第二章篩分分級(jí).ppt

1、第二章 礦物材料加工技術(shù) 之二顆粒分級(jí),2.1.1 相關(guān)概念 在礦物材料的選礦初加工過(guò)程中經(jīng)常先將松散的物料分成不同粒級(jí)，然后采用不同的分選方法和設(shè)備進(jìn)行分選加工。 分級(jí)：把固體物料按粒徑大小不同分為若干級(jí)別的操作過(guò)程稱(chēng)為分級(jí)。分級(jí)分為篩分（或機(jī)械篩分）和流體分級(jí)兩種。 （1）篩分：利用具有一定大小孔徑的篩面，將固體顆粒物料分級(jí)的操作，也就是確定物料中顆粒大小分布規(guī)律。,2.1 篩分分級(jí),其過(guò)程是把物料放在具有一定孔徑的篩面上進(jìn)行搖動(dòng)或振動(dòng)，使小于篩孔尺寸的物料顆粒通過(guò)篩孔，而大于篩孔尺寸的物料顆粒留在篩面上，使物料分級(jí)。,通過(guò)篩孔的物料稱(chēng)為篩下料，留在篩面上的物料稱(chēng)為篩上料，而進(jìn)入篩分過(guò)程的

2、物料稱(chēng)為篩分原料。 篩分原料都是由粒徑大小不同的各種顆粒組成的混合物，在實(shí)踐中用顆粒的直徑來(lái)表示。,篩分一般適用于較粗的物料，通常與破碎作業(yè)配合。其特點(diǎn)是：,優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作。 缺點(diǎn)：結(jié)果受顆粒形狀和篩分時(shí)間影響。 適用范圍：0.04mm100mm的散粒。,（2）流體分級(jí)：利用流體作用，將固體顆粒物料進(jìn)行分級(jí)的操作，也即水力分級(jí)。此法是利用水力分析裝置，根據(jù)不同粒度的顆粒在水介質(zhì)中沉降速度不同而分成若干粒級(jí)。 流體分級(jí)作業(yè)通常與粉磨作業(yè)配合使用。 適用范圍：175m。特點(diǎn)：不象篩分分析方法那樣嚴(yán)格按顆粒的幾何尺寸分級(jí)，而按沉降速度分級(jí)。因水力沉降過(guò)程受顆粒密度和形狀的影響，密度大的小顆

3、粒與密度小的大顆粒有可能進(jìn)入同一個(gè)粒級(jí)。 （3）此外還有顯微鏡分析法，該法是利用顯微鏡觀察微細(xì)顆粒的大小和形狀。適用范圍：0.150m。其特點(diǎn)是直觀。,篩分效率表示篩分過(guò)程進(jìn)行的完全程度和篩分產(chǎn)物的質(zhì)量。分為總篩分效率和部分篩分效率。,1、總篩分效率：是指篩下級(jí)別的篩分效率。是篩下物料與原物料中篩下級(jí)別的比值。,在工業(yè)生產(chǎn)中，篩分效率一般為6070%，振動(dòng)篩的篩分效率較高，可達(dá)95%以上。,2.1.2 篩分效率,2、部分篩分效率：篩下級(jí)別中某一粒度范圍的篩分效率。部分篩分效率有助于評(píng)定篩分機(jī)械的操作情況。,3、篩分效率的測(cè)定： 在入篩的物料流中和篩上物料流中每隔1520分鐘取一次樣，應(yīng)連續(xù)取樣

