CN113856891B - 一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置及方法，属于粉体微颗粒分级设备技术领域。本发明装置包括进料机构、干法分级系统、喷淋室和湿法分级系统，所述进料机构设有鼓风机、物料仓、物料分散器、阀门和扩缩扩结构管道，所述扩缩扩结构管道末端为所述物料分散器，所述物料均布器与干法分级系统连接且置于内部，所述干法分级系统利用多通道细微孔径管道与喷淋室连接；所述喷淋室的液固出料口与所述湿法分级系统的液固进料口通过管道连接，所述管道设置有流量计和蠕动泵。本发明通过粉体干法分级和粉体湿法分级的有效组合，实现超细粉体高精度和高效率的分级，同时连续化分级操作能显著提高超细粉体的生产效率。

Description

一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置及方法

技术领域

本发明涉及一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置及方法，属于粉体微颗粒分级设备技术领域。

背景技术

超细粉体通常是指粒度小于10μm的粉体颗粒材料。随着尺寸减小，粉体颗粒表面的分子排序、电子分布结构和晶体结构均发生显著变化，进而表现出一系列的优异性能如机械性能、光学性能、电磁性能以及表面和界面性能等。但目前随着工业技术的发展，各领域对超细粉体粒度大小和粒度分布的要求越来越严格，常规方法制备的超细粉体通常无法直接满足不同应用领域要求。因此，必须对粉体进行精细分级处理，以期获得高品质、满足生产要求所需粒径的超细粉体颗粒。

粉体干法分级是以空气为流体介质，具有分级精度高、粉体颗粒分级品质好等优点，但在分级过程中粉体易发生泄漏，造成环境污染问题；同时，干法分级的能力要弱于湿法分级。粉体湿法分级则是以液体(通常为水)为流体介质，液体介质的湿润作用可以减小超细粉体颗粒间的相互作用力，提高超细粉体的分散性，并且可以避免粉尘泄漏等，但也存在分级后产品需二次处理干燥、设备磨损较严重等缺陷。将粉体的干法和湿法分级技术进行有效的组合，能充分发挥干法分级和湿法分级的优点，解决干法分级后续除尘操作和分级精度不高等问题，可实现高精度、高效率和高效分级粉体的目的。

例如，专利CN209006175U公开的干法立式分级叶轮，利用粗细颗粒在叶轮转动时受到不同离心力大小而发生分级，虽然具有提高分级效率和分级精度的优点，可实现超细分级；但是其在分级过程中细微颗粒均直接处于外界空气中，没有粉尘处理装置，存在空气污染和有害身体健康等问题。此外，专利CN105772237A公开了一种湿法精密分级装置，根据物料颗粒沉降速度的不同，实现了对物料的分级，能够解决了高速进料对分级的影响，保障分级的精度，但是湿法分级存在分级效率低以及分级粒径大等问题。

发明内容

【技术问题】

现有的干法分级技术存在除尘等后续操作环节，且分级精度不高。而常用的湿法分级设备存在分级效率低，分级过程操作复杂、分级结果一致性差等问题。

【技术方案】

为了解决上述问题，本发明提供了一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置，该装置的干湿法组合结构可免除旋风除尘环节，实现超细粉体高精度和高效率的分级，同时连续化分级操作能显著提高超细粉体的生产效率。本发明的装置能够满足亚微米级颗粒分级要求，并实现连续化分级操作。

本发明的目的是提供一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置，所述装置包括进料机构、干法分级系统、喷淋室和湿法分级系统，其中，

所述进料机构包括第一鼓风机、物料仓、送料管道和物料分散器；其中，所述送料管道一端与所述第一鼓风机连接，另一端与所述物料分散器连接；所述物料仓连接至所述送料管道，并在所述物料仓与所述送料管道相连接的端口设置有圆顶阀，通过所述圆顶阀控制所述物料仓的粉体颗粒进入所述送料管道，所述物料分散器连通至所述干法分级系统；

所述干法分级系统包括第二鼓风机、粗料收集单元、空气均布器、垂直气固流化区、斜板沉降区、气固输送管；其中，所述气固输送管上安装有压力表，所述气固输送管通过螺栓螺母与所述斜板沉降区连接，所述斜板沉降区的横截面积稍大于所述垂直气固流化区的横截面积，且设置于所述垂直气固流化区的上方，所述空气均布器的一端通过管道与第二鼓风机连接，另一端与所述垂直气固流化区连接；所述粗料收集单元设置于所述垂直气固流化区的下方，并且设置有第一球阀及粗料口，所述第一球阀控制粗料从所述粗料收集单元的粗料口卸出；

