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片狀物料的濕法篩分與設(shè)備研制

2010年01月15日 09:56來源:河南技興機(jī)械有限公司 >>進(jìn)入該公司展臺(tái)人氣:1445


       隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步,在新產(chǎn)品的開發(fā)中,越來越多地應(yīng)用片狀物料作原料,如塑料工業(yè)中應(yīng)用云母、玻璃片、硼化鋁薄片、氧化鋁薄片、碳化硅薄片、圓鋼片和小鋼片等作為填充劑,起二維增強(qiáng)作用,增強(qiáng)與改善塑料的模塑件尺寸之穩(wěn)定性、翹曲性、加工磨損性、耐熱性、耐老化及耐酸堿性等;在涂料工業(yè)中,采用它們作為珠光顏料的基材,如目前已視片狀氧化鋁為云母薄片的替代物,生產(chǎn)出第二代效應(yīng)顏料。
    同樣,在新產(chǎn)品的開發(fā)中,對(duì)片狀物料的加工質(zhì)量,除提出了純和細(xì)的要求外,同時(shí)還要求產(chǎn)品有高的徑厚比及粒度上的窄分級(jí)。如云母鈦的制造,主要用10-60um粒級(jí)云母粉。因?yàn)榱6染鶆?,可減少光的散射,增強(qiáng)珠光效應(yīng)。要達(dá)到上述要求,只有采用濕法研磨及合理的輔助設(shè)備與工藝(脫水、分級(jí)與干燥)。產(chǎn)品的窄分級(jí),意味著某粒級(jí)產(chǎn)品中,含粗率(大于粒級(jí)上限含量)與含粉率(小于粒級(jí)下限含量)受限定。產(chǎn)品生產(chǎn)中,對(duì)原材料的含粗率的限定比含粉率的限定要嚴(yán)格得多。但是,含粉率高不但影響到zui終產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo),而且還因微細(xì)粉的價(jià)格高,微細(xì)粉的流失影響整個(gè)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。
1.片狀物料的特性
    (1)片狀物料,如云母,不管加工至多細(xì),其單個(gè)粒子的直徑總是大于厚度許多倍,而且表面光滑。這種物料,不管粗細(xì),遇水后,都很容易引起片間粘附,橋聯(lián)成大而厚的團(tuán)塊,只有在足夠水量的稀釋下、經(jīng)外力作用下團(tuán)塊才能分散開。片狀礦物一旦橋聯(lián)成塊后,層間又會(huì)夾雜泥、砂及水份,導(dǎo)致除砂、脫泥、脫水與干燥困難。生產(chǎn)中,對(duì)于粗片物料(如云母)的除砂與脫泥,只有用帶噴水的圓筒篩代替平面熱運(yùn)動(dòng)篩,才能改善其效果。因?yàn)椋瑘A筒篩內(nèi)的提升板與噴水的協(xié)同作用促使團(tuán)塊松散并釋放所夾雜的泥砂。
    (2)片狀礦物,如云母,經(jīng)濕法加工后,其徑厚比可達(dá)50-100以上,其形狀系數(shù)(等體積之球的表面積/等體積之礦粒的表面積)則由0.28-0.3左右降至0.1-0.025左右。形狀系數(shù)的降低,導(dǎo)致它在水中的沉降速度急劇降低。而且,由于同一原料各片間的分剝性存在著差異,導(dǎo)致加工出的粉體之徑厚比與形狀系數(shù)存在差異。因而,如果利用沉降原理(如水力分級(jí)、旋流器等)進(jìn)行分級(jí),徑厚比大的粒子將進(jìn)入徑厚比較小的細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品,使細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品含粗率增加。反之,徑厚比小的粒子將進(jìn)入徑厚比較小的粗級(jí)別,增加粗級(jí)別產(chǎn)品的含粉率。因此,對(duì)于片狀物料,水力分級(jí)機(jī)和旋流器都難于有效達(dá)到窄分級(jí)的目的。