4、24小時(shí)，將取得的平均試樣在檢查篩里篩分，分別求出原料和篩上物料中小于篩孔尺寸的級(jí)別的百分含量1和3，即可求出篩分效率。,1、篩柵：由相互平行的按一定間隔排列的許多鋼質(zhì)柵棒組成。篩面上的篩孔尺寸由棒條間的縫隙寬度決定。 柵通常用在固定格篩上。,格篩傾鈄放置，用于粗碎或中碎前的預(yù)先篩分，篩孔大于50毫米，篩分效率不超過(guò)60%70%。,2.1.3 篩面構(gòu)造,2、篩板：篩板是由薄鋼板（5-12mm）沖孔而成?？椎男螤钣袌A形，方形或長(zhǎng)圓形等幾種。篩孔上小下大，稍呈錐形，篩孔多采用交錯(cuò)排列。 有效篩面面積比較?。?0-60%）。一般用在中篩作業(yè)中，如用于回轉(zhuǎn)篩，篩孔尺寸為1250mm。,3、篩網(wǎng),由鋼絲

5、、銅絲及尼龍絲、絹絲等編織而成。篩孔有正方形和長(zhǎng)方形兩種。 工業(yè)用篩由鋼絲編織而成，篩孔大于0.4mm，黃銅和青銅絲可制得0.4-0.01mm，合成纖維和絹絲可制得小于0.2mm的實(shí)驗(yàn)用篩。 有效篩面面積大，可達(dá)70%80%，通常用于中、細(xì)粒級(jí)物料的篩分作業(yè)中。,篩分機(jī)械的種類(lèi)繁多，按篩面的結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)形式，將其分為固定篩、搖動(dòng)篩、振動(dòng)篩和旋轉(zhuǎn)篩等幾種類(lèi)型。 2.2.1 固定篩,第二章破碎篩分,2.2 篩分機(jī)械,固定篩是最簡(jiǎn)單、也是最古老的篩分機(jī)械，篩面由許多平行排列的篩條構(gòu)成，排列的方向與篩上料流的方向相同或垂直。篩面成水平安裝或傾斜安裝，工作時(shí)固定不動(dòng)，物料靠自重沿篩面下滑而篩分。 固定

6、篩有棒條篩和條縫篩之分，前者篩條較粗、篩縫較大（一般25mm），用于粗粒級(jí)篩分；后者篩條較細(xì)，篩縫較?。ㄒ话?.25-lmm），用于礦漿的初步脫水。,2.2.1 固定篩,弧形篩和旋流篩屬于新型固定篩?；⌒魏Y篩面沿篩上料流方向呈圓弧形，篩條與篩上料流方向垂直；旋流篩的篩面是圓錐形，篩條近似與母線平行。它們可用于礦漿的初步脫水、脫泥或脫介，工作時(shí)皆利用礦漿沿篩面運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力強(qiáng)化篩分。 固定篩構(gòu)造簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，尤其不消耗動(dòng)力，設(shè)備成本和運(yùn)行成本低。因此，雖然生產(chǎn)能力和篩分效率較低，但仍在廣泛使用。,構(gòu)造和工作原理：由連桿來(lái)帶動(dòng)篩框作一定方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，篩框的運(yùn)動(dòng)使篩面上的物料以一定速度向排料端移

7、動(dòng)。由于重力、慣性力和物料與篩面之間的摩擦力，在一定條件下，使物料與篩面之間產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行連續(xù)篩分。 安裝傾角常在010度之間，篩機(jī)的振幅一般為422 mm。按篩面的運(yùn)動(dòng)規(guī)律分為直線搖動(dòng)篩、平面搖動(dòng)篩和差動(dòng)篩幾種。,特點(diǎn)：篩箱的振幅和運(yùn)動(dòng)軌跡由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)確定，即振幅一定。篩面得到全部利用，生產(chǎn)效率和篩分效率要高些；它的動(dòng)力不能完全平衡，篩分過(guò)程中篩孔容易堵塞，且工作效率不如振動(dòng)篩高。,2.2.2 搖動(dòng)篩,振動(dòng)篩由篩箱、慣性激振器和傳動(dòng)裝置組成。振動(dòng)篩是采用激振裝置（電磁振動(dòng)或機(jī)械振動(dòng)）使篩箱帶動(dòng)篩面或直接帶動(dòng)篩面而產(chǎn)生振動(dòng)。 原理：篩面作上下振動(dòng)，加劇物料顆粒間，顆粒與篩面間的相對(duì)運(yùn)

