1、重介質旋流器選煤懸浮液懸浮液的密度和穩(wěn)定性重介質旋流器選煤懸浮液懸浮液的密度和穩(wěn)定性重介質選煤過程使用的懸浮液屬于粗分散類型的液固兩相體。固相與液相之間具有較大的相界面,促使不同懸浮液在密度和穩(wěn)定性方面具有不同的性質。由于懸浮液中分散的固體粒子較粗,本身沒有保持懸浮狀態(tài)的能力,靠借助外來能量才能保持懸浮液各點密度的相對均一性。而這種均一性又與懸浮液的密度、加重質的特性有關。一、 懸浮液的密度懸浮液的密度懸浮液的密度是指單位體積所具有的質量。懸浮液的體積等于其中的液體和固體體積之和。懸浮液的質量等于其中固體與液體質量和。因此,懸浮液的密度為: 21210V V m m +=(3-21 式中0 懸

2、浮液的密度, t/m 3;m 1,m 2 加重質和液體的重量, t;V 1,V 2加重質和液體的體積, m 3公式(3-21是把懸浮液中固體(加重質和液體作為一個整體看待。實際上懸浮液是由兩種完全不同的固相和液相組成,是一個不均質的混合體。只有當懸浮液中加重質的粒度很細,容積濃度較高(大于10%,加重質與液相的混合比較均勻,以及在懸浮液中被分選的礦物粒度遠遠超過加重質的粒度幾倍或幾十倍時,對被選礦物來說,懸浮液才可作為一個整體(重介質來看待。顯然,懸浮液的密度與加重質的密度及其體積分數(shù)有關,懸浮液的密度0等于分散相和分散介質密度加權平均值。即:0=+(1- (3-22 即: 0=+(-+ (3

3、-23 式中懸浮液中加重質的體積濃度,以小數(shù)計;加重質的密度, t/m 3;分散介質(液相密度, t/m 3。如果用水作為分散介質時,上式可改為:0=(-1+1,t/m 3 (3-24這時以加重質的質量來計算懸浮液的密度時,可按下式求得: 11(0+=VG ,t/m 3式中G 加重質的質量, t;V 懸浮液的體積, m 3;此外,配制一定密度和體積所需加重質的質量為:V G ×=11(0 , t (3-25 式中G 加重質的質量, t;V 懸浮液的體積, m 3;lm 3懸浮液中的固體體積V 1為:G V =1 , m 3 (3-26 lm 3懸浮液中水的體積V 2為:G V =12

4、 , m 3 (3-27懸浮液的固液重量比R 為:R=固:液=(001 (3-28這時,固體的體積濃度為: 100110×= , % (3-29 在重介質選煤中,懸浮液的分選密度一般為13002000kg/m 3范圍選用。低密度的懸浮液用于選精煤,高密度的懸浮液用于排矸。重介質選煤過程中,懸浮液最佳密度選擇需要根據(jù)對最終產(chǎn)品質量要求、分選設備的工藝參數(shù)以及懸浮液特性來確定。例如:重介質旋流器選煤時,工作懸浮液的密度與實際被選物料的分離密度有差異。這種差異的大小與旋流器的結構及結構參數(shù)有關,與懸浮液性質及分選條件有關。二.懸浮液的穩(wěn)定性懸浮液的穩(wěn)定性懸浮液的穩(wěn)定性重介質選煤中,懸浮液的

5、穩(wěn)定性是指懸浮液在分選容器中,各點的密度在一定時間保持相對穩(wěn)定的能力。由于選煤用的懸浮液屬于粗分散體系。分散的固體粒子本身沒有保持懸浮狀態(tài)的能力,靠借助外來的能量才能使分選設備內各點的懸浮液密度達到一定的均一性。這種密度均一性稱為動態(tài)穩(wěn)定性。懸浮液在分選機中能否保持動態(tài)穩(wěn)定的衡量,是懸浮液能否用于分選介質的重要指標。因為它在很大程度上對主選設備的選型、工藝參數(shù)的選擇起決定性的作用。同時,也直接影響分選效果。三.影響懸浮液動態(tài)穩(wěn)定性因素影響懸浮液動態(tài)穩(wěn)定性因素總體來說,一切影響懸浮液粒子沉降速度的因素,都影響懸浮液的動態(tài)穩(wěn)定性。1.加重質(懸浮質的粒度和密度加重質的粒度和密度越小,其沉降速度越慢

