本發(fā)明屬于粉體加工利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及混合粒徑/密度固體顆粒分級(jí)/分離操作。

背景技術(shù)：

固體顆粒分級(jí)技術(shù)在許多工業(yè)過程中得到廣泛的應(yīng)用，例如選礦中礦石與沙土，選煤中精煤與煤矸石，煤氣化中的煤灰熔聚分離，制藥行業(yè)顆粒篩選以及農(nóng)業(yè)物料的分級(jí)與分離等。顆粒分級(jí)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括分級(jí)效率、分級(jí)精度和切割粒徑等；分級(jí)方式大體上可分為篩分和氣流分級(jí)兩種，對于粘性、高溫、小粒徑顆粒分級(jí)等場合氣流分級(jí)有獨(dú)特的優(yōu)勢；氣流分級(jí)根據(jù)不同粒徑/密度的顆粒在流體中受到曳力、離心力、重力、慣性效應(yīng)等作用而產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而實(shí)現(xiàn)不同粒徑/密度顆粒分級(jí)；氣流分級(jí)按分級(jí)機(jī)中是否有運(yùn)動(dòng)部件可分為靜態(tài)分級(jí)和動(dòng)態(tài)分級(jí)；動(dòng)態(tài)分級(jí)機(jī)主要指各種渦輪式分級(jí)機(jī)，其分級(jí)精度高，切割粒徑調(diào)節(jié)方便，但設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜，能耗較高；傳統(tǒng)靜態(tài)分級(jí)主要包括慣性分級(jí)、旋風(fēng)分級(jí)、重力分級(jí)等技術(shù)及其組合，這類分級(jí)機(jī)構(gòu)造簡單，運(yùn)行成本低，操作及維修方便，但分級(jí)精度較低且切割粒徑調(diào)節(jié)不方便。cn201320499y公開了一種旋風(fēng)分離器粒度分離裝置，其上部呈筒狀下部呈倒錐形，利用不同粒徑固體顆粒在離心力作用下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)細(xì)物料更易運(yùn)動(dòng)到筒體中心部位，通過獨(dú)特設(shè)計(jì)的內(nèi)外腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)粗細(xì)物料分級(jí)，該裝置僅在傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器基礎(chǔ)上引入內(nèi)外腔結(jié)構(gòu)，構(gòu)造簡單，但分級(jí)效率與進(jìn)氣量密切相關(guān)，且切割粒徑調(diào)節(jié)不便。cn2625062y公開了一種風(fēng)力渦流分級(jí)機(jī)，主要由蝸殼機(jī)體及分別設(shè)于機(jī)體兩側(cè)的分級(jí)機(jī)所組成，利用氣流中粉體物質(zhì)粒徑密度等物理差異將粗重顆粒沿渦流切向甩出收集，細(xì)小輕質(zhì)的粉塵從渦流中心依靠風(fēng)機(jī)的抽力排出蝸殼，沿分級(jí)機(jī)上的出風(fēng)道排出，在蝸殼機(jī)體上設(shè)有活動(dòng)導(dǎo)流裝置調(diào)節(jié)粗細(xì)顆粒切割粒徑，該風(fēng)力渦流分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可調(diào)節(jié)的導(dǎo)流裝置的設(shè)置也帶來蝸殼殼體密封的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述問題，提供一種旋風(fēng)-沉降顆粒分級(jí)裝置及其方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種顆粒分級(jí)裝置，包括旋風(fēng)分離器2、沉降分級(jí)器6、粗/重顆粒組收集器4和細(xì)/輕顆粒組捕集器5；

所述的旋風(fēng)分離器2筒體頂部中央連接尾風(fēng)出氣管1的入口端，入口端不伸入旋風(fēng)分離器2內(nèi)部，尾風(fēng)出氣管1的出口端與細(xì)/輕顆粒組捕集器5相連；所述的旋風(fēng)分離器2筒體的中下部設(shè)有一次風(fēng)進(jìn)氣管3；所述的旋風(fēng)分離器2筒體底部為錐體結(jié)構(gòu)，與沉降分級(jí)器6頂部相連；所述的沉降分級(jí)器6底部連接粗/重顆粒組收集器4，沉降分級(jí)器6下部或粗/重顆粒組收集器4上設(shè)有二次風(fēng)進(jìn)氣管7。

