9-12粉体分离.ppt
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1、粉体分离,王利剑,洛阳理工学院材料系,1 气固分离,概述 1.1气固分离概念:从气体与悬浮相的细颗粒混 合相中,除去颗粒的单元操作。 1.2意义: (1)把需要的目的物从气体中分离出来 (2)环境保护与文明生产 1.3收尘效率:收尘器的效率,评价的重要指标。 总收尘效率:收尘器收集下来的粉尘质量于进入收尘器 的粉尘质量之比。,1 气固分离,1.4收尘器的分类及特点 凡能将气体中的粉尘捕集分离出来的设备 均称为除尘器。按作业原理可分为: (1)重力收尘器:如沉降室,50微米。 (2)惯性收尘器:如百叶窗收尘器, 30微米 (3)离心收尘器:如旋风收尘器, 5微米 (4)过滤收尘器:如袋式收尘器,
2、 1微米 (5)电收尘器:如静电收尘器, 102微米 按作业方式可分为:干式收尘器;湿式收尘器,1.5.1旋风收尘器,(1)工作原理: (2)优缺点:结构简单,尺寸紧凑,易制造,造价低,无运动部件,操作管理方便,维修量小。缺点是:流体阻力损失大,电耗高,壳体易磨损,卸料闸门要严格锁风。,1.5.1旋风收尘器,(3)类型及特点: CLT型:基本型,图961 CLT/A型(螺旋型):改进型,图962,CLK型(扩散型):采用扩散锥筒(倒锥体)和反射屏,提高了收尘效率。96364 CLP(旁路型):气流入口管为涡旋型并低于筒体顶盖一定距离,在筒外部设有旁路,排风管较短。 965,CLG(多管):将多
3、个直径较小的旋风筒组合在一个壳体内,形成一个整体的收尘器。968 (4)排灰装置:包括集灰仓和锁风阀门。97172 (5)工作参数:,1.5.2袋式收尘器,1.5.2袋式收尘器,利用多孔纤维滤布将含尘气体中的粉尘过滤出来的收尘设备,因滤布做成袋形,故称。 (1)工作原理:含尘气体通过滤布时,粉尘被阻留,空气则通过滤布纤维间的微孔排走(相当于筛分作用)图973 (2)特点:用于非黏结性、非纤维性粉尘的捕集。 优点,与旋风收尘器比,收尘效率高(可捕集1微米的颗粒);与高效电收尘器比,结构简单,技术要求不高,投资费用低,操作简单可靠。 缺点:耗费较多的织物,允许气体温度较低,若气体中湿含量高或含有吸
4、水性较强的粉尘,会导致滤布堵塞,因此其应用受到限制。,1.5.2袋式收尘器,(3)滤布材料:考虑含尘气体性质、含尘浓度、粉尘颗粒大小及其化学性质、湿含量和气体温度等因素。要求滤布均匀致密、透气性好、耐热、耐磨、耐腐蚀和憎水,具有较高的收尘效率。 棉织滤布:造价较低,耐高温性能差(6080以下)。 毛织滤布:造价较高,耐热性能较好(90 以下)。 透气性好,阻力小,耐酸碱。 合成纤维:聚酰胺纤维(尼龙和棉纶等),耐磨性好,耐碱但 不耐酸,可在80 以下工作;聚丙烯晴纤维(晴 纶和奥纶等),可在110130 气温下工作,强 度高,耐酸但不耐碱;聚酯纤维,耐热及耐酸碱 性能均较好,可在140160
5、工作,玻璃纤 维, 过滤性能好,阻力小,化学稳定性好,造价低。,1.5.2袋式收尘器,(4)袋式收尘器分类 按过滤方式:外滤式;内滤式 按滤袋形状:袖袋式(圆筒形);扁袋式 袖袋式:内外两种过滤方式都可采用 扁袋式:多采用外过滤式 按风机位置:正压鼓入式;负压抽风式 按气体入口位置:下进气式;上进气式,按清灰方式:机械振打式;反吹风式(图974) 机械振打式:顶部上下振打(a);中间水平振打(b);上下方向与中 间水平同时振打(c) 反吹风式:真空反吹风(d);气环反吹风(e);脉冲反吹风 (f),机械振打袋式收尘器及气环反吹风袋式收尘器,脉冲反吹风袋式收尘器,1.5.3颗粒层收尘器,20世纪
