1物料的粒度组成及分析.ppt

固体物料分选学Solid materials processing第一篇 选前准备Ore Preparation1选前准备Ore Preparation（1）作用： 选前准备是对固体物料进行有效分选的首要前提•使物料中的不同组分彼此解离；•为选别作业提供适宜的给料粒度2）组成：•破碎、筛分；•磨碎、分级3）重要技术指标：•给料和产品的粒度组成 21 物料的粒度组成及分析Particle size distribution & size analysis for material•1.1 粒度组成及粒度分析 Particle size distribution & size analysis•1.2 筛分分析 Sieve analysis•1.3 粒度特性方程 Mathematical representation (The equations of particle-size distribution)31.1 粒度组成及粒度分析Particle size distribution & Size analysis•1.1.1 粒度及其表示方法 Particle size and its presentation methods•1.1.2 粒度分析方法 Size analysis methods (particle size measuring methods)41.1.1 粒度及其表示方法Particle size and its presentation methods•粉碎、磨碎和分选过程所处理的物料，都是尺寸大小不一、形状各式各样的松散粒群。

对于这类松散物料，技术上通常引入“粒度”、“粒级”、“粒度组成”及“平均粒度”来描述粒群的特征5粒度Particle size•颗粒或粒子大小的量度表明物料粉碎的程度，一般用mm（或μm）表示•在实际工作中，粒度通常借用“直径”一词来表示，记为d•表示单颗粒的粒度 平均直径计算公式：d=(a+b+c)/36•The exact size of an irregular particles cannot be measured. The terms length, breadth, thickness, or diameter have little meaning because so many different values of these quantities can be determined. The size of a spherical particle is uniquely defined by its diameter. For a cube, the length along one edge is characteristic, and for other regular shapes there are equally appropriate dimensions.•不规则颗粒的精确粒度是不能测定的，长、宽、厚度或直径之类的量词都没有多大的意义，因为对这些量都可以测出许多不同的数值。

球形颗粒粒度的唯一定义是它的直径；立方体的特征尺寸是它一边的长度；而对其他的规则形状颗粒也同样有合适的量度7•For irregular particles, it is desirable to quote the size of a particle in terms of a single quantity, and the expression most often used is the “equivalent diameter”. This refers to the diameter of a sphere that would behave in the same manner as the particle when submitted to some specified operation.•对于不规则颗粒，最好用单一的量表示颗粒的大小，常用的表示方法是“等效直径”这是指在某一特定过程中能发生与该颗粒相同的行为的球体的直径8•The equivalent diameters usually depends on the method of measurement. Several equivalent diameters are commonly encountered. For example, the Stokes´ diameter is measured by sedimentation and elutriation techniques; the projected area diameter is measured microscopically and the sieve-aperture diameter is measured by means of sieving. •等效直径往往因测量方法而异。

常见的等效直径有几种，例如，通过沉降和淘析技术测定的斯托克斯直径(p208)，用显微镜测定的投影面积直径以及通过筛分确定的筛孔直径等9粒级size range•用某种方法（如筛分）将粒度范围较宽的碎散物料粒群分成粒度范围较窄的若干个级别，这些级别就称为粒级•表示方法粒级通常用上限尺寸和下限尺寸来表示10粒度组成size distribution•是指记录碎散物料粒群中各个粒级的质量分数或累积质量分数的文字资料，它表明物料的粒度构成情况，是对碎散物料粒度分布特征的一种数字描述11平均粒度average particle size•碎散物料粒群中颗粒粒度大小的一种统计表示方法•单一粒级的平均粒度：•混合粒群的平均粒度：统计学求平均值 Statistical SizeØ加权算术平均粒度: Arithmetic Mean SizeØ加权几何平均粒度: Geometric Mean SizeØ调和平均粒度: Harmonic Mean Size•说明：ü对同一粒群，用不同方法计算的平均粒度值不同 加权算术平均粒度＞加权几何平均粒度＞调和平均粒度ü计算时粒级分的越多，这3种平均粒度的数值越接近，计算结果越准确。

