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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
新型高效干擾床分選機(jī)
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
新型高效干擾床分選機(jī)是利用不同密度顆粒在水介質(zhì)中沉降速度差異實(shí)現(xiàn)物料分選。該設(shè)備通過(guò)在給料管處加超聲波發(fā)生器以實(shí)現(xiàn)煤基質(zhì)與煤系礦物的解離，在分選腔內(nèi)合理布置斜管，同時(shí)在分選腔側(cè)壁上加隔膜裝置，解決了傳統(tǒng)干擾床分選機(jī)入料粒度范圍窄、流動(dòng)狀態(tài)單一、不易打碎團(tuán)聚物料，處理量低，對(duì)煤質(zhì)適應(yīng)能力差等問(wèn)題，是一種新型、高效粗煤泥分選設(shè)備。以年入選150萬(wàn)噸選煤廠為例，可創(chuàng)效益900多萬(wàn)元。該設(shè)備已獲國(guó)家專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)為: ZL 2008 2 0069692.5，具有較高的科學(xué)性、先進(jìn)性，對(duì)粗煤泥具有良好的分選效果，經(jīng)濟(jì)效益顯著。并在土壤淘洗、石英砂分級(jí)、測(cè)定礦物密度組成等方面也具有廣闊的應(yīng)用前景。
詳細(xì)介紹：
新型高效干擾床分選機(jī)說(shuō)明 新型高效干擾床分選機(jī)是針對(duì)傳統(tǒng)干擾床分選機(jī)分選區(qū)域內(nèi)流態(tài)單一、分選效果差、處理能力小和對(duì)煤質(zhì)適應(yīng)性差等弊端，通過(guò)在分選腔內(nèi)合理增設(shè)傾斜管，同時(shí)引入隔膜和超聲波，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的一種粗煤泥分選設(shè)備。該設(shè)備將干擾沉降分選、淺層沉降分選、跳汰分選有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使得設(shè)備的處理能力和精度都大大提高。 該新型干擾床分選機(jī)主要用于粗煤泥的分選，其結(jié)構(gòu)由入料井、分選床體（傾斜管、尾煤收集錐）、隔膜裝置、控制系統(tǒng)、給水系統(tǒng)五大部分組成。入料井布置在分選機(jī)的一側(cè)，采取單邊給料，內(nèi)設(shè)擋板使物料均勻輸送到床體中部；分選機(jī)床體主要由干擾床層段和尾煤收集段組成，在干擾床層段上部布置傾斜管，傾斜角度為60°；在干擾床層段側(cè)壁布置隔膜裝置，由電機(jī)帶動(dòng)減速器實(shí)現(xiàn)隔膜的水平直線運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生脈動(dòng)水流；分選床層段底部?jī)蓚?cè)布置緩沖水包，內(nèi)部采用管網(wǎng)式水流分配器；精煤由精煤收集槽收集，尾煤有控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排放。 其創(chuàng)新之處在于： 1. 引入脈動(dòng)水流強(qiáng)化密度分選效應(yīng)； 2. 基于淺層沉降采用傾斜管增大設(shè)備處理能力； 3．利用超聲波能強(qiáng)化入選物料解離。

作品圖片

  • 新型高效干擾床分選機(jī)
  • 新型高效干擾床分選機(jī)
  • 新型高效干擾床分選機(jī)
  • 新型高效干擾床分選機(jī)

作品專(zhuān)業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的： 粗煤泥的分選是世界各主要選煤國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)之一，1997年澳大利亞推出的干擾床分選技術(shù)受到廣泛關(guān)注，該技術(shù)引入我國(guó)后，鑒于我國(guó)細(xì)粒煤普遍難選的煤質(zhì)特征，干擾床分選技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中暴露出諸多問(wèn)題。本課題旨在通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的剖析和理論分析提出系統(tǒng)解決方案，進(jìn)而研制樣機(jī)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終形成具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的適合中國(guó)煤質(zhì)特性的新型高效干擾床分選技術(shù)。 基本思路： 調(diào)節(jié)參數(shù)及流態(tài)單一，致使傳統(tǒng)的干擾床分選機(jī)分選效果差、處理能力小、對(duì)煤質(zhì)適應(yīng)性差，為解決以上問(wèn)題，提出了結(jié)合淺層沉降原理以跳汰強(qiáng)化干擾沉降分選效應(yīng)的基本思路，具體措施如下：1.引入隔膜產(chǎn)生脈動(dòng)水流以強(qiáng)化分選效果；2.引入傾斜管以增大處理能力；3.利用超聲波改善入料性質(zhì)?；谝陨纤悸吩O(shè)計(jì)加工實(shí)驗(yàn)樣機(jī)并進(jìn)行對(duì)比性試驗(yàn)，取得良好的實(shí)驗(yàn)效果。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.引入脈動(dòng)水流強(qiáng)化密度分選效應(yīng)；2.基于淺層原理采用傾斜管增大設(shè)備處理能力；3.利用超聲波能強(qiáng)化入選物料解離。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.隔膜沖程和頻率的調(diào)節(jié)；2.傾斜管布置的間距、角度等；3.自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈敏度；4.超聲波頻率的調(diào)節(jié)。 技術(shù)指標(biāo)： 型號(hào)（mm）：360×140×2300；粒度范圍（mm）：3.0～0.25；Ep 值（g/cm3）：<0.12；分選密度(g/cm3)：1.45～1.70；入料濃度：40%～60%；處理量（t/m2*h）：20～40

