CN112206907A - 一种基于负压筛分的海泡石矿粉研磨分级方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于负压筛分的海泡石矿粉研磨分级方法,它主要是解决现有技术下的物料粗细颗粒混杂,分级效果不好等技术问题。其技术方案要点是:包括磨机细碎、气固混合、颗粒旋向射流、离心分层、伯努利吸附和负压分筛等步骤;其中研磨阶段采用闭路破碎的形式,分级阶段也采用闭路形式;采用“多种作业形式耦合下的的闭路研磨分级工艺流程”的生产方法,不仅保证最终产品的粒度范围窄,精度高;最终产品中的矿粉在装置内得到充分混合,最大限度降低传统离心筛分中造成的筛网破损和矿粉不均匀,立式的结构布局有效降低矿粉在横置式转动下颗粒堆积碰撞导致的颗粒形貌结构和晶体特性的破坏,通过伯努利吸附和负压分筛进行分级,能有效降低单位分级量所需时间长,提升分级效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿物研磨分级工艺,具体涉及一种基于负压筛分的海泡石矿粉研磨分级方法。
背景技术
海泡石是一类含水硅酸镁粘土矿物,在医疗和国防工业中存在广泛的应用前景,研磨和分级是其生产应用中的重要工艺步骤,根据不同的产品粒径需求,探究处理方法,研发生产设备,可有效提升海泡石产品的应用价值。为了满足行业生产过程中对产品粒度和质量要求的不断提升,本发明将介质搅拌磨、气固混合、离心分级、负压分筛和伯努利吸附的方法集合于海泡石研磨和分级工业中。目前,国内矿物研磨和分级主要是两个单独的不连续工艺处理阶段,具体方式均采用开路工艺流程(开路工艺:工艺不连续,物料经破碎后的产品收集后,统一进入下一段分级工序)。开路应用流程的优点是:工艺流程简单,系统稳定,操作维护便利,无需复杂的连接设备。但是,开路工艺流程的不连续性易导致在多出的收集阶段,矿石产品出现团聚、潮湿、堆放时间过长造成的品质变性问题。同时,传统离心分级装置由于缺乏筛分环节,仅依靠力场分级,分级精度难以得到进一步提升;离心滚筒筛只有单个转动内层筛筒,筛网布置在内层筛筒外壁处,筛网的整体利用率偏低且受大颗粒冲击易发生破损。
因此,对现有的研磨分级工艺进行改进,开展海泡石矿石分级新方法的研究,对海泡石产业发展具有现实意义。该研磨分级工艺不仅保证最终产品粒度范围窄,粗细均匀度高;避免传统离心力场分级装置如旋风分级器、立式螺旋离心机等对中等粒径颗粒分级精度提升困难的问题;避免了筛分装置如卧式离心滚筒筛等出现的筛网的整体利用率偏低且受大颗粒冲击易发生破损的问题;气固混合的引入可有效提升分级颗粒均匀性,伯努利吸附的引入也能够有效降低颗粒透筛过程中的堵孔现象,负压分筛的引入有效增大筛网实际使用面积,提升分级效率,降低单位分级量所需时间,平衡内部压差,维持最终产品的精度质量;全封闭的连续性工作,完全避免了扬尘的环境问题;每个工序均采用闭路配合,最大限度地保证分级后产品细度,降低工序能耗、改善选别指标;而且保证生产工艺稳定,大幅提升海泡石矿物在医疗及国防工业中的应用范围。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种不仅保证最终产品粒度范围窄,粗细均匀度高,而且能提升单位时间产量的研磨分级新方法;降低破碎后的颗粒团聚现象和扬尘现象的产生,每个工序均采用闭路方式,最大限度地保证分级后物料粒度,有效降低作业的工序能耗、改善选别指标;而且保证生产工艺稳定,大幅度提高矿区企业生产能力的海泡石矿石破碎工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:它包括以下步骤:
