21Z-250A泥漿凈化裝置設(shè)計(jì)計(jì)算及選取

1、 10ZX-250A 泥漿凈扮裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及選取一、概述ZX-250A 泥漿凈扮裝置主要適用于現(xiàn)代根底工程施工中實(shí)行泥漿固壁、循環(huán)鉆進(jìn)工藝的大口徑樁基及防滲墻工程。二、直線振動(dòng)篩的工作原理及選擇計(jì)算振動(dòng)篩是利用振動(dòng)的多孔工作面將顆粒大小不同 的混合物按粒度進(jìn)展分級(jí)的機(jī)械。振動(dòng)篩按其篩機(jī)運(yùn) 行軌跡的特點(diǎn)可分為圓振動(dòng)篩、橢圓振動(dòng)篩、直線振 動(dòng)篩等。直線振動(dòng)篩與圓振動(dòng)篩或橢圓振動(dòng)篩相比， 由于篩機(jī)作直線運(yùn)動(dòng)，物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)是以拋物 線的形式跳動(dòng)前進(jìn)，透篩或然率增大，因而物料對(duì)篩 面的磨損大大減輕；同時(shí)物料析離速度快，有限地防 止了物料堵塞篩孔。這些優(yōu)點(diǎn)使直線振動(dòng)篩具有很高 的篩分效率，特別適合

2、于對(duì)泥漿的脫水、脫介處理。1、直線振動(dòng)篩激振器的工作原理如圖 1 所示圖 1：直線振動(dòng)篩激振器工作原理兩偏心塊質(zhì)量 m1=m2,離心力 F1=F2，偏心塊作同步反向回轉(zhuǎn)。在瞬間位置中，離心力沿 K 向即振動(dòng)方向的分力總是相互疊加，而與 K 向相垂直的方向， 離心力的分力總是相互抵消，因而形成單一的沿 K 向的激振力，驅(qū)動(dòng)篩機(jī)作直線振動(dòng)。圖中1、3 位置離心力疊加，激振力最大為 2F，2、4 位置離心力完全抵消， 激振力為 0。ZX-250A 泥漿凈扮裝置承受了激振電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的自同步式直線振動(dòng)篩。激振同步原理如下： 兩臺(tái)激振電機(jī)固定于篩箱的頂部，篩面水平安裝，電機(jī)軸與篩面形成肯定的角度。兩臺(tái)激

3、振電機(jī)由靜止啟 動(dòng)開頭經(jīng)過屢次反向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由零漸漸追加到定值。 帶偏心塊的電機(jī)軸相位角差經(jīng)屢次疊加越來越小直到為零，即實(shí)現(xiàn)了抱負(fù)的反向同步旋轉(zhuǎn)。2、振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的選擇振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)包括篩面傾角、振動(dòng)方向角、振 幅、振動(dòng)強(qiáng)度、拋擲指數(shù)、振動(dòng)次數(shù)及篩面上物料的平均速度等。物料在篩面上有兩種運(yùn)行狀態(tài)，一種為滑行運(yùn)動(dòng)，一種為拋擲運(yùn)動(dòng)。直線振動(dòng)下物料的運(yùn)行為拋擲運(yùn)動(dòng)， 物料時(shí)而被篩面對(duì)前上方拋起，作拋物線運(yùn)動(dòng)，時(shí)而又落回篩面。篩機(jī)的連續(xù)振動(dòng)就實(shí)現(xiàn)了物料的連續(xù)篩分輸送。由于拋擲運(yùn)動(dòng)可以使物料的析離速度提高， 物料透篩的或然率增加，篩分效率很高而且可以避開篩網(wǎng)堵塞。 篩面傾角0 的選取篩面傾角的大小

4、打算于所要求的生產(chǎn)率和篩分效率。當(dāng)篩機(jī)的其它參數(shù)確定之后，篩面傾角大，則生 產(chǎn)率可以增高，而篩分效率下降；篩面傾角小，則生 產(chǎn)率低，而篩分效率高。對(duì)于粒度較大或易于向下滾動(dòng)的物料，最大升角一般不超過 12；當(dāng)輸送含水量較大或粘性較強(qiáng)的物料時(shí)，下傾角不超過 1520。由于泥漿篩分時(shí)對(duì)碴料的含水率有較高要求，又考慮到振動(dòng)篩生產(chǎn)率為適應(yīng)不同地層而變化的要求，因此，振動(dòng)篩的篩面傾角取值范圍定在-36升角可調(diào)。 振動(dòng)方向角的選取振動(dòng)方向角，即篩體振動(dòng)方向與篩體底面的夾角。 對(duì)于肯定的振動(dòng)強(qiáng)度可求得一個(gè)最正確的振動(dòng)方向角。振動(dòng)方向角越大，物料與篩面的相對(duì)沖擊速度越高， 透篩的時(shí)機(jī)也越大，生產(chǎn)率相應(yīng)降低，而

