第2章　非金属矿物筛分、分级及精细分级设备

2.1　概述

随着现代技术的发展，对非金属矿物超细粉体提出了越来越高的要求，不仅要求粉体超细，而且粒径分布要窄。在非金属矿物粉碎过程中，很难使物料一次通过机械粉碎就能达到所需的粒度要求，产品往往处于较大的粒度分布范围，只有一部分粉体达到所需粒度要求，如不将已经达到粒度要求的产品及时分离出去，而与未达到粒度要求的产品一起再粉碎，则会造成能源浪费和部分产品的过粉碎。此外，颗粒细化到一定程度后，出现粉碎与团聚的现象，甚至因颗粒团聚变大而使粉碎工艺恶化。为此，在非金属矿物超细粉体制备过程中要对产品进行分级，一方面控制产品粒度处于所需的分布范围；另一方面使混合物料中粒度已达到要求的产品及时分离出来，使粗粒返回再粉碎，以提高粉碎效率，降低能耗。

在非金属矿物加工过程中，根据粉碎产物粒度大小和分布的不同，将粉碎与分级细分为破碎与筛分、粉碎（磨）与分级及超细粉碎（磨）与精细分级，分别用于加工大于1mm、10～1000μm及0.1～10μm等不同粒度及其分布的粉体产品。松散物料通过筛孔分为两种或多种粒度级别，称为筛分作业。筛分设备通常有以下几种用途。

（1）预先筛分和检查筛分　在破碎前分出粒度符合要求的合格产品称为预先筛分，在破碎后将产品粒度过大的物料筛出返回破碎机再破碎称为检查筛分。

（2）准备筛分　为后续加工分选工序而进行的筛分作业称为准备筛分。

（3）独立筛分　物料经筛分后得到最终产品称为独立筛分，例如石墨经过筛分后分成不同粒级的产品。

（4）脱水、脱泥和脱介筛分　广义的分级是利用颗粒粒径、密度、颜色、形状、化学成分、磁性、放射性等特性的不同而把颗粒分为不同的几个部分。狭义的分级是根据不同粒径颗粒在介质（通常采用空气和水）中受到离心力、重力、惯性力等的作用，产生不同的运动轨迹，从而实现不同粒径颗粒的分级。随着所需非金属矿物材料细度的提高和产量的增加，分级技术的难度也越来越高，粉体分级问题已成为制约非金属矿物材料加工技术发展的关键，是非金属矿物材料加工技术中最重要的基础技术之一。

按所用介质不同可分为干法分级（介质为空气）与湿法分级（介质为水或其他液体）。干法分级设备的类型主要分为惯性分级和离心分级两大类。干法分级的特点是用空气作流体，成本较低，方便易行。但它有两个不足：一是容易造成空气污染；二是分级的精度不高。湿法分级用液体作为分级介质，存在较多的后处理问题，即分级后的粉体需要脱水、干燥、分散、废水处理等，但它有着分级精度高、无爆炸性粉尘等特点。

按是否具有运动部件可分为静态和动态两大类。静态分级设备中无运动部件，如重力分级机、惯性分级机、旋风分离器、螺旋线式气流分级机和射流分级机等。这类分级设备构造简单，不需动力，运行成本低，操作及维护较方便，但分级精度不高，不适于精密分级。动态分级设备中具有运动部件，主要指各种涡轮式分级机。这类分级机构造复杂，需要动力，能耗较高，但分级精度较高，分级粒径调节方便，只要调节叶轮旋转速度就能改变分级机的切割粒径，适于精细分级。精细分级设备是制备超细粉体非常关键的设备，通过分级，可以生产特定粒度分布的超细粉体。通过分级，使粉碎机能耗降低，可以经济地生产超细粉体。