一种片状颗粒湿法连续式分级设备及其分级方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种固体颗粒湿法分级设备及方法，尤其涉及一种密度相同的片状微 细颗粒连续式湿法分级设备与方法。
【背景技术】
[0002] 分级是利用颗粒粒径、密度、形状、放射性等特性的不同而把颗粒群分为两种或多 种粒度级别的过程。根据颗粒所在的流体介质的不同，颗粒分级有干法和湿法两种方法，湿 法分级由于液体的分散（通常为水）作用，而且可加入分散剂，使颗粒分散更均匀，此外，由 于颗粒性质及湿法研磨等生产工艺的限制迫使应用湿法分级。湿法分级机的开发和研究已 有多年的历史，用于颗粒湿法分级设备主要有离心力和重力式两种类型。
[0003] 重力分级是一种古老的方法，操作稳定性好，目前主要以水力分级机为主，分级机 有两类，一类是没有形成流态化的分级机，如：自然沉降分级及溢流分级设备，LinatexΜ分 级机等；一类是形成流态化的分级机，如：Stoke's分级机，AmbergerKaolinwerkeΤΑΚ分 级机，RefluxClassifier(简称RC)等。70年代，瑞典萨拉公司提出Lamella型斜板浓密 机，经过多年的发展，该理论和方法逐渐应用到颗粒分级来提高分级效率，国内昆明冶金研 究院提出单元集成斜浅层水力分级设备也是基于该原理。
[0004] 如图1为颗粒倾斜分级流道示意图，颗粒在沿斜面的流体曳力和重力作用下，如 果碰到下面斜板壁面1 - 2,则颗粒由于阻力沿斜面下降，如果合力不足以使颗粒碰到壁面 则颗粒进入过渡层或者沿上面板1 -1表面上升进入变径上升流段，两块板中间颗粒在随流 体沿斜面流动的同时，大颗粒不断向下面板沉降，小颗粒不断向上面板表面上升，从而形成 过渡层。因此和垂直流态化及自然沉降分级相比，有许多分级流道的倾斜上升流分级，增 大沉降面积，缩短沉降距离，减少了下降大颗粒与上升小颗粒之间的干扰，更有利于颗粒沉 降、分级。
[0005] 离心力式分级设备主要有各种类型的水力旋流器，它们是借助离心力场的作用， 将颗粒按径向速度差进行分离。水力旋流器具有结构简单、操作方便、分离效率高、占地面 积小等优点，缺点是内壁和颗粒磨损大，操作稳定性差，进料浓度和流量的变化很容易影响 分级性能，由于液流的紊流及颗粒的反混等原因，通常旋流器的分级粒径为3~25μπι，适 合较小颗粒精密分级。
[0006] 随着现代工业的迅速发展，下游产品对粉体粒度分布提出更高的要求：粒度分布 窄，粒径小，特殊粉体还对表面性能、径厚比等有较高的要求。因此，颗粒分级技术是影响其 广泛应用的关键技术，目前对片状微细粉体的湿法分级通常使用溢流法和自然沉降法，虽 然这两种分级方法都具有设备简单，工艺流程设计灵活等优点。但缺点明显：沉降设备占地 面积大，间歇式生产，自动化程度低，产品细微粉夹带量大，反复分级才能得到较窄粒度分 布的产品，生产成本高，当粒度在微米级时分级颗粒沉降速度慢，效率低。因此，研制新型连 续式高效率、高精度分级设备，对提高粉体生产效率及广泛应用都具有重要意义。基于现代 工业对微细粉体的粒度要求，分级技术显得尤为重要，如何降低能耗、提高效率生产出粒度 分布较窄，较为均匀的粉体是当前研究的主要课题和重要挑战。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种片状颗粒湿法连续式分级设备及方法，旨在得到粒度分 布稳定、范围窄的颗粒产品。同时，连续式分级，提高单位时间单位设备占地面积处理量和 自动化程度，减小劳动量，降低生产成本。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0009] 本发明针对上述问题，将流化段、倾斜上升流段、变径上升流段巧妙地结合于同一 个分级设备，同时，进出料都采取自动化操作设备。颗粒在流化段、倾斜上升流段、变径上升 流段之间形成一个反复循环淘洗、层层递进的分级系统。解决了微细片状粉体自然沉降等 现有分级设备生产、分级效率低，生产成本高而制约其广泛应用的技术瓶颈，使无定形且无 定径片状颗粒的分级由最为原始的静态间歇式自然沉降分级变为可控的动态连续式流态 化分级，彻底改进整个生产工艺。
