重介选煤厂用重介质旋流器的结构参数

图 4-4 锥角与分离密度及效率的关系 9.重介质旋流器的安装角 9.重介质旋流器的安装角 不同结构类型的重介质旋流器安装角有不同的要求， 主要出于工艺的需要， 以及有利于
精煤产量提高。但是，过大时，精煤质量要变坏。反之，精煤出量减少，精煤质量可提高。 在一定（标准）入料压力下，旋流器的溢流口直径可在（0.32～0.5）D 范围内选取。一般 对易选原煤旋流器的溢流口直径可取大些； 对难选原煤溢流口直径可适当小一些。 还要考虑 到所选用的加重质特性。实践证明，使用粗粒度磁铁矿粉作加重质时，溢流口的直径应小于 0.4D。
可见，在选择、确定重介质旋流器的直径时，必须根据所要处理的原煤数量、性质 和要求进行权衡。目前国内外生产中采用的旋流器的直径一般多为：500（510） 、600(610)、 700（710）mm，最大值径达到 1500mm。 但是，绝大部分学者认为和生产实践证明，重介质旋流器的直径超过 750mm 时，对 小于 6-3mm 级物料的可能偏差（Ep）值明显增大，特别是对分选难和极难选煤，选煤效率会 大幅下降。表 4-2 表征圆柱圆锥形二产品重介质旋流器的直径、与入选细粒级（末）原煤和 （Ep）值的关系。 表 4-1 旋流器的直径入选煤粒度和（Ep）值 号 旋流器直径 mm 入选粒度上下限 Ep 1 250 3-0.5 0.012 2 360 3-0.5 0.018 3 410 3-0.5 0.02 4 500 3-0.5 0.025 5 600 3-0.5 0.03 6 660 3-0.5 0.032 7 710 3-0.5 0.035 8 800 3-0.5 0.045
1.82
β 0.2
式中 di—旋流器入口直径， 7.重介质旋流器 重介质旋流器的锥比 7. 重介质旋流器 的锥比 从重介质旋流器溢流口和底流口直径变化与选后产品可能偏差的关系曲线看出，两者 的曲线形状非常相似。因此，常把它们两者的比例
du 关系，叫做重介质旋流器的锥比。 d0
重介质旋流器的锥比（i）的大小，对旋流器的工作指标影响较大，对工作悬浮液及其 固体含量在旋流器底流和溢流中的分配数量关系很大。可用经验公式表示：
图 4-2 溢流口直径与分离密谋及可能偏差的关系 此外，旋流器的直径确定后，其旋流器的溢流口直径和旋流器的生产能力成正比。关系 式如下：
Q = 0.3d i d 0 gH ×
1.82
β 0.2
3
（4-6）
式中 Q——旋流器的生产能力， m /h； D0,di——分别为旋流器的溢流口和入料口直径， cm； 2 H——旋流器的入料压头， kg/cm ； β——旋流器锥顶角， 度； 2 g——重力加速度， m/s 。 4.旋流器溢流管长和器壁的影响 4.旋流器溢流管长和器壁的影响 从重介质旋流器内液流速度场的测定表明， 溢流管长度的变化， 对切向速度无显明影响， 但对精煤质量和分选精度有较大的影响。 溢流管增长时， 使溢流管下端至锥体下部的距离缩 短，促使被选物料的实际分离密度增大，从而使精煤质量变坏。反之，可提高精煤质量，但 精煤数量减少。对圆柱圆锥形二产品旋流器来说：一般可在（0.8～1.0）h 选取，h 为圆柱 长度。 煤炭科学研究总院唐山分院曾对直径 100mm 的重介质旋流器内速度场的测试研究中发现 【15】 ：溢流管壁的厚薄，对旋流器内的切向速度影响很大。当旋流器溢流管直径为 35mm、壁 厚为 4mm 与同直径、壁厚为 12mm 的溢流管，在同样条件下进行对比测试，发现由于溢流管 壁加厚，各断面上的切向速度增大，沿径向的切向速度梯度也增大。在相同半径处的切向速 度，厚壁管较薄壁管大 0.42～1.03m/s。但厚壁溢流管旋流器各断面上同一半径处的速度值 差别甚小。这可能是溢流管壁增厚，使溢流管与器壁之间的空间变小、流层减薄的缘故。 从旋流器的轴向速度测定发现,厚壁溢流管与薄壁溢流管旋流器相比， 厚壁溢流管的零速 区较宽， 出现速度由负值变正值的缓慢过渡区， 并从上到下过渡区逐渐减小， 直至变为一点， 形成一个楔形的旋转体。由于这一过渡区的存在，将使分选精度提高，但过大地增加旋流器 溢流管壁的厚度，将使旋流器重量增加，容积减小，对分选效果也是不利的。