实际中，当每个粒级的上限粒度和下限粒度之比不大于 时,常采用加权算术平均粒度表示碎散物料粒群的平均粒度.12偏差系数deviation•平均粒度虽然反映了一个碎散物料粒群中颗粒粒度的平均大小，从一个侧面描述了这一物料的粒度特征，但它并不能全面地说明物料的粒度特征尽管两个碎散物料粒群具有相同的平均粒度，但它们各个相同粒级的质量分数却完全不同由此可见，平均粒度并不能全面地说明物料的粒度特征为了更充分地描述物料的粒度特征，在实际工作中，除采用平均粒度外，还引入偏差系数来描述物料中颗粒粒度的均匀程度•偏差系数的计算公式： 标准差计算公式：•K偏＜40％，均匀粒群； K偏＝40％～60％，中等均匀粒群； K偏＞60％，不均匀颗粒131.1.2 粒度分析方法Particle size analysis•粒度分析:确定物料粒度组成的试验•Size analysis of the various products of a mill constitutes a fundamental part of laboratory testing procedure. It is of great importance in determining the quality of grinding and in establishing the degree of liberation of the values from the gangue at various particle sizes. In the separation stage, size analysis of the products is used to determine the optimum size of the feed to the process for maximum efficiency and to determine the size range at which any losses are occurring in the plant, so that they may be reduced.•选矿厂各种产品的粒度分析是实验室试验过程的一个基本组成部分，它对确定磨矿质量以及有价矿物和脉石在各种粒度下的解离度具有重要意义。

在分选阶段，产品的粒度分析用于确定效率最高时的最佳给矿粒度，以及确定选矿厂产生各种损失量时的粒度范围，以便减少损失14•It is essential, therefore, that methods of size analysis must be accurate and reliable, as important changes in plant operation may be made on the results of the laboratory tests.•因此，粒度分析的各种方法要求必须准确、可靠这很重要，因为选厂可能根据实验室试验结果对操作作出重大变革15粒度分析的重要性•粒度分析是固体物料分选学中的一项重要工作：Ø针对不同粒度范围的物料，采用不同的分选方法；Ø确定分选工艺流程和选择分选设备时，待分选物料的粒度组成是一个必须考虑的重要因素；Ø在评价分选作业的实际工作效果和分析生产过程时，也常常需要对给料和产物进行粒度分析 因此，对于固体物料的分选过程，粒度分析问题是一个基本手段，是技术工作中的一项基本操作方法16常用方法common methods of size analysisu筛分分析法 Sieve analysisu水力沉降分析法 hydro-sedimentation methodsu显微镜分析法 Microscopic sizing17筛分分析法Sieve Analysis•简称筛析法，就是利用筛孔大小不同的一套筛子对物料进行粒度分析的方法。

•适用的物料粒度范围：100～0.01mm，粒度大于0.1mm的物料多用干筛，粒度在0.1mm以下的物料则常采用湿筛•得到的是颗粒的几何尺寸•优点：设备简单、操作容易•缺点：颗粒形状对分析结果的影响较大18水力沉降分析法 Hydro-sedimentation Methods•简称水析法，就是利用不同粒度的颗粒在水中沉降速度的差异，将物料分成若干粒度级别的分析方法•测量结果是具有相同沉降速度的颗粒的当量直径，而不是颗粒的实际尺寸（几何尺寸）•特点：既受颗粒大小的影响，又受颗粒密度和形状的影响•适用范围：0.05～40μm物料19显微镜分析法 Microscopic sizing•在显微镜下对颗粒的尺寸和形状直接进行观测的一种粒度分析方法•应用：p检查分选作业的产品p校正水析法所得到的分析结果p研究物料的结构构造•适用范围：0.005～50μm20Some methods of particle-size analysismethodApproximate useful range (microns)Testing sievingElutriationMicroscopy (optical)Sedimentation (gravity)Sedimentation (centrifugal)Electron microscopy100000-1040-550-0.2540-15-0.051-0.005211.2 筛分分析•最古老的粒度分析方法之一，也是目前实验研究和生产实践中应用最多的粒度分析方法。

•实质：让已知质量的物料连续通过筛孔逐层减小的一套筛子，从而把物料粉成不同的粒度级别•Sieve analysis is one of the oldest methods of size analysis and is accomplished by passing a known weight of sample material successively through finer sieves and weighing the amount collected on each sieve to determine the percentage weight in each size fraction. Sieving is carried out with wet or dry materials and the sieves are usually agitated to expose all the particles to the openings. 筛析是最古老的一种粒度分析方法，做法是使已知重量的试料相继通过逐个变细的筛网，并称量每个筛网上所收集的试料量，计算出每个筛级的重量百分数。