所述的沉降分級(jí)器6高徑比為5-100:1。

所述的細(xì)/輕顆粒組捕集器5為旋風(fēng)分離器、慣性分離器或重力分離器。

所述的旋風(fēng)分離器2筒體與尾風(fēng)出氣管1間設(shè)有錐體。

一種顆粒分級(jí)方法，步驟如下：

一次風(fēng)攜帶混合粒徑/密度固體顆粒經(jīng)一次風(fēng)進(jìn)氣管3進(jìn)入旋風(fēng)分離器2后旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動(dòng)，混合粒徑/密度固體顆粒在離心力作用下逐漸移向旋風(fēng)分離器2器壁，其中的粗/重顆粒和一部分細(xì)/輕顆粒在與旋風(fēng)分離器2器壁碰撞摩擦后沉積，沉積的粗/重顆粒和細(xì)/輕顆粒在重力作用下進(jìn)入沉降分級(jí)器6；粗/重顆粒和細(xì)/輕顆粒經(jīng)二次風(fēng)進(jìn)氣管7通入的上升二次風(fēng)作用后，粗/重顆粒穿過沉降分級(jí)器6并進(jìn)入粗/重顆粒組收集器4，細(xì)/輕顆粒由二次風(fēng)夾帶返回旋風(fēng)分離器2；二次風(fēng)并入旋風(fēng)分離器2中上升的一次風(fēng)氣旋攜帶細(xì)/輕顆粒經(jīng)旋風(fēng)分離器2頂部尾風(fēng)出氣管1進(jìn)入細(xì)/輕顆粒組捕集器5。

所述的混合粒徑/密度固體顆粒的粒徑為0.01-2mm。

在沉降分級(jí)器2中上升二次風(fēng)氣速為0.01-10m/s。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)氣流攜帶混合粒徑/密度固體顆粒分離/分級(jí)的原理是：

一次風(fēng)攜帶混合粒徑/密度固體顆粒經(jīng)一次風(fēng)進(jìn)氣管3切向進(jìn)入旋風(fēng)分離器2后旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動(dòng)；固體顆粒受離心力作用在隨氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中移向旋風(fēng)分離器2器壁，粗/重顆粒由于質(zhì)量大移動(dòng)/偏析速度較細(xì)/輕顆粒更快，粗/重顆粒和一部分細(xì)/輕顆粒在與旋風(fēng)分離器2器壁碰撞摩擦后沉積；沉積的固體顆粒受重力作用下落，并以一定的初始速度進(jìn)入沉降分級(jí)器6；在沉降分級(jí)器6中有經(jīng)二次風(fēng)進(jìn)氣管7通入的上升二次風(fēng)，二次風(fēng)氣速為切割粒徑所對應(yīng)的終端速度；沉積的固體顆粒中終端速度高于二次風(fēng)氣速的粗/重顆粒，所受曳力小于重力，加速向下運(yùn)動(dòng)，并最終穿過沉降分級(jí)器6進(jìn)入粗/重顆粒組收集器4，沉積的固體顆粒中終端速度低于二次風(fēng)氣速的細(xì)/輕顆粒，所受曳力大于重力，先減速向下運(yùn)動(dòng)，后由二次風(fēng)夾帶向上運(yùn)動(dòng)返回旋風(fēng)分離器2；二次風(fēng)并入旋風(fēng)分離器2中上升的一次風(fēng)氣旋攜帶細(xì)/輕顆粒經(jīng)旋風(fēng)分離器2頂部尾風(fēng)出氣管1進(jìn)入細(xì)/輕顆粒組捕集器5。

相比于傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器進(jìn)氣口位于筒體上部、尾風(fēng)出氣管伸入筒體內(nèi)，形成下降外旋流和上升內(nèi)旋流，對粗/重、細(xì)/輕顆粒均具有非常高的分級(jí)效率；本發(fā)明設(shè)計(jì)的旋風(fēng)分離器內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)向上且行程縮短，氣流方向與懸浮的固體顆粒重力沉降方向相反，這一改進(jìn)帶來的好處是：壓降顯著降低，同時(shí)強(qiáng)化了細(xì)/輕顆粒的帶出，部分細(xì)/輕顆粒隨一次風(fēng)氣旋直接經(jīng)尾風(fēng)出氣管離開旋風(fēng)分離器，僅一部分細(xì)/輕顆粒隨粗/重顆粒進(jìn)入沉降分級(jí)器，降低了沉降分級(jí)器中粗/重顆粒與細(xì)/輕顆粒分級(jí)負(fù)荷；頂部進(jìn)料的沉降分級(jí)器中，顆粒停留時(shí)間短、濃度低、返混程度很低，下降粗/重顆粒與上升細(xì)/輕顆粒之間的相互干擾/裹挾得到緩解，保證了基于混合粒徑/密度顆粒終端速度差異獲得粗/重顆粒組與細(xì)/輕顆粒組高精度、高效分級(jí)；旋風(fēng)分離器與沉降分級(jí)器相互協(xié)同：混合粒徑/密度固體顆粒經(jīng)旋風(fēng)分離器分離和初步分級(jí)后，僅一部分細(xì)/輕顆粒隨粗/重顆粒進(jìn)入沉降分級(jí)器，有助于削弱沉降分級(jí)器中下降粗/重顆粒與上升細(xì)/輕顆粒之間的相互干擾/裹挾，而沉降分級(jí)器中的上升二次風(fēng)從底部進(jìn)入旋風(fēng)分離器后進(jìn)一步強(qiáng)化了旋風(fēng)分離器中細(xì)/輕顆粒的帶出。

