2.4.3　精細分級設備

在非金屬礦超細粉碎加工中，除了超細粉碎作業之外，還應配置精細分級作業。精細分級作業主要有兩個作用：一是確保產品的粒度分布滿足應用的需要；二是提高超細粉碎作業的效率。許多應用領域不僅對非金屬礦超細粉體的粒度大小（平均粒度或中位粒徑）有要求，而且對其粒度分布有一定要求。有些粉碎設備，特別是球磨機、振動磨、干式攪拌磨等，研磨產物的粒度分布往往較寬，如果不進行分級，難以滿足用戶的要求。此外，在超細粉碎作業中，隨著粉碎時間的延長，在合格細產物增加的同時，微細粒團聚也增加，到某一時間，粉體粒度減小的速度與微細顆粒團聚的速度達到平衡，這就是所謂的粉碎平衡。在達到粉碎平衡的情況下，繼續延長粉碎時間，產物的粒度不再減小甚至增大。因此，要提高超細粉碎作業的效率，必須及時地將合格的超細粒級粉體分離，使其不因“過磨”而團聚。這就是一些超細粉碎工藝中設置精細分級作業的依據。

根據分級介質的不同，精細分級機可分為兩大類：一是以空氣為介質的干法分級機，主要是轉子（渦輪）式氣流分級機，如MS型微細分級機、MSS型超細分級機、ATP型超細分級機、LHB型微細分級機等；二是以水為介質的濕法分級機，主要有超細水力旋流器、臥式螺旋沉降式離心機等。

干式精細分級機一般采用旋轉渦輪式，只有個別機型采用射流式。渦輪式精細分級機的結構一般包括分級輪、機體、進料、出料、進風（包括二次風、三次風）以及電機和傳動、控制裝置。分級輪是核心裝置，從結構上分級輪可分為圓柱和圓錐兩種，從配置方式上圓柱形分級輪又有豎置和橫置兩種。其直徑、葉片形狀、葉片間隙等對分級機的分級性能有顯著影響。此外，單獨設置的精細分級系統還包括風機集料、收塵等裝置。目前工業上應用的主要干式精細分級機是MS型、MSS型和ATP型及其相似型或改進型以及LHB型、NEA型、TFS型等干式精細分級機。這些干式精細分級機可與超細粉碎機配套使用，其分級粒徑可以在較大的范圍內進行調節，其中TSP型、MS型及其類似的分級機的分級產品細度可達d₉₇=10μm左右，MSS型和ATP型、NEA型、LHB型及其類似的分級機的分級產品細度可達d₉₇=3～5μm，TTC型和TFS型分級機的產品細度可達d₉₇=2μm。依分級機規格或尺寸的不同，單機處理能力從每小時幾十千克到30t/h左右不等。

（1）ATP型超微細分級機　圖2-20所示為ATP型單輪及多輪分級機的結構與工作原理示意圖。其結構主要由分級輪、給料閥、排料閥、氣流入口等部分構成。工作時物料通過給料閥給入分級室，在分級輪旋轉產生的離心力及分級氣流的黏滯力作用下進行分級，分級后的微細粒級物料從上部出口排出，粗粒級物料從分級機底部排出。多輪超微細分級機的結構特點是在分級室頂部設置了多個相同直徑的分級輪，與同樣規格的單分級輪相比，處理能力顯著增大。

（2）MS型微細分級機及MSS型微細分級機　圖2-21（a）所示為MS（micro separator）型微細分級機的結構和工作原理示意圖。它主要由給料管、調節管、中部機體、斜管、環形體及安裝在旋轉主軸上的葉輪構成。待分級物料和氣流經給料管和調節管進入機內，經過錐形體進入分級區；主軸帶動葉輪旋轉；細粒級物料隨氣流經過葉片之間的間隙向上經細粒物料排出口排出，粗粒物料被葉片阻留，沿中部機體的內壁向下運動，經環形體和斜管自粗粒級物料排出口排出。上升氣流經氣流入口進入機內，遇到自環形下落的粗粒物料時，將其中夾雜的細粒物料分出，向上送入分級區進一步分級，以提高分級效率。通過調節葉輪轉速、風量、二次氣流、葉輪間隙或葉片數及調節管的位置可以調節分級粒度。

