三产品重介质旋流器入料口压力的调整试验.

三产品重介质旋流器入料口压力的调整试验摘要: 分析了重介质旋流器内物料受力与悬浮液入口压力的重要关系; 1 悬浮液入口压力是重要的工作参数物料在重介质旋流器中的分选过程,主要取决于旋流器内的离心力场和密度场,这二者的共同作用决定了颗粒的运动方向,即成为重产物或是轻产物。物料在旋转流动的密度场中,所受到的离心力比重力要大得多,所以在此分析过程中忽略了重力的影响。

当被选颗粒( 将其视为质点质量为m ,密度

为S在旋流器直径为D处的切向速度为v时，

颗粒所受离心力为:

F1 = 2mv2/D (1

在该处密度为△的与颗粒同体积的悬浮液，施加给该颗粒的向心力F2 为:

F2 = m/ 2v2/D (2

该颗粒所受的合力 F 为:

F = F1 -F2 = 2m( — v2/D (3

因为

m = 16 n d3 S (4

式中: d———颗粒的当量直径。

则( 3 式可表达为:

F = n d3 v2-A /3D (5

切向速度v 与重介质旋流器悬浮液入口压力

H 的关系式为V = K 200gH (6

式中: K ———流速系数, K <1;

H ———旋流器入口压力, MPa;

g ———重力加速度。

由( 5 、( 6 式得:

F = 200 n d3HK2

3D

( -A g ( 7

设 A = 200 n gK2

3

则( 7 式可改写为:

F = Ad3HD( -A (8

该式中悬浮液密度△和入口压力H为重介质旋流器分选的工作参数，旋流器直径D 为结构参数,颗粒当量直径为入料参数,对此分析如下: ( 1 分选产物的流向取决于悬浮液密度大小。

当S >虫寸,F为正值，颗粒被甩向外旋流成为重产物；当S

( 2 离心力的大小, 取决于分选下限。

3GDMC 系列无压给料三产品重介质旋流器研发单位的设计意图是不小于0.

25 mm 级颗粒都要得到有效分选。由( 8 式得:

H1H2= ( d2/d 1 ( 9

设di = 0. 25 mm, d2 = 0. 5 mm则H1/H2= 8,即入口压力H值的大小与分选下限的当量直径比值的 3 次方成反比。随着采煤机械化程度不断提高,原料煤的粒度组成越来越细,降低重介质旋流器的分选下限显得更有意义。

( 3 旋流器直径决定悬浮液入口压力的大小。从理论上讲,大于0. 25 mm 的煤粒在不同直径的旋流器中,只要离心强度相同,都应该得到有效分选。

离心强度© = a/g( 10

式中: a———离心加速度。

将 a = 2v2/D

代入式( 10 ,则:

© = 2v2/Dg

( 11

将( 6 式代入式( 11 得:

© = 400K2H/D

( 12

设同一系列的重介质旋流器的流速系数K 为定值。由( 12 式得:

H1/D1= H2/D2 ( 13

( 12 式说明不同直径的重介质旋流器都各需要一个合适的入口压力。这个工作压力是根据大量研究和工业性生产实践来确定的。一些研发单位提出相关的经验式:

H = mD ( 14

式中: m———经验值。

比较式( 13 、( 14 ,两者的含义是相吻合的。旋流器入口压力过小肯定会影响生产,但入口压力过大,也会产生如下不利效果: ①致使悬浮液流速增大,由于管道和旋流器过流部件的磨损程度与流速的平方成正比,因此入口压力加大会增加设备的磨损;

②电力消耗增加,重介质旋流器本身无运动部件,是用介质泵作为动力源。介质泵的轴功率计算式为:

P = QH △/102 nn c x 3.6

( kW ( 15

式中：Q ------ 悬浮液流量,m3 /h;

H ———介质泵扬程, ( 水柱m;

n -------- 效率,%;

n c ———泵与电机的传动效率, %;

悬浮液密度, t /m3。

因为:

Q = vS ( 16

式中：S ------- 重介质旋流器悬浮液入口面积。将式(6与式(16代入式(15

得:

P x H32( 17

对于特定的重介质旋流器,其入口面积是固定值,入口压力增大后,其悬浮液流量相应增大,因此动力消耗与入口压力的 3 /2 次方成正比例关系。③影响分选效果。由于离心力场增加, 磁铁矿粉在旋流器中的浓缩程度加大,即悬浮液的澄清度增大。根据：

C2 = △ / △ C( 18

式中：△――锻入旋流器的悬浮液密度,t /m3 ; △ C —旋流器溢流的密度，

t /m3。

曾有研究者指出,旋流器的实际分离密度与进入的和溢流的悬浮液密度有关,并

提出如下经

验式：△ ' = a- Jb A C( 19式中：△'器实际分离密度，t /m3 ; a、b—――经验系数：圆柱圆锥形旋流器 a = 0. 5，b = 0. 6; 圆柱形旋流器 a = 0. 7，b = 0. 6。该经验式不可能完全符合3GDMC 系列重介质旋流器的具体情况，但可以定性解释。由于入口压力过大致使实际分离密度降低，从而导致中煤中小于 1. 4 kg /L 密度级和矸石中小于1. 8 kg /L 密度级物料增多。2. 入口压力调整试验结果重介质悬浮液不同入口压力的分选试验结果见表2。从快浮指标上看，当压力由0. 11 MPa 升至0. 14 MPa 时，中煤带精煤率和矸石带煤率也随之减小，而当压力由0. 14 MPa 增至0. 16 MPa 时，这两项指标反而变差。