選煤畢業(yè)設計說明書

1、<p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　目　　錄I</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　1 文獻綜述3</b></p><p>　　1.1 選煤工藝的發(fā)展3<

2、;/p><p>　　1.2 重介質(zhì)選煤的特點及應用4</p><p>　　1.3 重介質(zhì)選煤工藝5</p><p>　　1.4 課題選題背景及主要內(nèi)容6</p><p>　　1.4.1 課題選題背景6</p><p>　　1.4.2 課題主要內(nèi)容7</p><p>　　2 旋流器基本理論

3、8</p><p>　　2.1 重介質(zhì)旋流器分選機理8</p><p>　　2.2 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器9</p><p>　　2.2.1 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器工作原理10</p><p>　　2.2.2 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的結(jié)構(gòu)10</p><p>　　2.2.3 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的特點12</p&g

4、t;<p>　　2.2.4 旋流器的工藝調(diào)試方法14</p><p>　　2.3 重介質(zhì)選旋流器分選效率15</p><p>　　2.3.1 分選效率評定方法16</p><p>　　2.3.2 影響重介質(zhì)旋流器分選效果的因素16</p><p>　　3 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器選型計算18</p><

5、p>　　3.1 旋流器處理能力的確定18</p><p>　　3.1.1 理論分析18</p><p>　　3.1.2 旋流器處理能力的計算22</p><p>　　3.2 懸浮液濃度計算23</p><p>　　3.3 重介質(zhì)旋流器入料方式23</p><p>　　3.4 設計洗煤廠規(guī)格24<

6、/p><p>　　3.5 洗煤廠重介質(zhì)旋流器的選型24</p><p>　　4 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的結(jié)構(gòu)設計26</p><p>　　4.1 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的主要尺寸27</p><p>　　4.2 入料口直徑27</p><p>　　4.3 溢流口28</p><p>　　4.3.1

7、 與生產(chǎn)能力的關系28</p><p>　　4.3.2 與分流比的關系28</p><p>　　4.3.3 與分離粒度的關系29</p><p>　　4.3.4 與分離精度的關系29</p><p>　　4.4 二段旋流器錐比30</p><p>　　4.5 兩段旋流器的間聯(lián)接管30</p>

8、<p>　　4.6 底流口30</p><p>　　4.6.1 與生產(chǎn)能力的要求31</p><p>　　4.6.2 與分離粒度和分離效率的關系31</p><p>　　4.6.3 與分流比的關系31</p><p><b>　　5 總結(jié)32</b></p><p><b

9、>　　6 致 謝33</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　煤炭是工業(yè)的“糧食”，是我國最主要的能源，它占我國能源生產(chǎn)和消耗均在75%以上。隨著采煤機械化程度的提高和地質(zhì)條件的變化，原煤質(zhì)量有逐漸惡化的趨勢，選煤是提高煤炭質(zhì)量的最重要手段，是煤炭工業(yè)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。原煤經(jīng)過洗選加工，可以就地排除矸石，節(jié)省運力；

10、可以降低60%-70%的灰分和脫除50%-70%的黃鐵礦，減少燃煤對大氣的污染；還可以提高煤炭的質(zhì)量，增加煤炭品種。煤炭的洗選方法很多，主要有跳汰選煤、重介選煤、浮游選煤、搖床選煤等多種方法。其中，重介質(zhì)選煤因其高效的分選效率在選煤廠具有廣泛的應用。</p><p>　　本課題針對重介質(zhì)選煤工藝中重要的分選設備——三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器進行設計，主要內(nèi)容包括三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器處理能力的確定、旋流器溢流口、底流口等主要

11、部件的設計，該旋流器主要參數(shù)如下：一段筒體直徑 850mm，二段筒體直徑 600mm，入料粒度≤60mm，工作壓力 0.09 Mpa -0.15Mpa，最小循環(huán)量 450m3/h，處理量 100 t/h -180 t/h，安裝角 10-30°。</p><p>　　關鍵詞：選煤工藝流程；重介分選</p><p><b>　　Abstract</b></

12、p><p>　　Coal is the industrial "food"，is China's most main source of energy，it accounts for our energy production and consumption in 75%. With the increase of mining mechanization degree and the g

13、eological condition, the change of coal quality, improve the quality of coal is chosen the most important means of coal, coal industry is an important link in production. After washing coal gangue spot, can eliminate pro

14、cessing capacity; save, Can reduce 60-70% of ash and removal of pyrite, 50-70% of air pollut</p><p>　　This topic for heavy medium coal preparation process of important sorting equipment - three heavy medium

15、product design, mainly includes three products heavy medium ability of handling, LiuKou etc, the flow of the main parts of the design, the main parameters as follows: a barrel 850mm diameter, cylinder diameters, the grai

16、n-size acuities 600mm 60mm, working pressure 0.09 Mpa - 0.15 Mpa, minimum circulation 450m3 / h, capacity of 100 t/h - 180 t/h, installation Angle of 10-30 °.</p><p><b>　　1 文獻綜述</b></p&g

17、t;<p>　　1.1 選煤工藝的發(fā)展</p><p>　　隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，能源消耗迅速增長，發(fā)電，冶金和其他行業(yè)用煤量大幅度增加。原計劃到“十五”末期原煤產(chǎn)量達到13.2億噸，實際上到2004年已經(jīng)達到19.5億噸。煤炭產(chǎn)量和消耗的迅速增長造成巨大的環(huán)境和能源資源的壓力。</p><p>　　為提高煤炭的利用效率和減少對環(huán)境的污染，我國正在推行“潔凈煤技術計劃”

18、。選煤是潔凈煤的基礎，它從根本上改善煤炭產(chǎn)品的質(zhì)量，提高煤炭的利用效率和減輕對大氣及環(huán)境的污染，同時還可以明顯地提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，加快選煤工業(yè)的發(fā)展是當前煤炭工業(yè)的重要任務之一。</p><p>　　選煤生產(chǎn)實踐表明，在合適的條件下，重介質(zhì)選煤的分選精度比其他選煤方法高，可以獲得高質(zhì)量的精煤和較高的數(shù)量效率，因此它能適用于各種可選性的原煤，特別是難選和極難選選煤。所以重介質(zhì)是當今國內(nèi)外發(fā)展的選煤技術發(fā)

19、展的重要方向之一。我過近年來新建的和擴建的大中型選煤廠，特別是煉焦煤選煤廠，多數(shù)都重介質(zhì)選煤工藝，特別是重介質(zhì)旋流器選煤工藝。我國從20世紀50年代中期開始發(fā)展實驗重介質(zhì)選煤方法。1959年在煤炭科學研究總院唐山分院在通化鐵廠選煤廠建立了用斜輪分選機洗中煤和6—100mm塊煤的工業(yè)系統(tǒng)。1966年唐山分院與采屯選煤廠合作建立了重介質(zhì)旋流器分選系統(tǒng)。此后重介質(zhì)選煤的理論研究，設備開發(fā)，設計建設在國內(nèi)發(fā)展開來。</p><

20、;p>　　到1983年國內(nèi)先后建設了28座重介質(zhì)選煤廠包括范各莊選煤廠（400萬噸∕年）在內(nèi)的4個國外引進的選煤廠。到1986年我國重介質(zhì)選煤占選煤比重的23%。1993年中國礦業(yè)大學和重慶梁山礦務局合作對中梁山選煤廠進行技術改造，建成“難選高硫煤脫硫降灰示范工程”在我國首次實現(xiàn)了“重介質(zhì)旋流器精選——煤泥旋流微泡浮選柱分選”的聯(lián)合脫硫新技術。1995年開始了中心無壓給料圓筒形重介質(zhì)旋流器在我國生產(chǎn)中的應用。</p>