所述喷淋室包括喷淋腔、液固出料口、雾化器、第一恒流泵和水箱；其中，所述液固出料口位于所述喷淋腔的底部；所述气固输送管通过管道固定件与细弯管道连接至所述喷淋腔，并采用环氧树脂AB胶密封胶接；所述喷淋腔的外壁通过法兰安装有玻璃液位计，与所述喷淋腔内部形成一个连通器，所述雾化器通过同一管道连接至所述第一恒流泵及所述水箱，并且所述雾化器和所述第一恒流泵之间设置有第一转子流量计；

所述湿法分级系统包括第二恒流泵、分级腔、底流口、进料喷头、布水板和溢流口，所述第二恒流泵通过管道连接至所述喷淋室的所述液固出料口和所述进料喷头，所述进料喷头和所述第二恒流泵之间设置有第二转子流量计；所述湿法分级系统通过所述分级腔底部的第二球阀控制物料从所述底流口流出，所述分级腔内壁设有布水板台阶，所述布水板安置在所述布水板台阶上，且处在所述进料喷头上方，所述溢流口设置在与分级腔外壁成一定角度的倾斜板上，其中所述溢流口低于分级腔内溢流面的位置。

在本发明的一种实施方式中，所述送料管道末端为所述物料分散器，所述物料分散器与干法分级系统连接且置于内部。

在本发明的一种实施方式中，所述物料分散器横截面为矩形，上下面开设若干小孔呈现镂空状，粉体物料可以通过小孔作用均布分散在所述干法分级系统中。

在本发明的一种实施方式中，所述送料管道为两端管道直径大，中间直径小的扩缩扩结构，所述送料管道收缩处与进料处垂直相接，扩缩扩结构可以改变管道压强大小，为输送粉体物料提供强大驱动力，确保粉体物料能全部输送进物料分散器中。

在本发明的一种实施方式中，所述垂直气固流化区横截面为矩形。

在本发明的一种实施方式中，所述空气分布器实质上是一段管道加工研制而成，这段管道有一个是盲端，一个是开口端，将这个管道中间的上半部分切除，并在切除处设置多个叶片。

在本发明的一种实施方式中，所述空气均布器通过切除管道盲端和开口端中间的上半管道，并在缺失的上半管道处设置例如7个叶片，所述叶片呈扇形分布，可将空气均布分散至所述垂直气固流化区，有利于精细分级。

在本发明的一种实施方式中，所述粗料收集单元可收集粗粉体颗粒。

在本发明的一种实施方式中，所述空气均布器开口端通过螺纹紧固件与所述垂直气固流化区连接。

在本发明的一种实施方式中，所述斜板沉降区包括斜板固定板和倾斜薄板，所述倾斜薄板角度可设置50°～80°之间，其中，所述倾斜薄板可设计若干组，固定并分布在所述斜板固定板上，所述斜板固定板和所述倾斜薄板放置在所述垂直气固流化区边缘凸出位置。

在本发明的一种实施方式中，所述倾斜薄板设计6组5通道。

在本发明的一种实施方式中，所述斜板固定板和所述倾斜薄板通过环氧树脂AB胶粘接，整体可拆卸替换清洗。

在本发明的一种实施方式中，所述气固输送管横截面为圆形。

在本发明的一种实施方式中，所述管道紧固件设置16个小孔，固定相应数量的细弯管道。

在本发明的一种实施方式中，所述管道紧固件一端直径小，一端直径大，呈现“凸”状，直径小的一端塞进所述气固输送管道中，起固定密封作用。

在本发明的一种实施方式中，所述细弯管道中两管道夹角呈60°，所述细弯管道出口端低于所述喷淋腔中的液面，所述管道紧固件材质为硅胶。

在本发明的一种实施方式中，通过调节所述第一恒流泵流速，来确保根据所述玻璃液位计的液位显示，计算出细弯管道出口处所受压力小于或等于所述压力表中显示细弯管道入口压力，可使所述气固输送管将气固混合物输送进所述喷淋腔中。

