碎散物料的粒度组成与筛分

第2章碎散物料的粒度组成及分析矿物加工过程处理的物料是由大小不一、形状各异的颗粒组成的颗粒群，单个颗粒的几何特征和粒群的粒度组成和分布对矿物加工有着重要的影响。大小和形状是颗粒重要的几何特征。矿物分选工艺特点之一，就是针对物料的不同粒度范围采用不同的处理方法。在确定分选工艺流程和分选机械效果的时候，物料粒度组成是一个需要考虑的重要因素。常常需要对原矿和产品进行粒度分析，才能评价作业效果和分析生产过程，因此，粒度组成的测定是选矿过程中经常遇到的一项重要工作。★通常引用“粒径”、““粒度”、“粒级”、“粒度组成”及”平均粒度“概念表示物料的粒度特性。2.1物料的粒度所谓粒度（粒径）就是物料大小的量度，一般用毫米（或微米）表示。★规则颗粒：1～3个特征长度描述。不规则颗粒：长度量纲——“名义直径”、“演算直径”或“标准直径”表示。粒经是单个颗粒大小的度量，反映颗粒所占据空间的特征尺寸；粒度是描述颗粒群大小的总体概念。名义直径dn：通过测定某些与颗粒大小有关的性质（如面积、体积等），计算得到的具有线性量纲的虚拟直径。选矿常用的有轴径、当量球径、当量圆径、统计直径等，对于不规则颗粒而言，其被测粒度取决于测量方法。①轴径：指颗粒的特征线段的算术或几何平均值。（1）二轴平均径：平面图形长径和短径的平均值。（2）三轴平均径：立体图形三维尺寸的平均值②当量球径：指与颗粒同性质(相同体积、相同投影面积、相同沉降速度等)的球体的直径。（1）体积直径：与颗粒具有相同体积的球体的直径。()/3cdlbh1/3()zdlbh（2）面积直径：与颗粒具有相同表面积的球体的直径。36/VdV/sdSV－颗粒的体积S－颗粒的表面积2.1.1单个颗粒的粒径②当量球径：（3）自由沉降直径（df）：在密度和黏度相同的流体中，与颗粒具有相同的沉降速率的等密度球体的直径。(该球称为标准粒子)0()6fsdgvρ－液体密度δs－颗粒密度式中：V0－颗粒沉降速率g－重力加速度Ψ－阻力系数2.1.1单个颗粒的粒径③当量圆径：与颗粒的投影轮廓同性质的圆直径（1）投影面积直径（da）：与颗粒在稳定位置投影面积相等的圆直径。4/adA（2）投影周长直径（dπ）：与颗粒投影外形周长相等的圆直径。A－颗粒投影面积4A/LdL－颗粒投影外形周长2.1.1单个颗粒的粒径④统计直径：与某个固定方向平行测得的颗粒的长度尺寸。筛分直径——颗粒可通过的最小正方形筛孔的宽度，作为颗粒的粒度。（2）加权几何平均直径（1）加权算术平均直径★平均粒度：描述物料群的粒度若粒群中某一微分区间的粒径为di，其相应的产率为γi，则：对于dmax/dmin＜的粒级，即粒度范围较窄的物料群，其平均粒度1niiidd算（3）加权调和平均直径1iniidd几何＝11/niiidd调和2maxmin()/2ddd2.1.2粒群的粒度及分布算术平均直径＞几何平均直径＞调和直径(4)偏差系数K偏DK偏＝式中D－加权算术平均粒度σ－标准差2iiidDr＝通常认为：K偏＜40%是均匀的；K偏＝40％～60％为中等均匀，K偏＞60％为不均匀★粒级：用某种方法（筛分）将粒度范围较宽的碎散物料分成若干粒度范围窄的级别，这些级别称为粒级。粒级指粒度级别。各粒级以其上限粒度（an＋1）和下限粒度（an）表示：an＋1～an、an～an＋1、－an＋1＋an若颗粒群能通过筛孔尺寸an＋1的筛孔，但被尺寸an阻留，则颗粒的粒度可以表示为an～an＋12.1.2粒群的粒度及分布2.2粒度分析确定物料中颗粒大小分布规律的工作叫粒度分析。针对不同粒度范围的物料，采用不同的分选方法；确定分选工艺流程和选择分选设备时，待分选物料的粒度组成是一个必须考虑的重要因素；在评价分选作业的实际工作效果和分析生产过程时，也常常需要对给料和产物进行粒度分析。因此，对于固体物料的分选过程，粒度分析问题是一个基本手段，是技术工作中的一项基本操作方法。！