21、<p>　　三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器在我國選煤工藝中獲得了特別快的發(fā)展。1999年作為國家“九五”計劃攻關項目，由煤炭科學院唐山分院和貴州盤江老屋基選煤廠成功試驗了我國第一臺大型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器（3NWX1200∕850A型）。在國內(nèi)形成了各種規(guī)格的有壓無壓給料三產(chǎn)品旋流器的系列。在推廣應用過程中進一步改進，在2004年國華科技公司已生產(chǎn)最大型的3GDMC1400∕1000型無壓給料重介質(zhì)旋流器。這是我國發(fā)展重介質(zhì)選煤的

22、一個重要歷程，對我國選煤技術水平的提高做出了重要貢獻。</p><p>　　特別是在二產(chǎn)品和掃選型三產(chǎn)品旋流器的大型化后，改進的重介質(zhì)選煤工藝使建廠投資和運營費用都有了大幅度降低，也使管理和分選效果有了明顯改善。為我國中介選煤技術的大規(guī)模工業(yè)化推廣提供了成熟的外部條件。</p><p>　　1.2 重介質(zhì)選煤的特點及應用</p><p>　　隨著煤炭行業(yè)的不斷發(fā)展，

23、三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器選煤工藝及先進的選煤技術越來越受到國內(nèi)外選煤界人士的重視和關注，同時也成為中國新建選煤廠和老廠技術改造的首選工藝，尤其是針對難選和極難選煤，更加顯現(xiàn)出三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器作為主選設備的高效、優(yōu)質(zhì)、操作簡單、方便等特點。</p><p>　　重介分選工藝做為當前最先進的選煤工藝，被各選煤廠廣泛運用。在實際生產(chǎn)中，由于設計工藝環(huán)節(jié)，工藝參數(shù)調(diào)整，技術水平以及管理水平的不同，也會體現(xiàn)出不同的效果和經(jīng)濟效

24、益。各重介廠應立足于本廠實際，深人探討和交流，不斷完善重介選煤各個環(huán)節(jié)，使重介分選系統(tǒng)達到最佳運行狀態(tài)，實現(xiàn)效益最大化。</p><p>　　重介質(zhì)分選方法具有下列優(yōu)于其它選煤方法的特點：</p><p><b>　?。?）分選效率高</b></p><p>　　有實際運用，各種選煤設備的可能偏差Ep值的比較，Ep值最小的是重介質(zhì)分選機和重介質(zhì)

25、旋流器。</p><p>　?。?）可高效率地分選難選煤和極難選煤</p><p>　　對于難選煤和極難選煤，在要求精煤灰分較低時，跳鈦選煤法一般是選不出合格精煤的，即使選出低灰精煤，其產(chǎn)率和效率都會很低。重介質(zhì)選煤法卻可以在保證較高分選效率的條件下，選出低灰精煤。</p><p>　　（3）分選密度調(diào)節(jié)范圍廣</p><p>　　跳鈦選分選

26、密度一般控制在1450-1900kg/ m3;而重介選的分選的分選密度可控制在1300-2200kg/m3,且易于調(diào)節(jié)，其誤差范圍可保持在%。</p><p><b>　?。?）適應性強</b></p><p>　　重介質(zhì)選煤可以適應入選原煤在數(shù)量和質(zhì)量上的大幅度波動。當用戶對精煤質(zhì)量要求變動時，精煤灰分可按要求迅速予以改變。</p><p>

27、　?。?）分選粒度范圍廣</p><p>　　塊煤分選機的如料粒限一般為100-6mm，末煤重介質(zhì)旋流器粒限為50-0mm（分選深度可達0.15mm）。</p><p><b>　　（6）處理能力大</b></p><p>　　目前重介質(zhì)分選機的最大處理能力已達1000t/h·臺。平均為150-250 t/h·臺。無論從國外

28、或國內(nèi)來看，重介質(zhì)選煤廠的處理能力一般比采用其他選煤方法的選煤廠要大。如在波蘭，全國選煤廠的年平均處理能力為194萬噸，而重介質(zhì)選煤廠的年平均處理能力則高達322萬噸。蘇聯(lián)相應的數(shù)字為196萬噸和281萬噸。我國1981年實際處理量超過350萬噸的選煤廠又兩座，海州露天選煤廠（351.8萬噸）和陽泉一礦選煤廠（356.7萬噸），前者是以塊煤重介選為主的選煤廠，后者是重介質(zhì)選煤廠。</p><p>　　（7）生產(chǎn)過

29、程易于實現(xiàn)自動化</p><p>　　目前，跳汰機一般只能實現(xiàn)自動排矸和風閥自動控制，還不能根據(jù)原煤特性的波動來自動調(diào)節(jié)風量、水量和分選密度等工藝參數(shù)。重介質(zhì)選煤的懸浮液密度、液位、粘度、磁性物含量等工藝參數(shù)以能自動控制。在英國、美國、澳大利亞已出現(xiàn)用電子計算機進行自動控制的重介質(zhì)選煤廠。</p><p>　　重介質(zhì)選煤的缺點是生產(chǎn)工藝中增加了加重質(zhì)凈化回收系統(tǒng)，設備磨損較嚴重，需要經(jīng)常維

30、修?，F(xiàn)在雖已研制出不少耐磨材料，提高了設備的使用壽命，但與其他選煤方法比較，設備磨損和維修工作量大仍是他的主要缺點。</p><p>　　1.3 重介質(zhì)選煤工藝</p><p>　　重介質(zhì)選煤是指采用于密度介于煤和矸石之間的懸浮液作為分選介質(zhì)完成煤炭分選的重選方法。由于它具有分選效率高、分選精度高、密度調(diào)節(jié)范圍寬、適應性強、分選粒度范圍廣、生產(chǎn)過程容易實現(xiàn)自動化等特點,而得到廣泛應用。&l

31、t;/p><p>　　重介質(zhì)旋流器是一種結(jié)構(gòu)簡單，無運動部件和分選效率高的選煤設備。根據(jù)其機體和結(jié)構(gòu)形狀的不同，可分為圓錐形和圓筒形兩產(chǎn)品重介旋流器，雙圓筒串聯(lián)型，圓筒形與圓錐型串聯(lián)三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器。</p><p>　　兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器：按其原料煤的給入方式可分為有壓（切線）給煤方式和無壓（中心）給煤方式。兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器有φ500、φ600mm、φ700mm重介質(zhì)旋流器、DBZ型重介

32、質(zhì)旋流器、TXZ型重介質(zhì)旋流器、倒立型重介質(zhì)旋流器、DWP型重介質(zhì)旋流器等、英國近年來研制了一種筒形重介質(zhì)旋流器，主要用來分選大顆粒煤，直徑1.2，全長3m。分選粒度范圍是100～0.5mm，處理能力為250t/h。</p><p>　　三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器：它是近年來研制出的一種新型的選煤設備，它是由兩臺兩產(chǎn)品旋流器串聯(lián)而成的?？梢允莾蓚€圓錐重介質(zhì)旋流器串聯(lián)，也可以是兩臺圓筒型重介質(zhì)旋流器串聯(lián)，也可是一臺圓筒和一

