2.4.3　精細(xì)分級(jí)設(shè)備

在非金屬礦超細(xì)粉碎加工中，除了超細(xì)粉碎作業(yè)之外，還應(yīng)配置精細(xì)分級(jí)作業(yè)。精細(xì)分級(jí)作業(yè)主要有兩個(gè)作用：一是確保產(chǎn)品的粒度分布滿足應(yīng)用的需要；二是提高超細(xì)粉碎作業(yè)的效率。許多應(yīng)用領(lǐng)域不僅對(duì)非金屬礦超細(xì)粉體的粒度大?。ㄆ骄６然蛑形涣剑┯幸?，而且對(duì)其粒度分布有一定要求。有些粉碎設(shè)備，特別是球磨機(jī)、振動(dòng)磨、干式攪拌磨等，研磨產(chǎn)物的粒度分布往往較寬，如果不進(jìn)行分級(jí)，難以滿足用戶的要求。此外，在超細(xì)粉碎作業(yè)中，隨著粉碎時(shí)間的延長(zhǎng)，在合格細(xì)產(chǎn)物增加的同時(shí)，微細(xì)粒團(tuán)聚也增加，到某一時(shí)間，粉體粒度減小的速度與微細(xì)顆粒團(tuán)聚的速度達(dá)到平衡，這就是所謂的粉碎平衡。在達(dá)到粉碎平衡的情況下，繼續(xù)延長(zhǎng)粉碎時(shí)間，產(chǎn)物的粒度不再減小甚至增大。因此，要提高超細(xì)粉碎作業(yè)的效率，必須及時(shí)地將合格的超細(xì)粒級(jí)粉體分離，使其不因“過(guò)磨”而團(tuán)聚。這就是一些超細(xì)粉碎工藝中設(shè)置精細(xì)分級(jí)作業(yè)的依據(jù)。

根據(jù)分級(jí)介質(zhì)的不同，精細(xì)分級(jí)機(jī)可分為兩大類：一是以空氣為介質(zhì)的干法分級(jí)機(jī)，主要是轉(zhuǎn)子（渦輪）式氣流分級(jí)機(jī)，如MS型微細(xì)分級(jí)機(jī)、MSS型超細(xì)分級(jí)機(jī)、ATP型超細(xì)分級(jí)機(jī)、LHB型微細(xì)分級(jí)機(jī)等；二是以水為介質(zhì)的濕法分級(jí)機(jī)，主要有超細(xì)水力旋流器、臥式螺旋沉降式離心機(jī)等。

干式精細(xì)分級(jí)機(jī)一般采用旋轉(zhuǎn)渦輪式，只有個(gè)別機(jī)型采用射流式。渦輪式精細(xì)分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)一般包括分級(jí)輪、機(jī)體、進(jìn)料、出料、進(jìn)風(fēng)（包括二次風(fēng)、三次風(fēng)）以及電機(jī)和傳動(dòng)、控制裝置。分級(jí)輪是核心裝置，從結(jié)構(gòu)上分級(jí)輪可分為圓柱和圓錐兩種，從配置方式上圓柱形分級(jí)輪又有豎置和橫置兩種。其直徑、葉片形狀、葉片間隙等對(duì)分級(jí)機(jī)的分級(jí)性能有顯著影響。此外，單獨(dú)設(shè)置的精細(xì)分級(jí)系統(tǒng)還包括風(fēng)機(jī)集料、收塵等裝置。目前工業(yè)上應(yīng)用的主要干式精細(xì)分級(jí)機(jī)是MS型、MSS型和ATP型及其相似型或改進(jìn)型以及LHB型、NEA型、TFS型等干式精細(xì)分級(jí)機(jī)。這些干式精細(xì)分級(jí)機(jī)可與超細(xì)粉碎機(jī)配套使用，其分級(jí)粒徑可以在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中TSP型、MS型及其類似的分級(jí)機(jī)的分級(jí)產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d₉₇=10μm左右，MSS型和ATP型、NEA型、LHB型及其類似的分級(jí)機(jī)的分級(jí)產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d₉₇=3～5μm，TTC型和TFS型分級(jí)機(jī)的產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d₉₇=2μm。依分級(jí)機(jī)規(guī)格或尺寸的不同，單機(jī)處理能力從每小時(shí)幾十千克到30t/h左右不等。