5、且太大對(duì)篩 網(wǎng)的強(qiáng)度要求相應(yīng)地就格外高。經(jīng)綜合比較，確定=50。 振幅2 的計(jì)算振幅2=500ng /f2=4.25mm式中ng：加速度比 ng =F/m+mgg，g=9.8m/s2 m：參振質(zhì)體的質(zhì)量 m =1500kgmg：篩上渣料的質(zhì)量 mg 350kg F：振動(dòng)激振力 F=50000N290%f：振動(dòng)頻率： f=n1/60=145060=24.17Hz, 電機(jī)轉(zhuǎn)速n1=1450rpm振幅的選定還要依據(jù)物料的粒度大小而定，對(duì)于 處理大塊物料的粗篩，宜承受大振幅、較低的頻率； 對(duì)于處理粉樁物料的細(xì)篩，宜承受小振幅、較高的頻 率。 振動(dòng)強(qiáng)度 K 的計(jì)算K=2n21/900g=5，1=2/2，

6、g=9800mm/s2許用振動(dòng)強(qiáng)度K，一般為 510，KK，因而滿足要求。 拋擲指數(shù) D 的計(jì)算D= D=Ksin/cos0=3.833.85當(dāng)值選得過小，物料只能消滅稍微的拋擲，會(huì) 使物料顆粒堵塞篩孔的狀況加重，增加篩面的磨損； 值選得過大，也會(huì)造成不必要的能量消耗和降低振 動(dòng)篩的效率。為了獲得較好的篩分效率，最好使物料 顆粒在篩機(jī)的每一振動(dòng)周期內(nèi)都能和篩面接觸，因此 拋擲指數(shù) D 的取值范圍為.3D6。 振動(dòng)次數(shù) n 的計(jì)算n=30 (gDcos 0/ 2sin )0.5 1025 次/ 分鐘,g=9800mm/s2二、 水力旋流器的工作原理及選擇計(jì)算水力旋流器內(nèi)分別過程的根本原理是離心沉

7、降。 水力旋流器同其它沉降離心機(jī)的不同之處主要在于： 它的器壁固定，其內(nèi)部的流體依靠切向加壓進(jìn)料而產(chǎn) 生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這也是導(dǎo)致內(nèi)流體流淌的特別性。雖然 水力旋流器構(gòu)造簡(jiǎn)潔，僅由進(jìn)料管、柱錐器壁、溢流管和底流口組成，但其內(nèi)液體的流淌卻相當(dāng)簡(jiǎn)單。水 力旋流器內(nèi)的流體流淌為一種特別的三維橢圓形強(qiáng)旋 轉(zhuǎn)剪切湍流運(yùn)動(dòng)，既包含強(qiáng)制渦運(yùn)動(dòng)，又存在自由渦 運(yùn)動(dòng)。1、水力旋流器的工作原理如圖 2 所示圖 2：水力旋流器的構(gòu)造及工作原理水力旋流器是利用回轉(zhuǎn)流進(jìn)進(jìn)展分級(jí)，選別的設(shè) 備。當(dāng)具有肯定儲(chǔ)能的含有懸浮固相顆粒的液流從旋 流器的進(jìn)漿口沿阿基米德螺旋線軌跡向內(nèi)射入時(shí)，液 流被迫沿旋流器內(nèi)腔作猛烈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并沿螺

8、旋線 軌跡向排砂口作推動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從而形成外液流。當(dāng)液流 從旋流器圓柱形筒體向圓錐形筒體運(yùn)動(dòng)時(shí)，一方面由 于直徑減小，液流切向旋轉(zhuǎn)速度增加，導(dǎo)致離心力變 大；另一方面，由于圓錐形筒體容積小和排砂嘴出口小，又有利于靠近圓錐形筒體上部的液流大多沿徑向與外液流分別，形成旋轉(zhuǎn)方向一樣的內(nèi)上升液流。在 內(nèi)上升液流中，液流的切向速度最大，離心力也最大， 旋流器中固相分別就是在此區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的。漿液中的粗顆粒因慣性離心力大而被拋向器壁，并漸漸向下流淌 由底部排出成為沉砂。細(xì)顆粒向器壁移動(dòng)的速度較小， 被朝向中心流淌的液體帶動(dòng)由中心溢流管排出，成為溢流。在旋流器的中心泥漿作高速回轉(zhuǎn)并向四周擴(kuò)展的結(jié)果，形成了一回轉(zhuǎn)自由