8、動(dòng)，提高顆粒通過(guò)篩孔的機(jī)會(huì)。,為提高篩分效率和篩面的操作強(qiáng)度，除了使篩機(jī)本身?yè)u動(dòng)以達(dá)到物料在篩面上產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的目的外，還可以是篩機(jī)本身產(chǎn)生高頻率的振動(dòng)。 這種振動(dòng)可以加劇物料與篩面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)提高細(xì)篩的篩分效率特別有利。,2.2.3 振動(dòng)篩,振動(dòng)篩可以通過(guò)使用由偏重旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的慣性力、偏心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)制作用以及電磁力的間歇牽引等方法產(chǎn)生振動(dòng)。故振動(dòng)篩可分為慣性振動(dòng)篩、偏心振動(dòng)篩和電磁振動(dòng)篩、高頻振動(dòng)篩等幾種。應(yīng)用較多的是慣性振動(dòng)篩和高頻振動(dòng)篩（選礦廠脫介篩）。 根據(jù)篩箱運(yùn)動(dòng)軌跡的不同，振動(dòng)篩分為圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩（單軸慣性振動(dòng)篩）、直線運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩（雙軸慣性振動(dòng)篩）和三維振動(dòng)篩。,振動(dòng)篩的振動(dòng)

9、頻率約為6003000次/分之間，最高可達(dá)3600次/分，振幅大致0.55 mm范圍內(nèi)，傾角8-40。,2.2.3 振動(dòng)篩,第二章破碎篩分,慣性振動(dòng)篩：是通過(guò)由不平衡體的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心慣性力，使篩子產(chǎn)生振動(dòng)的一種篩分機(jī)械。 安有篩網(wǎng)2的篩框l，傾斜地安裝在彈簧3上，并與水平成15-30的傾角。穿過(guò)篩框的軸5上，裝有帶配重7的兩個(gè)偏重輪6。偏重輪被軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生不平衡的離心慣性力，并作用于篩框和彈簧，使篩子振動(dòng)。篩筐的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓。該慣性振動(dòng)篩的振幅可借助改變配重來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。,優(yōu)點(diǎn)：它完全是彈性聯(lián)接，轉(zhuǎn)速可很高，篩分效率高達(dá)80。適用于處理細(xì)粒級(jí)礦料(0.1-15mm)及濕粘性礦物。 缺

10、點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)振動(dòng)大，壽命受影響；振幅不能太大，不宜處理粗粒物料。,圓振動(dòng)篩,圓振動(dòng)篩的篩箱運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形或橢圓形，是一種多層數(shù)、高效新型振動(dòng)篩。 圓振動(dòng)篩采用慣性激振器產(chǎn)生振動(dòng)，其振動(dòng)源一般為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)激振器。采用筒體式偏心軸激振器及偏塊調(diào)節(jié)振幅。 圓振動(dòng)篩為單軸振動(dòng)器，固定在篩箱上的主軸由電機(jī)帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn),安裝在主軸上的偏心體隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生離心慣性力，使可以自由振動(dòng)的篩箱產(chǎn)生近似圓形軌跡的振動(dòng)。 按支撐方式分為懸掛式和座式，按篩箱的運(yùn)動(dòng)方式分為普通圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩和自定中心振動(dòng)動(dòng)篩。,旋轉(zhuǎn)篩是一個(gè)具有傾斜面的轉(zhuǎn)筒。具有多種不同的形狀，廣泛使用的時(shí)六角錐形轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)篩，俗稱(chēng)六角篩。其轉(zhuǎn)筒是由6塊平坦

