精细化工设备第4章

第4章粉碎和筛分机械设备•主要内容：4.1破碎机械设备4.2粉磨机械设备4.3筛分分级机械设备第04-05次课•为了使原料在进行化学反应时分散好、容易反应，或者对固体产物进行处理，然后以粉状或颗粒状形态出厂，就要用到破碎机械设备。•将膏体或黏稠液体中的固体颗粒研磨，使颗粒更好地分散，需要用到研磨设备。•将固体粉碎后去掉少量的杂质颗粒，或筛选尺寸合乎要求固体颗粒，需要用到筛分设备。4粉碎和筛分机械设备4.1破碎机械设备•粉碎是把大粒度物料利用破碎机或磨碎机来破碎或磨碎至较细粒度的过程。•用颚式、旋回、圆锥、辊式、冲击式、锤式等破碎机可以将物料粉碎为：粗碎段(直径为100～200mm)、中碎段(20～70mm)、细碎段（3～20mm)。•用球磨机、棒磨机、搅拌磨机、砂磨机和振动磨等粉磨设备可将物料磨碎为粗磨段(直径为0.1～0.3mm)、细磨段(0.06～0.1mm)和超细磨(0.004～0.02mm)。4粉碎和筛分机械设备\4.1破碎机械设备4.1.1颚式破碎机•颚式破碎机是一种应用最为广泛的破碎机械，它的结构简单、牢固，能处理的物料块度范围大，在工作状况下，颚式破碎机的活动颚板呈周期性地往复摆动，在运动中对位于破碎腔内的物料，由破碎机的动颚和定颚的挤压而被破碎，已被破碎的物料，则由于重力作用在这种周期运动的间隙排出。•主要有简摆式、复摆式、综合摆动式三种。4粉碎和筛分机械设备\4.1破碎机械设备工作时，动颚时而靠近固定颚，时而远离固定颚，送人固定颚和动颚之间（破碎腔）的物料，当动颚向左运动时受到其压挤而破碎；当动颚向右运动时物料靠自重向下运动。4.1.2冲击式破碎机冲击式破碎机主要有三种类型：锤式破碎机、齿爪式破碎机和反击式破碎机，是以锤片或齿爪在高速回转运动时产生的冲击力来粉碎物料的。3物料输送设备\3.1固体输送设备（1）锤式破碎机锤式破碎机具有结构简单、用途广泛、生产效率高、容易控制产品粒度、无空转损伤等特点，它主要由进料斗、转子、销链、锤片、筛片等组成。锤片通过销链与转子链接。•锤式破碎机可以按转子数目分为单转子和双转子两种，单转子又可分为不可逆式和可逆式两种。•不可逆式，转子只能向一个方向旋转。当锤子端部即受到磨损至一定程度后，可逆式的可以改向另一方向旋转。3物料输送设备\3.1固体输送设备•在转子下部装有筛板，尺寸小于筛孔的粒子可排出，大于筛孔的留在筛板上并继续受到锤子的打击和研磨，最后通过筛板排出。3物料输送设备\3.1固体输送设备物料喂入方向可以分为切向、轴向和径向喂入式3物料输送设备\3.1固体输送设备锤子是锤式破碎机的重要工作机构，通常用高锰钢或其他合金钢等制造。由于锤子前端的磨损较快、设计时还应考虑锤子磨损后能够上下调头或者前后调头。（2）爪式破碎机•由进料斗、动齿盘转子、定齿盘、圆环形筛网、主轴、出料管等组成，特点是结构简单、生产率较高、耗能较低，但通用性小。•物料受动、定齿和筛片的冲击、碰撞、摩擦及挤压作用而被粉碎。同时受动齿盘高速旋转形成的风压及扁齿与筛网的挤压，使符合成品粒度的粉粒体通过筛网排出机外。