一种用于颗粒精准分级的流化筛分装置及方法

技术领域

本发明涉及颗粒分级技术领域，特别是涉及一种用于颗粒精准分级的流化筛分装置及方法。

背景技术

颗粒分级技术广泛应用于选矿行业和电解铝等窄粒径粉体行业。氧化铝粒度及其分布对电解铝是非常重要的，是砂状氧化铝的首要控制指标。砂状氧化铝粒度较粗且均匀、强度好，比表面积大、溶解性能及流动性能好，电流效率高。因此，为得到大颗粒砂状氧化铝，需将原料氢氧化铝颗粒进行精准分级，分级后的氢氧化铝大颗粒用于生产砂状氧化铝，小颗粒可作为晶种继续参与反应结晶。

一般认为，厘米级别以上的大颗粒分级可用筛分或沉降法，但对于微米级颗粒，一方面，由于介尺度效应，在流动的过程中大颗粒中不可避免地会夹带小颗粒，导致分级效果不理想，采用流体力学分级方法虽然效率高，但存在准确度差、精度低等缺陷，另一方面，颗粒之间在分级时激烈的碰撞和摩擦，使微细颗粒表面产生静电，再加上小颗粒之间的分子吸引，进而大小颗粒之间会发生严重的团聚现象，导致小颗粒无法有效分离，虽然筛分分级方法对获取目标小颗粒的准确性好、分离精度高，但若目标产物是大颗粒其分级准确性和分级精度大幅降低，再加上因常见的筛网堵塞等原因导致其分级效率严重低下，满足不了规模化大生产的需求。因此，微米级颗粒的充分分散是筛分方法能精准分级的前提条件。

然而目前工业上常用的水力旋流器、螺旋分级机和振动筛等颗粒分级装备，在分级过程中，普遍欠缺对颗粒的分散作用，再加上颗粒因介尺度作用而导致的鱼钩效应，采用流体力学方法分级(包括水力旋流器和螺旋分级机)的精度一般低于70％，而采用筛分方法(如振动筛)虽然可以达到较高的分级精度，但由于小颗粒被夹带和摩擦起电团聚而导致分级效率低下，而且其在利用筛网进行分级的过程中，还存在筛面磨损严重、物料在筛面堆积、筛孔易被颗粒堵塞等问题，进一步降低了分级效率和分级精度，难以满足日益增长的颗粒精准分级(分级精度≥90％)和大处理量的需求。基于此，有必要提出一种用于颗粒分级的新型筛分技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于颗粒精准分级的流化筛分装置及方法，以解决上述现有技术存在的由于小颗粒被夹带和摩擦起电团聚而导致分级准确性差、分级精度低及分级效率低下的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种用于颗粒精准分级的流化筛分装置，包括：

液体容器，内部用于盛放液相导电介质，所述液相导电介质能够消除待分级浆料中颗粒间的静电作用；所述液体容器底部还设置有细颗粒出料口；

滚筒筛，通过连接结构转动安装于所述液体容器上方，且所述滚筒筛的底部嵌入所述液体容器内，以被所述液体容器的所述液相导电介质浸没；所述滚筒筛包括滚筒骨架和设置于所述滚筒骨架外周的筛网，所述滚筒筛上设置有进料口和滤渣出料口，所述筛网允许所述待分级浆料中的液相及满足分级精度的细颗粒通过并进入所述液体容器；

旋转驱动机构，用于驱动所述滚筒筛转动，以搅动所述液相导电介质，并利用所述滚筒筛内所述液相导电介质提供的流体力学环境分散所述待分级浆料中发生团聚的颗粒。

可选的，所述液体容器的底部设置为锥形排料斗，所述锥形排料斗的底端开设所述细颗粒出料口；

或者，所述液体容器的底部沿所述滚筒筛内物料的流动方向依次设置有多个锥形排料斗，任意一所述锥形排料斗的底端均开设有所述细颗粒出料口。

可选的，所述液体容器的底部沿所述滚筒筛内物料的流动方向依次设置有两个所述锥形排料斗，任意一所述锥形排料斗的底端均开设有所述细颗粒出料口。

可选的，所述滚筒筛还包括与所述滚筒骨架同轴连接的筒轴，所述连接结构包括轴承座和轴承，所述轴承座设置于所述液体容器上，所述筒轴通过所述轴承与所述轴承座转动相连。

可选的，所述滚筒筛还包括与所述滚筒骨架同轴连接的筒轴，所述连接结构包括机架、轴承座和轴承，所述机架布置于所述液体容器的两侧，所述轴承座设置于所述机架上，所述筒轴通过所述轴承与所述轴承座转动相连。