2.臥式濕法篩分的缺陷
    當(dāng)今小于100目的微細(xì)物料多采用空氣分級(jí)機(jī)分級(jí)。物料在氣流的帶動(dòng)下通過高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(葉片)進(jìn)行分級(jí)。在這里,片狀粒子不可避免地受到轉(zhuǎn)子的沖擊,使徑厚比和表面積性能均遭到破壞,這點(diǎn)已為電鏡下對(duì)顆粒的觀察所證明。因此,為保證片狀物料的徑厚比及表面性能,必須采用濕法篩分進(jìn)行分級(jí)。
    濕法篩分不但可以保護(hù)產(chǎn)品中粒子的棱角不受二次沖擊破壞,從而保護(hù)產(chǎn)品徑厚比與表面性能。而且,其篩分效率高于干法篩分。*,小于0.5mm的物料進(jìn)行干篩時(shí),其效率已很低,工業(yè)上已不能采用。但是,常規(guī)用于微細(xì)物料進(jìn)行濕法分的設(shè)備亦存在如下缺陷。
    (1)隨著篩孔的減小,水膜的影響加劇。微細(xì)物料的質(zhì)量已很小,水動(dòng)阻力的影響顯得更大。片狀粒子的橋聯(lián)作用,使處于臥式(篩網(wǎng)呈水平或傾斜安裝的)篩分機(jī)篩面上的物料,在有限的水量下來不及松散;在過量的噴水下,松散開的粒子又懸浮于水膜之中,大大降低與篩孔的碰撞率,自然也就降低了篩分效率。
    (2)當(dāng)今廣泛用于粒狀微細(xì)物料篩分的臥式高頻熱運(yùn)動(dòng)篩,如美國(guó)的德瑞克(derrick)篩,其振頻3000r/min,分級(jí)粒度0.1-0.4mm;長(zhǎng)沙礦冶院與東北大學(xué)等單位研制的GPS型高頻細(xì)篩,頻率為2850r/min,分級(jí)粒度0.1-0.4mm物料,它們都是采用2-3層篩網(wǎng),各層網(wǎng)孔不同,因而存在著5%-10%的含粗率,而且對(duì)小于150-200目的金屬礦物的篩分,已顯得無(wú)能為力。因此,對(duì)密度小、含粗率要求嚴(yán)的非金屬微細(xì)礦物進(jìn)行篩分則更為困難。
3.濕式立式高頻振動(dòng)細(xì)篩的特點(diǎn)
    筆者依據(jù)國(guó)內(nèi)外資料,研制出500*1000mm濕式立式高頻振動(dòng)細(xì)篩,并已在生產(chǎn)中成功地應(yīng)用于100-500目濕法云母粉的分級(jí)。該設(shè)備的工作示意圖如下圖所示(略)。高頻振動(dòng)電機(jī)1,經(jīng)彈簧2和彈簧板3帶動(dòng)懸掛在下面的篩筒4,在固定筒體7內(nèi)作不瞅上下往復(fù)振動(dòng)。篩筒外周固定篩網(wǎng),下面與沉降室用軟件6連接。補(bǔ)給水經(jīng)水管8給入沉降12內(nèi),經(jīng)返水盤9的周邊環(huán)形孔上升至篩筒的上端,并充滿整個(gè)筒體7內(nèi),筒體7固定在機(jī)架上或樓板上。礦漿經(jīng)配料斗13給在篩筒內(nèi),在恒速水流的連續(xù)帶動(dòng)下,徑厚比大、粒度細(xì)的粒子首先被帶出篩網(wǎng);徑厚比大的細(xì)粒是從上部被帶出篩網(wǎng),經(jīng)沉淀后從管11排出。只要調(diào)節(jié)好管10、11及12的閥門,即可穩(wěn)定篩筒內(nèi)的礦漿面并進(jìn)行穩(wěn)定地工作。篩筒上篩網(wǎng)的孔徑可以根據(jù)需要更換。
