并流式沉降过滤式离心机的试验研究

并流式沉降过滤式离心机的试验研究张永胜梁福兴(河北省唐山煤研分院)摘要目前，国内应用的沉降过滤式离心机均为逆流式结构．且长径比较小，用于滓选精煤脱水时，离心液浓度偏高，效果不理想。本试验研究表明：采用并流式结构，适当增加转鼓长径比和控制好入料量，离心液浓度可大幅度降低．并能保持处理量大、产品水分低的特点。可认为，并流式沉降过滤式离心机是浮选精煤脱水理想机型。关键词离心机浮选精煤脱水离心液浓度1引言选煤厂浮选精煤的脱水多采用真空过滤机．而大多数真空过滤机的产品水分较高．处理量小，很难满足生产要求。沉降过滤式离心机是近年来拨展起来的一种新型、高效煤泥脱水设备。目前．国内应用的均为逆流式结构．且转鼓长径比较小．其离心液浓度偏高，从而限制了在浮选精煤脱水中的应用。本试验研究的目的在于探索如何降低沉降过滤式离心机的离心液浓度，寻求离心机的适宜工作条件和技术参数。2试验设备及系统试验采用特定要求设计的WLG一300×900离心机，该机通过更换螺旋部件可以进行并流和逆流两种液流方式的试验，通过更换胶带轮可得到不同的离心强度和转差率，其主要技术参数见表1。试验采用恒液位高位槽供料．以稳定进料流量i离心机的产品、过滤液和离心液返回混台桶循环使用。试验流程如图l所示。3并流式结构与逆流式结构的主要区别采用并流式结构．能造成悬浮液在转鼓内相对稳定的流动状态，而液流平稳地流动是加速微细颗粒沉降的关键。在化工和污水处理等行业．广泛采用并流结构的沉降离心机，作为难分离物料或微细颗粒回收的设备，收到很好的效果。并流式与逆流式的主要区别为，悬浮液在离心机转鼓内入斟点和回液方式不同(图2)。逆流式是在靠近沉降区和干燥区之间的边界附近供入悬浮液，这会导致在此产生湍流区和附加的涡流，使沉降区缩小；其次，在这个区域已沉降下来的颗粒，受到入料的冲击，还会再悬浮起来。此外，在沉降区下沉的颗粒，在同排料端输送的过程中．受到反向流动的液流的冲刷，易将细颗粒带走。并流式结构是在转鼓大端给入悬浮液，沉降物料和液体同向向排料口输送．在输送过程中流动平稳，造成良好的沉降分离状态。分离完毕，澄清液反向由封闭的回液槽流向大端排出，避免了煤泥水加入转鼓液池引起大端排出，避免了煤泥水加入转鼓液池引起对沉降物料的冲刷，克服了逆流式的缺点，提高了固体回收率。4试验参数的选择本试验主要调整入料量和离心强度，寻求离心液浓度随沉降时间和离心强度的变化规律。其它参数定为：溢流堰高度30mm，转差率1.7％入料浓度按20og／L配制；人料粒度随所选取的煤佯而定。试验煤样为开滦唐山矿选煤厂浮选精煤，真密度为1.54g／cm3，灰分为10.8％，小于0.043mm粒度含量为4O％左右。5试验结果及分析在中试系统调试正常后，先进行了10次试验，又做了4次补充试验(表2、表3)，由试验结果，可以得出以下几点：5．1根据表1数据作出入料量在2．6m3／h时，离心液浓度和脱水效率随离心强度变化曲线(图3)．在同样条件下．并流式结构比逆流式结构离心液浓度有所降低，脱水效率相应提高，特别是离心强度在500~700时．离心液浓度降低40％以上。5．2根据表1数据作出离心强度500时，离心液浓度和脱水效率随沉降时间变化曲线(图4)。由图4可知，并流式结构比逆流式结构离心液浓度低．脱水效率高，特别是在沉降时间为16．9～24．4s(入料1．8～2．6m。／h)时，离心液浓度降低幅度较大．降低38％—46％。5．3离心强度对离心液浓度影响较大．比较表1序号1、3、5的数据可以看出．在并流状态下．离心强度由300提高到500时，离心液浓度由39.6g／L降低到15.2g／L，降低62％；当离心强度由500提高到700时，离心液浓度由15.2g／L降低到7．8g／L。降低49％。5．4沉降时间越长，离心液浓度越低。比较表1序号2、3、4的数据可以看出．在并流状态下．沉降时间由u．1s延长到l8．15时，离心液浓度由41．5g／L降低到15．2g／L；沉降时间由18.1s延长到25.7s时．离心液浓度由15-2g／L降低到9．7g／L。5．5由图5可以看出，在并流状态下，入料量增加到3.9m／h时，离心液浓度急速增加。分析其原因，可能是离心液回液槽通径太小。所-在设计工业机型时，必须根据入料量，加大回液槽通径或增加回液槽数目；反之，在使用中应控制最大入料量。6结论降低沉降过滤式离机离心液浓度主要有以下三种方法：①采用并流式结构；②增加转鼓长径比；③提高离心强度。6．1采用并流式结构．也就是改变了螺旋部件的部分结构，难度不大．容易实现．而且效果显著，应当优先选用。6．2提高转鼓长径比，增加了离心机的有效容积和当量沉降面积Σ，可以在不影响处理量的情况下，延长物料的沉降时间；或是保持设备工艺指标不变时，提高单机处理量。试验表明，长径比为2．6～3之间较为合适。6．3离心强度提高．离心液浓度和产品水分显著降低。但是，离心强度超过700时。曲线明显平缓(图3)．说明离心强度在500700之间较为合适。可以预计，若研利新型的并流式900型工业沉降过滤式离心机，处理浮选精煤，在入料中小于0.043mm含量小于50％时，可以达到的工艺指标：处理量为15～25t／h(干基)；产品水分为l8％～24％；离心液浓度为2O～45g／L；脱水效率大于8O％。综上所述，并流式沉降过滤式离心机用于浮选精煤脱水有较好工艺指标，与真空过滤机相比，具有处理量大．产品水分低，工艺系统简单等特点，而离心液浓度至少也可与之持平(过滤机滤液一般为3o～50g／L)。可以认为，并流式沉降过滤式离心机是浮选精煤脱水的理想机型。参考文献l[苏]BrI．索柯罗夫．离心分离理论与设备．机械工业出版社，1986．102孙启才、垒鼎五主编．离心机原理结构与设计计算．机械工业出版社．1987.3