可选的，所述进料口和所述滤渣出料口分别设置于所述滚筒筛的轴向两端，所述滚筒骨架的内壁还设置有由所述进料口向所述滤渣出料口延伸的螺旋导叶，以将被所述筛网拦截在内的颗粒传送至所述滤渣出料口。

可选的，所述滚筒筛水平或倾斜设置，且倾斜设置时，所述滚筒筛由所述进料口至所述滤渣出料口向上倾斜，倾斜角度不大于15°。

可选的，所述滚筒筛包括由所述进料口至所述滤渣出料口依次排布的第一圆柱段、锥台段和第二圆柱段，其中，所述第一圆柱段的直径大于所述第二圆柱段的直径，所述锥台段的大头端与所述第一圆柱段相连，小头端与所述第二圆柱段相连。

可选的，所述螺旋导叶上间断开孔，所述螺旋导叶的螺距为所述第一圆柱段直径的1/10～1/5。

可选的，还包括封盖于所述液体容器上方的顶盖，以将所述滚筒筛封装于所述液体容器和所述顶盖之间。

本发明还提出一种用于颗粒精准分级的流化筛分方法，采用上述的用于颗粒精准分级的流化筛分装置实施，包括：

向所述液体容器内注入液相导电介质，并使所述液相导电介质浸没所述滚筒筛底部；

向转动的所述滚筒筛内注入待分级浆料，以利用所述液相导电介质以及所述液相导电介质被所述滚筒筛搅动所产生的流体力学，分散所述待分级浆料中发生团聚的颗粒，完成对所述待分级浆料中颗粒的预分散处理；

所述待分级浆料中的液相及预分散处理后满足分级精度的细颗粒通过所述筛网进入所述液体容器，并在所述液体容器中沉降；预分散处理后不满足分级精度的粗颗粒被所述筛网截留在所述滚筒筛内，完成颗粒分级。

可选的，所述滚筒筛在所述液相导电介质中的最大浸没深度为所述滚筒筛直径的1/10～2/3，且所述滚筒筛内的液面高度高于所述液体容器内的液相导电介质液面高度。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提出的用于颗粒精准分级的流化筛分装置，结构新颖合理，将液体容器与滚筒筛配合使用，可通过滚筒筛的转动为液体容器内液相导电介质提供适宜的流体力学环境，使待分级浆料中的团聚颗粒先被流化，实现颗粒之间的初步分散、分离，然后再利用滚筒筛筛网的精准截留功能进行颗粒筛分，解决了现有颗粒分级设备存在的因夹带或聚团导致的分级准确度差、精度低和效率低的问题，可实现微米级颗粒精准分级，进而获得具有窄粒径且单峰分布的粉体。

同时，由于颗粒进行了预分散处理，再配合滚筒筛内外浆液对筛网的冲刷，有效避免了颗粒在筛网表面堆积、堵塞，也避免了团聚大颗粒对筛网的磨损，有利于延长滚筒筛的使用寿命。

本发明提出的用于颗粒分级的筛分方法，采用上述用于颗粒分级的筛分装置实施，不仅实现了固体颗粒的精准分级，而且解决了现有颗粒分级设备存在的因夹带或静电作用导致的分级效果差、分级精度低且分级效率低的问题，可实现微米级颗粒精准分级。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的用于颗粒分级的筛分装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所公开的用于颗粒分级的筛分装置装配有顶盖时的结构示意图；

图3为本发明实施例所公开的滚筒筛的整体结构及安装示意图；

图4为本发明实施例所公开的滚筒筛中滚筒骨架与螺旋导叶的结构示意图；

图5为本发明实施例所公开的液体容器的整体结构示意图；

图6为本发明实施例所公开的液体容器的俯视图。

其中，附图标记为：

100、用于颗粒精准分级的流化筛分装置；

1、液体容器；11、细颗粒出料口；12、挡板；

2、滚筒筛；21、滚筒骨架；211、圆环架；212、长条架；22、筛网；23、进料口；24、滤渣出料口；25、筒轴；26、螺旋导叶；27、第一圆柱段；28、锥台段；29、第二圆柱段；