S1、磨机细碎:将海泡石矿石置入螺旋搅拌磨机进行研磨,矿石物料由装置上部投入,海泡石矿石颗粒和研磨介质在重力和螺旋搅拌器的带动作用下落至研磨区,矿石颗粒受到螺旋搅拌器和外筒之间的挤压,同时受到研磨介质的冲击、摩擦和剪切作用使其粉碎,研磨后的矿粉受重力经下部孔径1mm×1mm筛网内进行分类,掉落至矿粉吸附区域,随下部水平输送气流进入气固混合区域;
S2、气固混合:水平输送气流带走研磨得到的颗粒进入气固混合区域,依据文丘里效应利用高速流动气体在前进过程中对周围气体的卷吸和携带实现气固混合,形成的气固混合流被一同给入分级装置;
S3、颗粒旋向射流:分级装置内,气固混合流随输送管道的末端喷嘴,沿离心运动的切线正方向射流进入分级区域内,颗粒自身初始运动方向与涡流转动方向相同,在流场中迅速获得向心加速度,进入随旋转涡流的绕流转动阶段,降低了不同粒径颗粒离心分层运动的所需时间;
S4、离心分层:颗粒进入分级区域后,粒径不同的颗粒在旋流场内受不同大小的离心力和气体阻力,颗粒在旋涡中产生不同的方向性运动;大粒径颗粒受到更大离心惯性力的作用,颗粒易沉积至或沿外壁面运动,当离心惯性力足够大时,在外筒的壁表形成环壁运动的外物料层;小粒径颗粒运动过程受离心力、重力等作用力较小,颗粒沿径向的旋流运动带来一个沿轴向的升力,当升力作用大于小颗粒自身重力影响,小颗粒沿旋流向上部运动。小颗粒不同于大颗粒受到更大的沉降作用、质量力及离心力的影响,不会出现沿外壁面旋转沉降的现象,小颗粒受涡旋及更小的离心力的影响,发生不同程度的偏转靠内层中心运动,形成小颗粒层分别作螺旋式向上或向下的流动;不同粒径的颗粒形成明显的离心分层运动的现象。
S5、伯努利吸附:中心轴线附近筛网壁面管道与主涡流转动方向相反,受伯努利现象的影响,中心壁面口径13μm×13μm筛网与流向相反的转速,其表面运动与周边流场产生一个极大的速度差,流速越大近壁面筛网处的压强越小,(伯努利方程:p+1/2ρv2+ρgh=常量;其中,p为压强,ρ为流体密度,v为流体速度,g为重力加速度,h为高度。)靠近中心筛网壁面处的小粒径受到更小的惯性力和质量力的影响,极易受到压差的作用吸附至中心壁面筛网处。
S6、负压分筛:伯努利现象无法实现小粒径颗粒的完全吸附,因其在筛网内部面无法形成一个长期存在的压力差,导致吸附不充足,通过负压风机在中心壁面筛网内部持续排风,使其低于筛网壁面外部气压一个真空度(101.325kPa),筛网内外产生更强的连续性压强差形成负压效应,聚集在中心轴线处筛网部位的小颗粒通过筛分方式过滤吸附进入筛网内侧,颗粒受自身重力沉降掉入收集区域,实现海泡石矿粉的分级。
将在矿场初碎后的海泡石矿石产品投入螺旋搅拌磨机分散细碎,针对海泡石矿石脆性材料性质研磨转速为50-70r/min,研磨介质物料填充率3-5%,设置研磨装置的工作参数,研磨10分钟后开启卸料阀,经卸料口进入气固混合管道;
气力输送海泡石颗粒进入带有两气流入口、一气固混合流入口的三入口气固混合器,通过快缩和快扩的文丘里混合形式实现矿石的快速气固混合;
气固混合管道沿外部滚筒中轴线中心处延伸至外壁面,喷嘴喷射方向与所处位置滚筒外壁面切线方向平行;
