水力旋流器在水力分级中的应用

水力旋流器在水力分级中的应用 赵国民 （中国矿业大学，化工学院，江苏徐州，221116） 摘 要 ：文章主要叙述了水力旋流器的工作原理，工艺计算、影响因素以及应用范围 关键词：水力分级;水力旋流器;工作原理;影响因素;应用范围 Of hydrocyclone In hydraulic classification ZHAO Guo-min （China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu,China,221116) Abstract：The main narrative works hydrocyclone process calculatio influencing factors as well as the range of applications Key words：hydraulic classification；hydrocyclones；operating principle；influencing factors；the range of applications 水力分级是根据矿粒在运动介质中沉降速度的不同，将力度级别较宽的矿粒群，分成若干窄粒度级别产物的过程。在选煤厂中水力分级主要用在煤泥水的处理过程，包括沉淀、浓缩、脱水。属于选煤工艺过程中的辅助作业，本文主要讲述水力旋流器在水里分机中的应用。 1引言 在重力场中哟偶与重力加速度g在一定的地方为定值，使微细颗粒的沉降速度受到限制，设备的处理能力和分选效果亦难以提高。为了强化分级和分选作业，人们广泛利用回转流产生的惯性离心力大大提高了颗粒的运动速度。重力选矿中所用离心力有的可比重力达数十倍以上，因此大大强化了分选过程。水力旋流器是利用回转流进行分级的设备，并也用于浓缩，脱泥，以至于分选。由于它的构造简单，便与制造，处理量大，且工艺效果好，因而在问世后迅速得以推广应用。旋流器的构造如图1、2所示。主要有一个空心圆柱体和圆锥体连接而成。圆柱体的直径代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 旋流器的规格，由50—100mm,常用者为125—500mm。在圆柱体中心插入一个溢流管，沿切线方向接有给矿管，在锥体下部有尘沙口。 2 水力旋流器分级原理 矿浆在一定压力下通过切线进料口给入旋流器，于是在旋流器内形成一个回转流。在旋流器中心处矿浆回转速度达到最大，因而产生的离心力亦最大。矿浆向周围扩展运动的结果，在中心轴周围形成了一个低压带。此时通过底流口吸入空气，而在中心轴处形成一个低压空气柱。作用于旋流器内矿粒上的离心力与矿粒的质量成正比，因而在矿粒密度接近时便可以按粒度大小分级。 矿浆在旋流器内既有切向回转运动，又有向内的径向运动，而靠近中心的矿浆又沿轴向向上运动，外围矿浆则主要向下运动。所以它属于三维空间运动。在轴向，矿浆存在一个方向转变的零速点，连接各点在空间构成一近似圆锥的面，称作零速包络面。细小颗粒离心沉降速度小，被向心的液流推动进入零速包络面由溢流管排出成为溢流产物；而较粗颗粒则借较大离心作用，保留在零速包络面外，最后由沉沙口排出成为沉沙产物。零速包络面的位置大致决定了分级粒度。 3水力旋流器的工艺计算 水力旋流器的工艺计算，包括分离粒度和处理量的计算。 旋流器的处理能力Q(l/min) 式中 和 ——给矿管直径及溢流管直径，cm；当矿口为矩形断面时，其中 ； 和 为 给矿管矩形断面的宽和长， ——旋流器的进口压力，MPa; ——重力加速度，以 计 ——系数 （2）旋流器的分离粒度 分级的临界粒 为： 式中 ——溢流管下缘到锥壁的轴向距离，为计算可取椎体高度的2/3； ——介质粘度； ——给矿矿浆体积。个物理量单位均按CGS单位制计； ——速度变化系数，其值大于1。 影响水力旋流器工作的因素 影响水力旋流器分离性能的因素有物料性质、操作参数及结构形式等。 物料性质的影响 物料颗粒在旋流场中的沉降速度 式中 ——颗粒的大小； ——密度差； ——粘度。 物性常数 由于这个常数的单位为时间，因此称为时间常数。时间常数值小的颗粒不仅沉降速度小，而且对湍流也很敏感，几十颗粒已经沉降了，也很容易被卷起，不利于颗粒的分离。 其结构参数的影响 有影响的结构参数有；旋流器直径D、给料口直径 、溢流管直径 、沉沙口直径 、溢流管插入深度h、圆锥体高度H和圆锥角大小。但对于已安装的旋流器可以调整的参数则只有溢流口直径和沉沙口直径。处理能力和旋流器直径成正比，但溢流管直径也与旋流器直径成正比，结果是增大旋流器直径到2倍，处理能力将增大到4倍。溢流管直径是很重要的可调参数，增大溢流管直径处理量将成正比增大。沉沙口直径的改变对旋流器处理能力的影响很小，但随着沉沙口增大，轴向零速包络面外移，沉沙量增大，含细颗粒量亦增多。同时调整溢流口和沉沙口可以改变一流和陈啥的相对产率。 操作参数的影响 主要是指给料浓度和给料压力。 降低给料浓度可以提高分级效率并降低分离粒度。这是由于在稀薄浆液中颗粒的离心沉降速度增大且减少了颗粒间的干扰所致。高浓度给料常导致分级效率降低，溢流颗粒变粗。 增大给料压力，处理量将随压力的平方根增加。但对分离粒度的影响不大。压力增大，分离粒度大约随压力的4次方根减小。 4、应用环境 目前选煤厂浓缩、分级环节大多采用水力旋流器。水力旋流器在选煤厂工艺环节中常用于预先分级、浓缩, 常见于以下三种情况: (1)粗煤泥选前预先分级浓缩。