33、臺圓錐重介質(zhì)旋流器串聯(lián)，其中圓筒型重介質(zhì)旋流器又分無壓和有壓兩種。因此，三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器有多種不同的組合形式。三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的優(yōu)點是用一種懸浮液形成兩個分選密度，省掉一個懸浮液循環(huán)系統(tǒng)和再選物料運輸系統(tǒng)，但是由于第二段懸浮液入料由第一段旋流器濃縮而來，因此二段分選密度因測量較為困難，密度調(diào)節(jié)主要靠調(diào)節(jié)一段入料懸浮液密度和二段旋流器底流口大小。是兩段分選密度相互關聯(lián)密度差值不允許太大。</p><p>　　無

34、壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選原理、給料方式、安裝角度、每段旋流器的結(jié)構(gòu)等均與傳統(tǒng)的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器不同。其入料與懸浮液分開 ,獨立地自一段旋流器的中心給入 ,安裝角度為 3 0°,兩段旋流器均為圓筒型 ,矸石自第二段旋流器的切向底流口排出。</p><p>　　1.4 課題選題背景及主要內(nèi)容</p><p>　　1.4.1 課題選題背景</p><p>

35、;　　我國于1956年開始研究重介質(zhì)選煤。1958年煤炭科學研究院唐山煤炭研究所在通化廠選煤廠開展了以磁鐵礦粉作加重質(zhì)的雙錐形分選機再選槽洗中煤的試驗研究并在南桐和林西等地進行了用黃土、高爐灰作加重質(zhì)的重介質(zhì)選煤的試驗研究工作。同年，中國礦業(yè)學院在北票臺吉選煤廠建成以黃土作加重質(zhì)的鼓型分選機在選跳鈦中煤車間。實踐表明，用黃土和高爐灰作加重質(zhì)，不但回收困難而且污染精煤產(chǎn)品，因此停止了這方面的實驗而全力轉(zhuǎn)向用磁鐵礦懸浮液選煤的研究。<

36、/p><p>　　我國對重介質(zhì)選煤的研究已有30年的歷史，在洗選煉焦煤、無煙煤、褐煤和其他動力煤方面已積累了一定的生產(chǎn)經(jīng)驗。展望未來，重介質(zhì)選煤在我國有著廣闊的發(fā)展前景。</p><p>　　我國煉焦煤大部分屬于難選煤和極難選煤，在今后新建的煉焦煤選煤廠中采用重介質(zhì)選煤法，可以獲得較其他高的精煤產(chǎn)率和低的精煤灰分。我國現(xiàn)有的煉焦煤選煤廠仍以跳鈦選為主，，普遍存在精煤灰分偏高的和生產(chǎn)率偏低的的問

37、題，而用重介質(zhì)旋流器再選跳鈦中煤和精煤仍是仍是解決這些問題的有效途徑。</p><p>　　另外，我國正在興建的露天煤礦將采用重介質(zhì)選煤法處理動力煤。例如我國與美國合資開發(fā)的平朔安泰堡露天煤礦正在興建一座年處理能力為1500萬噸（3000t/h）的大型重介質(zhì)選煤廠。該廠152~12.7mm塊煤用重介質(zhì)分選機分選，12.7~0.5mm級末煤與0.5~0.15mm級煤泥混合用重介質(zhì)旋流器分選。</p>

38、<p>　　目前我國再用重介質(zhì)選塊煤方面，以能獲得較好的工藝指標。在重介質(zhì)旋流器選末煤方面尚存在分選效率低、加重質(zhì)消耗較大和設備耐磨性能較差等問題。近年來我國已研制了DBZ-1型重介質(zhì)旋流器，設計了用浮選尾礦介質(zhì)旋流器再選跳鈦中煤和矸石的工藝流程，用重介質(zhì)旋流器再選跳鈦精煤的工藝流程，采用篩下磁選工藝的介質(zhì)凈化回收系統(tǒng)和用泵給料的重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)等新工藝。今后，通過推廣國內(nèi)的科研成果和消化吸收國外的先進技術，重介質(zhì)選煤的成本將

39、降低，經(jīng)濟效益提高。這將為我國進一步發(fā)展重介質(zhì)選煤床在有利條件。</p><p>　　旋流器作為主要的重介質(zhì)洗選設備。在重介質(zhì)選煤工藝中占有重要地位，旋流器性能的優(yōu)劣嚴重影響煤炭的洗選效果和分選率，研究和設計優(yōu)質(zhì)的旋流器產(chǎn)品對選煤工業(yè)具有重要的意義。</p><p>　　1.4.2 課題主要內(nèi)容</p><p>　　學習選煤工藝過程，掌握三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器工作原理及

40、結(jié)構(gòu)性能，根據(jù)選煤廠處理量對三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器進行選型設計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對旋流器的入料口、溢流口、底流口、錐比等重要部位等進行計算，繪制裝配圖和主要零部件圖紙。</p><p>　　2 旋流器基本理論</p><p>　　旋流器是利用離心力作用進行分級的設備。常用于細粒物料選別前的分級及脫泥，在磨礦回路中作檢查分級和控制分級用。它是當前細粒物料分離比較有效的設備。 旋流器的構(gòu)造，上部為圓錐

41、形。在圓柱形筒體上裝有與筒壁呈切線方向的給礦管。圓錐上部裝有與圓柱部分相連通的中心溢流管。溢流管的上端則通過緩沖室或直接與外部管道聯(lián)接以排出溢流。在圓錐形底部裝有沉砂咀，以排出粗粒沉砂。為了減不磨損，可在給礦口、沉砂咀及筒體內(nèi)壁襯以耐磨橡膠或用輝綠巖、鑄石、碳化硅等耐磨材料。</p><p>　　2.1 重介質(zhì)旋流器分選機理</p><p>　　目前，對重介質(zhì)旋流器的分選機理還沒有一致的解

42、釋。第一種觀點認為，入選物料作螺旋回轉(zhuǎn)運動時，不同密度的螺旋角不同。因此，物料和懸浮液一起由器壁沿切線進入旋流器后逐漸散開，在徑向和軸向沿對數(shù)螺旋線軌跡運動，粗而重的顆粒螺旋角大，輕而細的顆粒螺旋角小。在經(jīng)過旋流器內(nèi)液體的軸向速度為零的等位線（軸向速度零位線）所形成的分界面（即上升內(nèi)螺旋流與下降外螺旋流的分界面）以前，粗而重的顆粒，沿器壁向下滑動，直到底流口排出。其余的顆粒在下降外螺旋流中向下移動并逐漸接近分界面在這里進行分層，具有臨界

43、密度的顆粒在軸向速度零位線附近波動式地來回運動。如果顆粒在旋流器某一高度上穿過軸向速度零位線并落入內(nèi)螺旋上升流中，則在上升流中按密度進行第二次分層。在內(nèi)螺旋溜中，由于螺旋半徑減小使離心加速度增大，從而使某些顆粒返回外螺旋下降流中，并在旋流器內(nèi)循環(huán)一段時間后從底流口排出。所有留在內(nèi)螺旋上升流中的顆粒都作為精煤產(chǎn)品經(jīng)溢流管排出。</p><p>　　第二種觀點認為內(nèi)螺旋中的分選其主要作用。入料中大部分顆粒沿器壁運動，

