[发明专利]一种提高粉体颗粒分级精度的方法和颗粒分级器

说明书

本发明提出一种提高粉体颗粒分级精度的方法和颗粒分级器，涉及颗粒分级技术，该提高粉体颗粒分级精度的方法包括：在颗粒分级器内设置中空的分级腔，使流体由分级腔高度方向上的中间位置处沿分级器腔的内壁的切线方向进入分级腔内，流体在所述分级腔中同时形成上旋涡和下旋涡，上旋涡内的流体螺旋向上流动，下旋涡其外侧的流体螺旋向下流动，下旋涡其内侧的流体螺旋向上流动，将物料加入到上旋涡流体旋转速度最大值区域内，经上旋涡和下旋涡的共同分级作用，物料中的粗颗粒由分级腔的底部排出，所述物料中的细颗粒由所述分级腔的顶部的排出。本发明通过优化颗粒分级器的流体动力学布局，根据颗粒分级流场的速度分布特点，控制物料进入分级器内的位置，实现固体颗粒的高精度分级。

技术领域

本发明涉及颗粒分级技术，特别涉及一种提高粉体颗粒分级精度的方法和颗粒分级器。

背景技术

粉体技术的发展为材料科学和纳米技术的研究奠定了坚实的基础，而颗粒分级技术作为粉体技术的重要组成部分极大的提高了工业粉体产品的质量和生产效率。颗粒分级是利用不同形状、粒径大小的颗粒在力场受力的差异，将颗粒群分为两种或多种粒度级别的操作。流体分级是一种常见的颗粒分级技术，其原理是根据不同的粒径大小的颗粒在流体中受到一种或多种力场的作用下，而具有不同的运动轨迹，从而进行分级。按分级所需流体介质分有干法分级和湿法分级两大类，湿法分级的介质通常为水，具有高精度、分级粒径小的特点，但分级后产品往往需要进行脱水、干燥处理等过程，不仅成本高而且工艺复杂。现阶段，干法分级应用更为广泛，干法分级也称为气流分级，以空气介质为主，分级多在离心力场或者惯性力场中进行，具有成本低，方便易行等优点。按有无转动部件来分类，干法气流分级机可以分为静态气流分级机与动态气流分级机。

旋风式分级器是比较典型的静态干法气流分级机，具有结构简单，造价低、环境适应性好等优点。用于气固分离、除尘等场合则称为旋风分离器，用于粉体颗粒分级(有时亦称分选)时就称为旋风颗粒分级器(分选器)，基本结构如图1所示，气流经顶部的切向入口1进入分离器2后形成旋转气流，外侧气流旋转下行，运动至锥体下部某位置气流改变方向，转而向上流动，形成内层旋流，这种气流运动形式也被称为“切流返转”型旋涡流动；粗颗粒在离心力作用下被甩向边壁，随外侧下行流进入下部粗粉出口，细颗粒受气流曳力较大进入内层旋流，从而实现粗、细颗粒的分离分级。然而，普通旋风分离器直接用作颗粒分级时下部排出的粗粉中细粉含量较多，分级精度较差。传统旋风式分级器一般在旋风分离器基础上，通过增加物料分散、气流导流等内构件或引入二次气流来扬析粗粉中夹带的细粉，从而改善分级效果。

例如，中国专利ZL94240011.9公布了一种短流式微粉旋风分级器，特点是在传统旋风分级器的升气管下端加防短路罩，中部安装沸腾环，以减少气体“短路流”量，提高分级精度。

基于减少短路流量的思想，中国专利201420860203.3公布了一种气相分级设备，其在升气管底部增加锥形导流器，减少了粗颗粒的短路流量，提高了分级精度。

中国专利ZL201120566727.8公布了一种带底风的旋风式粒度分级机，在常规旋风分级器锥体下部设有稳流器，通过稳流器控制进入底风的大小，对粗粉进行“淘洗”，降低了粗粉中的细粉含量，提高了分级效率。

中国专利ZL201090000798.5在旋风分离器基础上增加调整件，增强了分级器内气流旋转的强度。

上述4项专利均在旋风分离器基础上做结构调整。其中，中国专利ZL94240011.9，201420860203.3通过在旋风分级器内部安装短路罩或导流器等，减少气流短路流量，扬析粗粉中的细粉，从而实现提高分级精度的目的。但是，在分级器内部增设额外附件会引起磨损、能耗增加等诸多问题。