k1 =
0.08D + 2 , k 2 = 0.79 + 0.1D + 1 0.044 0.379 + tg
（4-7） m /h； cm； 2 m/s 。 2 kg/cm ；
3
β
2
cm； 度。 公式（4-6）和公式（4-7）是相似的，可以相互核对。 6.旋流器 旋流器入料口的形状和尺寸 6. 旋流器 入料口的形状和尺寸 旋流器入料口的形状有圆形、矩形和扇形等多种。入料流线有切线、摆线和渐开线等 多种方式。但是，多数学者的试验结果表明：这些因素对分选效果的影响不大。不过，有的 学者认为，入料流线对入料压头的损失和液流的稳定有一定的作用。因此，可以根据不同需 要进行选择。但是，入料口的尺寸大小是有一定影响。过大会使给料流线很难保证；过小会 使入料上限受到限制，且易发生堵卡和增加入口阻力。因此，选择入料口尺寸时，应根据入
D——旋流器直径， β——旋流器锥顶角，
选物料性质以及入料速度（离心系数）的要求来定。目前，国内外使用重介质选煤的平均入 料速度为 4～5m/s。旋流器入料口的当量直径为（0.2～0.3）D 范围选取。 此外，从公式（4-6）也说明入料口的大小也影响旋流器生产量，即：
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Q = 0.3d I d 0 gH ×
图 4-1 圆柱长度与分离密度及效率的关系 因此， 正确地选择旋流器的圆柱长度的原则是： 根据用途及被选物料的性质和对产品质 量的要求来定。一般说来，20°锥角的圆柱圆锥形重介质旋流器的圆柱长度为（0.6～0.7） D 范围。对大于 20°锥角的圆柱圆锥形旋流器的圆柱长度在（0.7～2）D 范围内选取。对于 圆柱型旋流器圆柱长度在（2～6）D 范围来选取。其中 D 是旋流器直径。它与圆柱长的比值， 一般来说，直径大的靠小值选取；直径小的靠大值选取。 3.重介质旋流器的溢流口直径 3. 重介质旋流器的溢流口直径 从旋流器溢流口直径变化与分选可能偏差及分离密度曲线图 4-2 来看， 旋流器溢流口的 直径过大或过小都是不利的。 当旋流器的溢流口直径增大时， 使旋流器内相同半径处的轴向 速度增大， 轴向零速半径也增大， 使被选物料的实际分离密度也增大， 溢流口的流量也增加，
3
F1 = k '
d 3H (δ − ∆) g D
(4-3)
而矿粒在旋流器内分离的时间 t'与旋流器的半径 Rx 的三次方成正比，即：
t' =
6µ 3 Rχ 2 d (δ − ∆)c
2
(4-4)
上述两公式都说明矿粒在重介质旋流器内分离时， 与旋流器的直径有密切关系。 对分选 小粒度物料，宜采用小直径旋流器，以获得比大直径旋流器较高的离心力。但是，小直径旋 流器的入选上限小，一般入选上限为： dmax≤0.06～0.08D (4-5) 式中 dmax——旋流器入选最大粒度上限； D——旋流器的直径。 要扩大旋流器的入选粒度上限，只有扩大旋流器的直径。要保证小粒级物料得到有 效分选，需要提高旋流器入料的压头。 根据有关文献和作者对直径 100～700mm 重介质旋流器分选>0.5mm 级原煤的离心系 [13,18] 数和旋流器直径相关性的研究结果 ，在入料压头为（9-10）D 下，旋流器的离心系数和 旋流器直径的关系进行试验结果， （见图 2-8） 。
图 4-3 底流口直径与分离密度及可能偏差的关系 此外，重介质旋流器底流口直径变化对生产能力的影响，虽然不如溢流口明显，但也不 能忽视它的作用。其数学关系式如下：
Q' = 0.3k1 k 2 d 0 d u gH
式中 Q′——旋流器的生产能力， do,dU——旋流器溢流口和底流口直径， g——重力加速度， H——旋流器入料口压力， K1,k2——系数，
重介选煤厂用重介质旋流器 重介选煤厂用重介质旋流器的结构参数 重介质旋流器的结构参数
