固液分離離心沉降

1、固液分離離心沉降第1頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二分級不是嚴格按粒級進行的，具有較寬的粒度范圍。它們的主要區(qū)別見表2-3-1。類別工作原理產物特性工作效率應用范圍篩分嚴格按粒度分級同級產物中粒度大小比較均勻，平均直徑相同對細粒物料篩分效率較低大于2一3mm的物料分級按沉降速度分級，密度對按粒度分級有影響同級產物中主要是等降顆粒。大密度礦粒平均直徑比小密度礦粒平均直徑小處理細粒物料效率比篩分法高一般用于不小于2-3mm 的物料第2頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二 3 分級的界線粒度1）分級產物的粒度 分級產物的粒度以該產物的粒度范圍（如0.25-

2、0.5mm)表示，或分級產物的粒度 (如大于或小于0074mm)在該產物中的含量表示。 它僅說明分級產物的粒度范圍，而不能表示出兩種分級產品的分界粒度。2）分級的分界粒度a) 分級粒度 分級粒度是指按沉降速度計算的分開兩種產物的臨界顆粒的粒度.b) 分離粒度第3頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二 分離粒度指實際進人沉砂和溢流中分配率各占50%的極窄粒級的平均粒度。 大于分離粒度的顆粒大多進入沉砂中，小于分離粒度的顆粒大多進入溢流中。4 水力分級介質流形式及判斷式 垂直運動。 v = v0 - ua (2-3-1)式中 v。 礦粒在靜止介質中的沉降末速; ua 上升介質流速

3、。 接近水平、或回轉5 分級過程 分級過程的示意圖見圖2-3-1(a)，沉降末速第4頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二大于上升介質流速的礦粒下沉到分級設備的底部，作為沉砂或底流排出;沉降末速小于上升介質流速的細粒級產物從上端溢出，成為溢流。如果要得到多個粒級產物，則可將溢流(或沉砂)在依次減小(或增大)的上升水流中繼續(xù)進行分級。第5頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二 在接近水平流中進行分級時，最粗的顆粒較早地沉降下來，中等及細粒級的顆粒依次沉降下來，故在各分級室可得到不同粒度的沉砂，如圖2-3-1(b)所示。最細粒級由分級室末端溢出。 在回轉流中，顆

4、粒根據(jù)徑向速度差分離。介質的向心運動速度是決定分級粒度的基本因素。6 水力分級在選礦中的應用 1）與磨礦作業(yè)構成閉路作業(yè)，及時分出合格粒度產物，以減少過磨。 2）在某些重選作業(yè)(如搖床選、溜槽選等)之前，作為準備作業(yè)，對原料進行分級，分級后的產物，分別給人不同設備或在不同操作條件下進行分選。第6頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二3）對原礦或選后產物進行脫泥或脫水。4）在實驗室內，測定微細物料的粒度組成。3.2 水力分析 水力分析(簡稱水析)是借測定顆粒的沉降速度間接測量顆粒粒度組成的方法。 范圍：常用于小于0lmm物料的粒度組成測定。 常用水析法有三種:重力沉降法、上升水

5、流法和離心沉降法。 測定條件：自由沉降，懸浮液的固體容積濃度小于3%。 計算公式：斯托克斯沉降速度公式第7頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二式中 h沉降距離，mi t沉降時間，s;其他符號意義同前。 為了防止水析過程中固體顆粒團聚，通常加入水玻璃等分散劑，濃度:0.01%0.02%。第8頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二3.2 沉降水析法 原理：逐步縮短沉降時間，由細至粗將各粒級物料淘析出來。 實驗裝置：第9頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二 步驟： 1） 算出粒度為 d 的礦粒在水中沉降 h 所用時間 t ； 2）將礦漿倒入杯

