粉体粉碎与分离

2.3粉碎过程及设备物料的粉碎：在各行各业都采用。铁矿石、焦炭与喷吹燃料、石灰石和白云石（熔剂)水泥生产过程原料：石灰石、黏土、铁矿石及煤等

回转窑

回转窑

石英石破碎流程选矿过程粉碎的分类：（1）按颗粒尺寸分

大物料的粉碎叫破碎，破碎出粗粒、中粒和细粒。颗粒进一步细粉碎叫磨碎。总称分类细分类颗粒级别/mm粉碎破碎粗破碎200～300中破碎20～80细破碎1～5磨碎粗磨碎0.1～0.3细磨碎0.1～0.001超细磨碎<0.001（2）按粉碎设备分类：机械粉碎：依靠机械设备进行颗粒的粉碎。常见粉碎机械有破碎机、球磨机、锤式粉碎机、振动磨、沙磨机、胶体磨等。气流粉碎：依靠气流对物料作用来进行的粉碎。主要设备类型有：扁平式气流磨、循环管式气流磨、对喷式气流磨、流化床对射磨等。（3）按有无水分类：湿式粉碎：被粉碎物料包含在液体、胶液或浆料中，在磨碎和研磨过程时，可进行混合、搅拌、分散、乳化等过程。干式粉碎：被粉碎物为干粉状，多数用机械的方法进行细粉制作。2.3.1粉碎机理与方法施加更高的外力打破固体物质分子间具有的凝聚力，产生弹性变形，而后进入塑性变形，材料发生破坏。大多数材料的破坏断面沿最大剪应力面断裂。物料的破碎主要施力形式有压缩、冲击、剪切、弯曲和摩擦等。粗碎和中碎的过程中以压缩和冲击为主；对于超细粉碎则以摩擦和剪切为主；对于纳米级材料颗粒的取得则更注重采用化学气液相法。

（a）压碎；(b)击碎；(c)磨碎；(d)劈碎；(e)折断2.3.2初级粉碎设备对物料进行粗、中、细颗粒的粉碎。

常见设备：(1)颚式破碎机；(2)锤式破碎机；(3)反击式破碎机；(4)辊式破碎机；(5)轮碾机；(6)立式磨（1）颚式破碎机

颚式破碎机分：简摆式、复摆式、组合摆式和液压颚式。一般钳角α=22°～33°

经验公式

简摆颚式破碎机功率：

复摆颚式破碎机功率：式中:

L——进料口的长度，m；H——颚板腔的高度，m。r——偏心轴的偏心距r≈s/2，m。n——偏心轴转速，r/min；s——活动颚板下端水平行程距离，cm。颚式破碎机功率：锤式破碎机的特点：优点：粉碎比大（i=10～50）、生产能力高、单位产量能耗低、体积紧凑、结构简单、操作方便。缺点：但锤头、蓖条、衬板磨损大，金属材料消耗多，检修时间长，不易粉碎粘湿物料。主要用来粉碎石灰石、煤、页岩、石膏；药剂、染料、化妆品、糖及食品谷物等。可得到粒度为25～35mm的产品，用作细粉碎时，可得到粒度为10mm以下的产品。（2）锤式破碎机

锤式破碎机种类：单转子锤式破碎机锤片式粉碎机锤式粉碎机齿爪式粉碎机双转子锤式破碎机

一般快速锤式破碎机的转子圆周速度为υ=30～50m/s，转子转速n为：锤式破碎机选配电动机功率：（经验公式）式中：L——转子长度，m；D——转子直径，m；K——系数，K=0.1～0.15；n——转子转速，r/min。（3）反击式破碎机

