转了型气力超细分级机分级性能的研究.pdf

一 ／ 子型气力超细分级机分级性能的 ／ff f 1 北 京 科技 大 学 堡 丝 卢寿 慈 清华大学盖国胜 c ／ 【 摘要 】 本 文 对 新 型 转 予 型 超 细 分 缀机 的 分 级 性 能 进 行 了 研 究 ， 找出 了 该 分 缓 机的 堆 佳 转 速， 粉 尘 i枉 度 风机风量 ． 二次风量范围。对谈机所得的粗细产品进行枉度分析井与原料粒度分折结果对比．表明设分组机的 赦果良好，选到了工业生产的需求。 ， ， r ， ， ，． 关键词超细 、 竺 堂一 ’ 廷 ／ ／ 7 l ，， 7 ‘ s TI DY oF CL娜I C noN P E RF oI ANC E ≯ J oF I DToR R s 1 胍R F I NE C LA 腰I E R B i n g un o f S c i e n c e a n d Te c h n ol o g y XU Z h e g L u S i o u c l Qi n g h u a Un i v e r c i Ga i Gu o e n g 【 A B S T R A C T】T h i s p a p e r s h o w s t h e s tu d y i n g r e s u l t s o f n e w r o t o r a i r s u p e r f i n e c l a s s i f i e r ． Th e o pti ma l v a l u e s o f r ot a t e s p ∞d ， p o wde r c o n e e mr a t l o n t a i r mn 血y a n d s e c o nd q u a n t i a g i v e n ．Th e s i z e di s t r i b u t io n o f∞a r s e a n d fin e p a t l c l e s c o mp a t O r a w ma t e r i a l s h o ws【 | 】 a 【t h i s c l a s s if i e r a c h i e v e d i n d u s t r i a l n e e d ． KE Y W ORDS S u p e r f i n e Cl a s s i t r P e lt f o T r f l a l o f c l a s s i f i c a t io n 前 言 颗粒粒度的超细化可以使材料的原有属 性发生改变，如光、 磁 、 热等物理性质发生 巨大的变化 。 这些变化可以使一些性质很普 通的矿物材料具有了更广阔的应用范围。超 细粉体的制备方法分为化学反应法和机槭粉 碎法两大类 。 前者包括固相法、 液相法和气 相法； 后者是根据不同结构和性质的材料特 点，借助合适的机槭设备，通过机械力产生 的各种粉碎作用获得微细粉体 。由于材料结 构的不均匀性，即结构强度的差异性使得粉 碎过程中物料粒度呈现非均一性，颗粒粒度 差异较大，当被粉碎物料达到要求的粒度， 应立即将其从粉碎机中排出，并与粗颗粒分 离开来。这种功能大多数粉碎设备自身达不 到，只有采用能耗较少的分级机将粗、细粉 分离，才能有效、精确地控制颗粒的粒度分 布，制造出合乎要求的超细粉体，并能最大 限度地降低粉碎能耗。因此可以说，制造超 细粉的关键是在分级。 超细分级分为湿式分级和干式分级，由 于湿式分级需要考虑到产品的后续处理问题， 因此目 前工业上主要应用干式分级机进行分 级。在干式分级机中转子型分级机又是应用 最广的，本次实验研究的就是一利 一 干式转子 型超细分级机的分级性能。 1 粉 尘浓度试验 本次试验采用陕西玉林地区生产的高岭 土为原料，样品的比重为 2 ． 6 0 9 g ／ r d ，产品 标明小于 0 ． 0 4 3 ra m ， 其实际粒度分析结果粒 度稍粗 ，并且其中的细粉含量较少。小于 l m的粉体颗粒含量为4 2 ％ ， 0 1 3 ． 2 5 U n 。 转干型气力超细分级机分级性能的研究一 嗨 政 f 邮编 1 0 0 0 8 [ 一 4 5 维普资讯 单位体积的气体所含有的固体质量郾粉 尘浓度，一般用单位 k g ／ m 或 表示，其 值的大小直接影响到分级机的粉体处理量和 产量以及细粉的粒径分布和分级状态的好 坏 。为探讨粉尘浓度对微型超细离心转子分 级机分级性能的影响，在转速为3 0 0 0 r p m ， 风量 6 1 2 ／ h , 二次风风量为3 2 0 m ／ h , 中心 给料方式的条件下，改变粉尘浓度，得到如 由图 2 可以看出 ，它和图 l呈现相同趋 势 ，这说明试验本身的规律性是正确的，试 验的可重复性良好。 