在本发明的一种实施方式中，所述湿法分级系统横截面为圆形。

在本发明的一种实施方式中，所述进料喷头进料开孔均匀且垂直向上，所述布水板为向上凸出的曲面状，其中，所述布水板上分布若干均匀小孔。

在本发明的一种实施方式中，所述湿法分级系统内壁设置一圈布水板台阶，用于放置布水板，所述布水板台阶凸出长度2～5mm。

在本发明的一种实施方式中，所述布水板置于所述进料喷头上方，用于稳定流场分布，有利于粗细颗粒实现分级。

在本发明的一种实施方式中，所述底流口中可收集到较粗颗粒。

在本发明的一种实施方式中，所述溢流口中可收集到细颗粒。

本发明装置的工作原理如下：按照进料机构、干法分级系统、喷淋室和湿法分级系统的内部结构特点进行研制，再将四个部分连接组装集成，在干法分级系统做漏气测试，在湿法分级系统做漏水测试；实验开始时，第一球阀和第二球阀呈关闭状态，先开启雾化器，调节第一恒流泵和第二恒流泵流速，再开启第二鼓风机并调节风速，气体通过管道进入空气分布器，在空气分布器的叶片作用下，气体在垂直气固流化区均布上升；然后利用圆顶阀控制粉体颗粒进料，设置第一鼓风机风速，且将处于送料管收缩处的粉体颗粒送进物料分散器；之后，粉体颗粒通过物料分散器均匀分散进入干法分级系统的垂直气固流化区，并在均匀上升气体和自身重力的作用下初步分级，粗颗粒进入粗料收集单元，较粗和细颗粒进入斜板沉降区；因倾斜薄板的存在，细颗粒被上升气体带出并进入气固输送管道，而较粗颗粒会与倾斜薄板发生不断的碰撞，在倾斜薄板上发生聚结、滑落，进入粗料收集单元；之后，细弯管道的设计将气固混合物分成多个组分进入喷淋室，增加气固组分在细弯管道出口处形成细小易破气泡，增加与液体的接触面积，促使大部分粉体颗粒进入液体当中，同时根据细弯管道进口处压强，以及玻璃液位计显示的液面与细弯管道出口处的高度差，调节第一恒流泵流速，使得计算出细弯管道出口处压强小于进口处压强，确保气体携带者固体能持续排出，避免出现液体回流现象，另外，在喷淋室上方安置雾化器，雾化作用可将少量进入空气中的粉体颗粒重新携带至液体中；最后，喷淋室中固体颗粒随液体通过第二恒流泵从进料喷头向上抛出，在布水板的作用下，湿法分级系统中形成均匀而稳定的流场，并在干法分级的基础上进一步实现粗细粒径颗粒的分级，总共两次分级，得到三种不同粒径大小的颗粒粉体；其中，粗颗粒从底流口流出，细颗粒从溢流口溢出。

进一步，本发明还提供一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级方法，所述方法应用于本发明所述的装置，所述方法包括：

步骤一：组装集成所述进料机构、所述干法分级系统、所述喷淋室和所述湿法分级系统，并在所述干法分级系统中做漏气测试，在所述湿法分级系统中做漏水测试；

步骤二：实验开始时，所述第一球阀和所述第二球阀呈关闭状态，首先开启所述雾化器，调节所述第一恒流泵和所述第二恒流泵转速，再开启所述第二鼓风机并调节鼓风量；

步骤三：利用所述圆顶阀控制粉体颗粒进料，设置所述第一鼓风机的鼓风量，将处于所述送料管收缩处的粉体颗粒送进所述物料分散器；粉体颗粒通过所述物料分散器均匀分散进入所述干法分级系统的所述垂直气固流化区，并在均匀上升气体和自身重力的作用下初步分级，粗颗粒进入所述粗料收集单元，较粗和细颗粒进入所述斜板沉降区；

步骤四：因所述倾斜薄板的存在，细颗粒被上升气体带出并进入所述气固输送管道，而较粗颗粒会与所述倾斜薄板发生不断的碰撞，在所述倾斜薄板上发生聚结、滑落，进入所述粗料收集单元；

步骤五：根据所述压力表的示数，调节所述第一恒流泵的转速，调节所述雾化器的功率，所述雾化器安置在所述喷淋室上方中间，在雾化作用下将少量进入空气中的粉体颗粒重新携带至液体中；

步骤六：调节所述第二恒流泵的转速，将所述喷淋室中固体颗粒随液体从所述进料喷头向上抛出；

步骤七：在所述布水板的作用下，所述湿法分级系统中形成均匀而稳定的流场，实现粗细粒径颗粒的进一步分级，在所述溢流口收集细颗粒，在所述底流口收集较粗颗粒，以及在所述粗料收集单元得到粗颗粒。

根据本发明的方法，根据所述细弯管道进口处的压强，以及所述玻璃液位计显示的液面与所述细弯管道出口处的高度差，计算出所述细弯管道出口处压强并使其小于进口处压强，确保气体携带固体能持续排出，避免出现液体回流现象。

根据本发明的方法，实验结束后，可松紧所述螺纹紧固件，通过旋转所述空气均布器进行粉体颗粒清理操作。

本发明的有益效果是：

1)通过在干法分级系统中设计有若干组倾斜薄板，解决了现有分级生产效率低的问题，达到了缩短颗粒的沉降距离，缩短了沉降时间，大幅度增加沉降面积和处理量的效果，同时改变了上升气体速度方向，固体颗粒受上升气体和自身重力影响，促使粗颗粒与斜板发生撞击，进而发生聚结、滑落，实现粗细颗粒的精确分级；

2)通过设计倾斜薄板为可拆卸清洗替换结构，对倾斜薄板的定期拆卸、更换和清洗，解决了因装置长时间运行后，斜板表面的泥垢影响分级结果，可确保装置分级效果的稳定性，同时也延长了装置的使用寿命；

