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重介质旋流器结构参数调整与分选效果的研究张雅珊(天地科技股份有限公司唐山分公司 ,河北 唐山063012)摘要通过对重介质旋流器分选原理及结构参数的论述 ,介绍了重介质旋流器结构参数对分选效果的影响 。关键词重介质旋流器中图分类号 : TD942 + 17分离锥面中间空气柱文献标识码 :A等密度线零速面下 ,密度大的矿粒很快移向器壁 ,在外螺旋力的作用下 ,由底口排出 。轻密度矿粒则进入“分离锥面”内 , 在内螺旋力作用下 ,从溢流口排出 。从而完成整个 分选过程 。“分离锥面”的形成取决于垂直零速面 ,并与径向零速面有关 。“分离锥面”周界面则取决于 旋流器的结构 。1引言重介质旋流器是重力选煤效率最高的一种设备 ,它的显著特点是体积小 ,无运动部件 ,处理量大 ,分选效率高 ,特别是对难选 、极难选原煤 ,细粒级较 多的氧化煤 ,高硫煤的分选有显著的效果和经济效 益 ,故应用比较广泛 。从表面上看 ,旋流器的外部结 构非常简单 ,本身又无运动部件 ,但其内部液流的运 动却是极其复杂的 。流体在旋流器中的运动规律与 旋流器的结构是密不可分的 ,改变旋流器的结构参 数会使分选效果发生很大变化 。因此 ,要想达到预 期的分选效果 ,旋流器的调节就成了一个关键问题 。图 1 重介质旋流器分离锥面构想图212矿浆在旋流器中的运动规律 为了弄清“分离锥面”与旋流器结构的关系 ,有必要了解矿浆在旋流器中的运动规律 。 重介质旋流器内矿浆的运动是个较为复杂的旋涡流运动 ,对其内任一点的速度可分为 : 切向速度 、径向速度和轴向速度 。切向速度是确定离心力大小 的重要因素 ,径向速度对向心曳力起重要作用 ,轴向 速度决定着被选物料是沿外螺旋下降 还是沿内螺 旋上升 ,以及位移的时间 。在一定程度上说 ,物料的分离取决于上述三种速度 ,而此三种速度则取决于入料压力 、悬浮液密 度 、悬浮液中固体质量浓度和旋流器的结构参数等 。 在此仅对旋流器的结构参数的影响进行探讨 。由于旋流器内液流的运动是绕中心轴的旋转运 动 ,用贝努力方程来描述旋流器内理想流体的位能 、动能与压力分布之间的关系 ,可写成如下方程 :2分选机理211基本原理重介质旋流器是在一个比较复杂的旋转流场中 实现产品分选的 ,有关重介质旋流器选煤基本原理的学说很多 ,但没有形成一种统一的数学方法来推导出全部运动规律的表达式 。因此 ,在研究重介质 旋流器的分选效果与影响因素的关系时 ,大都采用经验公式 。虽然有关其分选机理的学说很多 ,但比 较普通的说法是 : 在旋流器中存在一个“分离锥面”(图 1) 。在重介质旋流器内 ,带有一定压力的重悬浮液 和被选物料沿着旋流器圆柱筒体切向给入后 ,在离 心力场的作用下 ,旋流器内形成内 、外螺旋流和中间 空气柱 ,以及不同密度的等密度线 。不同密度的矿粒开始处于相应的等密度线上 。在离心力的作用2Vt+PZ += C△2 g收稿日期 :2002 - 04 - 10作者简介 : 张 雅 珊 ( 1963 - ) , 女 , 河 北 省 唐 山 市 人 , 工 程 师 。 现就职于天地科技股份有限公司唐山分公司生产开发中心 。式中 : Z 为液流层位能 ; P 为作用于该液流层的压力 ; △为液流的密度 ; Vt 为测定点的切向速度 ; g 为14第 1 期张雅珊 :重介质旋流器结构参数调整与分选效果的研究2003 年 2 月 25 日综上所述 ,旋流器结构参数的变化直接影响到分离零速面的位置变化 ,而分离零速面的位置变化 ,直接影响到溢流和底流产品数量和质量的变化 ,因重力加速度 ; C 为常数 。显然 ,式中的 Z + P 是液流△V2t层的静压头 ,而 2g 则为液流层的动压头 。此 ,想要改变分选效果 ,就必须改变零速面 ,分离零对于旋流器内同一液流层来说 , Z 为常数 ,其任一半径点 r 的压力 P 随着切向速度 Vt 的增加而减 小 ,而旋流器内切向速度 Vt 与半径 r 的关系式为 : Vt r = 常数 。由此可知 : 由于中心区的切向速度很 大 ,产生压力降 ( 图 2) , 在旋流器轴心形成负压区 ,并由底口吸入空气 ,形成了空气柱 。速面位置的改变则可以通过改变旋流器有关的结构参数来实现 。3旋流器结构参数对分选效果的影响重介质旋流器的圆柱直径是标定旋流器规格和生产能力的主要参数 ,也是决定旋流器其它参数的 重要因素 ,因此应根据原煤的处理量 、原煤性质和对 产品的要求进行权衡确定 。直径过大 ,会造成小粒 度物料的离心系数降低 ,不利于小粒度物料的分选 ; 直径过小则入选上限受到限制 。而柱体高度同样也 是一个限制因素 ,过短会造成液流的不稳定 ,使分选 效率降低 ,但过大又会使分选效果变坏 。因此