但曲线的形状不太相同， 峰值不明显，这是因为转速降低时粗颗粒的 弹跳强度比高转速时要低的多，粗颗粒的弹 跳度降低使其进入细粉的几率降低，因此图 中的峰值明显下降。从以上两图得出最佳粉 尘浓度范围是5 6 ． 2 g ／ r o 附近 。 图一30 雏go菱 7 ． B 3 26 ．1 4 3 2 ． 6 l 6 5 ． 粉尘敞度， g ／ m ’ ’d5 0 ， J d 9 ， 目 卓 J ’ 图i 粉尘浓度试验结果 由图 1 可以看出，在同一转速条件下， 随着粉尘浓度的增加，分级粒径出现一最大 值 粉尘浓度为 2 6 ， l 4 处这说明随着 粉尘浓度的增加。分级粒径开始时增大。但 达到最大值后随粉尘浓度的增加，分级粒径 反而减小。这是由于粉尘浓度特别低时，物 料中粗颗粒的量就非常少，颗粒发生弹跳的 可能性很小，当粉尘浓度稍高时，粉体颗粒 中粗颗粒的量开始增加，但粉体颗粒间的碰 撞几率很小，颗料发生弹跳时不会与其它颗 粒碰撞来减小其运动状态，粗颗粒容易弹跳 进入细产品中，使得细颗粒粒度增加 。 分级 过程按一定层次进行，分级区域流态保持层 流状态；随着粉尘浓度的继续增加，颗粒间 碰撞加剧，部分颗粒在碰撞后失去动量而进 入粗粉中去，从而使细粒粒径减小；当然随 着粉尘浓度继续增加， 颗粒间碰撞几率明显 提高，发生在转子附近碰撞的可能性大大增 加，使部分大颗粒改变方向进入到细粉中去， 将会导致细粉粒径增加。 在转速改变为 2 0 0 0 r p m ， 风量 6 l 2 ／ h ， 二次风量 3 2 0 m 3 ／ h ，采用中心给料方式的条 件下，仍改变粉尘浓度，得到如图2 结果 。 兽 枷 赶 士 粉尘j 蠹 度， g l m -．,I． - e 5 0 , I,m．, -m．, d9 7 - j 目收率． x 图2 粉尘浓度试验结果 2 转速试 验 由分级原理可知，离心转子型分级机是 依靠旋转转子所产生的离心力和气流所产生 的夹带粘滞力共同作用而进行分级的。 细粒 受到的夹带粘滞力大于离心力，通过转子叶 片进入到细粉中去；粗粒受到的离心力大， 被叶片甩出，沿分级室壁下落进入到粗粉中 去。 旋转转子的转速是影响分级粒径的最重 要因素之一 。由d p c 理论公式 d p c 9 U Q， 姐 p p n r 2 h ， 丁 式中d 分离粒径，e l ； I I ‘ 粘度， k m s ； Q 风量 ，m ／ h ； p ．颗粒密度，k g ， m ； n 一转子转速，r p m r带 子半径，m h - 一 转子高度，m。 由上可知，随着转子转速 n 的提高，分 级粒径相应减小；因此理论上而言，转速 n 越高越好。在固定风量为 6 I 2 m ／ h ， 二次风 风量 3 2 0 m ／ h ， 粉尘密度 3 8 ． 5 9 g ／ m ，中心给 料方式的条件下，改变转子转速 ， 得到试验 4 4 有色矿山】 维普资讯 结 果图 3。 由图3 试验结果可知，随着转子转速的 提高，分级粒径呈明显降低趋势，这与理论 相符。当转速进～步提高时，分级粒径将继 续降低，但转速的提高也不是无止境的，首 先它受到机械本身的限制，转速太高对设备 的加工和运转都会带来问题。其次． 转于的转 速太高时会使叶片问的流场的湍流度增大， 使 颗粒的分级受到影响，分级效果也会下降。 由图中还可以看出，随着转速的增加，d 7 的下降速度明显比d o 的下降速度快。这说 明转速的增加对粗颗粒的影响比较明显 ，而 对细颗粒的影响不明显。这也进一步说明转 速对分级机分级效果的影响是很重要的。由 图3 转速试验结果 可知， 最佳转速应为3 0 0 0 r p m。 l 0 7 O 曲． 5 O 簟 o竺 3 o菇 20 转建， r p | ● d 巩I | _j d 7 0 | m J 士回收率J * 图 3 转速试验结果 3 风量试验 风量的大小直接影响细粒的粒径分布， 细粒的回收率，以及切割粒径的大小。风量 增大，气流给颗粒的牯滞力就越大，细粉的 颗粒粒度就会增大。反之则相反。风量的标 定 由毕托管测风速计算丽成 ，在转速为 3 0 0 0 r p m， 二次风风量 3 2 0 m ／ h ， 粉尘浓度 3 8 ． 5 9 g ， 中心 科方式的条件下．改变风 量所得到的试验结果如图4。 由图4 可以看出，随着风量增大，分级 粒径逐渐增大。其主要原因在于，由分级原 理可知，分级是靠风产生的夹带粘滞力和离 心力相互作用而形成的。风量大，风所产生 的夹带粘滞力大，部分粗粒物料被拉扯到细 粉中去，导致切割粒径增大。风量减小可以 使细粉的粒度降低，但风量太低将影响细粉 的排出速度，也就影响分级机的产量和分级 效果。