（3）反击式破碎机•冲击式破碎机之一，利用板锤的高速冲击动能，使物料在自由状态下沿具脆弱面（如自然裂纹、节理面、层理面等分子结合力较弱的结合面）破碎，因此破碎比大，破碎效率高，适应性强，可获得较为随意的破碎效果。•对比：常用的破碎机，利用挤压、剪切或研磨等方法进行破碎，在破碎过程中有相当一部分能量转化为热量而消耗掉，因此往往达不到理想的粉碎效果，不如反击式破碎机。•料块在转子回转范围内（即锤击区）受到板锤的冲击，并被高速抛向反击板，再次受到冲击，未被破碎的较大料块又从反击板上反弹到板锤，继续重复上述过程，当物料粒度小于反击板与板锤间的缝隙时，即被排出。圆锥破碎机是一种综合型的破碎设备，按其固定锥与活动锥的方位不同来划分为：•圆锥式破碎机：固定锥体与活动锥体方位相同•旋回式破碎机：固定锥体与活动锥体方位相反按结构划分：固定轴式圆锥破碎机和悬挂式圆锥破碎机工作原理：物料从上部给料口进入破碎腔；动锥的偏心旋转，与固定锥周期性靠拢或离开，使物料受挤压和弯曲作用被破碎；从破碎腔中排出。比较：物料是受挤压和弯曲作用而破碎，工作原理与颚式破碎机相似，区别仅是前者为连续作业，后者为周期性的间断作业。4.1.4辊式破碎机•辊式破碎机是一种较古老的粉碎设备，它结构简单，又适合于破碎黏性和潮湿的块状物料，所以现在仍广泛地用于建材等其他一些工业部门，主要用于物料的中细碎作业。•缺点：生产能力低，设备重量大，占地面积多，辊筒磨损不均匀，工作时扬尘大等。有被圆锥破碎机逐渐取代的趋势。•按辊子数目分为：单辊、双辊、三辊和四辊四种；常用双辊式和单辊式。•按辊面形状分为：光面辊碎机和齿面辊碎机。•物料经给料部给人两个辊子之间或辊与颚板间，物料受挤压破碎后自下部排出。单辊式破碎机是由一个回转的辊筒和一块弧形颚板所组成，故又称为颚辊式破碎机。4.2粉磨机械设备破碎机破碎得到的粉体直径都比较大(3mm,大多在20mm左右)，将这些粉体进一步进行研磨粉碎就需要粉磨设备，如，砂磨机、球磨机和搅拌磨机等。4.2.1球磨机•球磨机是使用面广、使用量大的一种粉磨机械，主体是由钢板卷制而成的回转筒体，筒体两端装有带空心轴的端盖，筒体内壁装有衬板，内装有不同规格的研磨体。•回转的筒体将物料的研磨体带到一定高度抛落，研磨体与衬板、研磨体与研磨体间的冲击和研磨。•在磨机过程中，不断地强制喂料，研磨后的物料不断地向出料端移动，直至排出球磨机外。转速太慢，不足以将研磨体带到一定高度，研磨体下落的能量不大。转速太快，研磨体与物料贴附在筒体上一道回转，起不到冲击和研磨作用。•球磨机基本上都由进料装置、支撑装置、回转部分、卸料装置和传动装置五个部分成。•球磨机中的研磨体应具有较高的耐磨性和耐冲击性，其材质的好坏，影响到粉磨效率及磨机的运转率。要求材质坚硬、耐磨又不易破裂，可采用合金，形状有球状和棒状等。4.2.2砂磨机砂磨机又称珠磨机，主要用来研磨含有固体粉料的黏稠的液态物质，将粉末分散在液体介质中。固定的圆柱形筒体（容器）内填装（占50%～60%容积）粒径为0.6～2mm铁素合金、玻璃、陶瓷、氧化锆、纯锆等研磨体，搅拌装置在筒体内高速旋转。最初用沙子作研磨体，称之为砂磨机，后来开始用玻璃珠，又称为珠磨机。在高速旋转(500～1500r/min)时，在转盘表面上的摩擦面上，研磨珠与浆料的混合物被离心力沿盘抛向筒壁又返回，并在分散盘间作多次循环。