En el campo del procesamiento de polvos, la tecnología de clasificación por aire es una de las principales técnicas de procesamiento profundo. Es fundamental para lograr el refinamiento de polvos en el sector de materiales inorgánicos no metálicos. Dado que la industria moderna exige un mayor control sobre el tamaño de partícula a nivel micrométrico, el principal desafío se ha convertido en producir polvos ultrafinos uniformes de manera eficiente y con ahorro de energía.
Principios y tipos de clasificación
• Clasificación general: Separa las partículas de material según las diferencias en sus características físicas (como tamaño, forma, densidad, magnetismo y radiactividad) de acuerdo con los requisitos de producción. El método común es el tamizado con mallas, adecuado para partículas mayores de 50 μm. Sin embargo, los equipos de tamizado suelen ocupar mucho espacio y pueden provocar trituración secundaria.
• Clasificación en sentido estricto: Aprovecha la diferencia en la fuerza resultante que experimentan las partículas de distintos tamaños en un medio fluido, lo que provoca que sigan trayectorias diferentes y, por lo tanto, se separen. Según el medio, la clasificación de polvos se divide en métodos en seco (con aire) y en húmedo (con agua u otros líquidos). La clasificación en húmedo requiere la deshidratación y el secado posteriores de las partículas, consume mucha agua y tiene un mayor consumo de energía. Por consiguiente, la clasificación en seco (o clasificación por aire) tiene una mayor aplicación en la producción industrial.
Equipos de clasificación
Los clasificadores de aire se pueden categorizar en dos tipos según la presencia de partes internas giratorias: clasificadores de aire estáticos (o estacionarios) y clasificadores de aire dinámicos.
01 Clasificadores de aire estáticos
Estos clasificadores tienen estructuras relativamente simples y son fáciles de mantener, pero ofrecen menor precisión de clasificación y menos opciones para ajustar el tamaño de las partículas. Según la fuerza dominante, se dividen en clasificadores gravitacionales y centrífugos.
① Clasificador gravitacional: Este método clasifica las partículas según las diferencias en la fuerza gravitacional y la velocidad de sedimentación de partículas de distintos tamaños, y su interacción con el fluido. Dependiendo de la dirección del flujo y del campo de fuerzas, el flujo puede ser vertical u horizontal.
Los clasificadores gravitacionales fueron los primeros en desarrollarse y actualmente se utilizan en diversos campos. Sin embargo, con el avance de la industria fina y la tecnología de polvos, su eficiencia y precisión de clasificación presentan limitaciones. La eficiencia puede mejorarse mediante la separación en múltiples etapas, lo que convierte a los clasificadores en zigzag en un foco de investigación actual. El acoplamiento de flujos verticales y horizontales también puede optimizar el campo de flujo interno. Ventajas como la baja caída de presión, la buena disipación de calor y la gran capacidad los hacen idóneos para el preprocesamiento de partículas grandes o materiales que no requieren una clasificación precisa.
2 Clasificador centrífugoEn la clasificación centrífuga, las partículas gruesas y finas se separan al moverse en direcciones opuestas por la acción del aire y la fuerza centrífuga. Los clasificadores centrífugos estáticos suelen utilizar entradas tangenciales que generan un flujo de aire rotatorio de alta velocidad o álabes guía para hacer girar las partículas. Son sencillos, económicos y fáciles de mantener. En comparación con los clasificadores gravitacionales, ofrecen una eficiencia y precisión significativamente mayores, lo que ha propiciado su uso industrial. La investigación actual se centra a menudo en la estructura de entrada de los clasificadores ciclónicos o en la adición de entradas. Los estudios mecanísticos sobre las colisiones y la aglomeración de partículas dentro de estos clasificadores son menos frecuentes; herramientas como la CFD-DEM pueden analizar las interacciones entre partículas para comprender mejor el mecanismo de clasificación.
02 Clasificadores de aire dinámicos
Los clasificadores neumáticos dinámicos, con sus componentes internos giratorios, ofrecen una eficiencia y precisión de clasificación considerablemente superiores a las de los clasificadores estáticos, lo que los convierte en el equipo predominante en la actualidad. Su estructura interna es más compleja, lo que conlleva mayores costes operativos y consumo energético, pero proporcionan una eficiencia superior, parámetros más ajustables y son más adecuados para la clasificación de precisión.
Según la orientación de la jaula del rotor, se dividen en clasificadores de aire de vórtice verticales y horizontales. La orientación influye significativamente en el rendimiento:
• Estructura mecánica: Los clasificadores horizontales tienen una jaula de rotor soportada por un voladizo, lo que requiere husillos y cojinetes de mayor tamaño. Los clasificadores verticales tienen una estructura general más compleja y mayores costes de fabricación.
• Eficiencia de clasificación: Los clasificadores verticales garantizan la clasificación en más del 90% de la circunferencia de la jaula del rotor, independientemente del método de alimentación. Los clasificadores horizontales suelen tener una entrada de aire unilateral, dejando al menos una cuarta parte del área sin clasificar.
• Precisión de clasificación: Los clasificadores verticales permiten la entrada de aire desde todos los lados, creando un flujo estable y obteniendo un tamaño de producto uniforme. En los tipos horizontales, la velocidad del aire es mayor en la parte inferior del rotor que en la parte superior y los laterales, lo que amplía el rango de tamaño clasificado y puede permitir el arrastre de partículas gruesas.
• Caída de presión: El flujo de aire en los clasificadores verticales experimenta múltiples cambios de dirección, lo que resulta en una mayor pérdida de presión. Los clasificadores horizontales son compactos y tienen menos componentes internos, por lo que presentan una menor pérdida de presión.
Conclusión
Desde la simple separación gravitacional hasta la separación precisa por vórtice, la tecnología de clasificación por aire se ha convertido en un motor clave. Impulsa el desarrollo de alta calidad en la industria de polvos. A medida que se profundiza en la comprensión del comportamiento de las partículas y la dinámica del flujo, los futuros equipos de clasificación por aire serán más eficientes. Este progreso proporcionará soluciones más potentes para el procesamiento de polvos en campos emergentes estratégicos como los nuevos materiales y las nuevas energías.
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