有单转子和双转子两种

转子的转动方向也分：不可逆转和可逆转形式。

优点是：使物料反复多次的冲击，破碎效率高，动力消耗低，产品粒度均匀，粉碎比大（i=20～60），结构简单，维修方便，适应性强。

（4）辊压式破碎机辊压破碎机分类：

辊式破碎机；辊压机；齿辊式磨粉机。辊式破碎机又称颚辊式破碎机

辊压机：两个工作辊轮，反向旋转

齿辊式磨粉机一个转速高，一个转速低，形成差速相对转动，形成挤压、研磨、剪切和齿锯作用。齿辊式磨粉机轮碾式破碎机

用在冶金、煤炭、选矿业、轻工业、陶瓷业、硅酸盐工业等。轮碾机处理量大，但颗粒粒度最细为0.3～0.5mm立式磨主要类型有：MPS磨、伯力鸠斯磨、雷蒙磨、莱歇磨、彼特斯磨、ATOX磨、OK系列磨、培兹磨等。

MPS磨结构示意图莱歇磨结构示意图最大颗粒允许粒度为100～150㎜，细颗粒达到5～10μm2.3.3细颗粒粉碎设备（1）球磨式优点：应用范围广，处理量大，能连续生产；适应多种物料粉碎，干、湿物料都能可以；结构简单，维修方便，研磨介质易更换。。缺点：研磨周期长，为获得更细颗粒，一般要连续工作几十个小时；耗电量大，研磨效率低，单位产量能耗高达90%以上；工作时振动大，噪音大，；设备结构庞大。水泥球磨机工业应用：水泥业、陶瓷业、燃料业、建筑材料、耐火材料、食品、医药、冶金等。

粗粒、细粒、超细粉粒，直至纳米颗粒

球磨机功率计算常用经验公式由以下三种：

——球磨机有效功率，kW；——球磨机的有效容积，m3；——筒体有效内径，m；——球磨机实际工作转速，r/min；——筒内研磨球装载总量，t；——筒内研磨球填充率。 （2）气流磨气流磨又称气流粉碎机，利用高速喷射气流来携带被粉碎物料，使固体颗粒产生自相互撞击与冲击板和器壁撞击，颗粒发生变形、破裂和粉碎。制造：5μm的超细粉粒。常见工艺流程气流磨气流磨主要类型有：

扁平式气流磨、循环管式气流磨、对喷式气流磨、硫化床对射式气流磨等

扁平式气流磨循环管式气流磨一般气流速度：100～200m/s

对流式气流磨

对撞式气流粉碎机

优点：粉碎强度大，可获得均匀的微细颗粒，表面光滑规整；结构简单，粉碎硬度很高的物料；粉碎热敏性、易燃易爆物料；实现粉碎与干燥、混合、化学反应等联合作业。缺点：耗能高，辅助设备多，一次性投资大；运行条件要求高，噪音大，粉碎成本高，容易出现粉尘环境污染。

流化床对射磨

超音喷射式粉碎机2.4粉体分离设备分离过程基本概念：分离界限：任何物料在粉碎后都需要分选或分级分离，大多数以颗粒的粒径大小来分离，称为粒度分级。

分离精度：一般颗粒粒度分布处在正态分布或对数正态分布的基本规律，平均粒径的偏差宽度标准值。分离效率：

=有用成分回收率-无用成分残留率

粒径大于50μm的为粗粒体，粒径小于50～5μm的为细粉体。颗粒与粉体分级方法分两类：

机械分级、流体分级

机械分级

筛网分离：将粉粒状物料按粒径大小进行分离。筛分的粒径范围一般为100～0.05mm之间。设备有振动筛、摇动筛、回转筛、粗粉分离器、离心式选粉机、旋风除尘器

。流体分级

把颗粒物分散在流体介质中，利用颗粒因粒径大小不同所产生的沉降速度或惯性力不同的原理将其分离成不同级别。流体介质：气体、液体。分离的粒径范围一般在50～5μm之间。主要设备有：离心机、旋风机、压滤机等2.4.2分离设备主要研究干颗粒与粉体分离机械设备

筛分设备：振动筛；摇动筛；回转筛选粉设备：粗粉分离器；离心式选粉机；新型选粉机；除尘设备：沉降室除尘；旋风除尘器；袋式除尘器；电收除尘器；水收除尘器2.4.2.1筛分设备机械筛按工作原理分为：振动筛、摇动筛和回转筛（1）振动筛最大特点：它结构简单、筛分效率高、筛网更换方便、安装使用简单、制造成本低、工作安全可靠。机械激振装置：采用偏心轴或偏心块结构，由偏心质量在旋转时产生的惯性力形成激振力而迫使筛框振动。