3、旋转驱动机构；31、电机；32、传动轮；33、皮带；

4、连接结构；41、机架；42、轴承座；43、轴承；

5、顶盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的之一是提供一种用于颗粒精准分级的流化筛分装置，以解决现有技术存在的由于小颗粒被夹带和摩擦起电团聚而导致分级准确性差、分级精度低且分级效率低下的问题。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述用于颗粒精准分级的流化筛分装置实施的用于颗粒精准分级的流化筛分方法，以解决现有技术存在的由于小颗粒被夹带和摩擦起电团聚而导致分级准确性差、分级精度低且分级效率低下的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种用于颗粒精准分级的流化筛分装置100，包括液体容器1、滚筒筛2和旋转驱动机构3，其中，液体容器1内部用于盛放液相导电介质，液相导电介质能够消除待分级浆料中颗粒间的静电作用；液体容器1底部还设置有细颗粒出料口11；滚筒筛2通过连接结构4转动安装于液体容器1上方，且滚筒筛2的底部嵌入液体容器1内，以在实际筛分工作中，被液体容器1的液相导电介质浸没；滚筒筛2包括滚筒骨架21和设置于滚筒骨架21外周的筛网22，滚筒筛2上设置有进料口23和滤渣出料口24，筛网22允许待分级浆料中的液相及满足分级精度的细颗粒通过并进入液体容器1，筛分出细颗粒进入液体容器1后发生沉降，筛分结束后可经细颗粒出料口11排出；不满足分级精度的粗颗粒则被筛网22拦截在滚筒筛2内，可经滤渣出料口24排出。上述的旋转驱动机构3主要用于驱动滚筒筛2转动，由于滚筒筛2底部局部浸没在液体容器1内的液相导电介质中，且滚筒筛2内的待分级浆料由于重力堆积在滚筒筛2底部，所以当滚筒筛2被驱动转动时，会搅动液体容器1的液相导电介质，使液相导电介质发生湍流，从而形成流体力学初步分级，此时可利用液相导电介质的流体力学(流动性)分散待分级浆料中发生团聚的颗粒，此处发生团聚的颗粒，既包含由大(粗)颗粒夹带小(细)颗粒形成的团聚颗粒，又包含由于摩擦起静电而形成的团聚颗粒。

上述用于颗粒精准分级的流化筛分装置100，通过设置液体容器1与滚筒筛2配合使用，并使滚筒筛2底部浸没于液体容器1中液相导电介质一定深度，一方面滚筒筛2内液相导电介质可消除待分级浆料中颗粒间的分子引力以及小颗粒在分级过程中因相互摩擦而产生的静电作用，避免颗粒间因静电作用导致的聚集成团，有利于促进小颗粒与大颗粒的有效分离；另一方面，滚筒筛2连续转动，为液体容器1中液相导电介质带来持续扰动，使液体容器1上部一定高度内的液相导电介质形成并保持强湍流环境，利用筛网22内液相导电介质的流体力学环境，可实现微细颗粒的充分散式流态化，从而有效抑制颗粒夹杂并大幅降低筛面需分离颗粒的浓度，有利于提高颗粒的分级效率。此外，滚筒筛2内的待分级浆料因始终处在液相导电介质中，避免了待分级浆料由于水分流失导致的板结固化，不仅如此，滚筒筛2的旋转可使塞堵在筛网孔内的固体颗粒在流体力学和自身重力的作用下重新掉落于待分级浆料中，有效防止筛网堵塞；再者，滚筒筛2底部浸没于液相导电介质中一定深度且滚筒筛内浆料液面高度高于液体容器1中液相导电介质的液面，有利于浆料中的液体进入液体容器1中，一定深度的浸没有效避免了母液(即浆料)夹带和被分级的颗粒重新返回滚筒筛2内导致的分级精度降低。

