涡轮旋流器分级的优化设计.pdf

SerialNo . 482 June . 2009 现 代 矿 业 MORDEN M I NI NG 总 第 482期 2009年 6月第 6期 涡轮旋流器分级的优化设计 许建蓉 1, 2 王怀法 1 杨润全 1 1. 太原理工大学; 2 . 晋中市晋中学院 摘 要 介绍了 100mm 涡轮旋流器的工作原理、 基本结构及其参数, 并对其进行了优化试验 研究, 分析了溢流管插入深度、 底流口直径和入料浓度对分级效率的影响。 关键词 涡轮旋流器; 分级效率; 优化设计 中图分类号 TD455 . 5 文献标识码 A 文章编号 1674 6082 2009 06005402 Opti m ization Design of Classification by Turbocyclone Xu Jianrong 1, 2 W angH uaifa1 Yang Runquan 1 1 .School ofM ining Engineering, T ianyuan University of Technology; 2.Jinzhong University Abstract The basic structure and parametersof 100mm turbocyclonewere presented and opti mum testswere conducted for the turbocyclone . The effects of insertion depth of overflow pipe ,diameter of a pex opening aswell as feed concentration on classification efficiency were analyzed . Keywords Turbocyclone ; Classification efficiency ; Opti m ization design 分级是矿物及其它原料加工过程中不可缺少的 一部分, 是根据物料在流体介质 液体或气体 中的 运动差异而实现粗细颗粒分离的作业。分级作业的 好坏直接影响与之形成闭路的磨矿作业或后续选别 等作业的正常工作。 目前选矿厂最常用的分级设备有螺旋分级机和 水力旋流器。 1999年北京科技大学孙春宝教授等 科研人员开发出了与磨机形成闭路的涡轮旋流分级 机, 在其分级粒度为 0 . 074mm 时, 分级效率可达 60 70 。 目前在选煤厂最常用的分级设备为水力旋流 器, 虽然水力旋流器有很多优点, 但在实际应用过程 中, 由于原煤细泥含量增加和给料波动大, 分级效果 不尽人意。涡轮旋流器能较好地克服水力旋流器的 不足, 实现理想的分级效果。 1 100mm涡轮旋流器的原理、 基本结构及参数 涡轮旋流器由圆柱体、 椎体、 溢流管、 底流口与 进料口等组成。结构见图 1 , 主要参数见表 1 。 图 1 100mm涡轮旋流器基本结构示意图 1 溢流管; 2 底流管; 3 锥段; 4 圆柱体; 5 进料管; 6 涡轮; 7 传动轴 许建蓉, 女, 在读研究生, 030024山西省太原市。 表 1 涡轮旋流器主要结构参数 项目 筒体圆柱 段直径 /mm 入料口 直径 /mm 溢流口 直径 /mm 底流口 直径 /mm 筒体圆柱 段长度 /mm 锥角 / 涡轮叶 片数 /片 涡轮柱 体长度 /mm 涡轮柱 体直径 /mm 涡轮叶 片高度 /mm 涡轮叶 片厚度 /mm 涡轮叶片 与轮觳轴 夹角 / 涡轮转速 r/m in 溢流管 插入深度 /mm 结构参数10020258、 123687541005022. 555200 1800 90、 120 、 140、 160 备注可调无极调速可调 进料口在圆柱体上部的侧面径向方向, 煤浆沿 径向进入圆柱筒体后在涡轮的作用下, 在圆柱腔内 产生高速旋转。