44、直到錐體下部。在底流口附近有一個高密度懸浮液阻擋層，使輕顆粒進入內(nèi)螺旋上升流中去。在上升流中既有按密度分層的分選作用，也有按初加速度的分選作用。持這種觀點的人中，也有人從分級的觀點出發(fā)認為，在軸向速度為零的包絡面上，由于離心力和徑向流的流體動力作徑向運動時按該密度進行分選。第三種觀點是蘇聯(lián)皮捷爾斯基等人通過試驗確定了高入料濃度、高入料壓力、小直徑旋流器中的速度場和密度場后提出的觀點。在上述條件下所得的實驗資料證實：等密度線與旋流器中心線

45、形成一定的角度，而這些等密度線貫穿于內(nèi)外旋流。在椎體下半部中，切線速度的分布是：器壁處最大，并向旋流器中心逐漸減??；濃縮度高達1.85。持這種觀點者認為，入選物料進入旋流器后，因為其中大部分顆粒的密度大于上部懸浮液的密度，所以在離心力作用下被拋向器壁，在外螺旋下降流中項底流口移動。入選物料進入高密度懸浮液區(qū)后，當顆粒密度與懸浮液密度相等時，顆粒由外螺旋沿等密度線移向內(nèi)螺旋，并隨之移向溢流管。這一過程是一個開始是輕的顆粒、然后是重顆粒的多

46、次分選過程。</p><p>　　但是上述各種觀點都有不足之處。第一種觀點對重液和懸浮液未加區(qū)別，只考慮了速度場，而未考慮密度場。它只適于以某些極為穩(wěn)定的懸浮液，如黃土、細矸石作加重質(zhì)的重介質(zhì)旋流器。第二種觀點曾用以解釋旋流器選煤時分選密度大于入料懸浮液密度這一現(xiàn)象。但美國的實驗表明，這種現(xiàn)象不僅僅是使用不均質(zhì)的懸浮液時才有，即使是使用重液這樣一種均質(zhì)的介質(zhì)時也會有。在水介質(zhì)旋流器方面，關于因循環(huán)著的泥煤積聚而使

47、分選密度增大的觀點，也已逐步為大量高密度分選（即分選密度高于泥煤積聚時所能達到的最高密度）的實驗資料所否認。在重介質(zhì)旋流器方面，蘇聯(lián)文獻以分選密度與入料懸浮液密度之比表示分選密度的變化率。</p><p>　　經(jīng)過大量實驗表明，重介質(zhì)旋流器的分選機理是：</p><p>　?。?）物料在旋流器中是以徑向的兩種力，即離心力和阿基米德力來分選的。徑向泄力和因慣性而造成的額外的壓力梯度，對3mm

48、以上顆粒的分選不起重要作用。</p><p>　?。?）在一般的旋流器中，決定分選密度的分選區(qū)，是在軸向速度零位線附近。這一區(qū)域內(nèi)的懸浮液密度是隨著工作制度（壓力、濃縮度）的變化而變動的。</p><p>　?。?）鄰近密度物運動軌跡具有隨機性，這種隨機性也影響著可能偏差值Ep。</p><p>　　2.2 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器</p><p>

49、;　　三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器是近年來研制出的一種新型的選煤設備，它是由兩臺兩產(chǎn)品旋流器串聯(lián)而成的。可以是兩個圓錐重介質(zhì)旋流器串聯(lián)，也可以是兩臺圓筒型重介質(zhì)旋流器串聯(lián)，也可是一臺圓筒和一臺圓錐重介質(zhì)旋流器串聯(lián)，其中圓筒型重介質(zhì)旋流器又分無壓和有壓兩種。因此，三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器有多種不同的組合形式。三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的優(yōu)點是用一種懸浮液形成兩個分選密度，省掉一個懸浮液循環(huán)系統(tǒng)和再選物料運輸系統(tǒng)，但是由于第二段懸浮液入料由第一段旋流器濃縮而來，因

50、此二段分選密度因測量較為困難，密度調(diào)節(jié)主要靠調(diào)節(jié)一段入料懸浮液密度和二段旋流器底流口大小。是兩段分選密度相互關聯(lián)密度差值不允許太大。</p><p>　　2.2.1 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器工作原理</p><p>　　三產(chǎn)品旋流器是由一臺圓筒型旋流器和一臺圓錐形旋流器串聯(lián)而成的設備。原煤由膠帶或刮板給入,一段旋流器懸浮液由泵給入。其分選過程是:①重產(chǎn)物在旋流器內(nèi)壁沿筒壁形成外螺旋由底流口排出,

51、輕產(chǎn)物在旋流器中心形成內(nèi)螺旋,由溢流口排出;②從一段到二段;③從低密度到高密度。在第一段旋流器中,不但可以把原煤分成2種產(chǎn)品,而且還把進入第二段旋流器的懸浮液濃縮到需要的密度。重產(chǎn)品與濃縮后的懸浮液一起經(jīng)連接管給入第二段旋流器進行再選,最終獲得中煤和矸石。圖1為給料三產(chǎn)品旋流器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。</p><p>　　圖1 三產(chǎn)品旋流器的結(jié)構(gòu)原理示意圖</p><p>　　2.2.2 三產(chǎn)

52、品重介質(zhì)旋流器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　高效高分級旋流器由進料裝置、分離裝置、底流裝置、溢流裝置構(gòu)成，進料裝置采用漸開線形式給料，給料管為矩形漸縮管，其外沿線以漸開線平滑過度至進料箱內(nèi)側(cè)，分離裝置由柱體和錐體組成，根據(jù)待分離礦物的比重、粒度以及對溢流細度的要求，匹配不同的柱體高度。錐體部分采用變錐技術，以保持顆粒在錐體分離部位的切向速度，達到最佳的分離效果。底流裝置的內(nèi)部形狀亦采用柱錐形式，并相應加大柱體高度。

53、</p><p>　　在重介選煤中，入料泵是否能正常工作與選型是否合適有著直接的關系，下面對在選型中應注意的幾個問題分別進行闡述。</p><p>　　(1)入料泵的允許通過粒徑問題</p><p>　　眾所周知，重介選煤包括有壓給料與無壓給料兩種方式。兩種方式的區(qū)別在于被選物料（煤）是否通過泵進入旋流器，有壓給料是指煤與懸浮液混合經(jīng)入料泵加壓進入旋流器；無壓給料

54、是懸浮液經(jīng)入料泵（合格介質(zhì)泵）加壓進入旋流器，而煤靠自重進入。在有壓給料重介選煤系統(tǒng)中，原煤雖經(jīng)過破碎機破碎，可是破碎機的出料粒度不盡相同（一般出料最大顆粒為13mm、25mm、50mm和80mm不等，有的甚至超過100mm）。此時需注意入料泵的允許通過粒徑值。每種型號的渣漿泵均有允許通過最大粒徑數(shù)值，若入料泵的允許通過粒徑小于出料最大顆粒，經(jīng)常會出現(xiàn)旋流器進料壓力不穩(wěn)或出現(xiàn)入料泵不能工作的問題。此時應對入料泵葉輪進行改進或?qū)θ肓狭６冗M

55、行限制。在具體選型中應使入料泵的允許通過最大粒徑大于破碎機出料粒度的上限值。</p><p>　　(2)入料泵與旋流器處理能力的匹配問題</p><p>　　在重介選煤中，入料泵輸送量與旋流器處理能力應匹配。無論是泵的輸送量大而旋流器的處理能力小，還是泵的輸送量小而旋流器的處理能力大，這些情況均應避免出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)不匹配情況，往往表現(xiàn)為：處理量達不到實際需要，旋流器入口壓力偏低，合格介質(zhì)桶