由此可见，上述用于颗粒精准分级的流化筛分装置100，适用于微米级颗粒分级筛选，其对颗粒大小的精确筛选，取决于所选取滚筒筛2筛网的孔隙直径。通过设置液体容器1与滚筒筛2配合使用，可通过液体容器1内液相导电介质提供的流体力学环境使待分级浆料中的团聚颗粒先被预分散处理，使颗粒先充分散式流态化，然后再利用滚筒筛2的精准截留功能进行颗粒筛分，通过将流体力学的水力分级与滚筒筛筛网的准确截留功能相结合，不仅实现了固体颗粒的精准分级，而且解决了现有颗粒分级设备存在的因夹带和静电作用及筛网堵塞导致的分级效果不理想的问题。

本实施例中，液体容器1的底部设置为锥形排料斗，锥形排料斗的底端开设细颗粒出料口11，锥形排料斗的设置有利于液体容器1内物料的快速排空。除这种单个锥形排料斗、单个细颗粒出料口11的结构形式外，本实施例还可以采用在液体容器1底部设置多个锥形排料斗的方案，即在液体容器1底部沿滚筒筛2内物料的流动方向依次设置多个锥形排料斗，任意一锥形排料斗的底端均开设有一细颗粒出料口11；滚筒筛2上的进料口23和滤渣出料口24分别位于滚筒筛2的轴向两端，在滚筒筛2内待分级浆料由进料口23向滤渣出料口24流动的过程中，浆料中符合分级精度的细颗粒越来越少，越靠近滤渣出料口24，滚筒筛2筛出的液体越清澈，反之，越靠近进料口23，滚筒筛2筛出的液体含细颗粒越多、越浓稠，上述多个锥形排料斗在由进料口23至滤渣出料口24的方向上依次排布，可分别收集不同浓度的浆液，有利于后续对该浆液的再次分级处理。

如图1、图2、图5和图6所示，本实施例优选液体容器1的底部沿滚筒筛内物料的流动方向依次设置有两个锥形排料斗，任意一锥形排料斗的底端均开设有细颗粒出料口11。两个锥形排料斗紧邻布置，分别对应滚筒筛2的前半段(靠近进料口23的一段)和后半段(靠近滤渣出料口24的一段)，可分别收集由滚筒筛2滤出的不同浓度的浆液。

进一步地，本实施例中，液体容器1内部沿滚筒筛2内物料的流动方向依次间隔设置有多个挡板12，如图5和图6所示，液体容器1内间隔设置有三个挡板12。挡板12不会影响滚筒筛2的正常转动和过滤功能，反之，滚筒筛2筛出的浆液会在挡板12的导向作用下进入锥形排料斗内。同时，在液体容器1中设置挡板12可保持液体容器1中细颗粒的浓度差，使滚筒筛2后半段中的物料被较清澈的液体淘洗，减少细颗粒夹带掺杂。

本实施例中，滚筒筛2整体优选呈回转体结构，其滚筒骨架21也为回转体构架，为了方便安装，滚筒筛2还设置了与滚筒骨架21同轴连接的筒轴25，筒轴25可以仅连接在滚筒骨架21的轴向两端，也可以贯穿整个滚筒骨架21的轴向后，在滚筒骨架21的轴向两端伸出形成连接部。为了保障整个滚筒筛2的结构强度，本方案优选采用整根的筒轴25，其贯穿整个滚筒骨架21的轴向，并与滚筒骨架21相连，筒轴25的两端分别在滚筒骨架21的轴向两端伸出形成连接部。

进一步地，上述滚筒筛2可以通过其筒轴25和连接结构4直接安装在液体容器1，这里连接结构4仅包括轴承座42和轴承43，轴承座42设置于液体容器1上，筒轴25通过轴承43与轴承座42转动相连。除上述安装形式外，滚筒筛2还可以通过其筒轴25安装在除液体容器1之外的其他辅助结构上，此时连接结构4除了轴承座42和轴承43之外，还包括两组机架41，如图1所示，两组机架41分别位于液体容器1的两侧，轴承座42设置于机架41上，筒轴25两端分别通过轴承43与两机架41上的轴承座42转动相连。上述两种滚筒筛2的安装形式均能够将滚筒筛2悬置安装于液体容器1上方，满足滚筒筛2与液体容器1之间的相对位置关系，但是后者相比前者，能够根据需求轻易挪移滚筒筛2，拆装更加便携，更有利于滚筒筛2和液体容器1的分别独立维护，使用更方便灵活，所以，本方案优选采用包含机架41的连接结构4安装滚筒筛2。