本發(fā)明的有益效果是：基于混合粒徑/密度顆粒物料中粗/重顆粒與細(xì)/輕顆粒離心力和終端速度的差異，調(diào)節(jié)一次風(fēng)和二次風(fēng)氣速可實(shí)現(xiàn)切割粒徑靈活調(diào)變，且分級(jí)精度較高；操作簡便，構(gòu)造簡單，可應(yīng)用于常溫/高溫顆粒分級(jí)環(huán)境。

附圖說明

圖1是所述顆粒分級(jí)裝置中氣流攜帶混合粒徑/密度固體顆粒分離/分級(jí)示意圖。

圖2是實(shí)施例中的分級(jí)效果。

圖中：1尾風(fēng)出氣管；2旋風(fēng)分離器；3一次風(fēng)進(jìn)氣管；

4粗/重顆粒組收集器；5細(xì)/輕顆粒組捕集器；6沉降分級(jí)器；

7二次風(fēng)進(jìn)氣管。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本專利中公開的一種顆粒分級(jí)裝置及其方法，但本發(fā)明并不受下述實(shí)施例的限制。

實(shí)施例

實(shí)驗(yàn)所用顆粒分級(jí)裝置包括旋風(fēng)分離器2、沉降分級(jí)器6、粗/重顆粒組收集器4和細(xì)/輕顆粒組捕集器5；旋風(fēng)分離器2筒體頂部通過錐體連接尾風(fēng)出氣管1的入口端，入口端不伸入旋風(fēng)分離器2內(nèi)部，尾風(fēng)出氣管1的出口端與細(xì)/輕顆粒組捕集器5相連，旋風(fēng)分離器2筒體的下部設(shè)有一次風(fēng)進(jìn)氣管3，旋風(fēng)分離器2筒體底部為錐體結(jié)構(gòu)，與沉降分級(jí)器6頂部相連；沉降分級(jí)器6高徑比為20:1，沉降分級(jí)器6底部連接粗/重顆粒組收集器4，粗/重顆粒組收集器4上設(shè)有二次風(fēng)進(jìn)氣管7。

質(zhì)量比為1:1的20-40目和60-100目的海沙混合物，被流量為6.4m³/h的一次風(fēng)(空氣)攜帶由一次風(fēng)進(jìn)氣管3進(jìn)入所述顆粒分級(jí)裝置，混合粒徑固體顆粒進(jìn)料速率為10kg/h。

在二次風(fēng)氣速2.45-2.85m/s范圍內(nèi)，分級(jí)效果顯著，粗/重顆粒組收集器4中收集的物料粗細(xì)質(zhì)量比達(dá)10-40:1，粗料回收率接近或超過90％。分級(jí)氣速越大，粗/重顆粒組收集器4收集的物料中20-40目與60-100目顆粒質(zhì)量比越大，粗顆粒純度越高，但較高氣速下部分粗顆粒被帶出沉降分級(jí)器6，導(dǎo)致粗顆?；厥章视兴档汀４诸w?；厥章实慕档鸵馕吨嗟拇诸w粒物料隨細(xì)顆粒一起進(jìn)入細(xì)/輕顆粒組捕集器5，將導(dǎo)致細(xì)顆粒純度的下降，適宜的沉降分級(jí)操作區(qū)間應(yīng)綜合考慮粗/重顆粒組收集器4收集的物料中粗顆粒純度及其回收率，2.6m/s左右是較為合理的沉降分級(jí)氣速，該速度介于60目海砂終端速度ut，60＝2.0m/s與40目海砂終端速度ut，40＝3.2m/s中間，60-100目的細(xì)顆粒組隨分級(jí)氣流向上運(yùn)動(dòng)，20-40目的粗顆粒組向下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)分配，過高或過低氣速均不利于粗-細(xì)顆粒體系的充分分離/分級(jí)。