56、料出現(xiàn)抽空、分選效果達不到要求等異常情況。</p><p>　　(3)旋流器入口壓力值問題</p><p>　　旋流器在工作中，進料均要求有一定的壓力值。該值往往是一個范圍，如：0.10～0.15MPa、0.15～0.20MPa不等。在入料泵選型中應注意：此時并非將給定的壓力上限值直接考慮在泵的揚程中，而應將表壓值折算成液柱高度。在實際中旋流器要求的進料壓力為表壓值，根據(jù)p=γh，將表壓值

57、除以液體重度即為其液柱高度，即：h=p/γ。將折算后的h值加進泵揚程中。</p><p>　　若直接將給定的壓力上限值加進揚程中，此時則富裕了(γ-1)h。進料壓力的加大不僅會影響分選效果，有時甚至會出現(xiàn)入料泵配套電動機過載或燒壞的情況。因為此時入料泵的運行工況點已嚴重右移。針對出現(xiàn)的異常情況，此時可采取的措施往往是：結(jié)合實際工況適當加大旋流器底流口直徑；降低入料泵運行轉(zhuǎn)速或適當切割入料泵葉輪直徑。</p&

58、gt;<p>　　(4)入料泵運行轉(zhuǎn)速的問題</p><p>　　在重介選煤中，入料泵輸送的漿體為懸浮液（無壓給料）、原煤和懸浮液的混合物（有壓給料），其中懸浮液中的加重質(zhì)多為磁鐵粉。因此不論有壓還是無壓給料方式，漿體對入料泵的過流部件均有較大程度的磨損。過流部件在選用合適材質(zhì)的前提下，選型中應注意泵的運行轉(zhuǎn)速。</p><p>　　泵的過流部件使用壽命與其運行轉(zhuǎn)速的2.87

59、次方成反比。因此要讓入料泵能長時間的穩(wěn)定運行，降低其運行轉(zhuǎn)速是最有效的辦法。一般情況若是有壓給料，選擇的渣漿泵運行轉(zhuǎn)速最好低于500r/min；若是無壓給料，則選擇的渣漿泵運行的轉(zhuǎn)速最好低于750r/min。在實際選用中可根據(jù)原煤顆粒的實際大小、硬度及含矸石比例等情況，對入料泵的運行轉(zhuǎn)速進行增減。</p><p>　　2.2.3 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的特點</p><p><b>

60、　　1) 結(jié)構(gòu)特點</b></p><p>　?。?）有三個排料口。能以單一低密度懸浮液一次分選出合格精煤、中煤和矸石，為簡化工藝流程及設備布置創(chuàng)造了條件。</p><p>　?。?）一段旋流器采用了圓筒型，圓筒型旋流器內(nèi)密度場均勻，對重懸浮液的密度變化反應遲鈍；有利于提高分選精度，二段旋流器采用了圓筒—圓錐型，有利于增加兩段實際分選密度差，能同時滿足生產(chǎn)低灰精煤和排棄純矸石的

61、需要。</p><p>　?。?）原料煤與重介質(zhì)懸浮液分開給入旋流器。原料煤單獨由一段旋流器頂端沿中心給料管以自重方式給入，具有如下優(yōu)點：一是只有重產(chǎn)物單向穿越“分離錐面”的運動，而不會產(chǎn)生有壓給料旋流器中輕重產(chǎn)物交錯穿越“分離錐面”相互干擾的弊端，因而精煤損失較少，分選精度更高；二是無壓給料無需泵送，電耗相對較低；三是無壓給料無需泵送，有利于減少矸石泥化和次生煤泥量；四是無壓給料相對入料上限較高，因為它不受泵送

62、流道限制；五是無壓給料工藝環(huán)節(jié)簡單，有利于合理布局；六是旋流器工作介質(zhì)——重懸浮液密度容易測準，不受原料煤性質(zhì)變化的干擾，對實現(xiàn)自動測控非常有利。</p><p>　?。?）采用了改變二段旋流器底流口大小與調(diào)節(jié)二段旋流器溢流管插入深度相結(jié)合的方式實現(xiàn)了二段旋流器實際分選密度的在線調(diào)節(jié)。特別是溢流管插入深度調(diào)節(jié)裝置由內(nèi)置式改為外置式之后，調(diào)節(jié)非常靈活，使得二段分選密度的調(diào)節(jié)變得方便自如。</p>&l

63、t;p>　?。?）三產(chǎn)品旋流器無運動部件，旋流器內(nèi)襯為維式顯微硬度HV=835.8的剛玉材料，筒體壽命達9000h以上，可在最佳工況點下工作2a。</p><p><b>　　2) 工藝特點</b></p><p>　　表1 重介質(zhì)旋流器分選效果比較表</p><p>　?。?）分選精度高（見表1）</p><p&g

64、t;　　由表1可看出，國內(nèi)大型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選精度比有壓、中型兩產(chǎn)品旋流器的還要高，達到了國外兩產(chǎn)品脫泥分級入選重介質(zhì)旋流器的分選精度（E=0.020～0.030kg/L）。</p><p>　　（2）能以單一低密度重介質(zhì)懸浮液一次分選出質(zhì)量合格的精煤、中煤和矸石，省去了一套高密度重介質(zhì)懸浮液的制備、循環(huán)、回收系統(tǒng)；也可用低密度重介質(zhì)懸浮液實現(xiàn)高密度分選，大大簡化了流程，降低了設備和管道的磨損，降

65、低了介耗和電耗。</p><p>　?。?）大直徑旋流器分選上限可達100mm，有效分選下限可達0.3mm。尤其是采用國華科技開發(fā)的“煤泥重介質(zhì)分選工藝”專利技術（專利號ZL03124283·9）后，其分選下限更可降至0.075mm。該技術的要點是，利用重介質(zhì)旋流器分級濃縮作用原理，具有一段輕物料帶出的重介質(zhì)粒度細、懸浮液密度較低的特點，適當將其分流，進入直徑較小的煤泥重介質(zhì)旋流器分選粗粒煤泥。既不需要

66、單獨設置供煤泥重介質(zhì)旋流器用的超細介質(zhì)懸浮液的制備、循環(huán)系統(tǒng)，又可減少進入加工費用較高的浮選作業(yè)系統(tǒng)的煤泥量（見圖2）。全廠僅由19～22道工序組成。</p><p>　?。?）實現(xiàn)不分級、不脫泥入選當前，國內(nèi)外流行的做法是重介質(zhì)旋流器分選前要先脫泥，認為只有脫泥才能提高分選精度，減少產(chǎn)品脫介作業(yè)難度，塊末煤分級選才能取得最大精煤產(chǎn)率。而中國的無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器選煤工藝恰恰相反，認為應從全廠重介——浮選綜

67、合效果考慮，脫泥作業(yè)存在三大缺陷：增加脫泥篩、撈坑等設備，工藝布置復雜；不能充分發(fā)揮重介質(zhì)旋流器選煤下限低的優(yōu)勢；脫下來未經(jīng)任何分選作用的煤泥不好處理，增加了浮選作業(yè)處理量和難度，增加了基建投資和生產(chǎn)費用，增加了精煤損失。而無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器不脫泥分選配合粗煤泥重介選工藝簡單有效地解決了粗煤泥重介分選問題。至于分選精度問題要作深入具體分析，為了滿足懸浮液流變特性和穩(wěn)定性雙重要求，重介質(zhì)懸浮液的固體體積濃度一般在15～35%，以此

