重介旋流器课件.ppt
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1、0、重介质旋流器选煤发展历程、重介质旋流器选煤发展历程1958年年:吉林通化矿务局铁厂选煤厂建成第一个重介选煤车间吉林通化矿务局铁厂选煤厂建成第一个重介选煤车间;1966年年:辽宁省采屯选煤厂重介质旋流器选煤车间,辽宁省采屯选煤厂重介质旋流器选煤车间,500mm圆柱圆锥形旋流器圆柱圆锥形旋流器分选分选60.5mm原煤;原煤;1969年:河南平顶山田庄选煤厂年:河南平顶山田庄选煤厂350万万t/a, 500mm旋流器分选旋流器分选130.5mm原煤;原煤;1995年:全国有年:全国有30多个选煤厂装备了多个选煤厂装备了130多台旋流器。多台旋流器。 具有体积小、无运动部件、处理量大、分选效率高等
2、特点,对于难选、具有体积小、无运动部件、处理量大、分选效率高等特点,对于难选、极难选原煤、细颗粒较多的氧化煤、高硫煤的分选和脱硫具有显著效果。极难选原煤、细颗粒较多的氧化煤、高硫煤的分选和脱硫具有显著效果。重介质旋流器分类方法较多;下面是几种常规的分类方法:(1)按其外形结构可分为:(2)按其选后产品的种类可分为:(3)按给入旋流器的物料方式可分为: (4)按旋流器的安装方式可分为:1、重介质旋流器分类、重介质旋流器分类 圆柱形重介质旋流器; 圆柱圆锥形重介质旋流器。 二产品重介质旋流器; 三产品重介质旋流器。 周边(有压给原煤、给介质的重介质旋流器; 中心(无压)给原煤、周边(有压)给介质的
3、重介质旋流器。 正(直)立式、倒立式和卧式三种。 1、重介质旋流器分类沃赛尔重介质旋流器英国西蒙卡弗公司制造特点:流场稳定; 有效分选空间小; 入选上限受限; 无径向零速度死角。1.1、几种不常见的重介质旋流器1.1、几种不常见的重介质旋流器倒立式重介质旋流器(涡流旋流器)1967年日本田川机械厂制造特点: 1、空气柱稳定 2、加重质要求低(粗) 3、入料压力大 4、生产能力大 5、介质循环量大1.1、几种不常见的重介质旋流器双圆筒串联三产品重介质旋流器意大利制造、首次用于西德分选萤石矿。特点:1、可以采用单密度、双密度介质2、二段检测困难,产品质量不稳3、对细粒煤分选效果不佳4、循环介质量大
4、5、泥化现象少6、堵塞、磨损轻三段串联四产品重介质旋流器工作机理与水介质旋流器类似分选流场与水介质旋流器有很大差别重介旋流器与水介质旋流器分选机理类似。重介旋流器与水介质旋流器分选机理类似。不同处:不同处: 水介质旋流器的密度场和粘度为常数水介质旋流器的密度场和粘度为常数 重介旋流器的密度场和粘度是变数重介旋流器的密度场和粘度是变数2.1、重介旋流器分选机理、重介旋流器分选机理2.1、重介旋流器分选机理、重介旋流器分选机理1、“重介旋流器与水介质旋流器分选机理基本相同重介旋流器与水介质旋流器分选机理基本相同” 重介旋流器与水介质旋流重介旋流器与水介质旋流器分选机理基本相同。器分选机理基本相同。
5、 所不同的是前者介质的所不同的是前者介质的密度场与粘度是个变数,而密度场与粘度是个变数,而非常量。非常量。 矿粒在旋流器中的垂直零矿粒在旋流器中的垂直零速面和最大切线速度恒速面速面和最大切线速度恒速面的交线处分离的。的交线处分离的。2.1、重介旋流器分选机理、重介旋流器分选机理2、“矿粒在重介旋流器内受上升、下降液流作用的过程矿粒在重介旋流器内受上升、下降液流作用的过程中,是按密度进行分离的,使分离点在重介旋流器的下部,中,是按密度进行分离的,使分离点在重介旋流器的下部,即底流口附近。因此重介旋流器的底流介质密度是决定矿即底流口附近。因此重介旋流器的底流介质密度是决定矿粒在旋流器内分离密度的主