煤浆中粒度 密度 大的组分在旋 转流场的作用下, 一方面沿轴向向排料端运动, 一方 面沿径向向器壁运动, 达到锥段后沿器壁向底流室 运动, 最后从底流口排出; 粒度 密度 小的组分沿 轴向向中心溢流管方向运动, 然后由溢流口排出, 达 到了不同粒度分离的目的。 2 100mm涡轮旋流器试验 采用 100mm 涡轮旋流器试验, 见图 2 。煤和清 54 水按比例在搅拌桶中混合, 待搅拌均匀, 充分润湿后 由泵以一定压力打入涡轮旋流器内, 入料压力由压 力表显示。矿浆经涡轮旋流器分级后, 底流、 溢流返 回搅拌桶形成循环。待系统稳定后, 对底流、 溢流同 时进行采样, 然后分别对底流和溢流进行筛分分析, 进行指标评定。 图 2 100mm涡轮旋流器的试验系统 1 压力表; 2 电动机; 3 涡轮旋流器; 4 电磁流量计; 5 泵; 6 搅拌桶; 7 排料阀 试验过程中, 涡轮转速由变频器进行调节, 在 0 2870r/m in范围内连续可调。 3 试验结果与分析 3 . 1 试验物料粒度分析 见表 2 表 2 试验物料的粒度分析 粒度 /mm质量 /g产率 /累计产率 / 0 . 54. 812 . 43100 . 00 0 . 25 0. 512. 016 . 0697 . 57 0 . 125 0. 2543. 7422 . 0891 . 51 0 . 074 0. 12527. 1113 . 6869 . 43 0 . 074110. 4355 . 7555 . 75 合计198. 10100 . 00 3 . 2 试验结果评价依据 采用质效率评价涡轮旋流器的分级效果, 质效 率的计算公式为 E - - - 100- , 式中, 为原样中小于分离粒度的粒级含量, ; 为溢流中小于分离粒度的粒级含量, ; 为沉砂中 小于分离粒度的粒级含量, 。 3 . 3 试验结果与分析 3 . 3 . 1 溢流管插入深度对分级效率的影响 溢流管插入深度影响试验条件为 入料浓度 80g/L, 底流口直径 12mm, 分级粒度 0 . 074mm。其 影响见图 3 。 从图 3可以看出, 插入深度越深, 达到最佳分级 效率所需的叶轮转速越低; 反之叶轮转速较高。每 一插入深度, 都有一最佳的叶轮转速。同时可以看 出插入深度越深分级效率越高, 插入太浅粗粒容易 混入溢流, 对分级过程不利。图 3中的最佳溢流管 插入深度 160mm。从理论上来说, 插入太深, 细粒 容易混入底流, 分级效率也不高。 图 3 不同溢流管插入深度时的涡轮转速与 分级效率关系曲线 3 . 3 . 2 底流管直径对分级效率的影响 底流管直径影响试验条件为 入料浓度 80g /L, 溢流管插入深度 160mm, 分级粒度 0 . 074mm。见图 4 。 图 4 不同底流口直径时的涡轮转速与分级效率关系 从图 4可以看出, 底流口直径越小分级效率越 高。底流口直径较大时, 叶轮转速不宜太高, 否则大 部分物料都从底流口排出, 影响分级效率。 3 . 3 . 3 入料浓度对分级效率的影响 入料浓度影响试验条件为 溢流管插入深度 160mm, 底流口直径 12mm, 分级粒度 0 . 074mm。见 图 5 。 图 5 不同入料浓度时的涡轮转速与分级效率的关系曲线 从图 5可以看出, 入料浓度太高太低分级效率 都不高。浓度越高, 达到最佳分级效率所需的涡轮 转速越高。提高涡轮转速, 增大涡轮旋流器内矿浆 的离心强度, 高浓度的底流才能从底流口排出。 4 结 论 试验研究表明 涡轮旋流器具有设备结构简 单、 分级效率高的特点, 分级效率最高可达 60 70 ; 涡轮旋流器分级浓度不宜过高, 对生产中高 浓度矿浆需进一步研究合适的作业参数; ∀ 涡轮旋 流器要推广应用到工业生产中需进行大型化方面的 研制与试验。 收稿日期 2009 0324 55 许建蓉 王怀法等 涡轮旋流器分级的优化设计 2009年 6月第 6期