68、為依據(jù)可以算出不同密度的懸浮液中煤泥含量的最大允許值，如表4所示。通常，無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器都是在一種低密度懸浮液系統(tǒng)下選出三種合格產(chǎn)品的，其允許煤泥含量在50%左右。通過分流合格介質(zhì)去磁選作業(yè)的多少完全能做到煤泥量在懸浮液中始終保持在允許值之下，從而保證了要求的分選精度。</p><p>　?。?）提高效率，簡化工藝，加快建設速度，減少基建投資，降低生產(chǎn)費用。該設備在采用三產(chǎn)品而非兩產(chǎn)品旋流器生產(chǎn)“純”精

69、煤的同時，還能排除純矸石和尚可利用的中煤；采用“兩段濃縮兩段回收”完善的煤泥水處理系統(tǒng)，因而更適用于難選煤為主及對環(huán)保要求很高的中國國情。</p><p>　　2.2.4 旋流器的工藝調(diào)試方法</p><p>　　旋流器的工藝調(diào)試方法重要的是講究“把握原理,一個穩(wěn)定,兩個重點”。</p><p>　　“把握原理”是指把握重介質(zhì)旋流器的分選原理及其影響因素。只有很好的

70、把握重介質(zhì)旋流器的分選原理及影響因素,在生產(chǎn)過程中才能很好的做到對產(chǎn)品質(zhì)量的控制。</p><p>　　分選原理:在離心力作用下,使懸浮液在旋流器中形成內(nèi)外螺旋流及中心空氣柱,并按密度進行分層,從溢流口至底流口、由中心至器壁懸浮液密度逐漸增加;不同密度的煤粒處于不同的等密度線上,最終隨懸浮液分別從溢流口和底流口排除,實現(xiàn)輕重產(chǎn)物的分離。影響因素主要指旋流器操作條件和本身結(jié)構(gòu):即外因和內(nèi)因。外因主要包括旋流器入料壓

71、力、入料懸浮液性質(zhì)、入料煤質(zhì)特征等幾個方面。內(nèi)因主要指旋流器圓柱直徑及長度、入料口的形狀和尺寸、溢流管直徑及插入深度、底流口直徑、錐比、錐角等。在實際生產(chǎn)調(diào)試過程中,旋流器的參數(shù)除溢流管直徑及插入深度、底流口直徑外,其它都是不易改變的。為了滿足實際煤質(zhì)變化的需要,在調(diào)試之前應該準備幾種不同規(guī)格的溢流管和矸石嘴:當合格懸浮液密度接近設計理論分選密度值,并且其它操作條件都滿足設計要求時,如果旋流器分選效果達不到理想指標,應該考慮調(diào)節(jié)溢流管直

72、徑或插入深度或底流口口徑。對于三產(chǎn)品重介旋流器,精煤的質(zhì)量和產(chǎn)率與精煤溢流管有極大關系,如果實際的精煤灰分偏低,可以增大溢流管直徑或增長插入深度,反之則減少;理論上,在保證精煤質(zhì)量的前提下,對于易選煤,可取較大直徑的溢流管,反之,取小直徑的溢流管;</p><p>　　“一個穩(wěn)定”是指保持旋流器的入料穩(wěn)定。包括入料壓力、懸浮液密度及流變性和原煤入選量等幾個方面。只有穩(wěn)定的旋流器入料壓力,穩(wěn)定的懸浮液煤泥含量及密度

73、,穩(wěn)定的原煤入選量,旋流器才能獲得良好的分選效果,同時,后續(xù)的其它作業(yè)環(huán)節(jié)才能保證入料量的穩(wěn)定,才可能實現(xiàn)設備的正常調(diào)試,使各設備處于最佳運行狀態(tài)。因此,“穩(wěn)定”是重介質(zhì)旋流器選煤工藝調(diào)試的關鍵和重中之重。</p><p>　　在實際生產(chǎn)當中，作為重介選煤核心設備之一的旋流器入料泵，有時由于選型不當常造成旋流器入料壓力不穩(wěn)，配套設備運行異常等諸多問題。因此，探討旋流器入料泵的選型問題顯得尤為重要。</p&g

74、t;<p>　　2.3 重介質(zhì)選旋流器分選效率</p><p>　　三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器是一種高效的選煤設備，其選煤分選效率的評定方法很多，但是至今還沒有一個公認而且完善的方法，有不少問題仍在爭論?，F(xiàn)就國內(nèi)外常用的污染指標法、數(shù)量效率法、可能偏差法等予以概要的介紹。</p><p>　　2.3.1 分選效率評定方法</p><p><b>　　

75、(1)污染指標法</b></p><p>　　這是一種最簡單的用于檢查分選機工作和計算洗選預期結(jié)果的方法。這種方法是從分選機的所有產(chǎn)品中采取有代表性的試樣，在重液中進行浮沉實驗，將所得結(jié)果與標準結(jié)果進行比較。所謂標準結(jié)果是指該分選設備在最佳工作狀態(tài)下所得結(jié)果，或是該設備試樣機在現(xiàn)場條件下進行實驗所得結(jié)果。</p><p><b>　　(2)數(shù)量效率法</b>

76、;</p><p>　　精煤的實際產(chǎn)率與按精煤實際灰分查出的理論產(chǎn)率之比稱為數(shù)量效率或有機效率，所謂理論產(chǎn)率是按實際灰分從浮物曲線上查得的相應產(chǎn)率。</p><p><b>　　(3)可能偏差法</b></p><p>　　近年來，為了正確地評價重介質(zhì)分選機的分選效果，在選煤實踐中越來越廣泛地運用可能偏差這一指標。</p><

77、;p>　　可能偏差，即Ep值，是由分配曲線中得出的。1937年荷蘭工程師特朗普提出了以密度為橫坐標，各密度級的產(chǎn)率百分數(shù)為縱坐標的分配曲線。后來法國學者脫拉提出采用可能偏差值來評定分選效果。他認為原煤在分選機中按密度分配到選后產(chǎn)品中去是符合正態(tài)分布規(guī)律的。</p><p>　　2.3.2 影響重介質(zhì)旋流器分選效果的因素</p><p>　　重介質(zhì)選塊煤過程與浮沉試驗時煤的分層過程相似

78、。但工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)果與浮沉實驗結(jié)果還是有差異的。</p><p>　　在實驗室條件下進行浮沉試驗時，浮物中沒有大于浮沉溶液密度的物料。</p><p>　　在工業(yè)條件下進行重介質(zhì)選煤時，上浮產(chǎn)品和下沉產(chǎn)品中總是有錯配的浮沉物。因此，在生產(chǎn)條件下所得的分選指標總是比理論指標差，精煤灰分較高，差率較低。</p><p>　　選后產(chǎn)品中錯配物料的數(shù)量是與許多因素有關的。就重

79、力場作用下的塊煤分選機而論，其產(chǎn)品所以有不同程度的錯配物，主要與下列因素有關，諸如入料粒度，顆粒形狀，塊煤的可選性，懸浮液的性質(zhì)，分選機的的處理量，以及液流的方向和速度等。</p><p>　　煤的粒度——塊煤重介質(zhì)選的粒度范圍一般為8~150mm（排矸時達350mm或更大）這樣，最大粒度比最下粒度大14倍。由于各粒級的沉降速度不同，小顆粒從入料到排料這段時間?？赡芊诌x不好，因此，部分高密度的小顆粒混入上浮產(chǎn)品，