筛分可以用湿料，也可以用干料，筛子要振动，以便使所有颗粒都能与筛孔接触221.2.1 筛分分析的工具The tool of particle-size analysis•标准筛(standard test sieves)标准筛是一套筛孔尺寸有一定比例、筛孔大小和筛丝直径均按照标准制造的筛子•筛序(Sieve series)：在使用标准筛时，需要按照筛孔的大小从上到下依次将各个筛子排列起来，这时各个筛子所处的层位次序叫做筛序•筛比(Sieve scale)：在叠好的筛序中，相邻两个筛子的筛孔尺寸之比称为筛比•基筛：作为基准的筛子23标准筛的种类Standard test sieves•泰勒标准筛 Tyler Series•国际标准筛 International Test Sieve Series•德国标准筛 German Test Sieve Series24泰勒标准筛Tyler series•用筛网每一英寸（25.4mm）长度上所占有的筛孔数目作为各个筛子号码的名称•网目(mesh)：筛网上每英寸长度内所具有的方形筛孔的个数•两个序列：（1）基本序列：筛比 ＝1.414；（2）附加序列：筛比 ＝1.189。

•基筛：200目筛子，筛孔尺寸为0.074mm•美国、英国、加拿大等国采用25国际标准筛 International Test Sieve Series•基本筛比 ＝1.259•附加筛比ü =1.41ü =1.99•法国、前苏联等国采用26德国标准筛 German Test Sieve Series•1厘米长的筛网上的筛孔数或1平方厘米面积上的筛孔数•特点：筛号（目数）与筛孔尺寸（mm）的乘积约等于6；规定筛丝直径等于筛孔尺寸的2／3，各层筛子的筛网有效面积（所有筛孔的面积与整个筛面面积之比，用百分率表示）等于36％27标准统一•为了便于国际间的技术交流，国际标准化组织（International Standardization Organization，缩写为ISO）采用这种方案来协调两类并存的筛制（泰勒标准筛与国际标准筛），提出以R20／3为主序列，它是以1mm筛孔作为基筛，筛比为： ，辅助系列筛比为 该方案为各国所接受，使标准日趋统一•我国各厂制造的标准筛基本与泰勒筛相近。

28常见标准筛制•见教材P9291.2.2 筛分分析方法 Methods of Sieve Analysis•筛析物料量 Sample Weight•筛分方法 Methods of Sieve Analysisü干筛 Dry Sievingü湿筛 Wet Sievingü干筛和湿筛联合 Wet and Dry Sieving30筛析物料量 Sample Weight•物料筛析时所用的最小代表性试样量与试样的粒度有关，可按下列数值选取： 最大块尺寸（mm）0.10.30.51351020样品最小重量（kg）0.0250.050.10.20.5252031干筛 Dry Sieving•适用范围:物料含水、含泥较少，对分析结果要求不很严格时，可以直接进行干筛•方法：将选好的标准筛按顺序套好，把物料倒入最上层筛面，盖好筛盖，放在振筛机上筛分15～30min然后依次将细层筛取下，用手筛在试样布上作检查筛分如果在1min内所得筛下物小于筛上物料的1％（或原料量的0.1％），则认为筛分已到“终点”否则放在振筛机上继续筛到“终点”32湿筛 Wet Sieving•适用范围:物料粒度细、粘度大，对分析结果要求严格。

•方法：一般采用单个细筛，在水溶液中进行如果在1min内所得筛下物小于筛上物料的1％（或原料量的0.1％），则认为筛分已到“终点”33干筛和湿筛联合 Wet and Dry Sieving•适用范围：物料粘结严重，对分析结果要求比较严格•选用细筛（如200目筛子）进行湿筛，待矿泥或细粒筛除干净后将筛上物烘干称重，根据原试样重量及筛上物重量推算筛下物重量筛上物进行干法筛分，最底层筛的筛下物仍并入湿筛的筛下物合并计算筛析结束后，各粒级总重量与原试样重量之差不得超过原试样重量的1％，否则应重做341.2.3 筛析结果处理Presentation of Size Distribution Data•在筛析达到规定的误差范围时，可以把各筛检级别的实际重量作为100％计算；也可以用原试样的重量为100％、而把损失量加入最细级别，认为筛析时呈灰尘飞扬了•级别产率：该级别的重量占被筛物料总重量的百分率•累积产率：（1）筛上累积产率(cumulative percent oversize)，又称正累积产率，是大于某一筛孔的各个级别产率之和，即表示大于某一筛孔的物料占原料的百分率2）筛下累积产率(cumulative percent undersize) ，又称负累积产率，是小于某一筛孔的各级别产率之和，即表示小于某一筛孔的物料共占原料的百分率。