本实施例中，上述旋转驱动机构3可采用传动带式驱动机构、传动链式驱动机构或齿轮驱动机构等。齿轮驱动机构包括电机、主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮套设在电机输出端，从动齿轮套设在筒轴25上，主动齿轮和从动齿轮相互啮合，通过驱动电机，即可通过主动齿轮带动从动齿轮以及筒轴25转动。传动带式驱动机构，具体包括电机31、传动轮32和皮带33，如图1所示，传动轮32设置于筒轴25上，电机31的输出轴通过闭环的皮带33与传动轮32传动相连，启动电机31，即可驱动其输出轴传动，进而通过皮带33带动传动轮32及筒轴25转动。传动链式驱动机构与传动带式驱动机构的区别仅在于将皮带33替换为链条。作为优选方案，本方案采用上述传动带式驱动机构。该上述传动带式驱动机构驱动滚筒筛2转动的旋转速度不超过200r/min。

本实施例中，为了延长颗粒筛分路径、提升颗粒筛分精度，优选进料口23和滤渣出料口24分别设置于滚筒筛2的轴向两端。作为进一步的优选方案，进料口23和滤渣出料口24均为与滚筒筛2同轴的圆形口，进料口23和滤渣出料口24与筒轴25之间均形成有环形空隙，该环形空隙可供待分级浆料进入滚筒筛2，或供筛网22拦截的粗颗粒滤渣排出滚筒筛2。同时滚筒骨架21的内壁还设置有由进料口23向滤渣出料口24延伸的螺旋导叶26，螺旋导叶26可将待分级浆料由进料口23向滤渣出料口24推进，使待分级浆料一边被传送，一边进行过滤分级，在待分级浆料向滤渣出料口24推进的过程中，完成颗粒的预分散和细颗粒的滤出，最终到达滤渣出料口24的，基本都是待分级浆料中的粗颗粒滤渣。需要说明的是，筛网22拦截的粗颗粒滤渣，是相对通过筛网22网孔的颗粒大小而言，其仅是滚筒筛2这一环节筛除的颗粒，并非是颗粒分级工作中最终的废品，经滚筒筛2排出的粗颗粒滤渣还可以作为另一相关工序原料。

本实施例中，滚筒筛2水平或倾斜设置，且倾斜设置时，滚筒筛2由进料口23至滤渣出料口24向上倾斜，倾斜角度a不大于15°，即0°

本实施例中，为了便于粗颗粒滤渣在滤渣出料口24收集、排出，优选滚筒筛2整体采用缩径设置，即滚筒筛2的筒径由进料口23至滤渣出料口24逐渐减小，比如将滚筒筛2整体设置为锥台状，或采用分段设置的形式。采用分段设置的形式时，如图3～图4所示，滚筒筛2包括由进料口23至滤渣出料口24依次排布的第一圆柱段27、锥台段28和第二圆柱段29，其中，第一圆柱段27的直径大于第二圆柱段29的直径，锥台段28的大头端与第一圆柱段27相连，小头端与第二圆柱段29相连，锥台段28的设置实现了滚筒筛2轴向上的缩径设置。作为一种优选方案，上述第一圆柱段27的轴向长度可为1m、直径可为0.5m，锥台段28的轴向长度可为0.5m，第二圆柱段29直径可为0.2m，轴向长度可为0.2m。上述滚筒筛2中，主要是滚筒筛2的第一圆柱段27底部浸没在液体容器1的液相导电介质中，一般情况下，优选第一圆柱段27浸没在液相导电介质中的最大深度为第一圆柱段27直径的1/10～2/3，以上述第一圆柱段27直径为0.5m为例，第一圆柱段27浸没在液相导电介质中的深度可为其1/10，即5cm。

