而不同。
分级机设计流程
分级粒径（切割粒径）(Cut Size)
理想分级 曲线
分级后d＞dc的粗颗粒全部位于粗粉中， 并且粗粉中无粒径小于dc的细颗粒，而 细粉中全部为d＜dc的细颗粒，无粒径大
分级误差在粗细粉及原料频率分布曲线中的体现
细 粉
粗 粉
图3 理想分级与实际分级的频率分布曲线
9.1.3 分级粒径（DT）
也称切割粒径、分级径、分级点等。在数值上等于特罗姆曲 线（Tromp curve）中，部分分级效率等于50％所对应的粒径。 分级原料中粒径等于DT的颗粒，其回收率为50%，也就是说， 被分到粗粉组的概率与被分到细粉组的概率相同。 分级粒径的大小，在一定程度上反映了分级产品的细度，但 与分级产品的平均粒径是两个不同的概念。
CHAPTER NINE
分级、分离
SEPARATION AND CLASSIFFICATION
分离和分级的概念： （Concepts of Separation and Classification）
分离（Separation）： 将混合粉体中性质不同的组分进行分离以及将固体颗粒 从流体中分离出来的操作。 固-液分离如过滤 密度、颗粒 形状、磁性、 憎（疏）水 性、化学性 质等
1.1 分级的定义
1、分级的一般性定义 按照某种标准，对大量事物逐个进行判断，并将其分别划 分到相应事物群中去的操作的总称。 在该定义中，含如下四方面的内容： （1）分级对象是大量事物的集合体； （2）分级的结果是由这些事物分别构成的集合体； （3）分级是对事物个体的特性逐个进行评价和判断，而不是 对集合体的特性的评价； （4）评价标准可根据分级对象、目的的不同而不同。
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。
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。
第三章 粉体的物性与流变学
6 0.707 0.1834
0.2595
12
系
空隙率的推导（立方最密填充） 设单元体的棱长为a，球半径为R
单元体的体积 V0 a3 (2R)3 8R3
球的体积 V 4 R3
3
填充率 V 0.5236
V0 6
空隙率 1 0.4764
相当于把一个半径为 R的球放入到边长为 2R 的立方体中18
常用的测定方法： 注入法 排出法 倾斜角法
<
<
33
2.1 休止角的测定方法
将粉体注入到某一有限直径 的圆盘中心上，直到粉体堆 积层斜边的物料沿圆盘边缘 自动流出为止，停止注入， 测定休止角θ。
h
tan=h/r
r 34
崩塌角：测定休止角后，将重物至某定高处自由 落下，使料堆产生振动，此时形成的锥角。
4.5 内摩擦角：
N F
N
F
F i N
物体在平面或斜面运动示意图
i (对无附着性粉体) i tan i
i 内摩擦角
粉体层上任意一点的应力关系
45
4.6 内摩擦角的确定 直剪试验
1—砝码 2—上盒 3中盒 4—下盒 图 直剪试验
46
垂直应力 /9.8×104Pa 剪切应力τ/ 9.8×104Pa
9
(a) 装配图
(b) 流速漏斗 松装密度测定装置一
(c) 量杯
10
(1) 漏斗 (2) 阻尼箱 (3) 阻尼隔板 (4) 量杯 (5) 支架
松装密度测定装置二
11
第二节 粉体的填充与堆积
一、粉体的空隙率 空隙率（porosity）是粉体中空隙所占有的比率。 粒子内空隙率 内=（Vg-Vt ） / Vg =1-g / t 粒子间空隙率 间= （ V-Vg ） / V = 1- b/g 总空隙率 总= （ V -Vt ） / V =1- b/t
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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 3-3 图 3-4
• • • • •
一级圈流水泥磨 C=150～300％ 二级圈流水泥磨(短磨) C=300～600％ 一级圈流干法水泥生料磨 C=200～450％ 风扫式水泥生料磨 C=50～150％ 一级圈流湿法水泥生料磨 C =50～300％
• 对于同一台选粉机来说，选粉效率随着循环负荷的增加 而降低(图3-8)。必须指出，在圈流粉磨系统的操作中， 并不像其它单纯以离析为目的操作那样，一味追求较高 的选粉效率。如果选粉效率不适当地提高，而循环负荷 却不适当地降低，物料在磨内被磨得相当细之后才能卸 出，这时开流粉磨系统所有的垫衬作用和过粉碎现象就 严重起来，导致产量降低。如果选粉效率太低，则循环 负荷太大，同样造成磨机效率降低，产质量也下降。因 此．选粉效率也应当控制在适当范围。根据生产统计资 料，粉磨水泥生料或水泥时，选粉效率一般控制在50— 70%为宜。当循环负荷较大时，甚至低于50%也可以。 • 循环负荷和选粉效率都影响粉磨系统的产量和质量，因 此，当考虑循环负荷和选粉效率是否恰当时，不仅要注 意到产量，而且也要注意到产品的粒度组成。
上次教学内容检查与回顾 20120306
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。
图3-5部分分级效率曲线
图 3-6
4分级精度
• 图3-6中曲线2、3为实际分级的曲线，从中可 以看出实际分级结果与理想分级结果的区别表 现在部分分级曲线相对于曲线1的偏离，其偏 离的程度即曲线的陡峭程度可以用来表示分级 的精确度，即分级精度。定义为部分分级效率 为75%和25%的分级粒径的比值
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。
• 虽然选粉机没有粉碎物料作用，产品中细粉量的 多少取决于磨机的粉磨效率。然而，选粉机的选 粉效率（分级效率）也会影响到磨机的粉磨效率。 选粉机是不可能将粉磨物料中的合格产品全部分 离出的。例如颗粒之间的撞击粘结，局部涡流、 选粉机小风叶对各个颗粒的撞击机会并非均等以 及细粉沉降区的收集效率不高，在回磨粗粉中总 会混有一部分未分离出的合格产品，粗颗粒亦可 能落入细粉中。
• 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。
5 分级效果的综合评价
• 判断分级设备的分级效果需从分级效率、 分级粒径、分级精度几个方面综合判断。 譬如，当ηN、K相同时，d50越小，分级效 果越好；当ηN、d50相同时，K值越小，即 部分分级效率曲线越陡峭，分级效果越好。 如果分级产品按粒度分为二级以上，则在 考察牛顿分级效率的同时，还应分别考察 各级别的分级效率。
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。
• 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 分级精度指数K。
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 反映分组设备的分级性能，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
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
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 )
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。
的关系
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37粉磨效率与循环负荷的关系
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 ' )
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。