6、中，（礦漿液固比 6:1 ），加清水至零刻度，攪拌。（容積濃度 3% ）。 3）靜置，沉降，經 t 時段，用虹吸管將 h 上部的礦漿全部吸出；（小于分級粒度） 4）杯中補加清水，重復上述步驟，直至吸出液體中不含小于分級粒度的礦粒為止； 5）烘干，稱重，化驗。 對多粒級類似，多做幾步。 此法簡單、可靠，但費時、費工。用于校核。 第10頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二3.2.2 上升水流法 1、原理：利用相同的上升水量，在不同直徑的分級管中，產生不同的上升水速，粒度不同的礦粒按其不同沉降速度，分成若干粒級。 2、裝置：如圖2-3-3所示為一組四管水析器，該水析器除主要工作部

7、件分級管外，還有給水裝置、水玻璃添加裝置、給礦裝置和溢流接收裝置等 。 3、分級管的直徑由給水量和分級粒度確定。 如分級管斷面積為A，給水量為Q，分級管的內徑為D，則存在如下關系: 第11頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二第12頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二 在每個分級管中，沉降速度uo大于管內上升水流速度 ua的顆粒便沉降下來，小于u0的顆粒便進入下一個分級管內依次進行分級。在每個分級管內保持懸浮的顆粒即是該次分級的臨界粒度。 每次水析的試料約為50g，裝入帶攪拌器的玻璃杯內，給礦前備分級管及連續(xù)管內均充滿水，打開管夾使礦漿流人各分級管內。在一

8、般情況下給料時間約15h，2h后停止攪拌，大約6h后停止給水(以溢流水是否清澈為準)。然后用夾子夾住各分級管下端的軟膠管，按粗細順序將各粒級產物清洗排出，進行澄清、過濾、烘干、稱重、化驗等一系列處理。 這種連續(xù)水析器一次可獲得多級產品，操作第13頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二簡便，只要保持工作正常(及時放出管內氣泡且不使礦粒堵塞膠管)，所得結果就較為準確，但水析時間較長。3.2.3 離心沉降法 原理：使分級過程在離心力場中進行。旋流水析器內顆粒的徑向沉降速度依然可按斯托克斯公式求出，僅需用離心加速度取代重力加速度。 離心沉降法所用裝置：串聯(lián)旋流分級器，也稱旋流水析器，

9、其基本原理是其結構如圖2-3-4所示。它是由五個倒置(底流口垂直向上，水力旋流器互相串聯(lián)并平行排列所組成的。第14頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二第15頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二 實驗過程：每個旋流器的沉砂口都與裝有排料閥的接料槽相通，試驗時排料閥是關閉的。水經水泵從水槽抽出，控制轉子流量計保持一定流量，通過流量控制閥給人第1號旋流器，因沉砂口排料閥關閉，底流存留在錐體底部，而溢流則進入第2號旋流器。以此類推，由第l到第5號旋流器溢流口和進料口直徑依次逐漸減小，旋流器分級粒度也相應逐漸減小。因此，物料分級完成后，第一個旋流器底流產品粒級最粗

10、，最細粒級產物則是最后一個旋流器的溢流。 試樣小于75m，每次用量以小于100g為宜，從試料容器中給入，約經30min，分級過程完畢，取出各旋流器內的底流經過濾、烘干、稱重和化驗?？梢娦魉鰞x比連續(xù)水析器分級速度快。第16頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二3.3 水力分級設備 水力分級設備都是利用礦粒在水介質中沉降速度的不同，在重力場或離心力場中完成分級過程的。 在選煤廠中水力分級主要用在煤泥水的處理過程，包括沉淀、濃縮、脫水，屬于選煤工藝過程中的輔助作業(yè)。 在金屬選礦廠中，水力分級是用于對人選原料進行分級，以獲得幾個窄級別物料，分別給入重選設備中進行分級選礦，或用于重

11、選廠原礦準備。 本節(jié)介紹機械分級機和水力旋流器，一般水力分級設備在固液分離技術（煤泥水處理）中介紹。第17頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二331 機械分級機 機械分級機：具有提升運輸沉砂機構的分級機。 原理：借顆粒在水介質中的沉降速度差進行的。 應用：與磨礦機配合工作進行預先分級和檢查分級，還可以用于含泥礦石的洗礦以及進行脫泥、脫水。 分類：螺旋分級機、耙式分級機和浮槽分級機等。 螺旋分級機是利用轉動的螺旋連續(xù)排出沉砂。構造簡單、操作方便. 第18頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二 根據(jù)螺旋數(shù)目的不同，可分為單螺旋分級機和雙螺旋分級機。 根據(jù)分級機

