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磨矿分级优化技术概述矿物材料是当代材料科学发展的重要的基础材料，随着现代工业新技术的发展，对矿物材料的细度的要求越来越高，对于产品的粒度范围的要求越来越窄，因此材料的分级已成为粉体材料扩大应用的瓶颈。为了解决此类问题，研究人员广泛进行了分级理论研究。分级技术是一门涉及机械、材料、化工以及流体力学等多学科的高新技术。根据生产工艺的要求，把粉碎产品按某种粒度大小或不同类型颗粒进行分选的操作称为分级。随着科学技术的进步，各领域对物料的要求也日益严格。在粉体制备方面具有非常重要的意义，是无机非金属材料领域中粉体的主要深加工技术之一，其关键在于粉碎及分级设备，在该领域，日本、德国、美国、加拿大等国一直保持世界先进水平。我国对于粉体分级技术的研究经历了如下三个阶段：20世纪70年代末，以引进国外技术及设备为主，国内对此基本上是空白的；20世纪80至90年代，我国粉体加工技术逐步发展起来，业内认识到了分级技术的重要性，于是开始引进、学习国外先进技术，并开始进行新设备的开发工作，国内开始出现超细粉碎及分级设备的研究机构和生产厂家，20世纪90年代中期以来，由于市场对分级技术及设备的要求越来越高，并且此时国内对分级技术的研究积累也达到了一定程度，且取得了显著进步，已具备了研制和生产气流粉碎机、高速机械冲击式超细粉碎机、搅拌球磨机、振动球磨机、塔式搅拌磨、行星球磨机、高压射流磨、旋风自磨机等各类超细粉碎及涡轮式气流分级机和离心式水力分级机等设备的能力，并开发出了诸多具有自主知识产权的新技术、新设备。但尽管如此，与发达国家相比，中国目前在超细粉碎和精细分级领域仍然存在大型设备不足、工艺控制技术落后、磨耗和单位产品能耗偏高、特殊粒形超细粉体的生产工艺和设备落后等问题。分级的方式大体上有两种：用筛子筛分和在流体中进行分级。下面具体地对它们进行论述。筛分：把固体颗粒置于具有一定大小孔径或缝隙的筛面上，使通过筛孔的成为筛下料，被截留在筛面上的成为筛上料，这种分级方法称为筛分。筛分在操作按物料含水分的不同，分为干法筛分和湿法筛分。在筛分过程中，物料通过筛孔，其必要条件就是颗粒的大小一定要比筛孔小，同时颗粒还要有通过筛孔的机会。而其充分条件是颗粒与筛面之间要保持一定形式的相对运动。为了说明筛分质量，引入了筛分效率的概念，即筛下料与总入筛料质量的百分比。工业上实际操作的平均筛分效率约为70%~80%，这与颗粒与筛面的相对运动，料层的厚薄,筛孔形状和有效面积比，物料颗粒的大小分布规律和颗粒形状，过细颗粒的含量以及物料含水率等有关。筛分机械或设备的工作是筛面。筛面结构有格子筛（又称栅筛）、板筛（又称筛板）、编织筛（又称网筛）等多种，格子筛与板筛用于筛分块、粒状物料，编织筛用于筛分粉料或浆料。运动着的筛面由于加强了颗粒与筛孔之间的相对运动，必然会强化筛分效率与处理能力，所以式业上筛分设备的分类，实际上是按筛面的运动方式来划分的。常用的筛分设备的分类见下表。机种筛面运动适用粒度mm尺寸m筛面形状传动方式运动轨迹振幅mm频率次/min固定栅筛平面（钢栅条作等间距平行排列）25~200宽：0.9~1.2长：2.4~3.0流体分级筛分作业要受筛网制作的限制，其筛分粒径下限为37μm。即使是37μm以上100μm以下的筛分作业，其处理量少时准确程度也不可靠，因此，对于100μm以下的物料，则要根据不同粒径颗粒在流体（通常是气体）中受到离心力、重力、惯性力等的作用而产生不同的运动轨迹，从而实现不同粒径颗粒的分级。如果利用的流体是空气时称干式分级，利用水时则称为湿式分级。流体分级机按其是否具有运动部件可分为两类：静态分级机：分级机中无运动部件，这类分级机构造简单，不需动力，运行成本低，操作及维修较方便，但分级精度不高，不适于精密分级。动态分级机：分级机中有运动部件，主要指各种涡轮式分级机，这类分级机构造复杂，需要动力，能耗较高，但分级精度较高，切割粒径调节方便，只要调节叶轮旋转速度就能改变分级机的切割粒径，适于精密分级。