•表示方法：（1）表格法（2）曲线法35表格法Tabular Representations•把筛析结果填入规定的表格内•常用表格形式：36曲线法Graphic Representation•把筛析结果在坐标纸上用曲线的形式描述出来这种按照筛析结果绘制出的曲线叫做粒度特性曲线，它直观地反应出被筛析物料中任何一个粒级的产率与颗粒粒度之间的关系•粒度特性曲线：横坐标表示物料粒度，纵坐标表示累积产率，采用直角坐标系•粒度特性曲线的类型：（1）算术累积粒度特性曲线（2）半对数累积粒度特性曲线（3）全对数累积粒度特性曲线•不同形状的粒度特性曲线37算术累积粒度特性曲线38半对数累积粒度特性曲线39全对数累积粒度特性曲线40不同形状的粒度特性曲线•比较多个物料的粒度组成情况•曲线的形状直观地反映了物料的粒度组成特性凸曲线A细级别产率小，粗级别产率大，即凸曲线表明物料中粗级别占多数反之，凹曲线C表示物料中细级别占多数而直线分布B表示各级别物料量相同，物料分布均匀•曲线上两个粒度纵坐标的差值即表示此级别内的物料产率41粒度特性曲线的应用•可以求出任意粒级产率；•求物料中最大块直径；•判别物料的粒度特性。

42曲线法的特点•印象直观，可以求任意级别的产率，筛上累积产率和筛下累积产率对数坐标轴曲线不仅克服了算术坐标轴上细级别部分拥挤难以表示及难以应用的特点，而且有助于研究物料的粒度分布规律，因为破碎机磨矿以后的单一矿物矿石，其筛下对数累积曲线大部分是直线431.3 粒度特性方程Mathematical Representations•实践中遇到的碎散物料都是由不同粒度组成的多级分散颗粒系统对各种碎散物料进行大量粒度分析后发现：在物料的粒度范围内，物料的粒度分布是连续的，任意大小的粒度均存在，并有它们对应的产率因此，各个粒级的产率Y与粒度d之间存在着函数关系，或者说，产率是粒度的函数，即：Y＝f（d），产率和粒度之间的函数关系，反映了物料的粒度组成特性，这样的函数方程式称为粒度特性方程44粒度特性方程•不同物料的粒度特性有差异，即使同种物料用不同数学方法处理也可以得到不同形式的粒度特性方程，因此，粒度特性方程不是唯一的目前提出的粒度特性方程有十多种，已经验证的有用的只有几种在物料粉碎的研究工作中，常用的有两种：（1）盖茨－高登－舒曼（Gates－Gaudin－Schuhman，简称GGS）粒度特性方程（2）罗逊－拉姆勒（Rosin－Rammler，简称R-R）粒度特性方程45GGS粒度特性方程 y－筛下产物的负累积产率； K－粒度模数，即理论最大粒度（x最大），当筛孔宽（x）与它相等时，全部物料都进入筛下，y=100%； a－与物料性质有关的参数，破碎产物的a值介于0.7～1.0之间。

•适用范围：颚式破碎机和圆锥破碎机的破碎产物粒度特性曲线从0到破碎机排料口范围内的粒级都近似符合46R－R粒度特性方程 R－大于x粒级的累积产率； x－颗粒直径或筛孔宽； b－与产物粒度有关的参数； n－与物料性质有关的参数•适用范围：破碎的煤、细碎的矿石、磨碎的矿石和水泥等，锤碎机、球磨机和分级机的产物粒度也常与这一方程相吻合47粒度特性方程的应用•计算碎散物料的比表面积；•计算碎散物料的平均粒度；•计算碎散物料某一粒级的筛分效率；•研究破碎和磨碎过程的重要手段。