电机驱动外部滚筒旋转,滚筒结构为柱状,外壁面转速+500r/min,外壁面筛网孔径1mm;中心筛筒旋转,滚筒管道结构为子弹头形状,中心处筛网壁面转速-300r/min,中心壁面筛网孔径13μm;中心处筛网壁面内部安置负压风机,负压抽吸能力46m3/h。
本发明的有益效果是:相比现有传统的研磨分级方式而言,本发明的工艺采用“多种作业形式耦合下的的闭路研磨分级工艺流程”的生产方法,不仅保证最终产品粒度范围窄,粗细均匀度高;避免传统离心力场分级装置如旋风分级器、立式螺旋离心机等对中等粒径颗粒分级精度提升困难的问题;避免了筛分装置如卧式离心滚筒筛等出现的筛网的整体利用率偏低且受大颗粒冲击易发生破损的问题;气固混合的引入可有效提升分级颗粒均匀性,伯努利吸附的引入也能够有效降低颗粒透筛过程中的堵孔现象,负压分筛的引入有效增大筛网实际使用面积,提升分级效率,降低单位分级量所需时间,平衡内部压差,维持最终产品的精度质量;全封闭的连续性工作,完全避免了扬尘的环境问题;每个工序均采用闭路配合,最大限度地保证分级后产品细度,降低工序能耗、改善选别指标;而且保证生产工艺稳定,大幅提升海泡石矿物在医疗及国防工业中的应用范围。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的结构示意图。
图中:1-螺旋搅拌筒,2-破碎装置筛网,3-气固混合器,4-喷嘴,5-外筒,6-中心筛筒,7-负压风机,8-中心壁面筛网。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图所示:本实施例所述的一种基于负压筛分的海泡石矿粉研磨分级方法,包括以下步骤:磨机细碎、气固混合、颗粒旋向射流、离心分层、伯努利吸附、负压分筛;
工作流程:将粒径小于70mm的海泡石矿石和研磨介质经喂料口投入螺旋搅拌磨机(给料粒度小于70mm),矿石在重力和螺旋槽的带动作用下落至研磨区,针对海泡石矿石脆性材料性质研磨转速为50-70r/min,研磨介质物料填充率3-5%,设置研磨装置的工作参数,海泡石矿石受到螺旋搅拌筒1和外壁面之间的挤压,同时受到研磨介质的冲击、摩擦和剪切作用使其粉碎,研磨10分钟后开启卸料阀,破碎后所得物料经卸料口给入下部破碎装置筛网2处进行筛分(闭路),筛网的孔径大小为1mm×1mm,达到粒度要求的矿粉通过筛网落入下部气力输送区域,未能达到粒度要求的筛上物料(粒径大于1mm)返回入螺旋搅拌磨机l内进行二次研磨,直至全部通过筛网;
透筛后矿粉到达下部气力输送区域后,水平输送气流带走研磨得到的颗粒进入气固混合区域,气固混合器3依据文丘里效应利用高速流动气体在前进过程中对周围气体的卷吸和携带实现海泡石颗粒气固混合(为一种带有两气流入口、一气固混合流入口的三入口气固混合器),形成的气固混合流随管道继续输送;
空气压缩机为气固混合管道提供持续的输入气流,通过压力及流量调节阀控制连续输入压缩空气的压力和流速大小,气固混合流随输送管道至末端喷嘴4的射流区域,沿离心运动的切线正方向射流进入分级区域内,颗粒自身初始运动方向与涡流转动方向相同,在流场中迅速获得向心加速度,进入随旋转涡流的绕流转动阶段;