12、溢流堰的高低，又可分為高堰式、低堰式、沉沒式三種。 l.螺旋分級機的構造及工作過程傾角: 分級槽傾角一般為120 -18.50;形狀: 槽的底部為半圓形;給礦: 礦漿從槽的中間部位進料口7給入,在分級槽下端的分級帶完成分級。排料: 細粒級經溢流堰8隨溢流排出口9排走。粗粒級沉降后，由螺旋1將其運至沉砂排出口10。第19頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二傳動: 螺旋安裝在中空主軸3上，上端設有傳動裝置5，軸的下端置于提升機構之內，必要時可調節(jié)螺旋在槽內的高度。 連續(xù)不斷給入礦漿，則溢流與沉砂也就連續(xù)分別排出。 若分級機與磨礦機構成閉路，則分級機的沉砂經溜槽進人磨礦機再磨，送

13、回磨礦機的沉砂稱“返砂”。第20頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二第21頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二2. 影響螺旋分級機工藝效果的因素， 分級機的工作質量：1) 沉砂中小于分級粒度的細粒級含量; 2) 溢流中大于分級粒度的粗粒級含量; 3) 沉砂水分的高低. 分級機的生產能力：1) 按溢流中固體含量計算的生產量; 2)按沉砂中固體含量計算的生產量。 影響分級機工藝效果的主要因素： 1）礦石性質 密度: 礦石密度越大生產能力也越高(幾乎正比) 。 粒度組成和含泥量: 反映在礦漿的粘度上，粘度增大，礦粒沉降速度減少，處理能力和分級的精確性均降低，因

14、此，當?shù)V泥含量較高時，常采用降低分級濃度，但這又導致處理量的降低。 適量礦泥，增加礦漿的粘性，可抑制螺旋攪動時引起礦漿紊動的發(fā)展。第22頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二2）分級機結構 分級面積影響分級機處理能力并決定分級粒度。 分級過程是發(fā)生在靠近表面層的水平礦漿流中,一方面以自身的沉降速度 V向下沉降，同時又被水平介質流帶動，以接近礦漿水平流速u 的速度向溢流端行進。 運動方向是兩個速度的矢量和。 粗顆粒運行到分級槽終端被溢流堰擋住，在槽內成沉砂，細顆粒運行到分級槽終端時，依然位于溢流堰上面，隨水平流從溢流口排出機外。 第23頁，共43頁，2022年，5月20日，9點

15、55分，星期二 分級機面積分級過程的影響： 按圖2-3-6所示，分級液面長為l ,分級槽寬若為B，分級槽下端高度若為H, 傾角為,則分級機面積為A, 即 A = B l = BHsin 增大分級面積方法： 增大分級槽的寬度、提高溢流堰的高度或減小槽體的傾角。 分級機面積增大，按溢流的體積處理能力便增大，分級精度便更細。第24頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二第25頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二 螺旋的轉速： 影響液面的攪動程度和運輸返砂的能力，轉速與螺旋直徑成反比。 粗粒分級可有較大的攪動程度而不致影響顆粒的沉降。 細顆粒分級則應避免強烈攪動，其

16、螺旋運轉速度達到足以將返砂沿外槽運出即可。 3）給礦濃度 影響分級粒度，處理能力。 增大礦漿濃度，沉降的干涉程度變大，顆粒的沉降速度將變小。使溢流的粒度變粗。第26頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二 對一定的礦石應用其最適宜的臨界礦漿濃度. 此濃度下，保持固體生產率一定，則可得到最細的分級粒度; 保持一定的分級粒度，則可得到最大的生產率。 溢流濃度一般每隔203Omin測定一次，以確保對分級粒度的控制。第27頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二332 水力旋流器 1 概述 在重力場中，由于重力加速度g 為定值，使微細顆粒的沉降速度受到限制，設備的處理能