11、的篩面組成，篩面有2-9（通常為4-7）的傾斜角。平行的篩面可以是物料受到比較強(qiáng)烈的攪動(dòng)和沖擊，篩分效率較高。 優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沒(méi)有沖擊力和振動(dòng)，轉(zhuǎn)速較低，不易損壞。不足：篩面的利用率較低，實(shí)際使用面積僅占其總面積的12-17%，故顯笨重，且體積龐大，動(dòng)力消耗大。現(xiàn)在已經(jīng)是一種過(guò)時(shí)的篩分機(jī)械，逐漸被振動(dòng)篩等所取代。,2.2.4 旋轉(zhuǎn)篩,2.3.1 超細(xì)分級(jí)設(shè)備 超細(xì)分級(jí)設(shè)備分為干式和濕式兩種。干式分級(jí)機(jī)是使用空氣作為流體介質(zhì)的流體分級(jí)過(guò)程。與超細(xì)粉碎設(shè)備組成閉路循環(huán)系統(tǒng)可降低粉碎操作的能耗，直接獲得干的粉體產(chǎn)品。 而濕式分級(jí)是以水作為流體介質(zhì)的篩分。濕式分級(jí)機(jī)存在廢水處理機(jī)產(chǎn)品過(guò)濾、干燥困難等

12、問(wèn)題。 1、干式超細(xì)分級(jí)設(shè)備 采用干式氣流分級(jí)機(jī)必須具備的基本要求：,2.3 超細(xì)分級(jí)設(shè)備與工藝,1）回轉(zhuǎn)葉片型風(fēng)力分級(jí)機(jī) 2）轉(zhuǎn)子型風(fēng)力分級(jí)機(jī) 3）MS型超細(xì)風(fēng)力分級(jí)機(jī) 4）多次氣流分級(jí)機(jī)：采用重復(fù)分級(jí)的方法。 5）旋轉(zhuǎn)葉片式分級(jí)機(jī) 6）渦輪式氣流分級(jí)機(jī)：是目前比較成熟的一種超細(xì)分級(jí)機(jī)。 7）APT型多輪超細(xì)分級(jí)機(jī) 8）有效碰撞分級(jí)器 9）慣性分級(jí)機(jī)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，分級(jí)室僅由幾根大小不同的矩形管子構(gòu)成。,1、干式超細(xì)分級(jí)設(shè)備,物料在分散前應(yīng)充分分散； 分子作用力強(qiáng)且只式瞬間作用于點(diǎn)、線上，在整個(gè)區(qū)域內(nèi)要持久存在； 對(duì)氣流要進(jìn)行整流處理，避免產(chǎn)生局部漩渦； 分級(jí)出的超細(xì)顆粒應(yīng)及時(shí)分出，避免重復(fù)混合

13、。,錐形渦輪被電機(jī)驅(qū)動(dòng)而高速旋轉(zhuǎn)，使氣流形成高速旋轉(zhuǎn)強(qiáng)制渦，在離心力的作用下粗顆粒被甩向器壁并作旋轉(zhuǎn)向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)粗顆粒到達(dá)錐形筒體受到二次氣旋向上反吹，使混入粗顆粒中的細(xì)粉返回到分級(jí)區(qū)，再一次分級(jí)，細(xì)顆粒從頂部出，粗顆粒從底部出。,2、濕式超細(xì)分級(jí)設(shè)備 在濕法超細(xì)磨礦或粘土類(lèi)礦物的濕法提純中，需要采用濕法分級(jí)設(shè)備。常用的超細(xì)粒濕式分級(jí)設(shè)備有： 1）水力旋流器：是礦物加工領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛的分機(jī)設(shè)備。具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)廉，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件；生產(chǎn)量大，占地面積??；工作很快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；分機(jī)效率較高等特點(diǎn)。 用于超細(xì)分級(jí)時(shí)，一般選用小直徑（直徑小于50mm）且錐角也較小的旋流器。工業(yè)上，旋流器經(jīng)常采用并聯(lián)安