本实施例中，螺旋导叶26贴附在滚筒筛2的滚筒骨架内壁，其在螺旋螺距不变的前提下，按照上述大直径圆柱段、锥台段、小直径圆柱段的走势完成缩径布置。

本实施例中，滚筒骨架21的整体轮廓与滚筒筛2的轮廓一致。如图3和图4所示，滚筒骨架21整体是由若干沿其轴向排布的圆环架211构成，位于第一圆柱段27的圆环架211直径要大于位于第二圆柱段29的圆环架211直径，与锥台段28对应的位置不设置圆环架211；位于第一圆柱段27的全部圆环架211通过与第一圆柱段27轴向长度对应的长条架212连接固定，位于第二圆柱段29的全部圆环架211则通过与第二圆柱段29轴向长度对应的长条架212连接固定，两部分骨架之间直接通过筛网22连接，形成锥台段28。锥台段28的筛网22主要通过螺旋导叶26进行支撑、定型。上述长条架212优选为长方形板条，比如长方形钢条，各个圆环架211也是由长方形板条(比如钢条)围合形成。滚筒骨架21与筒轴25可通过沿滚筒骨架21径向布置的肋条相连成为一体。

本实施例中，第一圆柱段27作为滚筒筛2的主体段，螺旋导叶26的螺距优选为第一圆柱段27直径的1/10～1/5。以上述第一圆柱段27直径为0.5m为例，螺旋导叶26的螺距可为其1/10，即5cm。实际试验过程中，滚筒筛2内浆液高度必须低于螺旋导叶26高度，即浆液并未灌满滚筒筛2，浆液液位以上需要露出螺旋导叶26(即液面不能淹没螺旋导叶)，可以提高分离精度，一般优选螺旋导叶26的高度高于滚筒筛2在液体容器1中的最大浸没深度4cm，即螺旋导叶26的高度为9cm。

本实施例中，螺旋导叶26上间断开孔，尤其是锥台段螺旋导叶上的开孔，延长了母液(滚筒筛2内浆料)的停留时间，可有效阻止母液中对小颗粒的夹带并得到固体大颗粒干料。作为优选方案，在螺旋导叶26上间隔0.2m开孔，孔可以是方形或者圆形等皆可，沿着螺旋导叶26的螺旋方向间断开孔。以开设方形孔为例，方形孔大小可为2cm×3cm。

本实施例中，筛网22优选为180目的不锈钢筛网。

本实施例中，为了避免待分级浆料在筛分过程中，四处喷溅，还设置了封盖于液体容器1上方的顶盖5，以将滚筒筛2封装于液体容器1和顶盖5之间，同时顶盖5还起到保护滚筒筛2的作用。顶盖5和液体容器1优选为可拆卸连接，液体容器1可以为长方体容器，其上的细颗粒出料口11靠近长方体容器的底部设置；顶盖5优选为与滚筒筛2的第一圆柱段27外轮廓适配的半圆柱状。顶盖5的两端分别开设有进料口避让孔和滤渣出料口避让孔，以确保顶盖5将滚筒筛2封盖在内时，滚筒筛2能够正常进料和出料。

上述用于颗粒精准分级的流化筛分装置100在使用时，首先向液体容器1中注入液相导电介质，并使其没过滚筒筛2底部一定高度；然后将待分级浆料通入以一定转速旋转的滚筒筛2中，利用滚筒筛2内液相导电介质的导电性消除待分级浆料中颗粒间的静电作用，同时利用滚筒筛2的持续转动，搅动液相导电介质，使液相导电介质产生强湍流状态，利用液相导电介质的流体力学对待分级浆料进行充分分散和流化，避免颗粒由于夹带或静电摩擦发生团聚，完成对待分级浆料中颗粒的预分散处理；然后，待分级浆料中的液相及预分散处理后满足分级精度的细颗粒通过筛网22进入液体容器1，并在液体容器1中沉降；预分散处理后不满足分级精度的粗颗粒被筛网22截留在滚筒筛2内，并在螺旋导叶26的推进下，被送至滤渣出料口24排出，从而完成颗粒分级。对于微米级颗粒的沉降分级，必须要满足两点要求：一是使颗粒充分分散，二是要有足够强大的超重力场，以加速颗粒的沉降及增大颗粒间的沉降速度差，而本方案通过将滚筒筛2和液体容器1上下布置，且配合使用，满足了上述两点要求，适用于微米级颗粒的沉降分级。