圖2-21（b）所示為MSS（super separator）型微細分級機的結構示意圖。它主要由機身、分級轉子、分級葉片、調隙錐、進風管、給料管和排料管等構成。工作時物料從給料管被風機抽吸到分級室內，在分級轉子和分級葉片之間被分散并進行反復循環分級，粗顆粒沿筒壁自上而下，由下面的粗粒物料出口處排出；超細粉體隨氣流穿過轉子葉片的間隙由上部細粒物料出口排出。在調隙錐處，由于二次空氣的風篩作用，將混入粗粉中的細粒物料進一步析出，送入分級室進一步分級。三次空氣可強化分級機對物料的分散和分級作用，使分散和分級作用反復進行，因而有利于提高分級精度和分級效率。

這種分級機的特點是分級粒度較MS型更細，產品粒度分布較窄。

（3）LHB型分級機　圖2-22所示為LHB型渦輪式精細分級機的結構示意圖。分級機主機由電機、分級輪、筒體、進料裝置、排料裝置等組成，通過調節分級輪的轉速并配以合理的二次進風來實現對物料的有效分級。

進料控制系統由進料變頻器及擺線針輪星形卸料閥組成，通過調節變頻器輸出頻率高低來實現對進料的連續勻速控制。葉輪轉速通過變頻器調整，并設計了失壓保護、過電流保護、料位控制、運行狀態監視及報警系統等保護措施。該型分級機的特點是立式單分級輪結構、流場穩定，分級（切割）點較精確、分級效率較高、單位產品能耗較低。

（4）其他干式分級機　其他干式分級機還有WFJ型、FJJ型（類似ATP型）、FYW型、ADW型、FJW型、XFJ型、QF型、FQZ型、AF型、HF型、HTC型、FJG型以及TTC型、NEA型、TSP型、TFS型精細分級機等。

（5）濕式分級機　在濕法超細磨礦或黏土類礦物的濕法提純工藝中，為了提高磨礦效率以及控制最終產品細度和粒度分布，有時要設置濕式精細分級設備。目前工業上常用的濕式精細分級設備主要有臥式螺旋卸料沉降離心機和超細水力旋流器（組）。

①臥式螺旋卸料沉降離心機　圖2-23所示為臥式螺旋卸料沉降離心機的結構與工作原理示意圖。

臥式螺旋卸料離心機主要由柱-錐形轉鼓、螺旋推料器、行星差速器、擋料板、差速器、扭矩調節器、減振墊、布料器、外殼和機座等零件組成。轉鼓通過主軸承水平安裝在機座上，并通過連接盤與差速器外殼連接。螺旋推料器通過軸承同心安裝在轉鼓里，并通過外在鍵與差速器輸出軸內在鍵相連。

臥式螺旋卸料沉降離心機的主要技術參數為轉鼓直徑、長度、轉速、分離因素、電機功率等。

②超細水力旋流器（組）　超細水力旋流器直徑一般為10～50mm。這種小直徑的水力旋流器通常制成帶有長的圓筒部分和小錐角的錐形部分，內襯耐磨陶瓷、模鑄塑料、人造橡膠或用聚氨酯材料制造。聚氨酯是近十多年來制造超細水力旋流器的主要材料。

在工業生產中，為彌補小直徑旋流器處理能力小的缺點，通常采用若干個小直徑旋流器并聯安裝形成旋流器組，這種旋流器組可由幾個或數十個小直徑水力旋流器組成。圖2-24（a）所示為TM-3型道爾克隆旋流器組構造。圖2-24（b）所示為兩種海王牌旋流器組。圖2-24（c）所示為GSDF型超細水力旋流器的構造圖。它是由四個同心圓環構成的三個環形空間，溢流、進料、底流分別在外、中、內的環形空間里，錐底孔與外環相通形成溢流；其錐頂孔則通入內環形成底流。通過調整進漿壓力、溢流壓力和底流壓力可獲得不同細度的產品。這種超細水力旋流器是由許多個小直徑（?10mm）旋流器組成的，例如GSDF10-99超細水力旋流器組是由99個直徑為10mm的小旋流器組成，可用于5μm以下漿料的精細分級。