重介选煤厂用重介质旋流器的结构参数

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。
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
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 4-2 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 = 0.30.2
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。
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。
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：
Q = 0.3d I d 0 gH ×
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：
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
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
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，
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。
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。