粒度分析是固体物料分选学中的一项重要工作2.2粒度分析1筛分分析法（确定松散物料的筛分工作）用筛孔不同的一套筛子对物料进行粒度分级，n个筛子将物料分为n＋1个级别。（对于－100mm＋0.043mm的物料，通常采用筛分分析）。粒度大于0.1mm的物料多用干筛，粒度在0.1mm以下的物料则常采用湿筛。筛分得到的是颗粒的几何尺寸。确定物料中颗粒大小分布规律的工作叫粒度分析。优点：设备简单，易于操作缺点：受颗粒形状和筛分时间的影响较大★非标准筛（手筛）：现场制造。用于粗粒（＋6mm）物料的筛分。2.2粒度分析1筛分分析法网目：每英寸筛面上的筛孔数称为网目。筛分分析干筛:试样含水含泥量不大及分级要求不严格湿筛干湿联合筛分试验含水含泥量大，分级要求严格，保证筛析结果准确★标准筛：筛孔大小按照某种标准规定的一套筛子组成标准套筛。其筛孔尺寸从最上到最下按一定比例有规律地缩小,构成筛序。相邻两个筛子上层筛孔尺寸与下层筛孔尺寸的比值，称为筛比。套筛的标准由基筛和筛比确定。泰勒标准筛泰勒标准套筛基筛为200目和基本筛比确定。2筛析物料量SampleWeight物料筛析时所用的最小代表性试样量与试样的粒度有关，可按下列数值选取：最大块尺寸（mm）0.10.30.51351020样品最小重量（kg）0.0250.050.10.20.52520干筛DrySieving适用范围:物料含水、含泥较少，对分析结果要求不很严格时，可以直接进行干筛。方法：将选好的标准筛按顺序套好，把物料倒入最上层筛面，盖好筛盖，放在振筛机上筛分15～30min。然后依次将细层筛取下，用手筛在试样布上作检查筛分。如果在1min内所得筛下物小于筛上物料的1％（或原料量的0.1％），则认为筛分已到“终点”。否则放在振筛机上继续筛到“终点”。干筛和湿筛联合WetandDrySieving适用范围：物料粘结严重，对分析结果要求比较严格。选用细筛（如200目筛子）进行湿筛，待矿泥或细粒筛除干净后将筛上物烘干称重，根据原试样重量及筛上物重量推算筛下物重量。筛上物进行干法筛分，最底层筛的筛下物仍并入湿筛的筛下物合并计算。筛析结束后，各粒级总重量与原试样重量之差不得超过原试样重量的1％，否则应重做。2.2粒度分析（1）淘析法简单、准确利用逐步缩短沉降时间的方法，由细到粗、逐步将各粒级物料淘析（2）上升水流法可以连续分出不同的粒度产品根据颗粒自由沉降规律，利用上升水量，在不同直径的分级管中产生不同的上升水速，使粒度不同的颗粒按不同速度沉降，分级2水力分析法利用不同尺寸的颗粒在水介质中沉降速度的不同分成若干级别。（适用于1～75μm颗粒粒度的测定）2.2粒度分析光学显微镜：0.3～200μm；透射电子显微镜：1nm～5μm；扫描电子显微镜：最小粒度10nm观察和测定单个颗粒。4激光粒度分析仪3显微镜分析分析微细颗粒，最佳范围为0.5～20微米之间，用于检查选别产品或校正水析结果既可分析固体颗粒，也可分析喷雾颗粒，也可分析湿泥样品。速度快、在2~70微米范围内重复性好；※粒度测量方法的选择1.确定待测物料的大致粒度范围；2.筛分是最经济的粒度测定方法；粗粒时测定准确性高；3.了解粒度分析的目的；4.分散性差，粒度很细的物料，可采用显微镜分析法；5.不同方法测试同一粒群，结果不同。原理相似，测试结果接近；6.尽管有些粒度测试范围广，但只在有效范围内的重复性好，精度高2.3颗粒群的粒度组成（1）粒度表格表示法量化特征突出趋势不直观粒度分布数据表粒度/mm质量/g频率分布/%累积分布累积筛上百分数/%累积筛下百分数/%12~1622.515151008~1230.02035854~845.03065652~422.51580350～230.02010020合计150100分成若干粒级的物料按照粗细不同排列，并指出各粒级物料占物料群总量的质量百分率，这种资料称为粒度组成。它描述物料群的粒度分布情况。