下面结合具体示例对本实施例上述用于颗粒精准分级的流化筛分装置100的工作过程、工作原理以及工作效果作具体说明。

示例1

液相导电介质为氢氧化钠碱液，待分级浆料为氢氧化铝浆液；滚筒筛2水平布置；筛网22为180目不锈钢筛网；第一圆柱段27直径为0.5m，轴向长度为1m，锥台段28的轴向长度为0.5m，第二圆柱段29直径为0.2m；滚筒筛2底部在液体容器1中的最大浸没深度为第一圆柱段27直径的1/10，即5cm；螺旋导叶26的螺距为第一圆柱段27直径的1/10，即5cm；螺旋导叶26的高度高于滚筒筛2在液体容器1中的最大浸没深度4cm，即螺旋导叶26的高度为9cm，此结构设置可以确保液面不淹没螺旋导叶26，从而可以提高分离精度。

将进料浓度如下表1所示的氢氧化铝浆液从进料口23以180L/h的进料速度注入滚筒筛2，滚筒筛2以6r/min的速度匀速转动，由于滚筒筛2浸没于液体容器1中的氢氧化钠碱液中，故可为液体容器1上部的氢氧化钠碱液带来持续扰动，使其呈湍流环境，氢氧化铝浆液在滚筒筛2内底部碱液中先充分流化，使大小颗粒初步分离，同时了消除了颗粒间的静电作用，避免了颗粒聚团、板结、堵塞现象；而液体容器1下部由于受到扰动较小，可以使穿过滚筒筛2筛网22的细颗粒逐渐沉降汇集至液体容器1底部，最终通过细颗粒出料口11排出。用于颗粒精准分级的流化筛分装置100连续运行20min后，在滤渣出料口24取样，其分级效果如表1中所示。

示例2

该示例与示例1所用的用于颗粒精准分级的流化筛分装置100结构相同，实验条件和方法也相同，不同之处在于：滚筒筛2倾斜设置，且倾斜角度为10°；滚筒筛2底部在液体容器1中的最大浸没深度为第一圆柱段27直径的1/5，即10cm；螺旋导叶26的螺距为第一圆柱段27直径的3/20，即7.5cm；螺旋导叶26的高度高于滚筒筛2在液体容器1中的最大浸没深度3cm，即螺旋导叶26的高度为13cm。

该示例的分级效果如表1中所示。

示例3

该示例与示例1所用的用于颗粒精准分级的流化筛分装置100结构相同，实验条件和方法也相同，不同之处在于：滚筒筛2倾斜设置，且倾斜角度为15°；滚筒筛2底部在液体容器1中的最大浸没深度为第一圆柱段27直径的2/3，即33.3cm；螺旋导叶26的螺距为第一圆柱段27直径的1/5，即10cm；螺旋导叶26的高度高于滚筒筛2在液体容器1中的最大浸没深度3cm，即螺旋导叶26的高度为36.3cm。此结构设置可以确保液面不淹没螺旋导叶26，从而可以提高分离精度

该示例的分级效果如表1中所示。

表1-示例1～3颗粒分级效果对比。

由上述表1可知，在示例1～3中，滤渣出料口24的样品中+75μm的目标粗颗粒含量均在93％以上，比进料浆液样品得到了很大提高，且经过本方案提出的设备分级后，滤渣出料口24均未检测到-45μm的小颗粒，说明本方案提出的用于颗粒精准分级的流化筛分装置100对于氢氧化铝浆液的分级效果极好。其中示例2的分级效果最好，这是由于示例2的倾角、浸没深度、螺距和螺旋高度均较为适宜，使整套装置处在较佳的运行条件。

示例4

该示例与示例2所用的用于颗粒精准分级的流化筛分装置100结构相同，不同之处在于：筛网22为150目不锈钢筛网，所处理的浆料为磷矿浆，液相导电介质为自来水。

将进料浓度如表2所示的磷矿浆从进料口23以1200L/h的进料速度注入滚筒筛2，滚筒筛2以150r/min的速度匀速转动，由于滚筒筛2浸没于液体容器1中的自来水中，故可为液体容器1上部的自来水带来持续扰动，使其呈湍流环境，磷矿浆在滚筒筛2内底部碱液中先充分流化，使大小颗粒初步分离，同时了消除了颗粒间的静电作用，避免了颗粒聚团、板结、堵塞现象；而液体容器1下部由于受到扰动较小，可以使穿过滚筒筛2筛网22的细颗粒逐渐沉降汇集至液体容器1底部，最终通过细颗粒出料口11排出。用于颗粒精准分级的流化筛分装置100连续运行120min后，在滤渣出料口24取样，其分级效果如表2中所示。

