2019最新《矿物加工学》第3章 煤泥水处理化学

由于人工控制底流排放阀门，所以分级粒度难以掌 握。这是角锥分级设备的一大缺限。
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
（2）斗子捞坑
捞坑通常为方锥形或圆锥形钢筋混凝土结构，锥壁倾 角为60°～70°，由单侧或中心给料，从周边或旁侧流出溢 流。广泛采用的是中心给料周边溢流的方式。锥形容器中 安装有一台斗子提升机，用它来排放沉物。排出沉物同时 还有脱水作用。沉物进入斗子的方式有三种：喂入式、挖 掘式、半喂入式三种。
S = KW / ω
（3-9）
式中 K —不均衡系数（悬浮液系统通常取1.25）。
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
3.1.3 常用的分级设备
分 重力场中的分级设备 级 设 备 离心力场中的分机设备
角锥沉淀池 斗子捞坑 倾斜板分级设备
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
② 倾斜板的入料形式
a、上向流—悬浮液由下部给入，溢流由上部排出，沉物由 下部排出。特点：液流运动方向与沉物运动方向相反，故液流 对已经沉积在板表面上的物料有干扰作用，粗颗粒先沉到板的 下部，细颗粒沉在板的上部，细颗粒沉淀物容易被上升流带走。 另外上升流还会对沉淀物的滑落有阻滞作用。但是，上向流的 有效沉淀面积最大。
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
3.1.1 分级的实质
分级是在水介质中进行的，颗粒在水介质中的自由沉 降速度可按斯托克斯公式求得：
oS
1
18
d 2 (
)g
（3-1）
颗粒在煤泥水中的沉降为干扰沉降，其沉降速度可按 利亚申柯公式计算：
三、 煤泥水处理的内容
1. 煤泥的分选、回收、脱水作业 2. 煤泥水的分级作业 3. 煤泥水的浓缩作业 4. 循环水的澄清作业
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
粗颗粒煤泥水：经主选作业产生的煤泥水，粒度组 成极为复杂，但是粗颗粒含量最大，这部分煤泥水称为 粗颗粒煤泥水。
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
当 t1 = t2时，可得下式：
W S （3-7）
该式为悬浮液流量、设备面积和分级粒度下沉速度之间的 关系。
对固定的设备，不同的处理量可求出不同的 v 值，即有不 同的分级粒度。
当要求分级粒度一定时，所需要的分级面积 S 与悬浮液流 量 W 成正比。
斗子捞坑的入料粒度范围宽，一般为0～50mm，有 时为了提高分级精度，应尽量缩小捞坑入料的粒度范围， 实际的入料粒度以0～13mm多见。捞坑的分级粒度一般 为0.2～0.5mm。
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
斗子捞坑中颗粒的沉淀条件与角锥沉淀池不同，一 是矿物在斗子捞坑中将随同较粗精煤颗粒一起沉降，这对 较细颗粒的沉降有利；二是沉淀物及时用斗子提升机从捞 坑中排出，不受人为因素影响。故此，其沉淀与排料条件 都比角锥沉淀池理想。这也正是它分级效率比角锥沉淀池 分级效率高的原因。
b、下向流—悬浮液从上部给入，沉物由下部排出，溢流亦 由下部流出。特点：入料及沉物运动方向相同，对沉淀有利， 细颗粒沉在板的下部，粗颗粒沉在板的上部，对沉物排放有利， 但是将沉物和溢流很好的分开却比较难。
c、横向流—其入料是一侧给入，沉物由下部排出，另一侧 出溢流。特点：液流方向与沉淀物排出方向有一定的夹角，液 流对沉淀物的干扰作用较小，产物的排除也容易实现。
vg又受颗粒的密度和悬浮液浓度的影响，实际中应尽 量克服两者的干扰。
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
3.1.2 分级原理
分级设备中的沉降分离过程，一般可引用海伦模型。 该模型假定：
悬浮液的颗粒和流动速度在整个水池断面上是均匀分 布的，并保持不变。悬浮液在分级设备中的流动是理想的 缓慢流动，颗粒只要一离开流动层，即认为已经成为沉物。 又称浅池原理。
间，增大分级设备的沉淀面积，使沉淀好的物料顺利排出。 倾斜板的安装角度α=50°～60°，α越小越有利于增大沉淀面 积，但不利于沉积矿物的排出。在实际中多采用60°。倾斜 板的层数增多，也有利于增加沉淀面积。过小板间距会使 水流的流动对沉物的沉淀和排放产生干扰。
倾斜板的材料必须是质轻、平整光滑且耐磨耐腐的， 最好采用质轻的乙烯树脂板，也可采用塑料板、不锈钢板 或铁板。