17、力和分選效果亦難以提高。 為了強化分級和選分作業(yè)，利用回轉流產生的慣性離心力大大提高了顆粒的運動速度。 實現(xiàn)礦漿作回轉運動的方法： 1）礦漿在壓力作用下沿切線給人圓形分選容器中,例如各種型式的旋流器; 2）借回轉的圓鼓帶動礦漿作圓周運動，例如各種臥式離心選礦機和臥式離心脫水機屬于這種。第28頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二離心加速度 a a = 2 r = ut2 / r式中 r 一一圓形分選器的半徑，m; 一一回轉運動的角速度，rad/s; ut一一回轉運動的切向速度，m/s。 離心力強度為 i = a /g = 2 r /g 重力選礦中所用離心力有的可比重力大數(shù)十倍

18、以上，因此大大強化了分選過程。 分級的設備，并也用于濃縮、脫泥(也可以脫砂)、以至于分選。它的構造簡單，便于制造，處理量大，且工藝效果良好，因而在問世后迅速得以推廣應用。第29頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二旋流器的結構： 空心圓柱體和圓錐體連接而成。 圓柱體的直徑代表旋流器的規(guī)格. 溢流管，沿切線方向給礦管，沉砂(或稱底流)口。第30頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二第31頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二第32頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二第33頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星

19、期二 2. 水力旋流器分級原理 礦漿在一定壓力下通過切向進料口給人旋流器，于是在旋流器內形成一個回轉流。在旋流器中心處礦漿回轉速度達到最大，因而產生的離心力亦最大。礦漿向周圍擴展運動的結果，在中心軸周圍形成了一個低壓帶。此時通過沉砂口吸入空氣，而在中心軸處形成一個低壓空氣柱。 作用于旋流器內礦粒上的離心力與礦粒的質量成正比，因而在礦粒密度接近時便可按粒度大小分級。 礦漿在旋流器內既有切向回轉運動，又有向內的徑向運動，而靠近中心的礦漿又沿軸向向上(溢第34頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二流管)運動，外圍礦漿則主要向下(沉砂口)運動。所以它屬于三維空間運動。 零速包絡面在軸

20、向，礦漿存在一個方向轉變的零速點，連接各點在空間構成的一近似錐形的面 (見圖2-3-8)。 細小顆粒離心沉降速度小，被向心的液流推動進入零速包絡面由溢流管排出成為溢流產物; 而較粗顆粒則借較大離心力作用，保留在零速包絡面外，最后由沉砂口排出，成為沉砂產物。 零速包絡面的位置大致決定了分級粒度。第35頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二3 水力旋流器的工藝計算（1） 旋流器的處理能力Q （L/min）（2）旋流器的分離粒度4 影響水力旋流器的因素 影響水力旋流器工作的因素包括結構參數(shù)、操作條件和礦石性質等。旋流器的直徑D、給礦口直徑 dG 和溢流口直徑dy，是影響處理量Q和分

21、級粒度 df 的主要結構參數(shù)。第36頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二 礦漿體積處理量與旋流器直徑的關系為: Q D2 分級粒度與旋流器直徑的關系： dF D 因此，進行粗分級時常選用較大直徑旋流器; 在細分級時則用小直徑旋流器。處理能力不夠時，可以將多臺并聯(lián)使用。 （1） 給礦管直徑 dG 對旋流器工作的影響 給礦口的大小對處理能力、分離粒度以及分級效率均有一定影響。其直徑常與旋流器直徑呈一定比例，大多dG=(008025)D。給礦口的橫斷面形狀以矩形為好。而縱斷面常為圖2-3-9(a)所示的第37頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二切線形。 由于這種進料方式易使礦漿在進入旋流器時與器壁沖擊產生局部旋渦影響分級效率。因此出現(xiàn)了如圖2-3-9(b)的漸開線形及其他型式的給礦管。第38頁，共43頁，2022年，5月20日，9點55分，星期二(2) 溢流管直徑 dY 對旋流器工作的影響 溢流管大小應與旋流器直徑呈一定比例，一般為 dY = (0204)D。增大溢流管直徑，溢流量增加，溢流粒度變粗，