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張家港市翔宇機械廠

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沉降離心脫水機的工作原理及分級粒度的確定

2008
11-28

13:06:06

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844
來源:張家港市翔宇機械廠

細顆粒物料的脫水較為困難,采用的脫水機械主要有:沉降式離心脫水機、真空過濾機和壓濾機等。 
一、沉降式離心脫水機 
      沉降式離心脫水機,是利用離心力使混合物中的固體濃縮并沉降在筒壁上、用螺旋刮刀進行卸料的一種脫水設備。它主要用于含固體較多的脫水以及洗水的澄清。其入料粒度上限一般為1—3mm,但有時也可達13mm。

 (一)沉降式離心脫水機的工作原理 
      需進行固液分離的混合物由中心入料管給入,在軸殼內初步加速后, 經螺放轉子上的噴料口6進入分離轉筒 內,在離心力作用下,物料被甩到轉筒壁 上,形成環狀沉淀層。再由螺放轉子將其 從沉淀區運至干燥區,進一步擠壓脫水后 由沉淀 物排出口排出。在沉淀物形成過程中,外轉筒1中的液體不斷澄清,并連續 向溢流口流動,zui終從溢流口排出,從而實現固液分離。物料在機中的脫水分兩個階段,*階段是固體顆粒在沉降區受離心力作用進行沉降、形成沉淀層;第二階段為擠壓脫水,由螺旋轉子的擠壓作用,擠出沉淀物間隙中的殘余物水分。*階段是主要的脫水過程。 
(二)分級粒度的確定 
     沉降型離心脫水機與過濾離心脫水機不同,其粒度不是由篩孔或篩縫大小控制,而是由顆粒在離心力場中的沉降速度決定的。圖3-17所示為沉降時間計算圖。借用重力場中的沉降速度公式計算顆粒的離心沉降速度,其重力加速度改用離心加速度處理懸浮液時,由于粒度很細,雷諾數Re 常小于1。因此,離心沉降速度v0用斯托克斯公式計算:

υ0用斯托克斯公式計算:
υ0=d2(δ-△)ω2R/(18μ)
式中:d—顆粒的直徑,cm
δ—顆粒的密度,g/cm3
Δ—水的密度,g/cm3
ω—顆粒旋轉的角速度,rad/s
R—顆粒重心處的半徑,cm
μ—液體的動力粘度,Pa·s
顆粒在沉降式離心脫水機中的干擾沉降速度υH為: 
υH=θnυ0 
式中:θ——松散系數; 
n——指數(n=2.5—3.5) 
由上式可見,顆粒的沉降速度隨旋轉半徑R的改變而變化。沉降速度的變化見圖3-17,其速度方程為: 
υ=dR/dt???? 上式積分,可得顆粒從液面離心沉降到轉筒壁所需時間: 
t=∫R1R2dR/υ??? -----------------① 
式中:R1——液面處的半徑,cm; 
R2——轉筒內壁半徑,cm。 
經變換,得: 
υ=d2(δ-△)ω2Rθn/(18μ)
α=d2(δ-△)ω2θn/(18μ)
則:υ=αR
代入式①中,即可求出顆粒自R1沉降到R2處所經歷的時間t1: 
t1=18μ/[d2(δ-△)ω2]lnR1/R2,s
即t1=1/αlnR1/R2,s
如果混合物濃度很小,θ≈1,得: 
t1=18μ/[d2(δ-△)ω2θn]lnR1/R2,s
為了使物料在離心脫水機中有足夠的脫水時間,物料在離心機中的停留時間必須大于t1,否則物料來不及沉淀,即會隨溢流水排出。 
當顆粒沿離心脫水機軸向運動的水平速度為νh、沉降區長度為l時,則顆粒經沉降區至排出所需時間為t2: 
t2=l/vh,s
vh可由離心脫水機所處理的礦漿量求出。 
根據分級粒度的定義,可以得到t1 =t2時的粒度: 
l/vh =18μ/[d2(δ-△)ω2θn]lnR1/R2
d為分級粒度。為達到較好的控制粒度,必須使t2≥t1。可在沉降型離心脫水機中添加絮凝劑,來達到獲得澄清的離心液。 
(三)沉降式離心脫水機的構造 
      分順流式和逆流式兩種。順流型入料從轉筒大端給入,沉淀物和澄清水同向運動,澄清水再返回從大端溢流排出;而逆流型入料從中部給入,沉淀物和澄清向相反方向運動。以順流TC型沉降式離心脫水機為例。如圖3-18所示。 
①轉筒——轉筒形狀為圓柱—圓錐形,兩端支撐在主軸承上。圓錐形端部設有沉淀物排出口,用閘板調節溢流口的高低。改變溢流口的大小,脫水區和干燥區的長度比例也相應改變。 
②螺旋轉子——螺旋轉子的軸承與圍繞在螺旋轉子軸殼外部的螺旋葉片兩端相接。軸頸一端與減速器相連,另一端為空心軸,并設有給料管。 
③傳動裝置——轉筒由電動機直接帶動,螺旋轉子則由電動機通過齒輪減速器帶動兩者的旋轉速度有一個速度差2%,即螺旋轉子每分鐘比轉筒慢2%,使轉筒和螺旋轉子之間產生相對運動,借以將沉淀在筒壁的物料推移到轉筒小端排出。 
(四)沉降過濾式離心脫水機 
1、工作原理如圖3-19所示。 
礦漿經給料管給入離心脫水機轉鼓錐段中部,依靠轉鼓高速旋轉產生的離心力而使固體在沉降段進行沉降并脫除大部分不分。沉降至轉鼓內壁 的物料,依靠與轉鼓同方向旋轉,但速度低于轉鼓2%的螺旋轉子推到離心過濾脫水段。在離心力的作用下物料進一步脫水,脫水后的物料經排料口排出。由溢流口排出的離心液含有少量微細顆粒,而由過濾段排出的離心液通常含固體量較高,需進一步處理。 
2、該離心脫水機沉淀物的水分約比沉降式離心脫水機低大約一半。常用于浮選精煤、浮選尾煤和旋流器底流的脫水。型號有:國產TCL型、WLG型和美國伯德、等沉降過濾式離心脫水機用于脫水作業。 
3、兩者比較:生產實踐表明,沉降式離心機與過濾式離心機處理細顆粒都很有效,但兩種離心機不能互相代替,各有*的使用條件。處理-0.5mm細粒級煤泥,當-0.045mm(325網目)粒級含量不超過20%時,所需離心強度在250—500就可實現固液分離,這時選用沉降過濾式離心機較為合理;若-0.045mm含量大于50%時,固液分離困難,這時就應選擇離心強度大的沉降式離心脫水機。
 

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