6、要因素。粒在旋流器内分离密度的主要因素。” 实际分离密度实际分离密度1.42up1.42up-底流介质密度底流介质密度2.1、重介旋流器分选机理、重介旋流器分选机理3、“设想重介旋流器内设想重介旋流器内存在一个存在一个圆锥分离面圆锥分离面。”m=0.52.1、重介旋流器分选机理、重介旋流器分选机理4、“在旋流器重存在一个在旋流器重存在一个垂直零速锥形分离面垂直零速锥形分离面,在这个,在这个锥面上液流的轴向速度等于零。锥面上液流的轴向速度等于零。”2.1、重介旋流器分选机理、重介旋流器分选机理5、“把染色液体注入透明旋流器中,把染色液体注入透明旋流器中,发现在旋流器锥体上半部出现一个明显发现在旋
7、流器锥体上半部出现一个明显的染色液环。认为这个染色液环的界面的染色液环。认为这个染色液环的界面代表着垂直零速面,同时也是径向零速代表着垂直零速面,同时也是径向零速面。染色液环在直径为面。染色液环在直径为0.43D(D为旋流为旋流器直径器直径),并在,并在0.7D截面下形成矿粒分截面下形成矿粒分离锥面,认为轻密度矿粒只有进入锥面离锥面,认为轻密度矿粒只有进入锥面内才能从溢流口排出。否则,从底流口内才能从溢流口排出。否则,从底流口排出。排出。”2.1、重介旋流器分选机理、重介旋流器分选机理6、“在离心力场作用下,旋流器内形成不同密度的等密度线,底在离心力场作用下,旋流器内形成不同密度的等密度线,底
8、流、溢流悬浮液密度、加重质粒度的差异,决定了分离密度。流、溢流悬浮液密度、加重质粒度的差异,决定了分离密度。”0/1000/100010002nmup 锥角为锥角为20度时度时n=1.52.0 m=0.50.82.1、重介旋流器分选机理、重介旋流器分选机理切向速度;切向速度;径向速度;径向速度;轴向速度。轴向速度。P161mgFmaRmFct221被选矿粒在旋流器内旋转流的密度场流中受到的作用力,主要是离心力和重力:被选矿粒在旋流器内旋转流的密度场流中受到的作用力,主要是离心力和重力: 矿粒在密度场中受到的离心力比重力大几十倍到几百倍。离心力与重力比矿粒在密度场中受到的离心力比重力大几十倍到几
9、百倍。离心力与重力比值叫作离心系数:值叫作离心系数:gamgmaFFicc212.1 、重介旋流器分选机理、重介旋流器分选机理 矿粒在旋流器中分离时间,与旋流器半径三次方成正比、与粒度平方成反比、矿粒在旋流器中分离时间,与旋流器半径三次方成正比、与粒度平方成反比、与矿粒密度与介质密度差有关。与矿粒密度与介质密度差有关。 3226xRcdt旋流器半径常数介质密度矿粒密度矿粒粒度,粘滞系数,xRcmdSPa.矿粒从旋流器器壁到中心的时间矿粒从旋流器器壁到中心的时间t:2.1 、重介旋流器分选机理、重介旋流器分选机理gHKvt2切向速度与入料压头关系:切向速度与入料压头关系:gDHKdRvmFt23
10、232则:则:gDHdKF31、矿粒所受离心力与入料压力成正比、与旋流器直径成反比、与矿粒直径立方、矿粒所受离心力与入料压力成正比、与旋流器直径成反比、与矿粒直径立方成正比、与矿粒密度与悬浮液密度差成正比;成正比、与矿粒密度与悬浮液密度差成正比;2、分选小粒度物料,易采用小直径旋流器,以获得较高的离心系数。但小直径、分选小粒度物料,易采用小直径旋流器,以获得较高的离心系数。但小直径的入料上限较小。采用大直径旋流器,适当增加旋流器的入料压力,以确保的入料上限较小。采用大直径旋流器,适当增加旋流器的入料压力,以确保小直径有效分选。小直径有效分选。2.1 、重介旋流器分选机理、重介旋流器分选机理1.