9、面，內(nèi)中消滅一個(gè)低壓空氣柱?？諝庵母叨群椭睆街苯佑绊懩酀{的分別效果和分別程度?？諝庵坏┫?，旋流器將失去作用。研 究測(cè)試結(jié)果顯示，在期望獲得含固體量最少的溢流時(shí)， 沉砂應(yīng)以呈最大角度的傘狀排出。傘的中心保存有不大的空氣吸入孔，保證旋流器工作時(shí)具有最正確的空氣柱尺寸?？諝庵薪?jīng)沉砂口吸入的空氣在向上流淌的同時(shí)帶動(dòng)內(nèi)層泥漿由溢流管排出。因而提高分選效率。此時(shí)沉砂濃度最低。這些特征均可通過調(diào)整旋流器的溢流管徑與沉砂口徑之比獲 得。水力旋流器構(gòu)造參數(shù)的選擇計(jì)算水力旋流器的主要構(gòu)造參數(shù)包括圓柱體直徑 D、進(jìn)漿口當(dāng)量直徑 di、溢流管直徑 d0，沉砂口直徑ds 和錐角。圓柱體直徑D、進(jìn)漿口當(dāng)量直徑di

10、 與溢流管直徑d0 是影響處理力量 Q 和分級(jí)粒度 dm 的主要參數(shù)。 處理力量 QQ=2.69nDdi(20/)0.2P0.5 m(1.5D/d0)1.281-0.5式中 Q：旋流器處理力量，m3/h；Dcm50.0n個(gè)1cmdiMPag/cm3Pmd012.964200.241.4Qcmm3/h16.0289n：旋流器個(gè)數(shù)； D：旋流器直徑,cm； di：旋流器進(jìn)漿口當(dāng)量直徑，cm; ：旋流器錐度，； P：旋流器進(jìn)口壓力，MPa； m：給進(jìn)漿液密度，g/cm3； d0：旋流器溢流管直徑，cm； 旋流器分別粒度、分級(jí)粒度通常人們都是承受分級(jí)效率曲線或遷移率曲線上分別效率為 50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的分

11、散相顆粒的粒度，如此定義的分割尺寸簡(jiǎn)記為 d50，通常就簡(jiǎn)稱為分別粒度。在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們常用分級(jí)粒度來作為衡量選礦產(chǎn)物細(xì)度的技術(shù)指標(biāo)，它表示能夠使 95%的顆粒通過的篩孔尺寸，用dm 表示。分級(jí)粒度要大于分別粒度。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說明，分級(jí)粒度約為分別粒度的 1.65 倍，所以分級(jí)粒度與分別粒度一樣，可以作為衡量旋流器分別力量的一個(gè)重要指標(biāo)。d50=1098.6D0.18 d00.32 di0.25m0.5 tg/20.5(dm)-0.5 (3D-2 d0) -0.5P -0.25Dd0cmcmdicmmPa.sdmPg/cm3g/cm3KPad50mdmm式中d50：旋流器分別粒度，m； D：旋流

12、器直徑，cm； d0：旋流器溢流管直徑，cm; di：旋流器進(jìn)漿口當(dāng)量直徑，cm; m：漿液的塑性粘度，Pa.s； ：旋流器錐度，； d：漿液中分散相密度，g/cm3； m：給進(jìn)漿液密度，g/cm3； P：旋流器進(jìn)口壓力，KPa； dm：旋流器分級(jí)粒度，dm=1.65 d50，m；12.9640.008202.651.424045745016 角錐比 d0/ds依據(jù)爭(zhēng)辯，沉砂與溢流的體積量關(guān)系如下：Vs/V01.1ds/d03式中 Vs 及 V0分別為沉砂和溢流體積產(chǎn)量，L/min 沉砂口是旋流器中最易磨損的部件，常因磨耗而增大了排出口面積，使沉砂產(chǎn)量增大，濃度降低。但此時(shí)對(duì)給礦體積影響并不大