外筒5采用电机驱动,转速+500r/min,外壁面筛网孔径大小为1mm×1mm;外筒5上下两端用轴承支承在机架上;颗粒进入分级区域后,粒径不同的颗粒在外筒5形成旋流场内受不同大小的离心力和气体阻力,颗粒在旋涡中产生不同的方向性运动;大粒径颗粒受到更大离心惯性力的作用,颗粒易沉积至或沿外壁面运动,当离心惯性力足够大时,在外筒的壁表形成环壁运动的外物料层;小粒径颗粒运动过程受离心力、重力等作用力较小,颗粒沿径向的旋流运动带来一个沿轴向的升力,当升力作用大于小颗粒自身重力影响,小颗粒沿旋流向上部运动。小颗粒不同于大颗粒受到更大的沉降作用、质量力及离心力的影响,不会出现沿外壁面旋转沉降的现象,小颗粒受涡旋及更小的离心力的影响,发生不同程度的偏转靠内层中心运动,形成小颗粒层分别作螺旋式向上或向下的流动;不同粒径的颗粒形成明显的离心分层运动的现象;
中心筛筒6底部通过轴承支承单端固定,采用电机驱动绕装置轴线旋转,中心处筛网8壁面转速-300r/min,筒体管道结构为子弹头形状,中心壁面筛网8孔径大小为13μm×13μm;中心轴线附近筛网8壁面管道与主涡流转动方向相反,受伯努利现象的影响,中心壁面20-30μm口径筛网与流向相反的转速,其表面运动与周边流场产生一个极大的速度差,流速越大近壁面筛网处的压强越小(伯努利方程:p+1/2ρv2+ρgh=常量;其中,p为压强,ρ为流体密度,v为流体速度,g为重力加速度,h为高度)。靠近中心筛网壁面处的小粒径受到更小的惯性力和质量力的影响,极易受到压差的作用吸附至中心壁面筛网处;
伯努利现象无法实现小粒径颗粒的完全吸附,因其在筛网内部面无法形成一个长期存在的压力差,导致吸附不充足,在中心处筛网8壁面内部安置负压风机7,负压抽吸能力46m3/h,通过负压风机7在中心壁面筛网8内部持续排风,使其低于筛网壁面外部气压一个真空度(101.325kPa),筛网内外产生更强的连续性压强差形成负压效应,聚集在中心轴线处筛网部位的小颗粒通过筛分方式过滤吸附进入筛网内侧,颗粒受自身重力沉降掉入收集区域,实现海泡石矿粉的分级。在收集区域静置一段时间后的物料即为最终破碎产品,该最终产品粒度组成为:小于20μm占100%、小于15μm占65%以上、小于10μm占55%以上。研磨和分级阶段环环相扣且密封传输,共同组成闭路系统。
相比现有传统的工艺流程而言,本发明的工艺采用“多种作业形式耦合下的的闭路研磨分级工艺流程”的生产方法,不仅保证最终产品粒度范围窄,粗细均匀度高;避免传统离心力场分级装置如旋风分级器、立式螺旋离心机等对中等粒径颗粒分级精度提升困难的问题;避免了筛分装置如卧式离心滚筒筛等出现的筛网的整体利用率偏低且受大颗粒冲击易发生破损的问题;气固混合的引入可有效提升分级颗粒均匀性,伯努利吸附的引入也能够有效降低颗粒透筛过程中的堵孔现象,负压分筛的引入有效增大筛网实际使用面积,提升分级效率,降低单位分级量所需时间,平衡内部压差,维持最终产品的精度质量;全封闭的连续性工作,完全避免了扬尘的环境问题;每个工序均采用闭路配合,最大限度地保证分级后产品细度,降低工序能耗、改善选别指标;而且保证生产工艺稳定,大幅提升海泡石矿物在医疗及国防工业中的应用范围。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于负压筛分的海泡石矿粉研磨分级方法,其特征在于,它包括以下步骤:
S1、磨机细碎:将海泡石矿石置入螺旋搅拌磨机进行研磨,矿石物料由装置上部投入,海泡石矿石颗粒和研磨介质在重力和螺旋搅拌器的带动作用下落至研磨区,矿石颗粒受到螺旋搅拌器和外筒之间的挤压,同时受到研磨介质的冲击、摩擦和剪切作用使其粉碎,研磨后的矿粉受重力经下部1mm×1mm筛网内进行分类,掉落至矿粉吸附区域,随下部水平输送气流进入气固混合区域;