    該設(shè)備的特點(diǎn)是:1)篩分過程是處在稀礦漿中完成的,小于篩孔的細(xì)顆??恳欢魉俚乃鲾y帶穿過篩孔,成為篩下產(chǎn)品。片狀顆粒在上升流的連續(xù)作用下,不會(huì)產(chǎn)生橋聯(lián)作用,因而消除了不利于篩分的因素;2)篩筒4內(nèi)設(shè)有內(nèi)圓筒,待分物料處在內(nèi)筒與篩網(wǎng)之間的環(huán)形區(qū)內(nèi),既防止片狀物料長(zhǎng)時(shí)間懸浮在篩框內(nèi),發(fā)生物料富集,阻礙分選過程;又迫使物料對(duì)篩網(wǎng)作反復(fù)碰撞,增加碰撞次數(shù),有利于篩分效率的提高;3)篩筒帶篩網(wǎng)一道作上下高頻振動(dòng)(頻率2850r/min),有效地防止了篩網(wǎng)堵塞,為篩分的提供了保證;4)篩框外部與固定筒體7之間的間距較大,為過篩的細(xì)料沉降及隨下降流排出提供了有利條件。
    此種立式細(xì)篩,能否應(yīng)用于小于600目(25um)物料的篩分尚有待研究。因筆者在國(guó)內(nèi)所見到的600目不銹鋼篩網(wǎng),其透光度已很差,不適于篩分。筆者以為,研制高強(qiáng)篩網(wǎng)材料,提高篩孔有效率;或者,礦漿在離心力或一定壓力下進(jìn)行篩分,有可能向下擴(kuò)大篩分粒度范圍。
    筆者確信,濕式立式高頻振動(dòng)細(xì)篩在濕法云母粉分級(jí)中成功的運(yùn)用,必將能推廣到其他片狀物料的篩分分級(jí)。但筆者在此提醒:水質(zhì)中的鈣、鎂等離子容易吸附于篩網(wǎng)上,堵塞篩孔,降低得分效率;酸性水質(zhì),會(huì)使硅酸鹽礦物發(fā)生凝聚,破壞物料的分散與分級(jí),因此必須時(shí)刻注意生產(chǎn)用水質(zhì)。
    隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步,在新產(chǎn)品的開發(fā)中,越來越多地應(yīng)用片狀物料作原料,如塑料工業(yè)中應(yīng)用云母、玻璃片、硼化鋁薄片、氧化鋁薄片、碳化硅薄片、圓鋼片和小鋼片等作為填充劑,起二維增強(qiáng)作用,增強(qiáng)與改善塑料的模塑件尺寸之穩(wěn)定性、翹曲性、加工磨損性、耐熱性、耐老化及耐酸堿性等;在涂料工業(yè)中,采用它們作為珠光顏料的基材,如目前已視片狀氧化鋁為云母薄片的替代物,生產(chǎn)出第二代效應(yīng)顏料。
    同樣,在新產(chǎn)品的開發(fā)中,對(duì)片狀物料的加工質(zhì)量,除提出了純和細(xì)的要求外,同時(shí)還要求產(chǎn)品有高的徑厚比及粒度上的窄分級(jí)。如云母鈦的制造,主要用10-60um粒級(jí)云母粉。因?yàn)榱6染鶆?,可減少光的散射,增強(qiáng)珠光效應(yīng)。要達(dá)到上述要求,只有采用濕法研磨及合理的輔助設(shè)備與工藝(脫水、分級(jí)與干燥)。產(chǎn)品的窄分級(jí),意味著某粒級(jí)產(chǎn)品中,含粗率(大于粒級(jí)上限含量)與含粉率(小于粒級(jí)下限含量)受限定。產(chǎn)品生產(chǎn)中,對(duì)原材料的含粗率的限定比含粉率的限定要嚴(yán)格得多。但是,含粉率高不但影響到zui終產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo),而且還因微細(xì)粉的價(jià)格高,微細(xì)粉的流失影響整個(gè)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。
