中国粉体网讯 按作用于粉体颗粒的流体介质不同，可将分级分为干式和湿式分级。湿式分级是以液体为分散介质。与干式分级相比，湿式分级的难题在于分级后的产品是以悬浮液形式存在，这就需要将液体和固体颗粒再次进行分离。因这一后处理过程较复杂，在一定程度上制约了湿式分级的工业化应用。干式分级通常为气流分级，是目前发展较快的分级方法。
气流分级机的发展经历了三个阶段，分别是：离心式分级机（第一代），旋风式分级机（第二代）以及涡流式分级机（第三代）。
1.涡流空气分级机分级原理与特点
涡流分级机主要由4部分组成：锥形进料斗和散料盘；一二次进风的蜗壳形旋风筒内，垂直装有一组气体导流叶片；分级转子和壳体；传动系统由电机、减速机及主轴等组成。
涡流空气分级机的示意图
分级机理
气流从两个平行对称的进风口切向进入分级机的蜗壳中，并沿螺旋形蜗壳经环形安置的导风叶片进入转笼外边缘和导风片内边缘之间的环形区。由于风机的抽吸作用，在转笼中心形成负压，使进入该环形区的气流除具有切向速度外，还具有指向轴心的径向速度。这股气流将绝大部分进入转笼，并在转笼中心处作90o转弯沿轴向折向排出管流出。
待分级的物料经上部喂料口撒落到撒料盘上经分散后,在重力的作用下进入到环形区，随气流被负压抽吸带到转笼外边缘附近，此时物料颗粒同时受到气流切向分速度给予的离心力和气流径向分速度给予的向心曳力的作用，在这二力的平衡下，物料产生分级。细颗粒随气流排出，经集粉器收集，粗颗粒与蜗壳壁相碰后，一边旋转一边下降落入底部的锥形排料斗排出。
物料颗粒在环形区的受力分析
涡流空气分级机的优良特性：
分级区形成均匀的水平旋流，为分级提供有利力场
气固两相均匀混合，物料分散性高
粉体处理量大，细粉产率高
操作参数易调节
涡流空气分级机是建材、矿物加工、化工、粮食加工、食品、医药等行业粉体制备系统中非常重要的设备之一。
2.涡流空气分级机的分类及性能
涡流空气分级机是采用水平涡流作为颗粒分散和分级手段，然后采用高速旋转的笼形转子分选。根据自身特点可按表2-1分类。
表2-1 涡流空气分级机的分类及性能
2.1 ACUCUT型分级机
ACUCUT型分级机
特点：分级精度高，切割粒径可小于1μm，分级粒径通过调整转子转速来实现。最大处理量达1t/h。此种分级的切割粒径为0.5~60μm，分级精度为d75/d25为1.3~1.7，转子转速为5000~7000r/min，粉体处理量为0.5~2000kg/h。
2.2 MSS分级机
MS型分级机是日本细川公司的标准型，分级粒径在5~150μm之间。MSS型分级机是MS型的改进型。
MSS分级机
特点：分级粒度细，可在1~2μm范围内进行分级；分级精度高，粒度分布窄；分级粒度范围在2~30μm。其分级处理能力为50~1500kg/h，空气量为15~150m3/min，转子转速为800~2300r/min，在高的转子转速下可使d97<2μm。
2.3 ATP型分级机
该机由德国Alpine公司研制生产，为一种叶轮转子式分级机。分级叶轮水平安装于分级机顶部。被分级的物料先经过预选区，使颗粒完全分散然后再通过分级轮分选。故由该分级机得到的产品收率比其它同类产品高得多。该机通常与流化床式气流磨或轮碾粉碎机等联合使用，为了克服叶轮转速太高所导致的生产能力下降问题，可将多个小直径分级叶轮并联。水平安装于分级机或粉碎机顶部，以提高生产能力并确保获得较细产品。
在此基础上，国内粉体设备厂商开发了类似产品，如上海化机三厂的 FYW 和 FQZ 型分级机、沈阳飞机研究所粉体公司的 FJJ 型分级机等。
