《超细粉体分级技术》PPT课件

k••d2• o 2r 3 • d or
代上式得 d 6 3•r t2 3 d • o rd 6 3( )•2 r
()d 63•r2• r23d or
o
r
d2 •2r( 1h 8
)
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定义：为离心分离因素，并将离心加速度代入上 式得：
or1 d2a 8()d12j8g•()
从上式可以看出，当被分级的物质一定，介质一 定，介质的粘度一定，离心加速度或分离因素一 定时，颗粒的离心沉降速度只与颗粒的直径大小 有关。因而可采用离心力场根据颗粒离心沉降速 度的不同，对粒径大小不同的颗粒进行分级。上 式也说明，当被分级的物料及介质的各种特性一 定时，提高颗粒的离心沉降速度的关键是提高离 心加速度a或分离因素j。
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根据被分级物料的状态可分为干法分级和湿法分 级。新近又研究了一种介于干法分级和湿法分级 之间的分级方法，即超临界分级。另外，根据分 级力场的不同，分级方法又可分为：重力场分级、 离心力场分级、惯性力场分级、电场力分级、磁 场力分级、热梯度力场分级以及色谱分级等。对 超细粉体的分级必须根据超细粉体的不同特性， 利用各种合适的力场对超细粉体进行有效的分级， 才能获得满意的分级产品。超细粉体的分级方法 可根据其使用的设备类型不同分为：旋流式分级、 干式机械分级(如叶轮式，涡流式等)、碟式分级、 卧螺式分级、静电场分级、超临界分级等。
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二、离心力场分级原理
当被分级的物质、介质及颗粒的粒径都相同时，要提
高颗粒的沉降末速度，关键是要提高重力加速度 g。由物
理学知识知，采用离心力可使加速度达到几十个 g 至几百
个 g，有时甚至可达数千个 g。颗粒在离心力场中的离心
加速度 a 可用下式表示：
a
r 2
2 t
r
式中
ω——颗粒的旋转角速度（rad/s）；
沉降速度保持恒定。这一定速称之为颗粒的沉降末速 0 ，此
时，
F P
=
F
g
代入上式即得
0
=
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g
•
d
2
上式表明，当被分级的物质一定，所采用的介质一定(即δ、
ρ、η一定)时，沉降末速只与颗粒的直径大小有关。因此，
根据不同直径的颗粒的末速差异，可对粒度大小不同的颗粒
进行分级。上式是基于假设流场为层流，颗粒呈球形，在介
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F 3vd p
式中 η——介质粘度（Pa·s）；
d ——颗粒的直径（m）；
ν——颗粒的沉降速度（m/s）。
F•d3()g
g6
式中 wenku.baidu.com ——颗粒的直径（m）；
δ——颗粒的密度（kg/m3）；
ρ——介质的密度（kg/m3）；
g ——重力加速度（m/s2）
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当介质的阻力等于颗粒的重力时，其沉降加速度为零，
Fp
k
•
d
2
2 r
式中
k——阻力系数；
r ——颗粒的径向运动速度（m/s）。
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当介质的阻力与离心力达到平衡时，颗粒 在离心力场中的沉降速度达最大值且为衡 速，可由下式导出：
因为
Fc=Fp
代入上式可得出：
()d 63•rt2k••d2o 2r
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当颗粒极细时，可采用斯托克斯阻力公式 近似代替，即：
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第二节 超细粉体的主要分级原理
目前工业化使用的超细粉体主要分级方法 有：旋流式分级、干式机械分级(叶轮式， 涡流式)、碟式分级及卧螺式分级。这些分 级方法都是基于重力场和离心力场进行分 级。
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一、重力场分级原理
重力场分级原理是最古老、最经典也是较 完善的理论，其理论基础是根据层流状态 下的斯托克斯定律。在分级过程中，假设 流场是按层流状态进行，并假设超细固体 颗粒呈球形，在介质中是自由沉降。因此 可认为在分级过程中，这种超细球形颗粒 在自身重力场作用下，在介质(气体或液体) 中沉降时单一颗粒所受到的介质阻力为：
t ——颗粒的切向速度（m/s）；
r ——颗粒的旋转半径（m）。
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颗粒在离心力场中所受到的离心力 Fc 为：
Fc d 3 ( ) 2r
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上式表明，对于一定的颗粒及一定的介质， 其受到的离心力随旋转半径 r 和旋转角速度ω 增大而增大，ω的增大效果最明显。
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在离心沉降过程中，对于同一颗粒所受到 介质的阻力 Fp 为
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对超细粉体分级技术研究，主要包括：超 细粉体分级设备研究，工艺条件研究以及 超细粉体的分散性研究。后者往往是极其 重要的。因为，如果超细粉体的分散性得 不到很好解决，这种粉体就无法进行有效 分级。无论采用哪种技术及设备对超细粉 体进行分级，都必须事先使该超细粉体处 于良好的分散状态。
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对普通粉体的分级通常是采用筛分法，然而目前 最细的筛网孔径也只有20μm左右(即600目左右)， 再考虑到实际筛分过程中超细粉体对筛孔的堵塞 问题，因此，在实际生产中超过325目的筛网用 于干粉分级无实际工业化使用的意义。采用普通 的常规筛分技术及设备无法对超细粉体进行分级 处理，必须研究新的超细粉体分级设备及技术。 到目前为止，已研究成功和正在研究并公开报导 的超细粉体的分级方法较多，但真正工业化使用 且分级效果较理想的技术和设备并不多。另外值 得指出的是，随着现代技术的发展，采用电气成 型制造的筛孔可以达到3μm，采用激光技术可制 造出1μm的筛孔。这些筛分装置目前都已用于超 细粉体浆料的分级，新近研究已将分子筛、膜分 离等技术用于超细物体浆料的分级(如微米、亚微 米及纳米材料的浆料)，但这些大多仍处于试验阶 段。
第五章 超细粉体分级技术
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第一节 分级的目的、意义、研究 内容及分类
利用机械方法生产的超细粉体，很难使物料一 次通过机械粉碎就能达到所需粒度要求，产品往 往处于一较大的粒度分布范围。而在现代各工业 领域的使用中，往往要求超细粉体产品处于一定 的粒度分布范围。另外，在粉碎过程中，粉体中 往往只有一部分产品达到了粒度要求，而另一部 分产品却未达到粒度要求，如果不将这些已达到 要求的产品及时分离出去，而将它们与末达到要 求的产品一道再粉碎，则会造成能源浪费和部分 产品的过粉碎问题。为此，在超细粉体生产过程 中要对产品进行分级处理。一方面控制产品粒度 处于所需分布范围，另一方面使混合粉料中粒度 已达到要求的产品及时地被分离出去。
质中是以自由沉降形式进行。这些与实际情况都有较大差
异。
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对于超细颗粒来说，更重要的是其颗粒极 细，粒径之间的差异极小，因而对重力之 差及末速之差影响极小。因此，靠简单的 重力场作用很难使超细颗粒进行快速精确 高效分级，所以必须借助其它力场以达到 较好的分级效果。在研究中发现，采用离 心力场可以对超细颗粒达到较好的分级效 果，也可将这两种力场综合利用。