当前选煤厂常用的粗颗粒煤泥分选设备主要有螺旋分选机和干扰床分选机, 它们对入料粒度和浓度要求较为严格, 为了保证其入料要求, 选煤厂工艺设计时均采用浓缩旋流器对入料煤泥水进行预先分级浓缩。生产实践表明: 经水力旋流器浓缩分级后的煤泥水浓度和煤泥粒度均能很好的满足煤泥分选设备的入料需要, 效果比较理想。对粗煤泥进行选前预先分级, 既可以使入料浓度达到分选设备的要求, 又能减少细泥对分选效果的影响, 提高分选精度, 降低分选后精煤脱泥的难度。 (2)粗煤泥脱水前预先分级浓缩。目前选煤厂对粗煤泥脱水回收一般采用高频筛或煤泥离心机, 不管是高频筛还是煤泥离心机, 一般要求入料煤泥水浓度为35% ～60% , 若入料浓度低于40% , 其处理能力将大大降低。设计时一般采用水力旋流器对入料煤泥水进行预先分级浓缩, 水力旋流器底流浓度一般能够达到400 ～650g/L,能够满足后续煤泥脱水需要。通过旋流器分级后, 底流煤泥水不仅满足了后续脱水设备的入料浓度要求, 而且预先脱除了大部分超细粒( - 0145mm)煤泥, 有利于煤泥的脱水处理。 (3)浮选入料煤泥水的隔粗处理。浮选机分选细粒煤泥的有效分选粒度是0.5 ～0.045mm,为了防止粗颗粒煤泥进入浮选环节, 选煤厂工艺设计时一般采用水力旋流器对煤泥水进行预先分级, 分级后旋流器溢流浓度一般为60 ～90g/L,且溢流煤泥水中+ 0.5mm级粗颗粒煤泥含量较低, 因此对细粒煤采用浮选作业处理时, 大多采用水力旋流器进行预先分级处理。旋流器溢流进入浮选系统, 可以大大减少粗颗粒煤泥含量, 降低浮选跑煤现象。因其分级效果理想, 且工艺系统简单, 目前国内多数选煤厂在浮选环节前设置了水力旋流器作为分级设备。 5、存在的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 及研究方向 水力分级旋流器虽然在选煤厂得到了广泛应用, 但它的处理能力及使用效果与入料压力、浓度、粒度及旋流器自身的结构特点(直径、锥比、底流口、溢流口、中心管等)等诸多因素有关。在生产实践中, 分级旋流器常存在以下问题: (1)浓缩、分级效果差, 影响后续作业的效果。主要表现为底流浓度低, 溢流中有大颗粒物料; 底流浓度高, 溢流中跑粗颗粒; 底流浓度高, 溢流中颗粒较少等。 (2)分级粒度不稳定, 难以断定确切的分级粒度。 (3)外界条件变化时, 处理量波动较大, 不便于设备选型。 基于上述问题, 为了更好地发挥分级旋流器的分级作用, 应重点加强对下列课题开展研究: (1)同样结构参数的设备, 入料浓度和粒度对旋流器的处理能力影响较大。应通过实验和生 产实践, 研究如何比较准确地判断不同的入料浓度和入料粒度条件下旋流器的处理能力。 (2)在入料浓度和粒度确定的前提下, 研究不同旋流器的直径、锥比、底流口、溢流口、中心管等参数对设备的处理能力、分级粒度以及使用效果的具体影响情况。 (3)对于不同直径的旋流器, 判定入料压力对分级粒度及使用效果的影响。 (4)对多台设备并联的连接方式及安装布置形式做创新性研究, 力求找到一套先进可靠的设备组装及布置 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 (5)对多台设备的串联应用进行尝试性研究。 5　结束语 随着我国洁净煤技术的推进, 粗煤泥分级在选煤中的地位将越来越重要, 水力分级旋流器由于独特的优势也将得到更为广泛的应用。应用CFD对水力分级旋流器进行结构参数和工艺参数研究, 具有重要的现实指导意义。 参考文献: [1] 谢广元，边炳鑫，樊民强.选矿学，中国矿业大学 [2] 赵庆国, 张明贤. 水力旋流器分离技术. 北京: 化学工业出版社 [3] 沈丽娟. 煤炭洗选加工是煤炭工业实施可持续发展的战略选择. 选煤技术 [4] 马剑, 吴式瑜. 提高认识, 落实措施, 加快煤炭洗选加工的发展. 煤炭加工与综合利用 [5] 庞学诗. 水力旋流器理论与应用[M] .长沙：中南大学出版社，2005 [6] 申克中，旋流器选煤[J] ,选煤技术，2005，（2）. [7] 赵国庆，张明贤.水力旋流器分离技术[M] .北京：化学工业出版社，2003. [8] 吕一波，康文泽，分离技术[M] .徐州：中国矿业大学出版社，2000 .20～22 _1234567897.unknown _1234567901.unknown _1234567905.unknown _1234567907.unknown _1234567909.unknown _1234567910.unknown _1234567911.unknown _1234567908.unknown _1234567906.unknown _1234567903.unknown _1234567904.unknown _1234567902.unknown _1234567899.unknown _1234567900.unknown _1234567898.unknown _1234567893.unknown _1234567895.unknown _1234567896.unknown _1234567894.unknown _1234567891.unknown _1234567892.unknown _1234567890.unknown