11、201.301.501.401.60空气柱溢流管 重悬浮液在离心力场作用下,内部形成不同的“等密度面”。密度自上而下,由内项外增加。 越靠近锥壁和底流口锥壁和底流口的密度越大密度越大 越靠近溢流管溢流管附近的密度越小密度越小产生原因产生原因:重介质是由高密度固体粒子与水混合成的不均匀两相体系。在较大的离心力场作用下,悬浮液在旋流器中受到强烈的浓缩作用。从而造成悬浮液的密度在旋流器中分布不均匀。 底流密度与溢流密度差异、重介质粒度差异决定了煤和矸石的分析密度。2.2、重介质旋流器等密度面、重介质旋流器等密度面150圆筒圆锥型旋流器 200圆筒型旋流器 入料密度为1.43t/m3圆柱型密度场均匀圆
12、柱型密度场均匀圆锥型密度场变化大圆锥型密度场变化大2.2、重介质旋流器等密度面、重介质旋流器等密度面影响因素影响因素1、加重质粒度2、重介质密度3、给料压力4、锥角5、底流口尺寸1.201.301.501.401.60空气柱溢流管分离锥面 分选悬浮液形成的密度场对保证物料在重介质旋流器内按密度进行精确分离起决定性作用 矿粒进入旋流器中,矿粒逐渐扩散,按矿粒密度不同而处于相应的等密度线上。 在离心力作用下,密度大的矸石很快奔向器壁,在外旋流作用下由底流口排出。 密度轻的精煤在内旋流作用下从溢流口排出。2.3、矿物分选过程2.3、矿物分选过程 悬浮液形成密度场对精确分离过程起决定性作用的。实际生产
13、中对重介质旋流器内密度场检测困难。只能通过实验室实验,结合旋流器入料点和各排料点悬浮液的流变特性测定,找出它们之间的关系,达到对旋流器内流场的调控。浓缩度:澄清度:分层度:iuC1oiC2ouC3底流密度溢流密度入料密度uoiC1=1.28 (11.6)C2=1.07 (11.5)C3=1.35 (11.8)0baip分选密度:圆柱圆锥型: a=0.5,b=0.6圆柱形: a=0.7,b=0.82.4、分离锥面入料口直径旋流器直径dDdDDO2垂直零速面与最大切线恒速面的相交线。当锥角为20o时m0=0.40.6分离锥面构想图 分离锥面的形成决定于垂直零速面,并与径向零位面有关,而分离锥面周截
14、面的确定则与旋流器的结构有关。流场运动特性的实验结果证实了分离锥面的存在。10002)1000/()1000/(0munp分离指数。、(旋流器溢流、底流密度、(被分选矿物的分离密度mnmkgmkguop)/)/33分离指数n、m与旋流器的结构、加重质的特性有关。当锥角为200 时,n=1.52.0 m=0.50.82.4、分离锥面密度(分选密度)oypba旋流器系数、溢流介质密度入料介质密度bay0圆柱圆锥型旋流器: a=0.5、 b=0.6圆柱型旋流器: a=0.7、 b=0.8 都在特定条件下取得,有待于试验和研究,加以修正和补充简述分离锥面学说 矿粒随同悬浮液一起,在一定压力下给入旋流器
15、。旋转运动中,在离心力作用下,位于包络面里侧的高密度矿粒便由中心向外移动,若矿粒密度高于包络面处悬浮液密度,则该矿粒将穿过包络面而进入下降介质流,并随之下行,最后经底流口排出。反之,若矿粒密度小于包络面处悬浮液的密度,如原来就位于包络面里面的,则仍然停留在上升介质流中;若处于包络面外侧,由于重介质的浮力及向心介质流的作用,必将穿过包络面向中心运动。最终,所有低于包络面处悬浮液密度的矿粒,在上升介质流及向心介质流的掠获下,从溢流口而去。所以,锥形包络面上悬浮液的密度,就是矿粒在旋流器中的实际分选密度。但是,由于在整个包络面上,悬浮液各点的密度并不相同,密度大而下地逐渐增加。因此,矿粒在旋流器中的
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