海泡石是目前世界上用途最广的非金属矿物材料之一,随着超细颗粒生产技术的发展,海泡石超细粉研究开发与应用迈入了新阶段,因此研发性能稳定可靠、高精度的海泡石分级装备,能广泛促进中国海泡石工业的发展。本文通过在传统离心式分级装置内增设内外双壁绕面式筛网实现了离心和筛分耦合作用下的颗粒分级,同时引入负压吸附辅助方式和伯努利效应增强分级效果,本文完成了海泡石离心分级装置机械结构、关键零部件结构设计,同时深入研究了不同工艺参数下设备内流场的两相流动特性和颗粒透筛机理,揭示了不同参数下流体颗粒运动规律,本文主要的研究思路及研究内容如下所示:(1)海泡石矿粉颗粒特性检测。采用矿粉综合性能检测仪、扫描电镜、激光粒度仪、斯托默粘度计等仪器检测,测得海泡石颗粒的密度、粘度、压缩度、形貌特征、粒度分布等物性参数,为后文的数值模拟及结果检验提供数据支撑。(2)海泡石离心分级理论研究及装置设计。基于介观尺度下离心、筛分及负压吸附耦合作用下的动力学基础理论,以立式螺旋离心机中的经验和试验数据为参考依据,实现了设计样机的技术参数数值计算,完成了海泡石离心分级装置的基本理论研究及整体结构设计。(3)介观尺度下分级区内海泡石颗粒流动的数值模拟。基于气固两相动力学理论,结合离心分级技术、筛分技术和负压吸附的方法研究,建立原理样机的分割模型及实域模型。实现分割模型的网格划分及装配,通过FVM方法针对筛筒转速300、500r/min,转鼓转速200、400r/min,射流速度5、10、15、20m/s下离心耦合流场中海泡石颗粒的流动特性进行计算,提出一种同时考虑颗粒粒径、离心旋转、筛网筛分及射流的数值模拟分析方法,对海泡石矿粉颗粒运动情况进行数值模拟分析,同时运用UDF实现了颗粒特性、粘性边界的定义问题。(4)海泡石离心分级实验研究。搭建海泡石粉离心分级实验平台,并进行了不同转鼓及筛网配合转速下及不同射流速度下的分级试验,得到分级效果最佳的配合转速及分级速度;针对不同工艺参数下装置的分级性能进行检验,以验证是否满足生产需求,末节对仿真结果预实验结果对比分析。理论分析、数值模拟和实验结果表明,本文研制的将离心力场分级、筛分及负压吸附方式相融合的新型分级装置,具有分级精度高、分级速度快、筛网冲击小、调节便利等优势,对开展海泡石矿粉的工程应用及扩大生产具有重要意义,可提高湖南湘潭储量丰富的海泡石矿粉应用范围及产品附加值。