3)通过在喷淋室左右分别连接干法和湿法分级系统，根据气固输气管中压强设计喷淋腔中液面和细弯管道出口处的高度差，搭配雾化器的设计，解决了现有干法分级技术中后续除尘操作和尾气污染问题，成功实现将气固混合物转向液固混合物，同时巧妙地转换为湿法分级的原料物，增加了分级装置的连续性和可操作性；

4)本发明的粉体物料通过圆顶阀的控制从送料管道收缩处进入，扩缩扩结构设计可使气体快速将粉体物料送入上下镂空状的物料分散器，将使物料在进入气固流化床区时获得一定分散性，解决了现有干法分级过程中分级精度不高的问题，降低了发生粗颗粒携带细颗粒下落的概率，提高了粉体分级的精度；

5)通过在空气均布器设置叶片呈扇形分布，可有效控制气体的均匀分布，进一步解决了现有干法分级过程中分级精度不高的问题，提高分级效率和精度；同时采用螺纹紧固件将空气均布器固定在干法分级系统上，能够在生产结束后通过转动空气均布器来清理残留粉尘，极大简化了后续清理工作。

6)通过将进料喷头的开孔设计成竖直方向，粉体颗粒受驱动力作用下在垂直方向以一定速度上抛进入湿法分级系统，粗细颗粒在重力和上升水流作用下发生分级，同时布水板的设计解决了湿法分级系统中因进料导致的流场湍流强度高的问题，有助于分级系统内形成均匀而稳定的流场状态，促进粉体颗粒的进一步有效分级。

7)本发明装置通过干法分级系统高精度分级微颗粒，喷淋室处理尾气问题，在湿法分级系统进一步粉体有效分级，两次分级能有效分级出三种不同粒径大小的颗粒，解决了现有分级过程中人工操作复杂、分级结果一致性差等问题，实现干湿复合分级装置一体化，结构紧凑，操作简单，自动化程度高，同时满足粉体颗粒高精度和高效率的分级要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置的总体示意图；

图2(a)为本发明的装置中湿法分级系统的进料喷头和布水板的放大示意图；

图2(b)为本发明的装置中空气均布器连接处的放大示意图；

图3(a)为本发明的装置中管道固定件的截面示意图；

图3(b)为本发明的装置中空气均布器的截面示意图；

图4为本发明的装置中湿法分级系统的布水板的俯视图；

图5(a)为本发明的装置中斜板固定板和倾斜薄板的正视图；

图5(b)为本发明的装置中斜板固定板和倾斜薄板的侧视图；

图6为本发明实施例中的原料粒径分布示意图；

其中，1.进料机构，101.第一鼓风机，102.送料管道，103.物料仓，104.圆顶阀，105.物料分散器，2.干法分级系统，201.第一球阀，202.粗料口，203.粗料收集单元，204.第二鼓风机，205.空气均布器，2051.螺纹紧固件，206.叶片，207.垂直气固流化区，208.斜板沉降区，2081.倾斜薄板，2082.斜板固定板，209.螺栓，2091.螺母，210.气固输送管，211.压力表，3.喷淋室，301.管道固定件，302.细弯管道，303.喷淋腔，304.雾化器，305.第一转子流量计，306.第一恒流泵，307.水箱，308.玻璃液位计，309.液固出料口，4.湿法分级系统，401.第二恒流泵，402.第二转子流量计，403.第二球阀，404.底流口，405.进料喷头，406.布水板，4061.布水板台阶，407.溢流口，408.分级腔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一：

本实施例提供一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置，如图1所示，所述装置包括进料机构1、干法分级系统2、喷淋室3和湿法分级系统4，其中：

所述进料机构1包括第一鼓风机101、物料仓103、送料管道102和物料分散器105；其中，所述送料管道102一端与所述第一鼓风机101连接，另一端与所述物料分散器105相连；所述物料仓103连接至所述送料管道102，并在所述物料仓103与所述送料管道102相连接的端口设置有圆顶阀104，通过所述圆顶阀104控制所述物料仓103的粉体颗粒进入所述送料管道102；所述物料分散器105连接至所述干法分级系统2；

所述干法分级系统2包括第二鼓风机204、粗料收集单元203、空气均布器205、垂直气固流化区207、斜板沉降区208和气固输送管210；其中，所述气固输送管210上安装有压力表211，所述气固输送管210通过螺栓209螺母2091与所述斜板沉降区208连接；所述斜板沉降区208的横截面积稍大于所述垂直气固流化区207的横截面积，且设置于所述垂直气固流化区207的上方；所述空气均布器205的一端通过管道与第二鼓风机204连接，另一端与所述垂直气固流化区207连接，参见图2(b)所示；所述粗料收集单元203设置于所述垂直气固流化区207的下方，并且设置有第一球阀201及粗料口202，所述第一球阀201控制粗料从所述粗料收集单元203的粗料口202卸出；