6、,對懸浮液的動態(tài)穩(wěn)定越有利,但當懸浮液密度較高時,其粘度相應增高,會影響細粒級物料的分選。但是,不同的選介質分選設備,對其影響的程度也不同。如塊煤選介質分選過程中,由于懸浮液的切變率較小,影響較大,重介質旋流器中懸浮液的切變率較大,影響要小。圖3-15表征懸浮液粘度與切變率關系。 圖3-15以磁鐵礦和煤泥配制的低密度懸浮液的流變曲線顯然,加重質密度小時,配制成同一密度懸浮液的固體容積分數(shù)也越高。對離心力場(重介質旋流器選煤時,工作懸浮液中加重質的容積分數(shù)(包括煤泥最大不應大于35%。過大的容積濃度,對物料的分離是極不利的。對兩產(chǎn)品重介質旋流器來說,由于要求分選下限低(達0.10.5mm,應采用

7、細、中細或特細粒級的磁鐵礦粉(加重質。對串聯(lián)式三產(chǎn)品重介質旋流器,應采用中細偏粗的磁鐵礦粉(加重質,因為這種設備,要求懸浮液在一段分選時,除保證物料的分選外,還應為下一段(第二段再選旋流器輸進分選用的高密度懸浮液。特別是大直徑串聯(lián)三產(chǎn)品旋流器,由于一段旋流器直徑大,濃縮作用較小,如果加重質粒度較細時,很難形成足夠二段旋流器用的高密度分選懸浮液。顯然,加重質粒度過粗,對細粒級物料分離不利。1.懸浮液的密度同一種加重質配制成懸浮液的密度越高,懸浮液中的固體容積濃度也越大,懸浮液的動態(tài)穩(wěn)定愈易達到,但懸浮液的粘度也相應提高。可是在實際生產(chǎn)中,對工作懸浮液的密度有定值要求,不可能依靠改變懸浮液的密度來

8、提高穩(wěn)定性。因此,使用高密度懸浮液選煤時,主要矛盾是懸浮液的粘度。這時,使用加重質的密度應5000 kg/m3。如果入選物料的粒度下限為1320 mm時,還可采用粗粒級的加重質。但是,二產(chǎn)品重介質旋流器選煤時,對加重質粒度有嚴格要求,一般小于0.04mm粒級的量不小于80%。特別是在低密度重介質旋流器的分選時,主要矛盾是懸浮液的穩(wěn)定性,而不是粘度。2.雜質的影響生產(chǎn)過程中,工作懸浮液中不可避免的要混入部分礦泥(包括煤泥。它在一定條件下能提高懸浮液的穩(wěn)定性,對改善分選效果有利。但是,過多地細泥混入,會提高懸浮液的粘度。在重介質旋流器選煤時,粗煤泥雖然可以得到有效分選,但要根據(jù)原煤可選性和煤泥入選

9、的數(shù)量和選后產(chǎn)品質量要求,選擇適當型號的旋流器。調整好旋流器的結構及工藝參數(shù)。以及將分選后的煤泥及時排出分選系統(tǒng)。杜絕煤泥在分選系統(tǒng)中循環(huán)。否則,會嚴重影響分選效果或使入選原煤量降低。根據(jù)磁鐵礦粉(加重質的粒度和密度特性,結合國內實際生產(chǎn)情況,當工作懸浮液密度在13001500 kg/m3時,固體懸浮質中最大煤泥含量應控制在50-40%以下;當工作懸浮液密度在16001800 kg/m3時,固體懸浮質中的煤泥含量控制在30-15%以下。工作懸浮液的密度越高,煤泥含量應越少。4.其它其它影響因素包括:藥劑、機械力、電磁力以及水流動力等。由于懸浮質的粒度較細,表面積很大,懸浮粒子之間易于聚合成團粒