表2-示例4颗粒分级效果。

上述可知，本方案通过设置液体容器1与滚筒筛2配合使用，可通过液体容器1内液相导电介质提供的流体力学环境使待分级浆料中的团聚颗粒先被预分散处理，实现颗粒之间的初步分散、分离，然后再利用滚筒筛2的精准截留功能进行颗粒筛分，不仅实现了固体颗粒的精准分级，而且解决了现有颗粒分级设备存在的因夹带或静电作用导致的分级效果差、分级精度低且分级效率低的问题，适用于微米级颗粒的精准分级。同时，由于颗粒进行了预分散处理，再配合液相导电介质对筛网的流体冲击，有效避免了颗粒在筛网表面堆积、堵塞，也避免了团聚大颗粒对筛网网面的磨损，有利于延长滚筒筛2的使用寿命。

实施例二

本实施例提出一种用于颗粒分级的筛分方法，采用实施例一公开的用于颗粒精准分级的流化筛分装置100实施，主要包括如下步骤：

向液体容器1内注入液相导电介质，并使液相导电介质浸没滚筒筛2底部一定高度；

向以一定转速转动的滚筒筛2内注入待分级浆料，一般注入待分级浆料的液位要高于浸入滚筒筛2内的液相导电介质的液位(即滚筒筛2内注入待分级浆料的液位高于液体容器1内液相导电介质的液位)。滚筒筛2转动可搅动液相导电介质，以利用液相导电介质以及液相导电介质被滚筒筛2搅动所产生的流体力学，分散待分级浆料中发生团聚的颗粒，完成对待分级浆料中颗粒的预分散处理；

待分级浆料中的液相及预分散处理后满足分级精度的细颗粒通过筛网22进入液体容器1，并在液体容器1中沉降；预分散处理后不满足分级精度的粗颗粒被筛网22截留在滚筒筛2内，完成颗粒分级。由于还设置了螺旋导叶26，被筛网22截留在滚筒筛2内的粗颗粒滤渣在螺旋导叶26的推进下，被送至滤渣出料口24并排出。

本方案的用于颗粒分级的筛分方法，将液体容器1与滚筒筛2配合使用，并使滚筒筛2底部浸没于液体容器1中液相导电介质一定深度，一方面滚筒筛2内液相导电介质可消除待分级浆料中颗粒间的分子引力以及小颗粒在分级过程中因相互摩擦而产生的静电作用，避免颗粒间因静电作用导致的聚集成团，有利于促进小颗粒与大颗粒的有效分离；另一方面，滚筒筛2连续转动，为液体容器1中液相导电介质带来持续扰动，使液体容器1上部一定高度内的液相导电介质形成并保持强湍流环境，利用筛网22内液相导电介质的流体力学环境，可实现微细颗粒的充分散式流态化，从而有效抑制颗粒夹杂并大幅降低筛面需分离颗粒的浓度，有利于提高颗粒的分级效率。此外，滚筒筛2内的待分级浆料因始终处在液相导电介质中，避免了待分级浆料由于水分流失导致的板结固化，不仅如此，滚筒筛2的旋转可使塞堵在筛网孔内的固体颗粒在流体力学和自身重力的作用下重新掉落于待分级浆料中，有效防止筛网堵塞；再者，滚筒筛2底部浸没于液相导电介质中一定深度且滚筒筛内浆料液面高度高于液体容器1中液相导电介质的液面，有利于浆料中的液体进入液体容器1中，有效避免了母液(即浆料)夹带导致的分级精度降低。

由此可见，上述用于颗粒分级的筛分方法，适用于微米级颗粒分级筛选，其通过设置液体容器1与滚筒筛2配合使用，可通过液体容器1内液相导电介质提供的流体力学环境使待分级浆料中的团聚颗粒先被预分散处理，使颗粒先充分散式流态化，然后再利用滚筒筛2的精准截留功能进行颗粒筛分，通过将流体力学的水力分级与滚筒筛筛网的准确截留功能相结合，不仅实现了固体颗粒的精准分级，而且解决了现有颗粒分级设备存在的因颗粒团聚及无分散导致分级效果差的问题，同时高效地避免了筛网堵塞的情况发生。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。