所述喷淋室3包括喷淋腔303、液固出料口309、雾化器304、第一恒流泵306和水箱307；其中，所述液固出料口309位于所述喷淋腔303的底部；所述气固输送管210通过管道固定件301(如图3(a)所示)与细弯管道302连接至所述喷淋腔303，并采用环氧树脂AB胶密封胶接；所述喷淋腔303的外壁通过法兰安装有玻璃液位计308，与所述喷淋腔303内部形成一个连通器，所述雾化器304通过同一管道连接至所述第一恒流泵306及所述水箱307，并且，所述雾化器304和所述第一恒流泵306之间设置有第一转子流量计305；

所述湿法分级系统4包括第二恒流泵401、分级腔408、底流口404、进料喷头405、布水板406、和溢流口407，所述第二恒流泵401通过管道连接至所述喷淋室3的所述液固出料口309和所述进料喷头405，所述进料喷头405和所述第二恒流泵401之间设置有第二转子流量计402；所述湿法分级系统4通过底部的第二球阀403控制物料从所述底流口404流出，所述分级腔408内壁增设布水板台阶4061，所述布水板406安置在所述布水板台阶4061上，且处在所述进料喷头405上方，所述溢流口407设置在与分级腔408外壁成一定角度的倾斜板上，其中所述溢流口407低于分级腔408内溢流面的位置。

进一步的，所述送料管道102末端为所述物料分散器105，所述物料分散器105与干法分级系统2连接且置于其内部。

进一步的，所述物料分散器105的横截面为矩形，上下面开设若干小孔呈现镂空状，粉体物料可以通过小孔作用均布分散在所述干法分级系统2中。

进一步的，所述送料管道102为两端管道直径大，中间直径小的扩缩扩结构，所述送料管道102收缩处与进料处垂直相接，扩缩扩结构可以改变管道压强大小，为输送粉体物料提供强大驱动力，确保粉体物料能全部输送进物料分散器中。

进一步的，所述垂直气固流化区207的横截面为矩形。

进一步的，所述空气均布器205通过切除管道盲端和开口端中间的上半管道，并在缺失的上半管道处设置7个叶片206，所述叶片206呈扇形分布，可将空气均布分散至所述垂直气固流化区207，有利于精细分级。

进一步的，所述空气分布器205实质上是一段管道加工研制而成，这段管道有一个是盲端，一个是开口端，将这个管道中间的上半部分切除，并在切除处设置多个叶片，具体可以参见图1和图3(b)。

空气均布器205的工作原理：为了使气体能从底部均匀上升，实现对全体粉体颗粒进行初步分级，且避免干扰粗颗粒进入粗料收集单元，空气均布器205的设计尤为重要。当鼓风机将气体通过管道送进空气分布器，叶片206的导向作用使得体积占比小的空气分布器205让气体在上方180°范围内扩散均匀上升，在试验结束后，可松紧螺纹紧固件2051，通过旋转空气均布器205进行粉体颗粒清理操作。

进一步的，所述粗料收集单元203可收集粗粉体颗粒。

进一步的，所述空气均布器205开口端通过螺纹紧固件2051与所述垂直气固流化区207连接。

进一步的，所述斜板沉降区208包括斜板固定板2082和倾斜薄板2081，所述倾斜薄板2081角度可设置50°～80°之间，优选的，所述倾斜薄板2081倾角为70°，其中，所述倾斜薄板2081可设计若干组，固定并分布在所述斜板固定板上，所述斜板固定板2082和所述倾斜薄板2081放置在所述垂直气固流化区207边缘凸出位置，如图5(a)和图5(a)所示。

进一步的，所述倾斜薄板2081设计6组5通道。

进一步的，所述斜板固定板2082和所述倾斜薄板2081选用通过环氧树脂AB胶粘接，整体可拆卸替换清洗。

斜板沉降区208的工作原理：当粉体经过斜板沉降区208时，由于倾斜薄板2081的设计使得上升气体携带粉体颗粒不断变换速度方向，通过对粉体颗粒速度分析可知，粗颗粒相比细颗粒具有较大的沉降速度，在上升气体速度改变的情况下，粗颗粒更难通过斜板沉降区208域，而与倾斜薄板2081发生碰撞、聚结和沉降，从而实现粗细颗粒的分级。

进一步的，所述气固输送管210横截面为圆形。

进一步的，所述管道紧固件301设置16个小孔，固定相应数量的细弯管道302。

进一步的，所述管道紧固件301一端直径小，一端直径大，呈现“凸”状，直径小的一端塞进所述气固输送管道210中，起固定密封作用。

进一步的，所述细弯管道302中两管道夹角呈60°，所述细弯管道302出口端低于所述喷淋腔303中的液面，所述管道紧固件301材质为硅胶。

进一步的，通过调节所述第一恒流泵306流速，来确保根据所述玻璃液位计308的液位显示，计算出细弯管道302出口处所受压力小于或等于所述压力表211中显示细弯管道302入口压力，可使所述气固输送管210将气固混合物输送进所述喷淋腔303中。