卧式砂磨机立式砂磨机蓝式砂磨机4.2.3振动磨振动磨机：外筒体做高频振动，利用筒体内研磨介质（研磨体）的高频碰撞和研磨等作用对物料进行研磨，是一种细磨或超细磨设备。振动磨机与球磨机的不同：介质球在筒体中的运动方式上，球磨机呈泻落或抛落式运动；振动磨机是振动，旋转运动。振磨机中物料受冲击，剪切和摩擦等作用而被粉碎，介质的充填量可达80%，比球磨机高，处理量比同容量球磨机大，结构也简单，通过调节振幅、频率、介质类型、配比等可进行细磨或超细磨。4.2.4气流磨•气流磨机（又称流能磨机）是利用高速气流(300～1200m/s)啧出时形成的强烈多相紊流场，使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞、摩擦而引起颗粒粉碎的一种超细粉碎设备。颗粒之间的冲击碰撞为主。•应用较广泛的主要类型是：扁平（水平圆盘）式气流磨机、循环管式（跑道式）气流磨机、对喷式（逆向式）气流磨机、冲击式（靶式）气流磨机、超音速气流磨机和流态化逆向气流磨机等。冲击式（靶式）气流磨机气流磨机优点：•粉碎仅依赖于气流高速运动的能量，无须专门的运动部件。•粒子高速碰撞会使温度升高，同时由于绝热膨胀使温度降低，所以在整个粉碎过程中，物料的温度不高，这对热敏性或低熔点材料的粉碎尤为适用。•粉碎主要是粒子碰撞，无研磨介质，几乎不污染物料，而且颗粒表面光滑，纯度高，分散性好。4.2.5搅拌磨机•筒体内填小直径研磨介质，通过搅拌装置搅动研磨介质产生摩擦、剪切和冲击力来粉碎物料。4.3筛分分级机械设备•化工原材料或者研磨后的产品尺寸、大小不一,需要将其分离为各个级别（粒级），在每一个级别中，颗粒的大小不能超过一定的范围，这些分级或分选的设备称为筛分机械。•筛分的方法有机械的、风力的、水力的和磁力的几种。粒径大于2mm的颗粒采用机械筛分；小于0.1mm以下的细颗粒采用机械筛分很不经济，通常采用湿式筛分法。4.3筛分分级机械设备•机械筛分分级是借助安装好的网筛、板筛、棒条筛、圆筒筛和各种振动筛，将物料分选成两种和几种不同的粒级；•风力分级筛分是借助气流，如水平气流、垂直气流、离心气流将颗粒分级；•水力分级筛分是指固体颗粒在液体中沉降速度不同，而将不同粒度、不同相对密度的细小颗粒分成不同级别。4.3.1筛面•筛面是筛分机械设备最重要的一个组成部分，通常由低碳钢、高碳钢、锰钢、弹簧钢等材质制造，近年来橡胶筛面发展迅速，还出现了用聚氨酯等合成材料制造的筛面。筛面的结构有格子栅（又称栅筛）、板筛（又称筛板）、编织筛（又称网筛）等多种，如图4-34所示，格子筛和板筛用于筛分粒状粗料，编织筛主要用于粉料或浆料。•筛面在许多国家已制定标准，我国标准筛采用公制筛号，以每平方厘米筛面面积上含有的筛孔数目表示筛孔大小，用1cm长度上筛孔的数目表示筛号，如每厘米长度上有100个孔，则这个筛为100号筛，在英、美等国采用英制筛，以每英寸长度上筛孔的数目表示筛号，筛比为1.4142，各种标准筛规格可查阅相关手册。4.3.2摇摆筛•由进料斗、筛体、吊杆、曲轴连杆、传动机构和机架组成。粉料或浆料。4.3.3震动筛4.3.4圆筒筛