14、裝的方式以擴(kuò)大生產(chǎn)能力。 2）離心式分級(jí)機(jī) 3）超細(xì)水力旋分機(jī)：主要用于精選高嶺土。其實(shí)質(zhì)上是多個(gè)小型旋流器組成的旋流器組。,2.4 篩分作業(yè)的任務(wù)與分類(lèi),1、獨(dú)立篩分：當(dāng)篩分產(chǎn)品作為最終產(chǎn)品供給用戶(hù)使用時(shí)，稱(chēng)為獨(dú)立篩分。 2、準(zhǔn)備篩分 當(dāng)篩分是為分選作業(yè)提供不同粒級(jí)的入選礦物時(shí)，稱(chēng)為準(zhǔn)備篩分，如重選及磁選前的礦物篩分。在選礦過(guò)程中，不同的分選設(shè)備有著不同的適宜分選粒度，并對(duì)分選效果也有不同的影響。過(guò)粗的大塊不能分選，過(guò)細(xì)的微粒難以回收。,2.4 篩分作業(yè)的任務(wù)與分類(lèi),3、預(yù)先篩分與檢查篩分 若用在破碎前把合格粒級(jí)預(yù)先篩出叫預(yù)先篩分；若用在破碎后以控制破碎產(chǎn)品的粒度則叫檢查篩分。許多情況下，一

15、個(gè)篩分作業(yè)能同時(shí)起預(yù)先篩分和檢查篩分的作用，如圖所示。,4、脫水篩分：濕法選礦中將伴有大量水的碎散物料（如礦漿、泥漿等）作為篩分原料，以脫除其中液相為目的的篩分稱(chēng)為脫水篩分。脫水篩分可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行脫水，還可以回收水循環(huán)使用。 5、脫泥篩分與脫介篩分：為達(dá)到一定的工藝目的，將碎散物料或伴水的碎散物料作為篩分原料，脫除其中細(xì)粒的篩分，稱(chēng)為脫泥篩分或脫介篩分。,預(yù)先篩分的目的是為了避免物料的過(guò)度破碎，從而提高破碎設(shè)備的生產(chǎn)能力和減少動(dòng)力消耗。檢查篩分的目的是從破碎設(shè)備的產(chǎn)物中，將粒度不合格的大塊篩出，以保證產(chǎn)品不超過(guò)要求的粒度上限。,1、表面處理改性 表面處理改性是指利用各類(lèi)材料或助劑，采用物理、化

16、學(xué)等方法對(duì)粉體表面進(jìn)行處理，根據(jù)應(yīng)用的需要有目的地改善、改變粉體表面的物理化學(xué)性質(zhì)或物理技術(shù)性能，如表面晶體結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)、表面能、表面潤(rùn)濕性、電性、表面吸附和反應(yīng)特性，以滿足現(xiàn)代新材料、新工藝和新技術(shù)發(fā)展的需要。,2.5 礦物粉體材料表面改性技術(shù),表面處理改性的基本方法可分為包覆處理改性、沉淀反應(yīng)包膜、表面化學(xué)包覆、機(jī)械化學(xué)改性、膠囊化處理、接枝改性等。 （1）包覆處理改性 包覆也稱(chēng)涂敷，利用無(wú)機(jī)或有機(jī)高聚物或樹(shù)脂等對(duì)粉體表面進(jìn)行“包覆”以達(dá)到改善粉體表面性能的方法。影響表面涂敷的主要因素有顆粒的形狀、比表面積、孔隙率、涂敷劑的種類(lèi)及用量、涂敷處理工藝等。,（2）沉淀反應(yīng)包膜 這是指利用化學(xué)方