（2）粒度特性曲线，用曲线表示物料的粒度组成表示法频率曲线、累计粒度曲线（正累计、负累计）——算术坐标直观2.3颗粒群的粒度组成部分粒度特性曲线和柱状图累计粒度特性曲线中位径和峰值平均径与部分粒度特性曲线相比,累积粒度特性曲线在生产考查和流程计算上获得了更为广泛的应用,它具有如下特点:①正、负累积粒度特性曲线是互相对称的,若绘在一张图纸上,它们必交于物料产率为50％点上。②正累积粒度特性曲线必交于纵坐标轴上物料产率为100%的点;负累积粒度特性曲线与纵轴相交于0点。★累计特性曲线的应用：1确定任意指定粒级的相应粒级产率；2判断物料的粒度组成；3求物料中最大块的直径：负累计粒度特性曲线上，对应于产率95％的方形筛孔的直径即最大块粒度。半对数坐标、全对数坐标粒度特性曲线半对数坐标粒度特性曲线全对数坐标粒度特性曲线（1）函数表示法—粒度分布特性函数准确表达粒度分布，便于计算和计算机处理,max()100()pmppDFDDm－与物料性质有关的常数，决定曲线的凹凸程度Ⅰ高登－舒曼公式（Ｇ－Ｓ分布函数）Dp,max－上限粒径；2.3颗粒群的粒度组成F(Dp)－负累计产率；Dp－与产率F(Dp)对应的粒度；颚式破碎机和圆锥破碎机，粒度在0至破碎机排料口宽度的范围内，基本符合该公式一般m=0.7~1.0（1）粒度公式表示法—粒度分布特性函数()100enbXRX－n－与物料大小有关的参数；一定的物料，b为常数Ⅱ罗申－罗姆勒公式（R－R分布函数）b－与物料大小有关的参数；一定的物料，b为常数2.3颗粒群的粒度组成正累计产率破碎的煤、细碎的矿石、磨碎的矿石及水泥等球磨机的产物其粒度特性与该公式基本吻合。,84.135050,15.87pgpDDDD式中：DP,84.13－累积筛下为84.13％的粒径；D50－中位径；DP，15.87－累积筛下为15.87%的粒径；2ln20(lnln)1(ln)exp[](ln)2(ln)2lnpDpgppggDDFDdDⅢ对数正态分布函数（密度分布函数）化为标准正态分布形式★筛分：筛分是利用筛子（单层或多层）将粒度范围较宽的混合物料按粒度分成若干个不同级别的过程。第3章筛分（1）预先筛分：用于粉碎前，将粒度合格的物料预先分出来，防止物料中的细粒级部分进入破碎设备，以增加它们的生产能力和工作效率。（2）检查筛分：用于控制粉碎产品的粒度。防止物料中的粗粒级部分进入下一个作业，保证破碎或磨碎产品的粒度符合要求。工业生产一般用于0.2mm以上粗粒物料的分级。（3）准备筛分：为某些重选作业制备粒度范围较窄的给料，以提高分选指标。★筛分：筛分是利用筛子（单层或多层）将粒度范围较宽的混合物料按粒度分成若干个不同级别的过程。第3章筛分（4）独立筛分：制造窄级别的物料，作为最终产品供给用户使用。（5）选择性筛分：由于筛分物料的性质差别，筛分作业还可起到分选某些成分的作用，这种筛分叫选择性筛分。如铁精矿再磨循环中的细粒筛分就有选择性筛分的作用。（6）脱水筛分：（7）脱泥筛分：（8）脱介质筛分：（1）筛分概率：以统计的原理分析颗粒透筛的可能性。3.1筛分原理222)(1)LddPLL（＝式中：d----颗粒直径，mm；L----筛孔尺度，mm；d/L----称为相对粒度N----颗粒透过筛孔概率为P时，必须与颗粒相遇的筛孔数N＝1/P颗粒透筛概率的倒数与相对粒度的关系若筛丝的直径为x，颗粒透过筛面的概率为：22222()(1)()()LdLdPLxLxL22()LLx——开孔率，％；dL——相对粒度。★易筛粒：物料粒度小于筛孔3/4的颗粒极易透过筛孔，称为易筛粒。★难筛粒：粒度小于筛孔但大于3/4筛孔的颗粒透筛概率很小，称为难筛粒。★阻碍粒：1～1.5筛孔尺寸的颗粒，极易堵塞筛孔，干扰筛分过程的正常进行。筛孔面积与筛面面积的比称为开孔率颗粒粒度与筛孔直径的比称为相对粒度（2）筛分效率入筛固体Q，α筛下产品Q1，β筛上产品Q2，θ12QQQ1100%QQ