分级机种类分级原理性能特点重力分级水平流型颗粒在重力场中沉降速度不同，落下位置不同构造简单，操作压降小，适于粗粒分级（200~2000μm），处理能力大，分级精度差，不适于精密分级垂直流型式弧形筛曲面0.3~0.6曲率半径0.8运动式回转筛曲面中心轴圆15~201~60径：0.9~1.2长：1.5~2.5摇动筛平面偏心轴直线往复10~10060~30010~50宽：0.3~1.5长：1.5~6旋转筛平面偏心轴与筛面平生的封闭曲线，或局部为直线往复，经利于卸料5015~60012~60振动式电磁式平面电磁式直线往复（与筛面垂直或平行）0.8~3900~72000.15~2.5宽：0.9~1.2长：1.2~1.8机械式平面不平衡块，偏心轮，凸轮封闭曲线或直线往复（与筛面垂直，倾斜或平等）2~121000~15000.4~25静态分级机惯性分级可变冲击式由于不同粒径颗粒的惯性不同，形成不同的运动轨迹，从而实现大小颗粒的分级构造简单，不需动力，适于较大的颗粒(10~250μm)，较大的处理能力，不适于精密分级附壁式离心分级旋风式比较细的分级（5~50μm），不适于高浓度，精密分级DS式其他射流式集惯性分级，迅速分级和微细颗粒的附壁效应等原理于一体喷射射流可以使粉体得到良好的预分散，分级效率及分级精度高，可获得多级产品动态分级机分级室回转型TC式需要动力，微粒分级（1~100μm）,适于高浓度，精密分级Acucut式叶片回转型MP式MSS式ATP式带颗粒分散型O—sepa式近年来，随着现代科学技术的不断进步，分级技术正朝着精、细、小、薄及多功能方向发展，各种高新技术产业对所需物料也越来越严格，特别是新材料、复合材料对物料的超细微化提出了更迫切的要求，超细颗粒（粉体）分级的技术的迅速发展，也促进了分级技术及设备的开发与应用，超细颗粒分级有两种方式，一是干法分级（介质是空气），二是湿法分级（介质为水）。现在主要的干式超细分级设备大多采用离心或惯性力场的空气分级机，其原理在于根据颗粒的比重、粒度和和形状在空气中所受重力和介质阻力的不同，因而具有不同的沉降末速来进行的。超细颗粒分级的关键一环是颗粒的分散，在干式分级中，利用气流的急剧加速，使大小颗粒所受到的作用力不同而使得团聚的颗粒分散，或者利用剪切流场的速度差使粉料分散，也有采用障碍物的冲击而达到分散的目的。一般的超细干式分级设备，有下列几种：分级机种类分级粒度(μm)处理能力(kg/h)转速(r/min)离心旋风分离器1.0~20DS气力分级器2~40力类NPK气力分级器5~2010~1000涡轮、固定壁类MS气力分级器5~150150~12000200~2300MS-N气力分能器10~2501~70300~2300MSS气力分级器1.5~1000300~8000600~8000涡轮、回转壁类MZR气力分级器1~1000.5~4002200~22000MP、MPS（横式）气力分级器2~10020~70001400~11200MPVI（竖式）气力分级器8~100300~250000740~2800Bahco气力分级器3~20逆流平衡式气力分级机0.5~600.5~2000500~7000Acucut气力分级机0.5~600.5~2000500~7000TC-N气力分级器5~50800~4000700~2020常用的湿式超细分级设备，主要是基于离心力沉降原理的螺旋式离心分级机和水力旋流器。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，给料的浓度、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0.003~0.25mm的分级作业或分级粒度小于15μm的浓缩或澄清作业。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1μm~10mm的分级作业。