种类：圆形轨迹振动筛、椭圆轨迹振动筛、直线轨迹振动筛、三维振动筛

振动筛采用小振幅、高频率激振形式振幅在0.5～10mm之间，振动频率在每分钟600～3000次之间筛分率较高，一般达到60%～90%，最高为98%。

园形轨迹振动筛椭圆形轨迹振动筛直线轨迹振动筛

圆框型振动筛结构

(a)单层圆型筛(b)多层圆形筛(c)双层圆形筛激振力：固有频率：强迫振动的振幅：式中：——振动筛的固有频率，1/s；A——筛框的振幅，mm；——支撑弹簧的刚度，kg/cm； m——振动系统的总质量，kg；——激振器的偏心质量，kg；——激振器转轴的角速度，1/s；——偏心质量的偏心距，mm； ——振动系统的阻尼系数(2)摇动筛摇动筛是由曲柄连杆机构直接带动筛框运动，筛框的主运动为往复摇晃而得名.特点：摇动筛其结构简单，工作性能稳定，对进料均匀性要求低，可以制造成大型筛。转速较慢，筛分效率低，筛孔容易堵塞，颗粒与筛网摩擦较大，筛网寿命降低。工业上用来分离粗、中颗粒的物料较多（3）回转筛回转筛是由筛网的运动沿轴线旋转而得名。种类：圆筒筛、圆锥筛、多棱筒筛和多棱锥筛。多数回转筛为卧式，倾斜3°～10°，也有立式圆筒筛。

用于选矿、选煤、粮食、食品、医药、涂料和染料等行业中2.4.2.2选粉设备粉体粒径：一般在50～5μm粗粉分离器：（又称通过式分离器）分离原理：

利用粉体在流动中的惯性力、重力和旋转惯性力的作用，在迫使气流减速、转向流动中，实现粗颗粒分离。粗粉分离器特点：分离器无运动件、无需动力，结构简单，使用方便，可在粉体工艺流程中形成闭路系统。但必须由鼓风机或引风机输送气流，进口反射锥和上部叶片容易被磨损。（1）粗粉分离器气流被吹入分离器内气流速度为15～20m/s。截面增大处气流速度降低为4～6m/s。

粗粉分离器立式选粉机结构图进气（2）离心式选粉机一种具有动力的超细颗粒选粉机，应用在粉体处理与分离中。机型：普通型以特蒂文特型（Sturtevant）TSU型离心式选粉机（德国）GLF型离心式选粉机（中国）第二代选粉机是旋风式选粉机洪堡-维达格型（德国）川崎-维达格型（日本）旋风式选粉机结构图进料口在顶部，物料落到小叶轮盘上，随叶轮盘的旋转而被甩向周边，由惯性力作用冲击分级室内壁，沿壁面下落，粗颗粒落入下部锥体，由排料口排出。（3）新型选粉机

高效选粉机结构简图MDS型高效选粉机结构2.4.3除尘设备当颗粒粒经小于50μm以后，粉尘在空气中漂浮和弥漫，造成环境污染，严重时造成地区危害。工业上常用除尘、收尘设备：

沉降室、旋风除尘器、袋式除尘器、电除尘器和水除尘器

（1）沉降室收集颗粒大于50μm的粉尘

重力沉降室容积式重力沉降室（2）旋风除尘器适合分离大于10μm以上的颗粒，除尘效率在60%～90%广泛应用于石化、冶金、煤炭、电力、矿山等行业。

旋风除尘器螺旋型旋风除尘器常见型号CLT/A

CLP型旋风除尘器扩散型旋风除尘器多管型旋风除尘器CLS型湿式旋风除尘器旋风除尘器力学参数计算：惯性离心力：

颗粒向心力：

颗粒阻力：

式中：——颗粒的直径；