具有躍復(fù)錐結(jié)構(gòu)的煤泥旋流重選柱研究.pdf

1、由于大直徑重介質(zhì)旋流器有效分選粒度下限較高，同時浮選對+0.25mm粒級回收率較低，配備有粗煤泥獨立分選環(huán)節(jié)的三段式分級分選模式已廣泛被選煤廠所采用，開發(fā)高效粗煤泥分選設(shè)備對于推動粗煤泥分選技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
　　論文以水介質(zhì)旋流器為雛形，借鑒Levis水力分級機阻流斜板產(chǎn)生上升流的思想，設(shè)計了一種正反向錐體疊加的水躍復(fù)錐結(jié)構(gòu)，錐面自上到下由一段反錐、二段折返正錐與三段反錐構(gòu)成不連續(xù)折返結(jié)構(gòu)。由于二段折返正錐的設(shè)置，錐段高度

2、更小，因此這種新型具有水躍復(fù)錐結(jié)構(gòu)的水介質(zhì)旋流器被命名為煤泥旋流重選柱，已取得國家發(fā)明專利授權(quán)。錐段結(jié)構(gòu)改進的目的是提高設(shè)備對粗煤泥的分選精度。
　　論文以煤泥為分選對象，就Φ150mm煤泥旋流重選柱結(jié)構(gòu)、操作參數(shù)對分選效果的影響進行了試驗研究，確定了煤泥旋流重選柱最佳錐段結(jié)構(gòu)與適宜的操作參數(shù)范圍，借助Fluent6.3.26模擬了結(jié)構(gòu)、操作參數(shù)對煤泥旋流重選柱內(nèi)部流場特性的影響規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上將煤泥旋流重選柱放大至Φ700mm

3、成功應(yīng)用在粗煤泥生產(chǎn)實踐。論文主要結(jié)論如下:
　　(1)通過煤泥旋流重選柱與不同錐角水介質(zhì)旋流器的對比試驗，驗證了正反向錐體疊加的水躍復(fù)錐結(jié)構(gòu)設(shè)計思想，確認了煤泥旋流重選柱較傳統(tǒng)水介質(zhì)旋流器分選精度高。在90°錐角單錐上疊加折返正錐后，分選強度增加，低密度粗粒損失明顯降低，分選密度與110°錐角水介質(zhì)旋流器相近，+1mm粒級可能偏差0.058，0.5-1mm粒級可能偏差0.083。
　　(2)研究了煤泥旋流重選柱二段正錐錐面

4、位置、錐面角度、錐面長度對煤泥旋流重選柱分選效果的影響，借助曲面分析確定了各參數(shù)對分選的影響規(guī)律。結(jié)果表明:對分選影響程度順序為錐面長度＞錐面錐角＞錐面位置;隨二段正錐錐面長度增加，粗粒精煤灰分、尾煤灰分與精煤產(chǎn)率增加，分選效率降低;隨二段正錐錐面角度增加，粗粒精煤灰分、尾煤灰分與精煤產(chǎn)率增加，分選效率略有降低;隨二段正錐錐面位置上移，粗粒精煤灰分、尾煤灰分與精煤產(chǎn)率減小，分選效率略有增加。
　　(3)研究了煤泥旋流重選柱一段、三

5、段反錐錐角對煤泥旋流重選柱分選效果的影響規(guī)律。方差分析結(jié)果表明三段錐角對分選的影響程度大于一段錐角;隨三段錐角增大，精煤灰分、尾煤灰分與精煤產(chǎn)率明顯增加，但三段錐角為130°時，尾煤灰分較低，分選效果差。一段錐角對精煤灰分、尾煤灰分與精煤產(chǎn)率的影響不明顯。
　　(4)研究了煤泥旋流重選柱底流口直徑、溢流管直徑、溢流管插入深度與入料壓力、入料濃度對煤泥旋流重選柱分選效果的影響規(guī)律。結(jié)果表明:隨溢流管直徑增加與底流口直徑減小，粗粒精煤

6、灰分、尾煤灰分與精煤產(chǎn)率增加;隨溢流口插入深度增加，粗粒級溢流產(chǎn)率、溢流灰分、底流灰分增加，但插入深度較大時，細粒分選效果變差，煤泥旋流重選柱溢流管插入筒體深度應(yīng)在150mm左右為宜;隨入料壓力增大，溢流產(chǎn)率、溢流灰分、底流灰分略有增加，分選效率有所降低，煤泥旋流重選柱入料壓力應(yīng)控制在0.08-0.15MPa之間;隨入料濃度增加，溢流灰分增加，粗粒級底流灰分變化不大，但細粒級底流灰分降低，分選效率下降，煤泥旋流重選柱入料濃度控制在小于1

7、60g/L。
　　(5)基于廣義偏斜正態(tài)分布構(gòu)建了四參數(shù)分配曲線數(shù)學(xué)模型，模型具有較高的擬合精度與適應(yīng)性。分選密度δP與可能偏差EP代表曲線的位置與中間段的陡峭程度，偏斜系數(shù)κ與峰度系數(shù)K分別對分配曲線對稱性和分配曲線兩端的形態(tài)具有良好的指示作用。偏斜系數(shù)為正值，曲線發(fā)生左偏，低密度物損失加大;偏斜系數(shù)為負值，曲線發(fā)生右偏，高密度物污染加大。峰度系數(shù)大，分配曲線兩端的分選精度高。
　　(6)借助廣義偏斜正態(tài)分布的四參數(shù)分配曲

8、線數(shù)學(xué)模型定量評定了不同錐角水介質(zhì)旋流器與不同錐段結(jié)構(gòu)煤泥旋流重選柱的分選效果。結(jié)果表明:煤泥旋流重選柱分選精度高于各錐角水介質(zhì)旋流器。錐面長度由較短變?yōu)橹械乳L度時，分選密度變化不大，分選精度略有提高，錐面長度最長時，曲線明顯右移，分選密度增加明顯，分選精度變差;錐面角度對分選密度和精度有一定影響，15°錐角時分選密度略低于10°錐角，20°錐角時分選密度明顯高于15°錐角，15°錐角時分配曲線最陡峭，分選精度最高;隨錐面位置上移，分選

9、密度略有增加，中間錐面位置時分選精度略高。煤泥旋流重選柱在一、三段錐角均為90°、二段正錐錐面長度15mm、錐面角度15°、錐面位置30mm時0.25-3mm寬粒級分選可能偏差0.114，分選精度最高。
　　(7)借助Fluent計算軟件，利用RSM湍流模型與MIXTURE多相流模型組合，研究了煤泥旋流重選柱與不同錐角水介質(zhì)旋流器內(nèi)部流場特性的差別及結(jié)構(gòu)與操作參數(shù)對煤泥旋流重選柱內(nèi)部流場特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:煤泥旋流重選柱的二

10、段正錐將軸向零速包絡(luò)面打斷為兩部分，與單錐水介質(zhì)旋流器相比，軸向零速包絡(luò)面直徑擴大，柱錐交界面附近徑向30-50mm處軸向速度增大，這些變化使得煤泥旋流重選柱分選密度較90°錐角水介質(zhì)旋流器分選密度增加;另外，煤泥旋流重選柱錐段大部分區(qū)域的湍流強度明顯低于單錐水介質(zhì)旋流器，使分選更加穩(wěn)定，從而分選精度最高。
　　(8)設(shè)計了直徑700mm煤泥旋流重選柱并應(yīng)用于沙曲選煤廠粗煤泥分選工業(yè)實踐，經(jīng)調(diào)試確定煤泥旋流重選柱入料壓力為150K