由图 4 可知，最佳风量范围为5 8 0 -- 62 0 n ／ h。 嚣 风量． m ， h 采 ； 2 j 3 空 1 2 0 0 d 5 呻 ． - d 9 7 ， ， 一回收率， _ 图 4 风机风量试验结果 4 二次风风量试验 一 次风指从进料口与粉料同时进入分级 机内的气流， 二次风是指从分级机的中下部切 向给入的人为开设的进风口进入分级机内的 气流， 它主要起分散或淘洗粗颗粒中的细颗粒 的作用。 二次风除了对粗粉进行淘洗， 提高细 粉回收率外。 还将改善分级机内的气流分布规 律， 间接地影响分级效果。 在风量为6 1 2 m ／ h ， 转速 3 0 0 0 q ym ， 粉尘浓度 3 8 ． 5 9 U rn 3 ，中心给 料方式的条件下，改变二次风风量，试验结 果如下图 5 。 里 譬 ； 鐾 0 爨 ● 越 赶 L 皤 二状风风量， m ／ h 卜 d 广 d g ， 坤 j 目收率 - x 图5 二次风风量试验结果 由图5 分析可知，随着二次风风量的增 加，分级切割粒径总趋势是逐渐减小的，这 是由于二次风的增加，就增加了气流对粗颗 粒的淘洗作用，使得夹杂在粗颗粒中的细颗 粒重新进入分级区得到有效的分离，特别是 转子型气力超细分级机分级性能的研究徐政 c 邮编 l 0 0 n 岫 辩． I f 维普资讯 那些团聚在一起的细颗粒以假粗颗粒的形式 被转子的离心力甩出，在二次风的作用下被 重新粉碎，变成细颗粒，提高分级效率．从 这一点来说 二次风又起到了分散的作用 除与二次风风量有关外，还与进料口风速有 很大的关系。因为随着二次风风量的增加． 在总风量基本保持不变的前提下～次风量相 应减小，这将促使进料E l 风速降低。因此二 次风风量与一次风风量应有一适宜的比值 。 从分级切割粒径出发， 不着重考虑细粉的回收 率， 该分级机较适宜的二次风风量为 4 0 9 ／ h , 占总风量的5 0 ％左右最适宜。由于二次风是 靠自吸进入分级机的，因此风量不能无限制 的增大。 5 粗粉试验结果比较 对比所有经分级以后得到的粗粉粒径分 布图．其结果大致呈现相同的趋势和规律 。 现选取最具代表性的转速试验粗粉列于图6 。 由图 6 可以看出，转速对粗粉粒径影响 不大。对于 d s 0 而言，转速越高分级粒径越 小，这是由于转速提高离心力增大，较细的 颗粒也进入到粗粉中，因而粗粉的粒径变细。 对于 d 9 7 而言，转速的变化几乎不影响其粒 径。因为粗粉中的最大颗粒只与原料中的最 大颗粒有关，最大的颗粒基本上都进入粗粉 中的缘故。粉尘浓度、 风量、二次风量的变 化对d 9 7 粒径影响也很小。 这说明粗粉的d g v 粒径几乎不受操作因素的影响。 1 5 0 0 1 0 0 0 2 5 0 0 ] 0 0 0 转建， r p m 0， l I | jd’ 7 I 图 6 转速试验粗粉结果 - 翻 船 0 赫 在前述的试验中，仅是 ． 单个因素本身 的最佳值来研究分级机性能。要想真正知道 分级性能是否良好，只有把同一试验的细粉 和粗粉对比方可看出。现选择最具代表性的 一 组粒径分布图做出比较。 翻 抽 氍 畦 1 20 l 00 8 0 60 40 2 0 O 4 6 B 1 0 2 0 3 O 4 0 5 O 6 0， O ‘ 粒 径 ，l l m 原 料 I - - 8-- -辊 粉 ， 一细粉 国 7 粗细粉与原料粒度对比 由图7 可看出， 细粉粒径分布图中． 1 0 以下的细粉颗粒占 7 3 ． L 3 ％ ， 5 p ．m以下的细粉 颗粒占4 t ． 0 6 ％ I 而粗粉粒径分布图中， 5 u m 以下的细粉在粗粉中的含 量 仅 为4 ． 4 8 ％。 由d 5 0 和 d 9 7 比较，细粉的d 5 C 6 ． 4 2 p ．m ． d 9 7 9 4 ． 4 8 J．t m ，而粗粉的 d 5 0 2 0 ， 4 8 [LJ．m， d 9 7 4 9 ． 0 3 p ．m。计算其 t o te m牛顿分级效率 可以得到 E 8 t ． 5 ％由以上试验数据可以看 出，分级机性能良好，能够满足工业上的需 要 。 7 结 论 通过以上实验研究得到以下几点结论 I 该分级机的最佳粉尘 浓 度 为 5 6 9 g ／ m ；最佳转速为 3 0 0 0 r p m ； 最佳风机 风量为 6 t g m3 ／ h 。 2 粗粉的结果表明，转速对粗 粉 的 d 9 7 几乎没有影响，而只对 d 5 C 有影响 。 转 速是决定切割粒径的主要因素。 3 粗细粉的粒度分布与原料的粒度分 布比较可以看出， 该分级机的分级性能良好， 能满足工业的需求。 一 4 6一 有色矿山I 9 9 8 ． 维普资讯