6、60年代发展起的过滤式除尘器,与袋式不同的是过滤介质不是滤布而是细小颗粒物料(石英,石灰石和矿渣等)构成的多孔过滤层,因而也称填料式收尘器 目前多用于水泥厂熟料冷却机的余气收尘。 优缺点:可在较高温度下运行;耐腐蚀;比旋风除尘器收尘效率高,又比袋式收尘器耐用,结构比电收尘器简单。主要缺点:不适用于潮湿黏性粉尘的捕集,占地面积较大。,1.5.4电收尘器,1.5.4电收尘器,一种高效率收尘装置。 工作原理(图98182) 优缺点: (1)优点:效率高(99以上);处理量大;能处理高温、高压、高湿和腐蚀性气体;能耗少;操作过程可实现完全自动化。 (2)缺点:一次投资大,占空间大,钢材消耗多,捕集高比
7、电阻的细粉尘时需要进行增湿处理等,1.5.4电收尘器类型:,(1)立式和卧式:按含尘气体运动方向。(图98384),(2)干式和湿式:按处理方式。 (3)管式和板式:按集尘极形式。 (4)单区式和双区式:按集尘极和电晕极在收尘器中的位置配置。,1.5.4电收尘器,构造:高压整流机组和收尘器本体组成。 收尘器本体: (1)电晕极:电晕线、电晕线框架、框架悬吊杆、支撑绝缘套管 和电晕极振打装置。 (2)集尘极:分板式和管式。 (3)振打装置:锤击;弹簧凸轮;电磁脉冲。 (4)气体均布装置:主要由气体导流板和气体均布器组成。 (5)壳体、保温箱和排灰装置 参数计算和选型(自学) 影响因素:粉尘比电阻
8、;含尘浓度;粉尘颗粒组成;气体温 度;气流速度;气体湿度。,1.5.4电收尘器,2 液固分离,2.1 概念:利用某些分离方法或技术将液体悬浮液的液相和固相分开的过程。 2.2 分离效率:分离出的固相质量于进入分离器的固相总质量之比。 2.3 分离设备 2.3.1 水力旋流器 2.3.2 压滤机 2.3.3 喷雾干燥器 2.3.4 过滤机 2.3.5 离心脱水机,2.3.1 水力旋流器,在水介质中根据不同大小的固体颗粒在离心力作用下的沉降速度不同进行分级的。 优点:结构简单,无运动部件,操作强度小,造价低,维修方便,分级效率较高。 构造和原理,2.3.2 压滤机,2.3.2 压滤机,基本原理:利
9、用具有大量毛细孔的材料作介质,在压力作用下,使料浆中的水分自毛细孔通过,将固体物料截留在介质上,从而将料浆中的 水分除去。 箱式压滤机的构造和工作原理(图99899) 滤板、机架、前座、横梁、活动顶板、固定顶板和压紧装置。,压滤机理,压滤机理,压滤机理,2.3.3 喷雾干燥器,早在20世纪5060年代就开始应用于陶瓷工业。优点:操作过程自动化、连续化且人员少;泥料 质量稳定,操作可靠。 缺点:需供给热量;设备较复杂和庞大。 构造和工作原理:图9103 雾化器:压力喷嘴式雾化器、空气雾化器、离心 雾化器 图9-104108,2.3.3 喷雾干燥器,雾化器,2.3.4 过滤机,2.3.4 过滤机,