喷淋室3的工作原理：细弯管道302可将气固混合物分成多个组分进入喷淋腔303，增加气固组分在细弯管道302出口处形成细小易破气泡，增加与液体的接触面积，促使大部分粉体颗粒进入液体当中，同时根据细弯管道302进口处压强，以及玻璃液位计308显示的液面与细弯管道302出口处的高度差，调节第一恒流泵流速306，使得计算出细弯管道302出口处压强小于进口处压强，确保气体携带者固体能持续排出，避免出现液体回流现象，另外，在喷淋腔303上方安置雾化器304，雾化作用可将少量进入空气中的粉体颗粒重新携带至液体中，并将携带固体的液体从液固出料口309流出，成功实现将气固混合物转向液固混合物，解决了干法分级过程中尾气问题，同时巧妙地转换为湿法分级的原料物，增加了分级装置的连续性和可操作性。

进一步的，所述湿法分级系统4的分级腔408横截面为圆形。

进一步的，所述进料喷头405进料开孔均匀且垂直向上，所述布水板406为向上凸出的曲面状，其中，所述布水板406上分布若干均匀小孔；具体而言，所述进料喷头405和布水板406的示意图如图2(a)所示，并且，图4示出了布水板的俯视图。

进一步的，所述湿法分级系统4的分级腔408内壁设置一圈布水板台阶4061，用于放置布水板406，所述布水板台阶4061凸出长度2～5mm。

进一步的，所述布水板406置于所述进料喷头405上方，用于稳定流场分布，有利于粗细颗粒实现分级。

进一步的，所述底流口404中可收集到较粗颗粒。

进一步的，所述溢流口407中可收集到细颗粒。

实施例二：

本实施例提供一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级方法，所述方法应用于实施例一所述的装置，所述方法包括：

步骤一：组装集成所述进料机构1、所述干法分级系统2、所述喷淋室3和所述湿法分级系统4，并在所述干法分级系统2中做漏气测试，在所述湿法分级系统4中做漏水测试；

步骤二：实验开始时，所述第一球阀201和所述第二球阀403呈关闭状态，首先开启所述雾化器304，调节所述第一恒流泵306和所述第二恒流泵转速401，再开启所述第二鼓风机204并调节鼓风量；

步骤三：利用所述圆顶阀104控制粉体颗粒进料，设置所述第一鼓风机101的鼓风量，将处于所述送料管102收缩处的粉体颗粒送进所述物料分散器105；粉体颗粒通过所述物料分散器105均匀分散进入所述干法分级系统2的所述垂直气固流化区207，并在均匀上升气体和自身重力的作用下初步分级，粗颗粒进入所述粗料收集单元203，较粗和细颗粒进入所述斜板沉降区208；

步骤四：因所述倾斜薄板2081的存在，细颗粒被上升气体带出并进入所述气固输送管道210，而较粗颗粒会与所述倾斜薄板2081发生不断的碰撞，在所述倾斜薄板2081上发生聚结、滑落，进入所述粗料收集单元203；

步骤五：根据所述压力表211的示数，调节所述第一恒流泵306的转速，调节所述雾化器304的功率，所述雾化器304安置在所述喷淋室3上方中间，在雾化作用下将少量进入空气中的粉体颗粒重新携带至液体中；

步骤六：调节所述第二恒流泵401的转速，将所述喷淋室3中固体颗粒随液体从所述进料喷头405向上抛出；

步骤七：在所述溢流口407收集细颗粒，在所述底流口404收集较粗颗粒，以及在所述粗料收集单元203得到粗颗粒。

根据本实施例的方法，根据所述细弯管道302进口处的压强，以及所述玻璃液位计308显示的液面与所述细弯管道302出口处的高度差，计算出所述细弯管道302出口处压强并使其小于进口处压强，确保气体携带固体能持续排出，避免出现液体回流现象。