[0010] 本发明所述分级体系是应用重力沉降分级原理，即不同大小颗粒重力大小不同， 因而在流体中沉降速度不同而分级，根据颗粒在垂向和倾斜上升流中沉降分级水力学模型 设计了该分级设备。
[0011] 本发明目的通过如下技术方案实现：
[0012] -种片状颗粒湿法连续式分级设备，包括底端积料段、流化段、倾斜上升流段、变 径上升流段和闭环流量定值反馈控制系统；
[0013] 所述底端积料段主要由锥斗和螺旋出料器组成；锥斗是由与水平方向成45°~ 80°的四个斜面组成的上大下小的锥形容器，在锥斗底端并排安装有至少一个螺旋出料 器，螺旋出料器包括电动机、筒体、滚动轴承和螺旋体；筒体内设有螺旋体，螺旋体与电动机 连接，螺旋体两端通过滚动轴承固定；所述锥斗通过法兰在上端与流化段连接；
[0014] 所述流化段主要由液固流化床组成；液固流化床为密封的腔体，腔体内的底部设 有流体分布器；流体分布器的底部与进料管连接；所述流体分布器由分布板和锥形腔体组 成；分布板上开有多个直径为3~10mm的圆形孔，孔间距为3~15mm，分布板距流化段箱 体内表面存在10~100mm的间隙；分布板下端连接方锥斗；方锥斗由与水平方向成40°~ 60°的四个斜面组成的锥形空腔，空腔的底端和进料管相通；
[0015] 所述倾斜上升流段主要由空心的斜长方体和隔板组成；斜长方体与水平方向成倾 角40°~60°设置；斜长方体内均勾设有多块隔板，将长方体空腔均勾分隔成多个斜长方 体流道；每个流道由上面斜板与下面斜板以及两侧板组成；斜长方体上下端分别通过法兰 与变径上升流段和流化段连接；
[0016] 所述变径上升流段主要由下小上大的空心锥台和溢流出料管组成；空心锥台由与 水面成40°~60°的四个斜面组成空腔结构，沿垂向横截面积不断增大；在空心锥台垂向 距顶端50mm~150mm处安装溢流出料管；
[0017] 所述闭环流量定值反馈控制系统包括电磁流量计、PID控制器、电动调节阀；电磁 流量计设置在溢流出料管上；进料管安装有电动调节阀并与离心栗连接；PID控制器分别 与电磁流量计和电动调节阀连接。
[0018] 为进一步实现本发明目的，优选地，所述螺旋体两端通过滚动轴承固定是指螺旋 体两端通过滚动轴承焊接在第一支架和第二支架上，第一支架和第二支架固定在地面上。
[0019] 优选地，所述腔体为空心的长方体。
[0020] 优选地，所述分布板板厚为2~15mm。
[0021] 优选地，所述圆形孔以正三角形或正四边形分布。
[0022] 优选地，所述流体分布器通过板条固定在流化段箱体内。
[0023] 优选地，所述上面斜板与下面斜板之间的隔板间距为0. 5mm~80mm，上面斜板与 下面斜板的宽度不大于500mm，长度为1000~2500mm。
[0024] 应用上述设备的片状颗粒湿法连续式分级方法，包括如下步骤：将待分级的片状 颗粒配制成悬浮液，用离心栗输送悬浮液从进料管进入流化段，悬浮液进入设备流化段后， 颗粒在向上的流体曳力和竖直向下的重力的作用下运动，当颗粒所受合力向下时，颗粒将 向下沉降，在向下沉降的过程中，又不断被上升的流体淘洗，减少所携带的小颗粒，最终从 分布板四周的间隙流到