17、法并將生成物沉淀在礦物顆粒表面形成一層或多層改性層的工藝。粉體經(jīng)過(guò)“包膜”處理后，其表面性質(zhì)（如光澤等）得以改善。 粉體的沉淀反應(yīng)包膜改性大多采用濕法，一般在反應(yīng)釜或反應(yīng)罐中進(jìn)行。,1、表面處理改性,（3）表面化學(xué)包覆 利用表面化學(xué)方法，如有機(jī)物分子中的官能團(tuán)在顆粒表面的吸附或化學(xué)反應(yīng)對(duì)顆粒表面進(jìn)行局部包覆，使顆粒表面有機(jī)化而達(dá)到表面改性的方法。是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的改性方法。主要用來(lái)加工生產(chǎn)在橡膠和塑料中使用的以補(bǔ)強(qiáng)作用為目的的礦物填料。常用的改性劑主要有偶聯(lián)劑、高級(jí)脂肪酸及其鹽、不飽和有機(jī)酸和有機(jī)硅等。 表面化學(xué)包覆改性一般在高速加熱混合機(jī)或捏合機(jī)、流態(tài)化床、研磨機(jī)等設(shè)備中進(jìn)行。,1、表

18、面處理改性,（4）機(jī)械化學(xué)改性 機(jī)械化學(xué)改性是利用超細(xì)粉碎及其他強(qiáng)烈機(jī)械力作用有目的地對(duì)物料表面進(jìn)行激活，在一定程度上改變粒子表面的晶體結(jié)構(gòu)、溶解性能（表面無(wú)定型化）、化學(xué)吸附和反應(yīng)活性（增加表面的活性點(diǎn)或活性基團(tuán)）等。 機(jī)械化學(xué)改性雖然效率高，程序簡(jiǎn)單，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的多，但對(duì)于超純和超細(xì)粉體，對(duì)顆粒具有污染性。在超細(xì)粉碎過(guò)程中，機(jī)械力激活礦物表面實(shí)現(xiàn)改性，因此可加人有機(jī)體或偶聯(lián)劑在粉碎過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)高效改性。,1、表面處理改性,（5）膠囊化改性 是在顆粒表面覆蓋均質(zhì)且有一定厚度薄膜的一種表面化學(xué)改性方法。 由藥品藥效的緩釋性需求而出現(xiàn)的固體藥粉的膠囊化改性是膠囊化改性技術(shù)的最初發(fā)展起因，微

19、小膠囊化改性的特點(diǎn)是能夠?qū)⒁旱喂腆w（膠囊）化。 膠囊化改性工藝中，一般稱(chēng)芯物質(zhì)為核物質(zhì)，包膜物為膜物質(zhì)。,1、表面處理改性, 接枝改性 接枝改性是在一定的外部激發(fā)條件下，將單體烯烴或聚烯烴引人礦物表面的改性過(guò)程，有時(shí)還需使單體烯烴聚合，由于烯烴、聚烯烴與樹(shù)脂等有機(jī)高分子基體性質(zhì)接近，所以增強(qiáng)了礦物填料與基體之間的結(jié)合。 產(chǎn)生接枝聚合的外部激發(fā)條件有許多種，如化學(xué)接枝法、電解聚合法、等離子接枝聚合法、氧化法和紫外線與高能電暈放電方法等。在烯烴單體中研磨物料實(shí)現(xiàn)接枝聚合物在物料表面的附著也屬于一種接枝改性的激發(fā)手段。,1、表面處理改性,化學(xué)改性是指使用化學(xué)處理方法來(lái)改變目的礦物的物理與物理化學(xué)性能的工藝方法。 化學(xué)改性處理的礦物，主要是指對(duì)具有陽(yáng)離子交換能力的礦物以及礦物晶體間（晶層）或內(nèi)部結(jié)晶中因某些組分浸出而改變比表面積與吸附功能的一類(lèi)礦物。 因此，化學(xué)改性主要使礦物產(chǎn)生大量的結(jié)構(gòu)孔隙或比表面積，從而提高其吸附性與選擇性吸附（分子篩）及離子交換能力，形成一類(lèi)活性礦物材料。,2、濕法化學(xué)改性,熱加工是指對(duì)礦物或巖石材料進(jìn)行干法加熱處理與改性。是一種利用熱物