（1）ATP型超微細(xì)分級(jí)機(jī)　圖2-20所示為ATP型單輪及多輪分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖。其結(jié)構(gòu)主要由分級(jí)輪、給料閥、排料閥、氣流入口等部分構(gòu)成。工作時(shí)物料通過(guò)給料閥給入分級(jí)室，在分級(jí)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力及分級(jí)氣流的黏滯力作用下進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)后的微細(xì)粒級(jí)物料從上部出口排出，粗粒級(jí)物料從分級(jí)機(jī)底部排出。多輪超微細(xì)分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在分級(jí)室頂部設(shè)置了多個(gè)相同直徑的分級(jí)輪，與同樣規(guī)格的單分級(jí)輪相比，處理能力顯著增大。

（2）MS型微細(xì)分級(jí)機(jī)及MSS型微細(xì)分級(jí)機(jī)　圖2-21（a）所示為MS（micro separator）型微細(xì)分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖。它主要由給料管、調(diào)節(jié)管、中部機(jī)體、斜管、環(huán)形體及安裝在旋轉(zhuǎn)主軸上的葉輪構(gòu)成。待分級(jí)物料和氣流經(jīng)給料管和調(diào)節(jié)管進(jìn)入機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)錐形體進(jìn)入分級(jí)區(qū)；主軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)；細(xì)粒級(jí)物料隨氣流經(jīng)過(guò)葉片之間的間隙向上經(jīng)細(xì)粒物料排出口排出，粗粒物料被葉片阻留，沿中部機(jī)體的內(nèi)壁向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)環(huán)形體和斜管自粗粒級(jí)物料排出口排出。上升氣流經(jīng)氣流入口進(jìn)入機(jī)內(nèi)，遇到自環(huán)形下落的粗粒物料時(shí)，將其中夾雜的細(xì)粒物料分出，向上送入分級(jí)區(qū)進(jìn)一步分級(jí)，以提高分級(jí)效率。通過(guò)調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速、風(fēng)量、二次氣流、葉輪間隙或葉片數(shù)及調(diào)節(jié)管的位置可以調(diào)節(jié)分級(jí)粒度。

圖2-21（b）所示為MSS（super separator）型微細(xì)分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。它主要由機(jī)身、分級(jí)轉(zhuǎn)子、分級(jí)葉片、調(diào)隙錐、進(jìn)風(fēng)管、給料管和排料管等構(gòu)成。工作時(shí)物料從給料管被風(fēng)機(jī)抽吸到分級(jí)室內(nèi)，在分級(jí)轉(zhuǎn)子和分級(jí)葉片之間被分散并進(jìn)行反復(fù)循環(huán)分級(jí)，粗顆粒沿筒壁自上而下，由下面的粗粒物料出口處排出；超細(xì)粉體隨氣流穿過(guò)轉(zhuǎn)子葉片的間隙由上部細(xì)粒物料出口排出。在調(diào)隙錐處，由于二次空氣的風(fēng)篩作用，將混入粗粉中的細(xì)粒物料進(jìn)一步析出，送入分級(jí)室進(jìn)一步分級(jí)。三次空氣可強(qiáng)化分級(jí)機(jī)對(duì)物料的分散和分級(jí)作用，使分散和分級(jí)作用反復(fù)進(jìn)行，因而有利于提高分級(jí)精度和分級(jí)效率。

這種分級(jí)機(jī)的特點(diǎn)是分級(jí)粒度較MS型更細(xì)，產(chǎn)品粒度分布較窄。

（3）LHB型分級(jí)機(jī)　圖2-22所示為L(zhǎng)HB型渦輪式精細(xì)分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。分級(jí)機(jī)主機(jī)由電機(jī)、分級(jí)輪、筒體、進(jìn)料裝置、排料裝置等組成，通過(guò)調(diào)節(jié)分級(jí)輪的轉(zhuǎn)速并配以合理的二次進(jìn)風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的有效分級(jí)。