根据本实施例的方法，实验结束后，可松紧螺纹紧固件2051，通过旋转所述空气均布器205进行粉体颗粒清理操作。

在一中实施方式中，按照进料机构1、干法分级系统2、喷淋室3和湿法分级系统4的内部结构特点进行研制，再将四个部分连接组装集成，在干法分级系统2做漏气测试，在湿法分级系统4做漏水测试；实验开始时，第一球阀201和第二球阀403呈关闭状态，先开启雾化器304，调节第一恒流泵306和第二恒流泵流速401，再开启第二鼓风机204并调节风速，气体通过管道进入空气分布器205，在空气分布器205的叶片作用下，气体在垂直气固流化区207均布上升；然后利用圆顶阀104控制粉体颗粒进料，设置第一鼓风机101风速，且将处于送料管102收缩处的粉体颗粒送进物料分散器105；之后，粉体颗粒通过物料分散器105均匀分散进入干法分级系统2的垂直气固流化区207，并在均匀上升气体和自身重力的作用下初步分级，粗颗粒进入粗料收集单元203，较粗和细颗粒进入斜板沉降区208；因倾斜薄板2081的存在，细颗粒被上升气体带出并进入气固输送管道210，而较粗颗粒会与倾斜薄板2081发生不断的碰撞，在倾斜薄板2081上发生聚结、滑落，进入粗料收集单元203；之后，细弯管道302的设计将气固混合物分成多个组分进入喷淋室303，增加气固组分在细弯管道302出口处形成细小易破气泡，增加与液体的接触面积，促使大部分粉体颗粒进入液体当中，同时根据细弯管道302进口处压强，以及玻璃液位计308显示的液面与细弯管道302出口处的高度差，调节第一恒流泵流速306，使得计算出细弯管道302出口处压强小于进口处压强，确保气体携带者固体能持续排出，避免出现液体回流现象，另外，在喷淋室303上方安置雾化器304，雾化作用可将少量进入空气中的粉体颗粒重新携带至液体中；最后，喷淋室303中固体颗粒随液体通过第二恒流泵401从进料喷头405向上抛出，在布水板406的作用下，湿法分级系统4中形成均匀而稳定的流场，并进一步实现粗细粒径颗粒的分级，其中，粗颗粒从底流口404流出，细颗粒从溢流口407溢出。

上述过程中，原料粉体颗粒的中值粒径为10.1μm，第一鼓风机风量6～30m3/h，第二鼓风机风量28～50m3/h，雾化器的超声频率介于1.72MHz±0.17MHz，第一恒流泵流速10r/min～30r/min，测得流量为27.2ml/min～91.5ml/min；第二恒流泵转速为12r/min～24r/min，测得流量为34.7ml/min～69.3ml/min。

本实施例中采用罗茨式鼓风机。

本发明在一次试验结束后通过收集粗料收集单元、溢流口和底流口流出的固体颗粒，并检测三种分级产品的中值粒径分别为18.64μm、4.56μm和1.58μm，从而实现粉体颗粒干湿法组合的连续多次分级，极大提高了分级效率和分级精度。

对比例1：

当空气均布器替换成普通的通风管道(即无扇形叶片)，并将通风管道一端伸进垂直流化床区时，其余装置设计和分级方法步骤与实施例1一致，大量粗细颗粒因上升空气分布不均进入到粗料收集单元，导致粗料中粉体颗粒粒径分布范围大，中值粒径变小，干法分级系统部分分级效果差，进一步影响到湿法分级效果。

对比例2：

当斜板沉降区没有倾斜薄板(即和垂直流化床区结构相同)时，其余装置设计和分级方法步骤与实施例1一致，随着进料粉体量的增大，收集到的三种粒径分布重合度越大，分级效果越差。

对比例3

当细弯管道出口处压强过大(即大于细弯管道进口处的压强)时，其余装置设计和分级方法步骤与实施例1一致，喷淋室中的液体进入细弯管道，空气携带的固体颗粒会被截留在细弯管道中，造成阻塞，影响分级的正常进行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的进料机构、干法分级系统、喷淋室和湿法分级系统，其中，

所述进料机构包括第一鼓风机、物料仓、送料管道和物料分散器；其中，所述送料管道一端与所述第一鼓风机连接，另一端与所述物料分散器连接；所述物料仓连接至所述送料管道，并在所述物料仓与所述送料管道相连接的端口设置有圆顶阀，通过所述圆顶阀控制所述物料仓的粉体颗粒进入所述送料管道；所述物料分散器连接至所述干法分级系统；

所述干法分级系统包括第二鼓风机、粗料收集单元、空气均布器、垂直气固流化区、斜板沉降区和气固输送管；其中，所述气固输送管上安装有压力表，所述气固输送管通过螺栓螺母与所述斜板沉降区连接；所述斜板沉降区的横截面积稍大于所述垂直气固流化区的横截面积，且设置于所述垂直气固流化区的上方；所述空气均布器的一端通过管道与第二鼓风机连接，另一端与所述垂直气固流化区连接；所述粗料收集单元设置于所述垂直气固流化区的下方，并且设置有第一球阀及粗料口，所述第一球阀控制粗料从所述粗料收集单元的粗料口卸出；