S2、气固混合:水平输送气流带走研磨得到的颗粒进入气固混合区域,依据文丘里效应利用高速流动气体在前进过程中对周围气体的卷吸和携带实现气固混合,形成的气固混合流被一同给入分级装置;
S3、颗粒旋向射流:分级装置内,气固混合流随输送管道的末端喷嘴,沿离心运动的切线正方向射流进入分级区域内,颗粒自身初始运动方向与涡流转动方向相同,在流场中迅速获得向心加速度,进入随旋转涡流的绕流转动阶段,降低了不同粒径颗粒离心分层运动的所需时间;
S4、离心分层:颗粒进入分级区域后,粒径不同的颗粒在旋流场内受不同大小的离心力和气体阻力,颗粒在旋涡中产生不同的方向性运动;大粒径颗粒受到更大离心惯性力的作用,颗粒易沉积至或沿外壁面运动,当离心惯性力足够大时,在外筒的壁表形成环壁运动的外物料层;小粒径颗粒运动过程受离心力、重力等作用力较小,颗粒沿径向的旋流运动带来一个沿轴向的升力,当升力作用大于小颗粒自身重力影响,小颗粒沿旋流向上部运动。小颗粒不同于大颗粒受到更大的沉降作用、质量力及离心力的影响,不会出现沿外壁面旋转沉降的现象,小颗粒受涡旋及更小的离心力的影响,发生不同程度的偏转靠内层中心运动,形成小颗粒层分别作螺旋式向上或向下的流动;不同粒径的颗粒形成明显的离心分层运动的现象。
S5、伯努利吸附:中心轴线附近筛网壁面管道与主涡流转动方向相反,受伯努利现象的影响,中心壁面口径13μm×13μm筛网与流向相反的转速,其表面运动与周边流场产生一个极大的速度差,流速越大近壁面筛网处的压强越小,(伯努利方程:p+1/2ρv2+ρgh=常量;其中,p为压强,ρ为流体密度,v为流体速度,g为重力加速度,h为高度。)靠近中心筛网壁面处的小粒径受到更小的惯性力和质量力的影响,极易受到压差的作用吸附至中心壁面筛网处。
S6、负压分筛:伯努利现象无法实现小粒径颗粒的完全吸附,因其在筛网内部面无法形成一个长期存在的压力差,导致吸附不充足,通过负压风机在中心壁面筛网内部持续排风,使其低于筛网壁面外部气压一个真空度(101.325kPa),筛网内外产生更强的连续性压强差形成负压效应,聚集在中心轴线处筛网部位的小颗粒通过筛分方式过滤吸附进入筛网内侧,颗粒受自身重力沉降掉入收集区域,实现海泡石矿粉的分级。
2.根据权利要求1所述的一种基于负压筛分的海泡石矿粉研磨分级方法,其特征在于,将在矿场初碎后的海泡石矿石产品投入螺旋搅拌磨机分散细碎,针对海泡石矿石脆性材料性质研磨转速为50-70r/min,研磨介质物料填充率3-5%,设置研磨装置的工作参数,研磨10分钟后开启卸料阀,经卸料口进入气固混合管道。
3.根据权利要求1所述的一种基于负压筛分的海泡石矿粉研磨分级方法,其特征在于,气力输送海泡石颗粒进入带有两气流入口、一气固混合流入口的三入口气固混合器,通过快缩和快扩的文丘里混合形式实现矿石的快速气固混合。
4.根据权利要求1所述的一种基于负压筛分的海泡石矿粉研磨分级方法,其特征在于,气固混合管道沿外部滚筒中轴线中心处延伸至外壁面,喷嘴喷射方向与所处位置滚筒外壁面切线方向平行。
5.根据权利要求1所述的一种基于负压筛分的海泡石矿粉研磨分级方法,其特征在于,电机驱动外部滚筒旋转,滚筒结构为柱状,外壁面转速+500r/min,外壁面筛网孔径1mm;中心筛筒旋转,滚筒管道结构为子弹头形状,中心处筛网壁面转速-300r/min,中心壁面筛网孔径13μm;中心处筛网壁面内部安置负压风机,负压抽吸能力46m3/h。
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