10、2.3.4 过滤机,2.3.4 过滤机,图7-1 PG58-6型圆盘真空过滤机 1、槽体;2-轮叶式搅拌器;3-蜗轮减速器;4-空心主轴;5-过滤圆盘;6-分配头;7-无级变速器;8-齿轮减速器;9-风阀;10-控制阀;11-蜗杆、蜗轮;12-蜗轮减速器,2.3.5 离心脱水机,2.3.5 离心脱水机,工作机理,图4-8 LL-9型螺旋卸料离心脱水机 1-中间轴;2-电动机;3-筛篮;4-给料分配盘;5-钟形罩;6-空心套轴;7-垂直心轴;8-转子;9-筛网;10-皮带轮;11、12、13、14-斜齿轮,2.3.6 深锥浓缩机,1池体 2传动装置; 3稳流筒; 4传动架; 5耙架; 6罩盖;
11、7溢流槽; 8排料口,脱水筛,奥索旋流脱水筛的结构 1-入料喷口;2-圆形导向槽;3-锥形缝条筛;4-导向筛网;5-固体物料出口;6-外箱;7-筛下水出口,混合与造粒,第十章,1 混合,1.1概念:指两种或两种以上组分,按不同的目的,用选定的混合机均匀地混合在一起的过程 1.2目的: (1)水泥、陶瓷原料的混合,是为固相反应创造良好条件。 (2)玻璃原料的混合是为窑内融化反应配制适当的化学成分。 (3)耐火材料和制砖的生产中,混合是为了获得所需的强度, 制备有最紧密充填状态的颗粒配合料。 (4)涂料用颜料的调制,合成树脂与与颜料粉末的混合是为了 调色。,1 混合,1.3 混合程度的评价 混合程
12、度:混合物的均匀度或混合度 (1)两种组分混合: 对于完全混合:公式101 对于实际混合:公式103 (2)两种以上组分混合情况:公式105 1.4 混合机理 (1)小规模随机移动扩散混合。粒子撒到新出现的粉体表面(转筒混合器) (2)大规模随机移动对流混合(粒子成团的移动,带式混合机,气力混合) 和剪切混合(粉体内形成滑移面,转筒混合) 各种混合机进行混合时,以上机理均起作用。,1 混合,1.5混合影响因素 1.5.1物料的物理性质 颗粒的形状、粒度及粒度分布、密度、表面性质、休止角、流动性、含水量、粘结性等都会影响混合过程。 混合过程中,伴随着混合与反混合两种作用,反混合作用即为分料作用(
13、偏析),混合状态是分料与混合之间的平衡。调整物料物理性质可以使平衡向有利于混合方面转化,从而改善混合作业。分料作用如下: (1)堆积分料:粒度或密度差较大的物料。 (2)搅拌分料: 防止分料措施: (1)选用对流混合为主的混合机。,1.5 混合影响因素,(2)配料时要尽量缩短输送距离,运输中尽量减小振动和落差。 (3)对于配合料的粒度差和密度差因素引起的分料,除了控制各组分物料的平均粒度在工艺要求的规定范围外,应使密度相近的物料粒度相近;而对密度较大的物料则使其颗粒质量相近;对于粒度差较大的配合料,可以利用过混合现象,对混合的时间进行优选来保证混合质量。 (4)在配合料中加入少量的水分(4),
14、可防止分料,也可考虑在水中加入某些表面活性剂(改善水的润湿性及渗透性),但要防止水加入过多或不均。,1.5混合影响因素,1.5.2 混合机的结构形式 混合机机身的形状和尺寸、搅拌部件的形状和尺寸、结构材料及表面加工质量、进料和卸料的设置形式等都会影响混合过程。 1.5.3操作条件 混合料内各组分的多少及其所占据混合机体积的比率;各组分进入混合机的方法、顺序和速率;搅拌部件或混合机容器的旋转速度等,对混合过程都有影响。 (1)图105:装料方式对混合速度的影响 (2)图106:装料比与混合速度系数的关系,1.5混合影响因素,1.6 混合机的类型,(1)按操作方式分间歇式和连续式 (2)按运转形式