所述喷淋室包括喷淋腔、液固出料口、雾化器、第一恒流泵和水箱；其中，所述液固出料口位于所述喷淋腔的底部；所述气固输送管通过管道固定件与细弯管道连接至所述喷淋腔，并采用环氧树脂AB胶密封胶接；所述喷淋腔的外壁通过法兰安装有玻璃液位计，与所述喷淋腔内部形成一个连通器以测定箱体内部的液位，所述雾化器通过同一管道连接至所述第一恒流泵及所述水箱，并且，所述雾化器和所述第一恒流泵之间设置有第一转子流量计；

所述湿法分级系统包括第二恒流泵、分级腔、底流口、进料喷头、布水板和溢流口，所述第二恒流泵通过管道连接至所述喷淋室的所述液固出料口和所述进料喷头，所述进料喷头和所述第二恒流泵之间设置有第二转子流量计；所述湿法分级系统通过所述分级腔底部的第二球阀控制物料从所述底流口流出，所述分级腔的内壁增设布水板台阶，所述布水板安置在所述布水板台阶上，且处在所述进料喷头上方，所述溢流口设置在与分级腔外壁成一定角度的倾斜板上，其中所述溢流口低于分级腔内溢流面的位置。

2.根据权利要求1所述的一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置，其特征在于，所述送料管道的末端为所述物料分散器，所述物料分散器与干法分级系统连接且置于所述垂直气固流化区的内部。

3.根据权利要求2所述的一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置，其特征在于，所述送料管道为两端管道直径大、中间直径小的扩缩扩结构，并且所述送料管道收缩处与所述物料仓垂直相接，所述物料分散器的上下均有开设若干小孔，呈现镂空状。

4.根据权利要求3所述的一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置，其特征在于，所述空气均布器通过切除管道盲端和开口端之间的上半管道，并在缺失的上半管道处设置多个叶片，所述多个叶片呈扇形分布，所述空气均布器的开口端通过螺纹紧固件与所述垂直气固流化区连接。

5.根据权利要求4所述的一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置，其特征在于，所述斜板沉降区包括斜板固定板和倾斜薄板，为可拆卸替换清洗的结构，所述倾斜薄板角度可设置50°～80°之间，其中，所述倾斜薄板可设计若干组，固定并分布在所述斜板固定板上，所述斜板固定板和所述倾斜薄板设置在所述垂直气固流化区的边缘凸出位置。

6.根据权利要求5所述的一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置，其特征在于，所述细弯管道的出口端低于所述喷淋腔中的液面，所述管道紧固件材质为硅胶。

7.根据权利要求6所述的一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级装置，其特征在于，所述进料喷头的进料开孔均匀且垂直向上，所述布水板为向上凸出的曲面状，其中，所述布水板上分布若干均匀小孔。

8.一种高效干法与湿法组合的粉体微颗粒分级方法，所述方法应用于权利要求7所述的装置，其特征在于，所述方法包括：

步骤一：组装集成所述进料机构、所述干法分级系统、所述喷淋室和所述湿法分级系统，并在所述干法分级系统中做漏气测试，在所述湿法分级系统中做漏水测试；

步骤二：实验开始时，所述第一球阀和所述第二球阀呈关闭状态，首先开启所述雾化器，调节所述第一恒流泵和所述第二恒流泵转速，再开启所述第二鼓风机并调节鼓风量；

步骤三：利用所述圆顶阀控制粉体颗粒进料，设置所述第一鼓风机的鼓风量，将处于所述送料管道收缩处的粉体颗粒送进所述物料分散器；粉体颗粒通过所述物料分散器均匀分散进入所述干法分级系统的所述垂直气固流化区，并在均匀上升气体和自身重力的作用下初步分级，粗颗粒进入所述粗料收集单元，较粗和细颗粒进入所述斜板沉降区；

步骤四：因所述倾斜薄板的存在，细颗粒被上升气体带出并进入所述气固输送管道，而较粗颗粒会与所述倾斜薄板发生不断的碰撞，在所述倾斜薄板上发生聚结、滑落，进入所述粗料收集单元；

步骤五：根据所述压力表的示数，调节所述第一恒流泵的转速，调节所述雾化器的功率，所述雾化器安置在所述喷淋室上方中间，在雾化作用下将少量进入空气中的粉体颗粒重新携带至液体中；

步骤六：调节所述第二恒流泵的转速，将所述喷淋室中固体颗粒随液体从所述进料喷头向上抛出；

步骤七：在所述布水板的作用下，所述湿法分级系统中形成均匀而稳定的流场，实现粗细粒径颗粒的进一步分级；在所述溢流口收集细颗粒，在所述底流口收集较粗颗粒，以及在所述粗料收集单元得到粗颗粒。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述细弯管道进口处的压强，以及所述玻璃液位计显示的液面与所述细弯管道出口处的高度差，计算出所述细弯管道出口处压强并使其小于进口处压强，确保气体携带固体能持续排出，避免出现液体回流现象。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，实验结束后，可松紧所述螺纹紧固件，通过旋转所述空气均布器进行粉体颗粒清理操作。

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