δ —颗粒的密度，g/cm3 ； d —颗粒的粒度，cm ； χ —颗粒的球形系数，一般取χ =0.3； ρ —水的密度，ρ =1 g/cm3 ； n —实验指数，一般取n=5～6 ； λ —煤泥水的固体容积浓度，λ=1/（Rδ+1） ； g —重力加速度，一般取 g = 981cm/s2； R —煤泥水的液固比。
有隔板
角锥沉淀池
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
悬浮液的入料方式有并联和串联两种： 当以串联方式给料时，入料端底流排放物粒度组成较
粗；当以并联方式给料时，底流物的质量没有差别。若要 获得不同的粒度的产品时，可选择串联给料方式。但当给 料量一定时，采用串联给料方式，液流在角锥池中的流速 较大，这对分级不利，所以选煤厂实际生产中多用并联给 料。
为保证捞坑的分级效果，入料处应设缓冲套筒以减小 入料速度对分级设备流动层的影响。锥壁若不光滑，容易 “挂腊”，导致捞坑不能正常工作。
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
（3）倾斜板分级设备 ① 倾斜板装置的作用原理 倾斜板的安装可以缩短颗粒的沉降距离，减少沉降时
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
任一粒度为 d 的颗粒，其下沉速度为 v ，通过流 动层所需时间 t2 为：
t2

h v
（3-6）
如果，t1 > t2 ，该颗粒成为沉物；当 t1< t2 ，该颗 粒成为溢流产品。如果t1= t2，该颗粒成为沉物和成为 溢流产品的机会均等，该颗粒的大小被称为分级粒度。
第3章 煤泥水处理
3.1 粗颗粒煤泥水的处理 3.2 细颗粒煤泥水的处理 3.3 极细颗粒煤泥水的处理 3.4 洗水闭路循环
Xi’an university of science and technology
一、 煤泥水处理的目的、意义和任务 1. 多回收利用资源 2. 满足不同作业对粒度的要求 3. 满足不同作业对浓度的要求 4. 提高循环水质，满足环保要求。
通常以每平方米沉淀面积、每小时所处理的矿浆量 的立方米数表示分级沉淀设备的能力，称为分级沉淀设 备的单位负荷，用ω表示。所以有：
W = v =ω
（3-8）
该式说明分级粒度的下沉速度与分级设备的单位负 荷在数值上是相等的。
分级设备面积的选取，在设计中常用沉淀设备的单 位面积负荷来计算。该方法为经验数据法。
Xi’an university of science and technology
二、 煤泥水处理的主要特点
（1）流量大。 （2）性质复杂。
这就使煤泥水处理的工艺环节、设备和管 理具有相当的复杂性。 （3）集中了原煤中最细、最难处理的微细颗粒
Xi’an university of science and technology
粗颗粒煤泥水处理一般是进行分级，由于湿法选煤 大都用水作介质，所以分级有时又叫水力分级。
水力分级：它是根据颗粒在水介质中的沉降速度不 同，将宽级别粒群分成两个或多个粒度相近的窄级别的 过程。
分级作业和筛分作业性质相同，均是将粒度范围宽 的粒度群分成粒度范围窄的产物。但是筛分是比较严格 地按几何尺寸分开，而分级则是按沉降速度差分开。
当悬浮液的流量一定时，所需的分级面积 S 与分级颗粒的 下沉速度v 成反比，即与分级粒度成反比。要求的分级粒度越细， 所需要的分级设备面积则越大。因此，可以通过控制分级设备 的面积来控制分级粒度。
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
从下部给入的悬浮液，沿着与水平成θ角的一组平行 倾斜的空间，以平均速度u向上方运动，当悬浮液量是W 时，其流速u为：
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理
实际生产中，若分级设备 的长度为 L 、宽度为 B、进入 设备的悬浮液量为W。如果分 级设备有足够的深度，悬浮液 溢流从另一端排出时，其上部 有一流动层，厚度设为 h，在 流动层下部的悬浮液可认为是 静止的。
Xi’an university of science and technology
3.一定的限制，较 理想的入料浓度是100～150g/L，入料粒度一般为0～ 1mm。
角锥池的溢流自动排出，底流由阀门靠人工控制排 放。为防止底流排放管堵塞，需在管路的侧壁接清水管 或压缩空气管。
电磁振动旋流筛 煤泥离心筛分器 旋液分离器
Xi’an university of science and technology
3.1 粗颗粒煤泥水的处理