超细粉体工业是伴随现代高技术和新材料产业发展起来的新兴产业,是继IT和信息产业之后发展最快的行业之一。超细粉体材料已在化工、建材、冶金、电子、医药、生物工程、陶瓷、农药、涂料、国防及尖端技术等领域得到了广泛的应用。
但应用部门对超细粉体提出了越来越高的要求,他们不仅要求粉体超细,而且粒径分布要窄。在粉碎过程中,往往只有一部分粉体达到粒度要求,如不将已经达到要求的产品及时分离出去,而与未达到粒度要求的产品一起再粉碎,则会造成能源浪费和部分产品的过粉碎问题。
此外,颗粒细化到一定程度后,会出现团聚的现象,甚至因颗粒团聚变大而使粉碎工艺恶化。随着所需粉体细度的提高和产量的增加,分级技术的难度也越来越高,粉体分级问题已成为制约粉体技术发展的关键,是粉体技术中最重要的基础技术之一。
因此,对超细粉体分级技术与设备的研究十分必要。
二.湿法分级技术与干法的区别
粉体的分级技术按所用的流体介质不同可分为湿法分级(介质为水或其它液体)与干法分级(介质为空气)。
干法与湿法分离粉对比
干法分级技术是利用空气作为分级介质,运行成本较低,维护方便易行。但它有两个不足:一是容易产生大气污染,二是分级的精度不高。
目前湿法分级设备主要分为离心式水力方式和重力沉降式两大类。湿法分级采用液体作为分级介质,虽然存在着需要二次处理问题,但它有着分级精度高、无爆炸性粉尘等优点,更符合现代工业的高要求。
三.湿法分级设备类型及对比
常用的湿式超细分级设备,主要是基于离心力沉降原理的水力旋流器和螺旋式离心分级机。
水力水力旋流器特点
水力旋流器的优点是:构造简单,价廉,无运动部件,生产量大,占地面积小,筒体内料浆停留时间短,工作很快达到稳定的状态,分级效率高。其缺点是:磨损较严重,给了得浓度,粒度,压力要稳定,否则对工作指标的影响较大。水力旋流器广泛应用于分级粒度为0.003-0.25nm的分级作业或分级粒度小于15um懂得浓缩或澄清作业。
螺旋式离心分级机
螺旋式离心分级机具有连续操作强,处理能力大,单位产量能耗少,维修方便等优点。它能够处理颗粒粒径1um-10mm的分级作业。
1、水力旋流器
示例:北京古生代粉体科技有限公司 水力旋流器实物图
矿浆在压力作用下经给矿管沿柱体切线方向进入壳体,在壳内做回转运动,矿浆中的粗颗粒(或密度大的颗粒)因受到较大的离心力而进入回转流的外围,并同时随矿浆流向下流动,最终由底部沉砂嘴排出成为沉砂;细颗粒所受离心力较小,处于回转流中心并随液流髑上运动,最后由溢流管排出成为溢流。
水力旋流器的结构及工作原理示意图
1—圆柱体壳;2—圆锥体壳;3—给矿管口;4—沉砂排出嘴;5—溢流管;6—溢流排出管口
举例:卧式螺旋离心分级机实物图
卧式螺旋离心分级机的结构及工作原理示意图
1—差速器;2—转鼓;3—螺旋推料器;4—机壳;5—进料管;6—排渣口;7—进料仓;8—溢流环
下表为 水力旋流器与卧式螺旋离心机技术经济指标对比举例 螺旋分级机由于工作稳定,目前在中国和俄罗斯的选矿厂仍在沿用。从工艺上来说,螺旋分级机最大的弱点是:
1)不易获得较细的分级溢流细度。
2)分级效率低,一般仅为20%~40%。我国选矿厂一段分级效率最高为36.25%,最低位26.79%。二段分级效率最高位38.43%,最低位17.23%。
3)螺旋叶片及螺旋下端止推轴承易磨损,且检修很不方便。
4)不易于是先自动控制,且控制参数繁杂,每次检修后数学模型需重新校核修正。
由于上述原因,螺旋分级机逐渐被水力旋流器或其他分级设备取代。目前,水力旋流器组以其优异的性能、低廉的运行成本、稳定的产品质量得到广泛的应用,现已成功用于高岭土、伊利石、绢云母、硫酸钡、碳化硼、碳化硅、氧化铝、氢氧化铝、稀土氧化锆、硅酸锆、高纯硅微粉、纤维钛白粉等。
举个例子:水力旋流器在硅酸锆深加工中用于生产小于1.0μm的超细产品。河北唐山某硅酸锆深加工企业,过去生产300kg粒度小于1μm的超细硅酸锆需要粉碎8个小时以上。采用水力旋流器组后,其研磨时间缩短1倍,吨电耗下降300度,而且粒度分布窄,质量稳定,产品均一度高。