重介旋流器的原理和运行分析

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1、中国神华神东煤炭集团洗选加工中心洗选加工中心课题设计（论文）设计（论文）题目：重介旋流器的原理与运行分析姓名：蒋彦钦指导老师：李峰单位：补连塔选煤厂时间：2010年6月10中国神华神东煤炭集团洗选加工中心重介旋流器的原理与运行分析蒋彦钦（神东煤炭集团洗选加工中心，陕西省神木县大柳塔镇，719315）摘要：重介旋流器是一种分选效率高，分选粒级宽的重选设备，但由于其在离心立场中分选而流场与重力场中相比较比较复杂，本文分析了重介旋流器内介质流场的分布情况及其中心空气柱的形成原理并比较了离心立场中实现矿物分选与重力场中实现分选的区别。由于影响重介旋流器运行的因素很多，

2、但在实际运行控制中主要是调节入料压力和改变重介旋流器底流口大小来改变运行状态。在一定范围内增大入料压力可以提高旋流器处理能力和分选效果，同时增强了浓缩作用使实际分选密度增大；改变底流口大小也是调节实际分选密度的一种手段，减小底流口大小可使实际分选密度增大而减小重介质的消耗。但是不论是增大入料压力或是减小底流口大小都应控制在一定范围内否则将影响重介旋流器运行效果。关键词：重介旋流器；重力选矿；离心力场1.前言随着重介质选煤技术的发展及其有着分选效率高，产出投入比高的优点；随着近年来煤炭市场经济的进一步发展，环境和用户对煤炭质量的要求越来越高，我国的重介质选煤方法

3、的入选比重也逐步提高。与其他选煤方法相比较，重介质选煤的分选精度是最高的，特别是利用重介旋流器使分选过程由传统的重力场转移到离心力场中来，有着可能偏差E小，分选粒级宽的优点，重介旋流器在重介选煤技术中有着很好的发展前景。然而重介旋流器虽然在煤炭行业中有着比较成功的应用，但是由于其实践先于理论并且旋流器中的流场和影响因素比较复杂，因此本文将对重介旋流器的原理进行分析并对现场运行中的关键因素进行探讨。2.原理分析由于重介旋流器经过几十年的发展，出现了许多不同设计，不同型号的产品，因此本文为了说明原理将以DSM重介旋流器（圆筒圆锥型重介质旋流器）为代表论述其原理。D

4、SM重介旋流器的结构图见图2.1。10中国神华神东煤炭集团洗选加工中心重介质和煤在混料桶中混合均匀后以一定压力沿切线方向的入料口给入重介旋流器，精煤产品从溢流口出来而密度比较大的矸石则由底流口排除。。见图44444成比较复杂的流场，形成四种流态：内旋流，的矸石遮物料在旋流器中形成比较复杂的流场，形成四种流态：内旋流、外旋流、盖下流、闭环涡流。见图2.2。图2.21—盖下流

5、；2—闭环涡流；3—内旋流；4—外旋流；5—空气柱6—轴向速度零值面；7—部分外旋流（经底流口排出）其中最重要的是从圆筒段到圆锥段沿旋流器的内壁形成一股下降的外螺旋流，在轴心附近产生一股由上而下的内螺旋流。由于离心力比较大，在中轴处从底流口吸入空气形成负压产生一个连通底流口和溢流口的中心空气柱。入料中低密度的精煤移向轴心随内螺旋上升从溢流口排出，而高密度物移向器壁随外螺旋向下从底流口排出。10中国神华神东煤炭集团洗选加工中心2.1重介旋流器内介质的速度分布锥形旋流器中的速度分布很复杂，可以在三维空间进行分析，即分为切向速度、径向速度和轴向速度。图2.3为凯尔萨

6、尔测定的旋流器中的流速分布图：由图2.3（a）中曲线可知，切向速度由中心空气柱向旋流器壁方向由零增大，达到最大值后逐渐减小到零。在空气柱液面到最大切向速度这个范围内，切向速度的分布基本满足以下条件：vt=rω在最大值到旋流器器壁范围内基本符合以下规则：rnvt=常数vt——切向速度r——旋流器横断面上某点到轴心的距离ω——角速度，1/sn——指数，与旋流器的大小尺寸、结构和工作参数有关，其值在0.5-0.9范围内由图2.3（b）中曲线可知，由于旋流器锥角的原因，向底流口方向筒径逐渐减小，介质在旋流器内向中心挤压形成一个由器壁向内的速度并且随着半径减小而减小。由

7、图2.3（c）可以看出在旋流器壁附近轴向速度方向向下并且随着半径的减小而减小，当轴向速度为零以后改变方向向上，并且随着半径的减小而增大，接近空气柱液面时达到最大值。将各横断面上轴向速度为零的各个点连接起来可以得到一个近似圆锥的包络面，在包络面外重介悬浮液向下流动，在包络面内重介悬浮液向上流动。2.2重介旋流器中心空气柱的形成10中国神华神东煤炭集团洗选加工中心为了说明重介旋流器的原理，本节以及以下论述均假设流体为连续介质并且总是假设流体运动状态为定常流动以便于利用一些流体力学模型来解释重介旋流器中的流态。我们知道对于重介旋流器中心空气柱的形成有点类似于龙卷风的

8、原理，在此将以流体静力学的模型来解释其