分級的作用是控制粉碎過程的進行和控制最終產品的粒度,干式分級是以氣體(一般為空氣)為媒介實現的分級,在水源緊缺和干旱地區,以及工藝過程不允許存在水的情況下,干式分級是唯一的選擇。在嚴寒地區,干式分級的應用也不受影響。干式分級節約了大量的水,還消除了濕式分級后續脫水的問題,是有效的節能分級方式。
常見的干式分級設備有雙葉輪空氣分級機、O-Sepa渦流分級機、旋風分離器、渦輪分級機、重力沉降分級機、慣性分級機和射流分級機等。
1、雙葉輪空氣分級機
德國Gebr Pfeiffer公司的SUV雙葉輪空氣分級機利用重力沉降和離心沉降原理分級,產品粒度最細可達-40μm。
SUV雙葉輪空氣分級機
該設備有內、外兩個立式圓筒,圓筒下部均連接圓錐筒。圓筒內部有上、下兩個葉輪,上葉輪為徑向流葉輪,下葉輪為軸向流葉輪,下葉輪下部裝有撒料盤。內圓筒下部裝有百葉窗式導板。工作時,兩個葉輪分別以獨立的驅動系統帶動旋轉,物料從設備上部中心給料管給到撒料盤上,隨撒料盤旋轉撒向圓周方向,同時受到下葉輪產生的上升氣流的作用。粗顆??朔仙龤饬鞯淖饔玫竭_內圓筒內壁,沿內圓筒內壁下落成為粗產品。細顆粒隨氣流上升。然后以更強的離心運動從上、下葉輪之間拋向外圓筒內壁,沿外圓筒內壁下落成為細產品。內、外圓筒之間的氣流經百葉窗式導板進入內圓筒,上升成為循環氣流。
2、O-Sepa型渦流分級機
日本小野田水泥公司的O-Sepa型渦流分級機廣泛應用于水泥產品分級,是第三代選粉機的代表。該機主要結構包括撒料盤、葉輪、一次風管、二次風管、三次風管、導向葉片和外殼等。
O-Sepa型渦流分級機
該機利用離心沉降和重力沉降分級原理工作,一次和二次進風通過導向葉片進入機內,給料經撒料盤撒向分級區,隨葉輪旋轉以及一次和二次進風產生的水平旋轉空氣流運動。粗顆粒離心沉降到外圓周處,沿設備外殼下落,與三次進風的上升氣流遭遇,粗顆粒借助重力沉降到下部排出,細顆粒隨氣流上升從上部出口排出,產品粒度可達-32μm 80%。
3、旋風分離器
旋風分離器
旋風分離器是典型的干式離心沉降分級設備,其主體由上部的圓筒和下部的截錐組成,圓筒頂部從上到下沿中軸線插入一個芯管,截錐底部有粗產品出口。給料隨氣流從圓筒上部靠近外圓周處切向進入,受分級腔形狀制約形成旋流運動,物料顆粒在氣流中產生徑向離心沉降運動。粗顆粒離心沉降速度較快,運動到靠近筒壁處,然后沿筒壁下滑從底部排出。細顆粒離心沉降速度較慢,懸浮到靠近軸心部,隨氣流進入芯管向上排出。實際應用中有許多改進型產品,以適應不同的分級要求和獲得更高的分級性能。旋風分離器的分級粒度與其規格(筒體直徑)有關,規格越小,分級粒度越細。
德國Hosokawa Alpine公司的CC系列旋風分離器以良好的內部循環設計達到較高的分級效率,分級切點粒度為5~100μm。
4、渦輪分級機
渦輪分級機是目前應用最廣泛的干式超細分級設備之一,它利用了離心沉降分級原理。其主要工作部件是渦輪(分級輪),渦輪上裝有許多葉片,形成徑向間隙。
工作時,渦輪高速旋轉,物料顆粒經給料管進入分級腔,然后隨上升氣流向上運動,受設備結構和氣流流向的制約,從渦輪的外圓周穿過葉片的間隙。渦輪旋轉使氣流以及其中的物料顆粒作圓周運動從而形成離心沉降過程,粗顆粒向外圓周方向沉降到設備內壁處下落,細顆粒隨氣流穿過葉片間隙,從渦輪中心處排出。渦輪形狀有圓柱形和截錐形等,安裝軸向位置可以是水平或垂直,每臺分級機可以裝有1~6個渦輪。葉片方向可以是徑向或與半徑成一定角度,葉片數量或多或少,葉片間距或大或小。調節渦輪轉速和氣流量,可連續改變分級粒度,分級粒度范圍為1~300μm。
ATP渦輪分級機