10、,降低了懸浮液的穩(wěn)定。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生,往懸浮液中加入部分分散藥劑,如六聚偏磷酸鈉等。但藥劑的價格較高,不宜用于生產(chǎn)中。可供參考。對磁性加重質來說,由于懸浮質的粒度較細,表面積大,有磁性,粒子之間易發(fā)生團聚。特別是對矯玩力很大的磁性加重質,這種現(xiàn)象最易發(fā)生,使懸浮液動態(tài)穩(wěn)定性降低。這時,應對凈化回收的磁性加重質進行退磁。見圖3-2。上面對影響重介質選煤過程懸浮液穩(wěn)定性的因素作了介紹。但是,截止目前,還沒有一個公認的重介質選煤懸浮液動態(tài)穩(wěn)定性的統(tǒng)一標準。因為,影響重介質選煤的懸浮液其動態(tài)穩(wěn)定性涉及的因素很多,范圍也較廣,例如:對同一種懸浮液在不同的分選設備中,其動態(tài)穩(wěn)定可能相差很大。在重介質

11、選塊煤時,懸浮液是在分選糟內重力場中借助機械力、液流動力(上升。下降和水平流速來維持其動態(tài)穩(wěn)定的。一般要求工作懸浮液在分選槽內的上下層密度差不應超過2030 kg/m3范圍。在重介質旋流器選煤時,懸浮液主要處離心力場,它是由切向、軸向和徑向液流的速度,以及旋流器的結構參數(shù)來決定懸浮液的水、加重質和煤泥在旋流器的底流和溢流中的分配數(shù)量。表征懸浮液動態(tài)穩(wěn)定的指標是旋流器的底流介質密度和溢流介質的密度差值(A。根據(jù)目前中國重介質旋流器選煤廠的實際情況,這個差值(A在如下范圍內。A=u-0=200500kg/m3 (3-30 式中u旋流器底流介質密度, kg/m3;0旋流器溢流介質密度, kg/m3。

12、應指出:差值(A過大,分選可能偏差值(Ep會增大,分選效率會降低。懸浮液穩(wěn)定性的測定方法很多,常用的測定方法有:第一種方法:以懸浮液在單位時間內的沉降距離(速度測定穩(wěn)定性。在實驗室,將懸浮液注入1000ml量筒內,攪拌均勻后,靜置沉降一定時間后,將量筒中澄清水層高度,視為整個懸浮質在某一時間內下降的距離。試驗時,每隔一定時間記錄一次澄清水層的高度和相應的時間,將反復多次記錄的數(shù)據(jù)在坐標紙上以橫坐標表示沉降時間,縱坐標表示澄清水層高度,可給出一條表示懸浮液穩(wěn)定的曲線。如圖3-16,其曲線的斜率是懸浮質的沉降速度。從圖中可看出,沉降速度在開始一段時間內是一常數(shù),以后逐漸降低,這是由于下部懸浮液的濃

13、度增高所致。評定懸浮液的穩(wěn)定性所用的沉降速度,一般指一段時間內的恒速,即曲線中直線段的斜率。這種評定懸浮液穩(wěn)定性方法的缺點在于:它只能用來相對比較不同懸浮液的穩(wěn)定性,而不能在數(shù)量上表明分選過程懸浮液各層密度的變化值。 圖3-16 磁鐵礦精礦懸浮液的穩(wěn)定性曲線1-<0.074mm級占85.83%;2-<0.074mm級占61.42%;3-<0.074mm級占48.73%第二種方法:將懸浮液注入量筒內,攪拌均勻后,靜置一定時間,再從量筒的上部取出一定距離(一定數(shù)量的懸浮液,求出上下懸浮液的差值,用來計算懸浮液的穩(wěn)定性。這種測量方法的優(yōu)點是簡單。缺點是:它只能用來對不同懸浮液的靜態(tài)

14、穩(wěn)定性進行對比,且測定時間與高度(距離不同時,其結果也不同,屬靜態(tài)穩(wěn)定性測定。第三種方法:采用直徑為5080mm,長度為1000mm左右的有機玻璃管,沿管長方向每隔100200mm開一孔,如圖3-17。 圖3-17 懸浮液穩(wěn)定性測定裝置懸浮液以一定壓力從下部給入管內,使管內造成一定上升水流,保持懸浮液密度基本均勻,從管中溢出來的溢流再返回系統(tǒng)。測量可以采用兩種方法:(1待管內上下懸浮液密度均勻后,關閉下部閥門,停止懸浮液的給入。經(jīng)過一定時間,取各點懸浮液的密度,用來計算各點懸浮液的密度差值,從而達到評定不同懸浮液的靜態(tài)穩(wěn)定性的目的。(2待管內上下懸浮液密度均勻,其溢流密度等于上升(入料密度時,測定懸浮液在管內的上升水流速度,用