1.片狀物料的特性
    (1)片狀物料,如云母,不管加工至多細(xì),其單個(gè)粒子的直徑總是大于厚度許多倍,而且表面光滑。這種物料,不管粗細(xì),遇水后,都很容易引起片間粘附,橋聯(lián)成大而厚的團(tuán)塊,只有在足夠水量的稀釋下、經(jīng)外力作用下團(tuán)塊才能分散開。片狀礦物一旦橋聯(lián)成塊后,層間又會(huì)夾雜泥、砂及水份,導(dǎo)致除砂、脫泥、脫水與干燥困難。生產(chǎn)中,對(duì)于粗片物料(如云母)的除砂與脫泥,只有用帶噴水的圓筒篩代替平面熱運(yùn)動(dòng)篩,才能改善其效果。因?yàn)?,圓筒篩內(nèi)的提升板與噴水的協(xié)同作用促使團(tuán)塊松散并釋放所夾雜的泥砂。
    (2)片狀礦物,如云母,經(jīng)濕法加工后,其徑厚比可達(dá)50-100以上,其形狀系數(shù)(等體積之球的表面積/等體積之礦粒的表面積)則由0.28-0.3左右降至0.1-0.025左右。形狀系數(shù)的降低,導(dǎo)致它在水中的沉降速度急劇降低。而且,由于同一原料各片間的分剝性存在著差異,導(dǎo)致加工出的粉體之徑厚比與形狀系數(shù)存在差異。因而,如果利用沉降原理(如水力分級(jí)、旋流器等)進(jìn)行分級(jí),徑厚比大的粒子將進(jìn)入徑厚比較小的細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品,使細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品含粗率增加。反之,徑厚比小的粒子將進(jìn)入徑厚比較小的粗級(jí)別,增加粗級(jí)別產(chǎn)品的含粉率。因此,對(duì)于片狀物料,水力分級(jí)機(jī)和旋流器都難于有效達(dá)到窄分級(jí)的目的。
2.臥式濕法篩分的缺陷
    當(dāng)今小于100目的微細(xì)物料多采用空氣分級(jí)機(jī)分級(jí)。物料在氣流的帶動(dòng)下通過高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(葉片)進(jìn)行分級(jí)。在這里,片狀粒子不可避免地受到轉(zhuǎn)子的沖擊,使徑厚比和表面積性能均遭到破壞,這點(diǎn)已為電鏡下對(duì)顆粒的觀察所證明。因此,為保證片狀物料的徑厚比及表面性能,必須采用濕法篩分進(jìn)行分級(jí)。
    濕法篩分不但可以保護(hù)產(chǎn)品中粒子的棱角不受二次沖擊破壞,從而保護(hù)產(chǎn)品徑厚比與表面性能。而且,其篩分效率高于干法篩分。*,小于0.5mm的物料進(jìn)行干篩時(shí),其效率已很低,工業(yè)上已不能采用。但是,常規(guī)用于微細(xì)物料進(jìn)行濕法分的設(shè)備亦存在如下缺陷。
    (1)隨著篩孔的減小,水膜的影響加劇。微細(xì)物料的質(zhì)量已很小,水動(dòng)阻力的影響顯得更大。片狀粒子的橋聯(lián)作用,使處于臥式(篩網(wǎng)呈水平或傾斜安裝的)篩分機(jī)篩面上的物料,在有限的水量下來不及松散;在過量的噴水下,松散開的粒子又懸浮于水膜之中,大大降低與篩孔的碰撞率,自然也就降低了篩分效率。
