细粉物料超声辅助筛分的机理研究

Most of the ultrasonic auxiliary screening equipments in domestic markert are designed blindly because of the lacking of the ultrasonic auxiliary screening mechanism. So in this project, the mechanism of the ultrasonic auxiliary screening of fine powder material is studied.. The project is aim to reveal the mechanism of ultrasonic auxiliary fine powder materials screening. The powder particles technology, ultrasonic technology, discrete particle dynamics and vibration theories are combined and comprehensive consider the van der Waals force, the electrostatic force factors, and the DLVO theory to build the fine powder materials reunion model. The discrete element theory and the statistical energy analysis (SEA) are combined to study reunion materials movement behavior in ultrasonic excitation. The orthogonal experiment technique and the optimization method are applied to choose the best combination parameters of typical material vibration and ultrasonic screening.. The project is expected to build mathematical model of and vibration and ultrasonic mixed screening process, and get the relationship of the material properties and ultrasonic frequency and amplitude, and realize the best combination parameters choice of typical material vibration and ultrasonic screening, so as to improve the fine powder material screening efficiency, thoroughly master the mechanism of ultrasonic auxiliary fine powder materials screening.

针对目前国内因超声辅助筛分的机理缺乏而导致超声辅助筛分设备盲目设计的现状，提出进行超声辅助细粉物料筛分的机理研究。. 本项目以揭示超声辅助细粉难筛物料筛分的机理为目标，以粉体颗粒技术、超声波技术、散体动力学和机械振动学为基础，综合考虑范德华力、静电力等因素，结合DLVO理论建立细粒物料的团聚模型；采用离散元理论和统计能量方法研究团聚物料在超声激励下运动行为；采用正交试验和优化方法选择典型物料振动与超声筛分时最佳组合参数。. 项目预期将建立振动与超声混合筛分过程的数学模型，获得物料特性与超声频率和振幅的关系，实现典型物料振动与超声筛分时最佳组合参数选择，从而提高细粉物料的筛分效率，彻底掌握超声辅助细粉难筛物料筛分的机理。

筛分广泛应用于冶金、矿业、化工、医药等工业领域，是物料颗粒分离的主要技术之一。细粉物料颗粒筛分是一个比较复杂的过程，由于颗粒间存在强烈的范德华作用力，具有强吸附性，易于粘结成团聚体，从而堵塞筛孔，使筛分效率低下。针对目前国内超声辅助筛分的机理缺乏而导致超声辅助筛分设备盲目设计的现状，因此，本文提出了超声波辅助细粉物料筛分的机理研究。本文主要的研究内容如下三个方面：.首先，对超声波作用下细粉颗粒团聚体分散的机理进行了理论分析，结合DLVO理论,并根据颗粒在筛分中由范德华力和超声波振动产生的能量和作用力，建立了颗粒的能量模型和受力模型。其次，对超声波振动筛进行了动力学及运动学分析，并对筛面物料在振动筛振动与超声振动综合作用下进行了运动分析；.其次，利用离散元法，在EDEM中对细粉物料颗粒团聚体凝聚和超声波作用下的分散过程进行了模拟。同时，对颗粒的分层与透筛过程进行了模拟研究，比较了不同形状颗粒对分层过程的影响和有无超声波振动的分层效果，模拟分析了不同的振动参数对物料颗粒透筛的影响。探索了物料颗粒的分层透筛机理，获得了物料颗粒透筛时的最佳振动参数；.最后，以硅粉为研究对象,通过实验对超声波辅助破坏物料团聚性、吸附性的机理进行了实验验证。研究结果表明，超声波振动能够有效地打散颗粒团聚体，解决筛孔堵塞的问题，从而显著地提高筛分效率。同时,对影响筛分效率的各种振动参数进行了实验验证研究，获得了硅粉物料在振动筛振动与超声波振动共同作用下筛分时的最佳组合参数。