2.4 MPS分级机
1.转轴；2.细粉出口；3.分级叶轮；4.圆柱型壳体；5.气流分布锥；6.二次气流入口；7.可调管；8.给料管；9.粗粒出口
MPS分级机
特点：分级物料范围广，在2~14μm之间任意调整分级点；适合于纤维状、薄片状、球状、似球状、块状、管状等各种干法微细分级；分级精度高，产品粒度分布狭窄，可与各种干式分级设备配套使用。
2.5 O-Sepa分级机
O-Sepa分级机较离心、旋风式前二代分级机，在分级理论上有所突破。它采用平面涡流分级理论。待分级的物料颗粒处于平面涡流场中，颗粒受力的大小、方向一致，力场均匀稳定，颗粒间无干扰。同时细粉的收集采用组合式袋式收尘系统，分离效率高，因此，O-Sepa分级机分级效率较高。
在 O-Sepa 分级机基础上，国内外学者相继开发了各具特点的高效分级机，如 LHC 型立轮式分级机，德国 Christian Pfeifer 公司推出的 SLV 型立轮式分级机。
3.影响涡流空气分级机分级性能的操作条件
影响涡流分级机分级精度和分级效率的主要结构因素包括转子叶片、导向叶片以及物料分散装置等。而对于一个结构确定的涡流空气分级机，最重要的操作参数包括三个方面：进料速度、转笼速度以及风量。
3.1进料速度
进料速度是指单位时间内进入到涡流空气分级机中物料量。其值的大小决定了分级机的粉体处理量和产量，而且也是影响分级机分级性能最重要的因素之一。从节能角度讲，应尽量增大进料速度，即增加处理量和产量。但在分级过程中，当其它操作参数不变时，随着进料速度的增加，分级效率和分级精度下降。这是因为当进料速度增加，分级机内固体颗粒浓度（单位风量中的物料量）增大时，粗细颗粒之间的碰撞、团聚现象加剧，导致物料分散性变差，粗、细颗粒相互混杂增加。因此在涡流空气分级机选型和操作时不能单纯以增大处理量为目的，而应考虑在气流介质中适宜的颗粒浓度。
3.2转笼转速
转笼转速虽然对分级性能有很大的影响，但转速的提高也不是无止境的，首先它受到机械本身的限制，转速太高对设备的加工和运转都会带来问题。其次，从流场对分级性能的影响来看，当转笼转速升高达到某一转速范围时，会使叶片间流场的湍流度增大，颗粒的分级受到影响，分级效率下降。因而在实际分级过程中，必须根据模型实验和具体工况，综合考虑，而不是简单地增加转速以达到超细分级目的。
3.3风量
风量是指单位时间内由两侧进风口进入到分级机中的空气量。它也是涡流空气分级机操作中重要的工艺参数之一。一方面，风量的大小直接影响分级粒径的大小。由分级机理可知：当风量增大时，气流给颗粒的粘滞力就越大，部分粗粉物料可能被带到细粉中，细粉的粒度就会增大，导致分级粒径增加。所以从这一角度考虑，往往不希望增大风量。但另一方面，风量的大小还决定了气流承载物料的能力，如果风量太小，则气流不能在分级区域内产生足够的负压，不利于细粉的迅速排出，也影响涡流空气分级机的产量和分级效果。
综上所述，涡流空气分级机的风量必须要选取一个最佳值，并且要与转速配合以达到好的分级效果。从分级的实际过程看，最好是在风量和转速都较高的情况下进行分级。因为风量太小不利于物料的输送，而转速太小又不能分离出微细颗粒。
参考资料：
冯永国.涡流空气分级机结构与分级性能研究
杨庆良.涡流空气分级机流场的数值模拟与测量研究
孙树峰.涡流空气分级机分级特性研究
（中国粉体网编辑整理/三昧）
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