13、，沉砂口的大小與溢流管直徑協(xié)作調(diào)整，是轉(zhuǎn)變分級(jí)粒度的有效手段。溢流管徑與沉砂口徑之比 d0/ds 稱作角錐比。試驗(yàn)得出，除砂用旋流器的角錐比 24 為適宜。依據(jù)介質(zhì)的不同特性進(jìn)展調(diào)整。旋流器的給礦口和溢流管相當(dāng)于兩個(gè)窄口通道， 增大其中任何一個(gè)斷面積均可使礦漿體積處理量接近 于成正比增加。但此時(shí)溢流粒度將變粗，除砂效率也 要下降。為了提高除砂效率和降低分選粒度，給礦口 和溢流管直徑應(yīng)相對(duì)于圓柱體取小的比例值。依據(jù)實(shí) 驗(yàn)測(cè)定有如下關(guān)系：Di0.20.4D=16cm 及 di0.41.0 d0=7.5cm。錐角的大小影響于礦漿向下流淌的阻力和分級(jí)自由面的高度。除砂分選時(shí)宜承受 20錐角。水力旋流器

14、的工藝參數(shù)的選擇水力旋流器構(gòu)造看來簡(jiǎn)潔，但是其中存在圓周的、 垂直的、徑向的和循環(huán)的種種液流。這些液流的總和造成了泥漿中顆粒分別的流體動(dòng)力學(xué)過程的特別簡(jiǎn)單性。在設(shè)計(jì)水力旋流器時(shí)假設(shè)無視其工藝因素和流體動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，那就會(huì)消滅嚴(yán)峻錯(cuò)誤。為了取得同樣的 凈化效果，不僅可以承受不同構(gòu)造型式的水力旋流器， 還可以承受不同直徑的水力旋流器。因此，幾何要素可作為一種關(guān)心調(diào)整手段，使液流在水力旋流器內(nèi)獲得最合理的流淌條件。但是水力旋流器的幾何要素， 只是為完成既定分別過程制造有利條件的一種方法， 最主要的還是取決于力學(xué)和工藝方面的因素。旋流器的工藝參數(shù)包括進(jìn)漿壓力，泥漿比重、粘度、粒度組成等。進(jìn)漿壓力是影響水

15、力旋流器處理力量的重要參數(shù)，并在較大程度上影響分選粒度。此外進(jìn)漿壓力還關(guān)系到分選效率和沉砂的濃度。提高進(jìn)漿壓力，泥漿的流速增大，粒度的影響減小，分選效果可以得到改善，沉砂濃度也會(huì)提高。但是帶來的問題是沉砂口磨損增大，其他易損件更換也頻繁。所以在處理粗粒原料時(shí)， 只要有可能總是情愿承受低壓力 0.5 1kg/cm2操作；而在處理泥質(zhì)及細(xì)粒原料時(shí)，則承受高壓力1.03.0kg/cm2進(jìn)漿。經(jīng)計(jì)算，結(jié)合承受由 耐磨材 質(zhì)制作的沉砂 口。 最終選取 進(jìn)漿壓力值為2.2kg/cm2。泥漿比重，粘度及粒度組成對(duì)分選效率和產(chǎn)物比重、粒度有重要影響。在進(jìn)漿壓力足夠高時(shí)，泥漿比重和粘度主要影響于溢流比重，而對(duì)沉

16、砂影響較小。 但泥漿比重和粘度對(duì)分選效率影響較大。經(jīng)試驗(yàn)覺察， 0.074mm 粒度等級(jí)的除砂效率90。進(jìn)漿壓力值為2.2kg/cm2 時(shí)的泥漿，比重應(yīng)低于 1.3g/cm3，馬氏漏斗粘度 40s 以下蘇氏漏斗 30s 以下，含砂量小于 20%。四、渣漿泵電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算N=1.05n 安m QH/102泵傳式中 N：渣漿泵電動(dòng)機(jī)功率，kW； n 安：安全系數(shù)，1.25；m：泵吸漿液密度，1.45g/cm3；Q：泵工作流量，75L/s； H：泵吸工作揚(yáng)程，24m；泵：泵的效率，66%；傳：電機(jī)至泵的傳動(dòng)效率，95%；N=53.6 kW因而選用功率為55kW 的電動(dòng)機(jī)，其型號(hào)為Y250M-4。五、 出碴力量的計(jì)算G=(1a11a1)Q1式中 G：設(shè)備出碴最大力量，t/h；1：處理前污漿密度，1.4t/m3； a1：處理前污漿中的固相體積重量比，49.84%； 2：處理后