重介质旋流器的结构参数包括： 旋流器的圆柱直径、 给矿口的形状和尺寸、 溢流口直径、 【1,28,29】 底流口直径、圆柱部分长度、溢流管插入深度、旋流器的锥角和锥比等 。 1. 重介质旋流器的圆柱直径 重介质旋流器的圆柱直径 重介质旋流器的直径是标定旋流器规格和生产能力的主要尺寸， 可用一个简单的经验公 式说明： n Q1=A1D (4-1) m Q2=A2D (4-2) 式中 Q1——给入旋流器的悬浮液流量， m /h； t/h； Q2——给入旋流器的原煤量， D——旋流器的圆柱直径， m； A1——系数，一般取 700～800； A2——系数，一般取 200； n——指数，取 2.5， m——指数，取 2.0 3 公式（4-1）和公式（4-2）中的煤与悬浮液的给入比可取（吨煤） ：2.5～3 m 的悬浮液。 3 如果原煤和悬浮液是混合后用泵给入旋流器，煤和悬浮液的比应取（吨煤） ：3～4 m 的悬浮 液较适宜，以免发生堵泵事故。如果原煤和悬浮液采用定压箱混合定压给入时，原煤与悬浮 3 液的比值可取（吨煤） ：2.5～3 m 的悬浮液。从公式（4-1）和公式（4-2）可初步了解重介 质旋流器的直径与生产量的关系。 此外， 重介质旋流器的直径也是决定重介质旋流器其它参数的重要因素， 对旋流器的入 选上限和有效分选下限有直接影响。 从第二章“重介质旋流器基本原理”可知，矿粒在重介质旋流器中受到的离心力 F1 与 旋流器的直径 D 成反比，即：
但是，至今还有人主张把重介质旋流器的直径扩大，达到扩大旋流器的入选上限， 提高单台的产量和简化工艺的目的。 2．旋流器圆柱长度的影响 对于圆柱圆锥型旋流器来说， 锥角确定后旋流器的长度和容积主要取决于重介质旋流器 的圆柱尺寸。随着旋流器锥角的加大，圆柱长度也要相应增长。对圆柱型旋流器来说，圆柱 部分的长度更为重要。因为，它是保证入选物料在旋流器内有足够的滞留时间的重要参数。 从圆柱圆锥形重介质旋流器的试验表明： 圆柱长度在某一范围内的增长， 能够提高被选物料 的实际分离密度，选煤效果也得到改善，因为，圆柱部分过短，会造成液流的不稳定，使选 煤效率降低。但是，圆柱过长也会使分选效果变坏。图 4-1 是笔者在直径为 200mm 时重介质 旋流器的试验结果。
5.旋流器 5.旋流器底流口直径的影响 旋流器底流口直径的影响 从重介质旋流器底流口直径变化与入选后产品的可能偏差曲线图 4-3 看出， 底流口尺寸 大小，对分选产品的精度及效率影响较大。当底流口缩小时，被选物料的实际分离密度明显 增大， 底流口密度也相应增大， 精煤产品增多。 底流口直径过小时， 下沉物料不能畅通外排， 造成挤压分离，分选效果变坏。严重时造成旋流器底流口堵塞。因此，选择重介质旋流器底 流口直径时，要根据入选原煤性质，考虑加重质特性。当入选难选煤或中煤再选时，底流口 直径要比入选易选煤的小。反之，可取大一点。一般可在（0.24～0.32）D 范围选取。另外， 还要考虑到底流口直径 du≥3d.（d）为入料中最大粒度直径。
du K d 0
QU = Q 0
3
(4-8)
式中 dU—— 旋流器底流口直径; d0—— 旋流器溢流口直径; QU——旋流器底流量； Q0——旋流器溢流量； K——系数，可取 1.1。 同一密度工作悬浮液进入旋流器后， 由于锥比不同， 形成的分选密度也不同。 锥比越小， 分选密度越高；反之，越低。 因此，确定旋流器的锥比时，首先应考虑入选原煤的性质、工作悬浮液的流变特性等。 当入选原煤属于难选煤时，锥比宜选小一点。反之，锥比宜大一点。一般在重介质旋流器选 煤时，其锥比在 0.5～0.8 范围内选用。在工业生产中，旋流器底流口或溢流口被磨损后， 造成锥比变化，若不及时更换，其分选效果将显著下降。生产经验证明：旋流器底流口和溢 流口直径，由于磨损而增大的部分不能超过原来直径的 3%，最好在 2%以下。 8.旋流器圆锥角的影响 8.旋流器圆锥角的影响 随着旋流器锥角的增大，被选物料在旋流器中的实际分离密度迅速增大，但锥角增到 80°后，变化显著变小，而选煤效率急剧下降，如图 4-4。