80、或是低密度的顆?；烊胂鲁廉a(chǎn)品。</p><p>　　顆粒的形狀——細長的，尤其是扁平的高密度顆粒的運動軌跡與小顆?；虻兔芏阮w粒相似。煤中扁平顆粒多為頁巖，所以分選含有頁巖的煤時，混入上浮產(chǎn)品的錯配物較多。</p><p>　　煤的可選性——煤的可選性一般是用中間浮沉物或分選密度0.1g/cm3物料含量來評定。當分配率相同時，入料中某一浮沉含量越高，進入這種產(chǎn)品的數(shù)量越大。所以煤的可選性越難

81、，在相同分選密度情況下，產(chǎn)品中錯配物料的數(shù)量就越大。</p><p>　　懸浮液性質(zhì)——懸浮液密度越高，其流變參數(shù)變壞，粘度和初切應力增加，顆粒的分選速度降低，尤其是小顆粒更為顯著，致使錯配物料混入選后產(chǎn)品的可能性增大。當懸浮液被雜質(zhì)污染，或是穩(wěn)定性不好時也會產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象。</p><p>　　單位處理量——增加分選機單位處理量會增加物料的干擾分層，因此，顆粒分層速度減慢，使產(chǎn)品易于污染

82、。塊煤重介質(zhì)分選機的單位處理量以每米槽寬的處理量計算。而法國則以最大單位槽寬的浮煤量，+50mm粒級100t/h；+20mm粒級降到70t/h。為了合理的利用槽寬，法國把斜輪的槽體由縱向隔開，原煤刪成兩級分別進入槽體的左半部和右半部。從而在幫正良好的分選效果下，合理地利用了槽寬。但對利用異密度流的三產(chǎn)品塊煤分選機，單位處理量決定于中煤量，即單位面積的中煤量不應超過20t/h·m.</p><p>　　3

83、 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器選型計算</p><p>　　重介質(zhì)旋流器選煤由于技術含量高、工藝環(huán)節(jié)多且系統(tǒng)較復雜,因此調(diào)試比較困難,這已經(jīng)成為許多新建選煤廠面臨的突出問題。工藝調(diào)試是選煤設計的延續(xù)和完善,它以現(xiàn)有設備及工藝條件為立足點,在生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)試時既要結(jié)合入選煤質(zhì)特征,以生產(chǎn)化驗數(shù)據(jù)為指導,又要充分考慮設備本身的技術性能及要求,通過局部設備和工藝環(huán)節(jié)的調(diào)試、改造,使各工藝環(huán)節(jié)運行最佳化,以充分發(fā)揮重介質(zhì)旋流器分選精

84、度高、分選下限低、對煤質(zhì)適應性強等優(yōu)勢,最終實現(xiàn)加工成本最低化、經(jīng)濟效益最大化。正是基于此目的和立足點,從提高旋流器分選效果和降低介質(zhì)消耗兩個方面入手,談點個人看法及經(jīng)驗體會。</p><p>　　3.1 旋流器處理能力的確定</p><p>　　3.1.1 理論分析</p><p>　　旋流器處理能力的主要計算其旋流器直徑、錐體角度、進料口斷面尺寸。</p&

85、gt;<p><b>　?。?）旋流器直徑 </b></p><p>　　旋流器直徑主要影響生產(chǎn)能力和分離粒度的大小。一般說來，生產(chǎn)能力和分離粒度隨著旋流器直徑的增大而增加。</p><p>　　從龐學詩的生產(chǎn)能力理論公式</p><p>　　Q=2.69D （1）</p><p&

86、gt;　　其中：D——為一段圓筒直徑</p><p><b>　　——為分離粒度</b></p><p>　　D——為二段圓筒直徑</p><p>　　對于幾何相似的旋流器，在同一壓力降的情況下，其分離粒度隨其直徑的變化可以從無因次放大準數(shù)關系式St×=constSt推到得：</p><p>　　dD

87、 （2）</p><p>　　由于上式中常數(shù)n的變化范圍是0~0.375，因而D的指數(shù)變化范圍是0.42~0.5。</p><p>　　對于流量一定的情況下，同樣可推得類似的公式，只是其指數(shù)形式不同：</p><p>　　dD （3）</p><p>　　旋流器的生產(chǎn)能力和分離粒度同其直徑的關系見

88、下圖(圖2)：</p><p>　　圖2 旋流器直徑（mm）</p><p>　　生產(chǎn)能力和分流力度的影響</p><p><b>　?。?）錐體角度</b></p><p>　　旋流器的型式按其錐體角度大小可分為三類：長錐型（θ≤10°）、標準型（θ=15°~20°，嚴格地說應為20&#

89、176;）和短錐型（θ﹥20°）。</p><p>　　旋流器內(nèi)的流體阻力隨著錐角的增大而變大。在同一進口壓力下，由于流體阻力增大，其生產(chǎn)能力要減少，大錐角的旋流器中，流體的切向速度比小錐角的要高一些，但由于顆粒的停留時間較短，所以其分離粒度隨其錐角的增大而增大，總分離效率降低，而底流中混入的細顆粒較少。</p><p>　　實踐證明，一般用于分級或脫泥的旋流器的最佳錐角接近于2

90、0°，亦即這種條件下一般采用標準型旋流器。當用于濃縮、澄清和細粒分級時，如當處理低密度物料的稀礦漿，而且要求得到粒度較細的溢流時，多用長錐型旋流器，甚至采用錐角為5°以下的旋流器。對于用于油-水分離的液-液分離用旋流器，錐角更小，為1.5°，因而這種旋流器一般很長，對制造加工提出了更高的要求。</p><p>　　短錐型旋流器一般用于粗粒分級和選別的場合。例如，當處理礦漿時，由于磨損

91、阻塞的、等問題，錐角低于20°~15°時不能得到所需的工藝指標；當處理比較濃而且顆粒粗大的礦漿，并要求底流中濃度不高時，不能采用20°以下錐角的旋流器。這也主要是因為小錐角情況下底流口直徑較小，極易發(fā)生堵塞，以至于無法正常工作。而當采用大錐角旋流器時，雖然這種情況下其中的空氣柱直徑比小錐角的更大，但在同樣的排料能力下，大錐角的底流口仍比小錐角的更大，因而不易堵塞。實際采用的短錐型旋流器也有許多錐角大于40&

92、#176;，例如，在重懸浮液選礦和合金產(chǎn)品的分選中，采用錐角為40°~120°的旋流器。</p><p>　　（3）進料口斷面尺寸</p><p>　　旋流器進料口的形狀和尺寸對其生產(chǎn)能力、分離效率等工藝指標有重要的影響，這主要是因為進料口控制著產(chǎn)生離心旋轉(zhuǎn)作用的入口流速，那么對旋流器流場的作用影響非常顯著。</p><p>　　進料口的作用主要

93、是將作直線運動的液流在柱段進口處轉(zhuǎn)變?yōu)閳A周運動。早期的進料口一般簡單地設計成直線形，并與柱段筒體相切（見圖3）。</p><p>　　a b c</p><p><b>　　圖3 </b></p><p>　　這種由直線到圓的過渡點僅為一點，變化突然，對液流的阻力較大，易在此產(chǎn)生湍流，導致工作