德國Hosokawa Alpine公司的Turboplex ATP渦輪分級機是國際先進產品,采用圓柱形分級輪,有單輪和多輪設備。該設備的新進展是新一代NG型分級輪,利用剛性渦壓力損失低的特點,采用以剛性渦原理工作、具有新的幾何形狀的葉片。NG型分級輪能使物料更好地分散,縮短顆粒在分級區內的滯留時間。與原分級輪相比,分級所需的壓力差只有原來的一半,鼓風能量可節約30%~50%。其分級粒度d50最細可達0.5μm,d97可達4μm以下。另一種新型TTC型分級輪長徑比為2:1,外圓周線速度高達120m/s,壓力損失可減少約50%,分級粒度d97可達2~4μm。
德國Hosokawa Alpine公司的MS型渦輪分級機采用截錐形分級輪,分級粒度d97為15~150μm。其分級輪轉速較低,因而壓力損失和磨損速度較低。
5、干式重力沉降分級設備
主要的干式重力沉降分級設備有水平流型、垂直流型和曲折流型重力分級機等,均用于超細階段。
干式重力沉降分級設備
在水平流型設備中,物料顆粒一方面受重力作用作沉降運動,另一方面受水平氣流作用水平運動。不同粒度的顆粒沉降速度不同,到達底部出口處時水平運動的距離也就不同。粗顆粒運動距離較近,細產品運動距離較遠,最細的產品則始終處于懸浮狀態而從上部隨氣流排出。
在垂直流型設備中,物料顆粒與氣流垂直相向運動,粗顆粒沉降速度大于氣流速度而沉降到底部排出,細顆粒沉降速度小于氣流速度而隨氣流從上部排出。
在曲折流型設備中,物料顆粒除了受重力和上升氣流的作用以外,還受曲折路徑的影響。粗顆粒在曲折路徑中發生碰撞后會更快地下落,從而提高了下落的速度。
德國Hosokawa Alpine公司的MZM和MZF型曲管分級機分級粒度d97為0.1~10mm,生產能力最大可達200t/h,用于農產品、食品、塑料和廢棄物回收等工業。
6、干式慣性分級設備
主要的干式慣性分級設備有直線型、曲線型、百葉窗型和K型慣性分級機,切點粒度在0.5~50μm。
干式慣性分級設備
在直線型設備中,物料顆粒隨氣流進入機內,由于容積突然增大,氣流速度陡降,對顆粒的浮力陡然減小,使得顆粒在分級空間內一方面作水平慣性運動,另一方面作自由落體運動。粗顆粒慣性較大,到達底部時的水平運動距離較遠,細顆粒慣性較小,水平運動距離較近。極細顆粒始終處于懸浮狀態,隨氣流向上排出。
在曲線型設備中,分級腔斷面為曲線,物料顆粒隨氣流進入分級腔后,慣性較大的粗顆粒運動到腔壁附近,而慣性較小的細顆粒隨氣流運動到靠近中部,從而相互分離。
在百葉窗型設備中,給料沿百葉窗外壁下落,氣流在百葉窗縫處突然轉向進入窗內。粗顆粒慣性較大,克服氣流作用繼續下落;細顆粒慣性較小,被氣流帶入窗內,進一步進入重力沉降分級過程分為中、細兩個產品。
在K型設備中,氣流攜帶物料顆粒運動時突然轉向,粗顆粒慣性較大,繼續向前運動,細顆粒慣性較小,隨氣流轉向。
7、射流分級機
射流分級機是利用射流技術、慣性原理和附壁效應的干式超細分級設備。射流技術用于給料,可使給料顆粒獲得必要的進口速度和使氣流更好地產生附壁效應。附壁效應是指當流體(液體或氣體)與其流過的物體表面之間存在表面摩擦時,流體的流速會減慢。只要物體表面的曲率不是太大,依據流體力學中的伯努利原理,流速的減緩會導致流體被吸附在物體表面上流動。
射流分級機
射流分級機基本工作原理:物料隨壓縮空氣(主氣流)經射流噴嘴射入分級腔,在靠近其射入方向的一個側面存在突出的內壁,主氣流在附壁效應規律支配下,在控制氣流的配合下,沿突出的內壁流動。不同粒度的顆粒在慣性規律支配下和氣流作用下沿不同的軌跡運動,粒度越粗方向改變較小,粒度越細運動方向隨氣流改變的越多。由此形成從粗到超細的不同粒度產品。調節兩個控制氣流可改變分級粒徑。
來源:吳建明.當前技術水平的干式分級設備[J].有色金屬(選礦部分).
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