    (2)當(dāng)今廣泛用于粒狀微細(xì)物料篩分的臥式高頻熱運(yùn)動(dòng)篩,如美國(guó)的德瑞克(derrick)篩,其振頻3000r/min,分級(jí)粒度0.1-0.4mm;長(zhǎng)沙礦冶院與東北大學(xué)等單位研制的GPS型高頻細(xì)篩,頻率為2850r/min,分級(jí)粒度0.1-0.4mm物料,它們都是采用2-3層篩網(wǎng),各層網(wǎng)孔不同,因而存在著5%-10%的含粗率,而且對(duì)小于150-200目的金屬礦物的篩分,已顯得無(wú)能為力。因此,對(duì)密度小、含粗率要求嚴(yán)的非金屬微細(xì)礦物進(jìn)行篩分則更為困難。
3.濕式立式高頻振動(dòng)細(xì)篩的特點(diǎn)
    筆者依據(jù)國(guó)內(nèi)外資料,研制出500*1000mm濕式立式高頻振動(dòng)細(xì)篩,并已在生產(chǎn)中成功地應(yīng)用于100-500目濕法云母粉的分級(jí)。該設(shè)備的工作示意圖如下圖所示(略)。高頻振動(dòng)電機(jī)1,經(jīng)彈簧2和彈簧板3帶動(dòng)懸掛在下面的篩筒4,在固定筒體7內(nèi)作不瞅上下往復(fù)振動(dòng)。篩筒外周固定篩網(wǎng),下面與沉降室用軟件6連接。補(bǔ)給水經(jīng)水管8給入沉降12內(nèi),經(jīng)返水盤9的周邊環(huán)形孔上升至篩筒的上端,并充滿整個(gè)筒體7內(nèi),筒體7固定在機(jī)架上或樓板上。礦漿經(jīng)配料斗13給在篩筒內(nèi),在恒速水流的連續(xù)帶動(dòng)下,徑厚比大、粒度細(xì)的粒子首先被帶出篩網(wǎng);徑厚比大的細(xì)粒是從上部被帶出篩網(wǎng),經(jīng)沉淀后從管11排出。只要調(diào)節(jié)好管10、11及12的閥門,即可穩(wěn)定篩筒內(nèi)的礦漿面并進(jìn)行穩(wěn)定地工作。篩筒上篩網(wǎng)的孔徑可以根據(jù)需要更換。
    該設(shè)備的特點(diǎn)是:1)篩分過程是處在稀礦漿中完成的,小于篩孔的細(xì)顆粒靠一定流速的水流攜帶穿過篩孔,成為篩下產(chǎn)品。片狀顆粒在上升流的連續(xù)作用下,不會(huì)產(chǎn)生橋聯(lián)作用,因而消除了不利于篩分的因素;2)篩筒4內(nèi)設(shè)有內(nèi)圓筒,待分物料處在內(nèi)筒與篩網(wǎng)之間的環(huán)形區(qū)內(nèi),既防止片狀物料長(zhǎng)時(shí)間懸浮在篩框內(nèi),發(fā)生物料富集,阻礙分選過程;又迫使物料對(duì)篩網(wǎng)作反復(fù)碰撞,增加碰撞次數(shù),有利于篩分效率的提高;3)篩筒帶篩網(wǎng)一道作上下高頻振動(dòng)(頻率2850r/min),有效地防止了篩網(wǎng)堵塞,為篩分的提供了保證;4)篩框外部與固定筒體7之間的間距較大,為過篩的細(xì)料沉降及隨下降流排出提供了有利條件。
    此種立式細(xì)篩,能否應(yīng)用于小于600目(25um)物料的篩分尚有待研究。因筆者在國(guó)內(nèi)所見到的600目不銹鋼篩網(wǎng),其透光度已很差,不適于篩分。筆者以為,研制高強(qiáng)篩網(wǎng)材料,提高篩孔有效率;或者,礦漿在離心力或一定壓力下進(jìn)行篩分,有可能向下擴(kuò)大篩分粒度范圍。
    筆者確信,濕式立式高頻振動(dòng)細(xì)篩在濕法云母粉分級(jí)中成功的運(yùn)用,必將能推廣到其他片狀物料的篩分分級(jí)。但筆者在此提醒:水質(zhì)中的鈣、鎂等離子容易吸附于篩網(wǎng)上,堵塞篩孔,降低得分效率;酸性水質(zhì),會(huì)使硅酸鹽礦物發(fā)生凝聚,破壞物料的分散與分級(jí),因此必須時(shí)刻注意生產(chǎn)用水質(zhì)。

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