進(jìn)料控制系統(tǒng)由進(jìn)料變頻器及擺線針輪星形卸料閥組成，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率高低來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)料的連續(xù)勻速控制。葉輪轉(zhuǎn)速通過(guò)變頻器調(diào)整，并設(shè)計(jì)了失壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、料位控制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視及報(bào)警系統(tǒng)等保護(hù)措施。該型分級(jí)機(jī)的特點(diǎn)是立式單分級(jí)輪結(jié)構(gòu)、流場(chǎng)穩(wěn)定，分級(jí)（切割）點(diǎn)較精確、分級(jí)效率較高、單位產(chǎn)品能耗較低。

（4）其他干式分級(jí)機(jī)　其他干式分級(jí)機(jī)還有WFJ型、FJJ型（類似ATP型）、FYW型、ADW型、FJW型、XFJ型、QF型、FQZ型、AF型、HF型、HTC型、FJG型以及TTC型、NEA型、TSP型、TFS型精細(xì)分級(jí)機(jī)等。

（5）濕式分級(jí)機(jī)　在濕法超細(xì)磨礦或黏土類礦物的濕法提純工藝中，為了提高磨礦效率以及控制最終產(chǎn)品細(xì)度和粒度分布，有時(shí)要設(shè)置濕式精細(xì)分級(jí)設(shè)備。目前工業(yè)上常用的濕式精細(xì)分級(jí)設(shè)備主要有臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)和超細(xì)水力旋流器（組）。

①臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)　圖2-23所示為臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖。

臥式螺旋卸料離心機(jī)主要由柱-錐形轉(zhuǎn)鼓、螺旋推料器、行星差速器、擋料板、差速器、扭矩調(diào)節(jié)器、減振墊、布料器、外殼和機(jī)座等零件組成。轉(zhuǎn)鼓通過(guò)主軸承水平安裝在機(jī)座上，并通過(guò)連接盤與差速器外殼連接。螺旋推料器通過(guò)軸承同心安裝在轉(zhuǎn)鼓里，并通過(guò)外在鍵與差速器輸出軸內(nèi)在鍵相連。

臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為轉(zhuǎn)鼓直徑、長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)速、分離因素、電機(jī)功率等。

②超細(xì)水力旋流器（組）　超細(xì)水力旋流器直徑一般為10～50mm。這種小直徑的水力旋流器通常制成帶有長(zhǎng)的圓筒部分和小錐角的錐形部分，內(nèi)襯耐磨陶瓷、模鑄塑料、人造橡膠或用聚氨酯材料制造。聚氨酯是近十多年來(lái)制造超細(xì)水力旋流器的主要材料。

在工業(yè)生產(chǎn)中，為彌補(bǔ)小直徑旋流器處理能力小的缺點(diǎn)，通常采用若干個(gè)小直徑旋流器并聯(lián)安裝形成旋流器組，這種旋流器組可由幾個(gè)或數(shù)十個(gè)小直徑水力旋流器組成。圖2-24（a）所示為TM-3型道爾克隆旋流器組構(gòu)造。圖2-24（b）所示為兩種海王牌旋流器組。圖2-24（c）所示為GSDF型超細(xì)水力旋流器的構(gòu)造圖。它是由四個(gè)同心圓環(huán)構(gòu)成的三個(gè)環(huán)形空間，溢流、進(jìn)料、底流分別在外、中、內(nèi)的環(huán)形空間里，錐底孔與外環(huán)相通形成溢流；其錐頂孔則通入內(nèi)環(huán)形成底流。通過(guò)調(diào)整進(jìn)漿壓力、溢流壓力和底流壓力可獲得不同細(xì)度的產(chǎn)品。這種超細(xì)水力旋流器是由許多個(gè)小直徑（?10mm）旋流器組成的，例如GSDF10-99超細(xì)水力旋流器組是由99個(gè)直徑為10mm的小旋流器組成，可用于5μm以下漿料的精細(xì)分級(jí)。