94、狀態(tài)不佳，進口液流的能量損失大，同時還會引起進料口附近材料的磨損。因此，近年來在較新的設計中采用了曲線形進料口。最常用的是擺線形和漸開線形等。</p><p>　　在采用曲線形進料口情況下，進料液流從管路中的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹蝺?nèi)的旋轉(zhuǎn)運動的過渡區(qū)從直線形的一點變?yōu)橐欢?，流動軌跡的曲率半徑從直線運動的無窮大逐漸減小到旋流器半徑，這樣，進料液流則能流暢地進入旋流狀態(tài)，大大降低了局部紊動程度，使其工作狀況得到改善，分離

95、效率得到提高。</p><p>　　大多數(shù)用塑料模制的旋流器，其旋流室具有三維螺旋線的進料口，以便直接引導液流向下做螺旋運動，降低進料對進口附近區(qū)域已形成旋轉(zhuǎn)流動的流體的沖擊。</p><p>　　進料口按照截面形狀可以分為圓形和矩形兩種。Kelsall最早對兩種具有相同截面面積的進料口進行了比較，發(fā)現(xiàn)狹長形的矩形進料口（其長邊平行于旋流器軸線）能使分離效率得到改善。這主要是因為矩形進料口

96、的斷面形狀能緊貼旋流器柱段壁面，這樣可以盡量消除引起進料短路的死區(qū)，使進料液流更平穩(wěn)、更流暢。本節(jié)以下討論的進料口尺寸大小指進料口截面的當量圓面積直徑。</p><p>　　進料口尺寸設計首先應滿足的一個重要條件是人口射流不直接沖擊到溢流管，否則會產(chǎn)生湍流并導致嚴重的磨損。這一條可以由下式來描述：</p><p>　　D≤ （4）</p>

97、<p><b>　　其中：</b></p><p>　　D——為一段圓筒直徑</p><p><b>　　D——入射口直徑</b></p><p><b>　　W——為磨損系數(shù)</b></p><p>　　則有：D=100mm</p><p>

98、;　　當采用矩形進料口時，上式中D應采用垂直于旋流器軸線方向的矩形邊長來代替。</p><p>　　進料口尺寸大小主要影響旋流器的生產(chǎn)能力和分離效率兩個方面；它對分股比、分離精度的影響很小，在相應的理論或經(jīng)驗模式中，一般都不含D項。進料口截面面積的增加，一般認為會導致生產(chǎn)能力增大，分離粒度減小，分離效率升高，并有可能減小磨損。</p><p>　　從許多關于旋流器的生產(chǎn)能力模型中可以看到，

99、進料口直徑D和生產(chǎn)能力Q之間呈正比例關系，即</p><p>　　Q~D （5）</p><p>　　其中：D垂直于旋流器軸線方向的矩形邊長</p><p>　　當在較高的進料濃度條件下時，生產(chǎn)能力仍隨D的增加而增加，但呈指數(shù)關系，其指數(shù)范圍為0.53~0.85。</p><p>　　進料口直徑對分離粒度

100、的影響也很顯著。根據(jù)Bradley得出的經(jīng)驗關系式</p><p>　　dD （6）</p><p>　　其中指數(shù)n的取值范圍為0~0.68，為旋流器進料口直徑。而根據(jù)眾多的分離粒度的經(jīng)驗式可知指數(shù)n在0.6~0.87之間。</p><p>　　對旋流器的最優(yōu)化設計必須是在滿足好的分離效率和合理的生產(chǎn)能力之間作出，因此任何最優(yōu)化設

101、計都依賴于實際運用中的具體要求。工業(yè)用旋流器最佳進料口直徑為D=（0.15~0.25）D，而Rietema認為分離用旋流器的最佳進料口直徑應為0.25D。</p><p>　　由上所述可知，旋流器的直徑對生產(chǎn)能力和分離粒度的影響常與工程實踐中人們的愿望相矛盾。因為若同時滿足較小分離粒徑和較高的分離效率以及較大的生產(chǎn)能力要求，對旋流器直徑的選賊則需要統(tǒng)籌考慮。一般在設計過程中，可首先根據(jù)圖選擇較小直徑的以及滿足分離

102、粒徑和分離效率要求的旋流器，然后根據(jù)所選定的旋流器的單臺生產(chǎn)能力和工藝所需的處理總量要求，計算出所需的總臺數(shù)，并將這些旋流器并聯(lián)。有時裝置中甚至需要數(shù)百個小直徑旋流器并聯(lián)。在并聯(lián)結(jié)構(gòu)中應考慮以下幾個問題：首先，保證每個旋流器單體的進料條件基本相同；其次，要防止旋流器的堵塞；另外，從降低磨損的觀點來看，宜盡量選擇較大直徑的旋流器。</p><p>　　3.1.2 旋流器處理能力的計算</p><

103、p>　　旋流器的處理能力與給料壓力有關，通常最低壓頭H=9×（旋流器直徑），而入料壓力則用下列公式計算：</p><p>　　P=H （7）</p><p>　　式中H——液體壓頭，m礦漿柱或kg/cm;</p><p><b>　　——懸浮液密度。</b></p>&

104、lt;p>　　旋流器處A理礦漿能力為：</p><p>　　Q= （8）</p><p>　　式中 Q——旋流器的礦漿處理能力，m/h;</p><p>　　——入料口直徑，cm;</p><p>　　——溢流口直徑，cm；</p><p>　　f——試驗確定的系數(shù)（在此設

105、計中f為0.75查表獲得）。</p><p>　　則有: Q=850×240×0.75=153 m/h</p><p>　　3.2 懸浮液濃度計算</p><p>　　懸浮液由磁鐵礦粉和水組成，因此，它的密度也就是單位體積內(nèi)水與磁鐵礦的質(zhì)量之和：</p><p><b>　　=</b></p&g

106、t;<p>　　其中：——懸浮液的密度，g/cm;</p><p>　　——水的密度，g/cm;</p><p>　　——磁鐵礦密度，g/cm；</p><p>　　——懸浮液的容積濃度，小數(shù)。</p><p>　　此公式為懸浮液密度與懸浮液的容積濃度之間的關系。</p><p>　　在本次設計中，由公式

107、求得=1.5 g/cm。</p><p>　　容積濃度表示懸浮液中的體積含量，一般在15-35%之間。配制的懸浮液密度高，容積也高，即要求磁鐵礦多加一些，反之少加些。</p><p>　　在本次設計中，由公式求得=1.5 g/cm。</p><p>　　3.3 重介質(zhì)旋流器入料方式</p><p>　　重介質(zhì)旋流器的入料方式分為有壓入料與無壓

108、入料。兩種如料的區(qū)別在于于被選物料（煤）是否通過泵進入旋流器，有壓給料是指煤與懸浮液混合經(jīng)入料泵加壓進入旋流器；無壓給料是懸浮液經(jīng)入料泵（合格介質(zhì)泵）加壓進入旋流器，而煤靠自重進入。在有壓給料重介選煤系統(tǒng)中，原煤雖經(jīng)過破碎機破碎，可是破碎機的出料粒度不盡相同（一般出料最大顆粒為13mm、25mm、50mm和80mm不等，有的甚至超過100mm）。此時需注意入料泵的允許通過粒徑值。每種型號的渣漿泵均有允許通過最大粒徑數(shù)值，若入料泵的允許通