15、分旋转容器式和固定容器式 (3)按工作原理分重力式和强制式 (4)按混合方式分机械混合机和气力混合设备 (5)按混合物料分混合机和搅拌机 (6)按混合与分料机理分分料型混合机(以扩散混合为主,属重力式混合机)和非分料型混合机(以对流混合为主,属强制式混合机),1.7 混合机械及设备,1.7.1 料浆搅拌机 (1)机械搅拌机(2)气力搅拌设备 (3)机械气力搅拌机 1.7.2 粉料混合机,1.7.1 料浆搅拌机,图10-8 搅拌机的类型,(1)机械搅拌机,水平浆式搅拌机:图109。间歇工作,(1)机械搅拌机,行星式搅拌机:图1010 旋浆式搅拌机:图1011,1.7.1 料浆搅拌机,(2)气力搅
16、拌设备:图1012 (3)机械气力搅拌机:图1013,1.7.2 粉料混合机,(1)螺旋式混合机:图10141516 (2)轮碾式混合机:图1017(中小玻璃厂多采用) (3)桨叶式混合机:图1018 (4)行星式混合机:图1019(耐火材料及陶瓷厂) (5)气力混合设备: 主要部件:均化库底部的充气箱图1021 分区充气混合设备(扇形、条形、环形、切变流) 内管重力式混合设备:图1024 双层库混合设备:图1025 混合室连续混合设备:图1026,1.7.2 粉料混合机,(1)螺旋式混合机:图10141516,1.7.2 粉料混合机,(2)轮碾式混合机:图1017(中小玻璃厂多采用) (3)
17、桨叶式混合机:图1018,1.7.2 粉料混合机,(4)行星式混合机:图1019 (耐火材料及陶瓷厂),1.7.2 粉料混合机,(5)气力混合设备:,主要部件:均化库底部的充气箱 图1021 分区充气混合设备(扇形、 条形、环形、切变流),1.7.2 粉料混合机,内管重力式混合设备: 图1024,1.7.2 粉料混合机,双层库混合设备:图1025 混合室连续混合设备:图1026,2 造粒,2.1 造粒:增大粒径的过程。(与粉碎作用相反) 2.2 造粒的目的: (1)将物料制成理想的结构和形状,如粉末冶金和水泥生料滚 动制球。 (2)减少粉料的飞尘污染,如将散状废物压团处理。 (3)为了准确定量
18、、配制和管理,如将药品制成各类片剂。 (4)制成不同种类颗粒体系的无偏析混合体,如炼铁烧结前的 团矿过程。 (5)改进产品外观,如各类形状的颗粒食品及各类型煤。 (6)防止某些固相物生产过程中的结块现象,如颗粒状磷胺和 尿素的生产。 (7)改善粉粒状原料的流动特性,如陶瓷原料喷雾造粒后可显著提高成型给料时的稳定性。,2.2 造粒的目的,(8)增加粉料的体积质量,便于储存和运输,如超细的碳黑粉 需制成颗粒状散料。 (9)降低有毒和腐蚀性物料处理作业过程中的危险性,如将烧 碱、铬酐类压制成片状或粒状后使用。 (10)控制产品的溶解速度,如一些速溶食品。 (11)调整成品的孔隙率和比表面积,如催化剂
19、载体的生产和 陶粒类多孔耐火保温材料的生产。 (12)改善热传递效果和帮助燃烧,如立窑水泥的烧制过程。 (13)适应不同的生物过程,如各类颗粒状饲料的生产。,2.3 造粒的方法,(1)挤压造粒:利用挤压机对加湿的粉体加压,并从设计的网板 孔中挤出(0.1到几十毫米)。 (2)压缩造粒:分两个对辊间压缩和一定模型中压缩两种,后者 如制药业中的压片和制丸。 (3)破碎造粒:分干法和湿法两种,先将物料破碎,之后在粉碎 从而凝聚成粒子。湿法可制0.1-0.3毫米粒子。 (4)凝聚造粒:在粉体中加入少量液体,利用液体表面张力作用 而凝聚,常用盘式成球机来凝聚成粒,如水泥生 料的制粒。 (5)熔融造粒:将
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