科學(xué)性、先進(jìn)性

干擾床分選機(jī)分離精度取決于不同性質(zhì)顆粒沉降末速的差異，顆粒在水中的自由沉降末速V0為： V0=1.195d[(δ-1)^2/μ]^1/3 式中δ和d分別為顆粒的密度和粒徑；μ為水的動(dòng)力黏度系數(shù)。顯然粒度和密度會(huì)對(duì)分離精度產(chǎn)生影響，強(qiáng)化分選過(guò)程的密度效應(yīng)是提高分離效率的關(guān)鍵。 在忽視機(jī)械阻力的前提條件下通過(guò)受力分析，可以得到單位質(zhì)量顆粒在水流中運(yùn)動(dòng)的微分方程式： dv/dt=(δ-1)g/δ-6φVc^2/πdvδ±u/δ-j/δ×dvc/dt 式中：dv、φ和j分別為顆粒的當(dāng)量直徑、球形系數(shù)和附加質(zhì)量系數(shù)；Vc和u分別為顆粒與水流間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和水流加速度。勻速上升水流其加速度為0，而脈動(dòng)水流能有效地弱化煤粒粒度和形狀效應(yīng)，強(qiáng)化了密度的主導(dǎo)效應(yīng)，從而提高分選效率。 淺層沉淀原理認(rèn)為沉淀面積決定沉淀效率，而在沉淀區(qū)域增設(shè)斜管能增大沉淀面積，從而增加設(shè)備的處理量。 超聲波能促使煤漿中的礦物連生體沿其界面破碎，實(shí)現(xiàn)煤粒和矸石的解離，還能改變煤粒的表面理化特性，改善分選效果。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

榮獲2009年6月河南省第七屆“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)

作品所處階段

生產(chǎn)階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)理論指導(dǎo)、實(shí)物

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品、模型、圖紙、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、 錄像、樣品

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

使用說(shuō)明： 經(jīng)超聲波預(yù)處理后的濃縮煤泥漿通過(guò)單邊給料管，順擋板至分選床體中部分散開(kāi)，與上升水流（由水泵打入分選機(jī)底部通過(guò)管網(wǎng)式流體分布器產(chǎn)生的擾動(dòng)水流）相遇而形成干擾床層（流態(tài)化床層），固體顆粒在分選機(jī)內(nèi)做干擾沉降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，密度低于干擾床層平均密度的顆粒將浮起，進(jìn)入溢流，精煤溢流經(jīng)脫水后得到合格精煤，密度大于干擾床層平均密度的顆粒就穿透床層進(jìn)入沉物流；分選過(guò)程中，隔膜往復(fù)運(yùn)動(dòng)使分選機(jī)機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生脈動(dòng)水流以改善分選效果；流化床上部的傾斜管使上浮精煤中夾雜的重顆粒二次沉降降低了其對(duì)精煤的污染。沉物由尾煤收集錐底收集排放，排放過(guò)程由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，以此來(lái)保證分選過(guò)程的連續(xù)。 適用范圍及推廣前景： 粗煤泥分選、土壤淘洗、石英砂分級(jí)、測(cè)定礦物密度組成 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)與市場(chǎng)前景分析： 精煤產(chǎn)率明顯提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。以入洗能力150萬(wàn)t／a的選煤廠為例，精煤產(chǎn)率提高1%，年精煤產(chǎn)量提高1.5萬(wàn)t，可年創(chuàng)效益900多萬(wàn)元。

同類(lèi)課題研究水平概述

國(guó)外干擾床研究現(xiàn)狀： 國(guó)外對(duì)干擾床的研究較早，目前比較常見(jiàn)的有三種：Teetered Bed Separator(TBS)、Cross Flow Separator、Reflux Classifier(RC)，各設(shè)備在實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用過(guò)程中均有優(yōu)缺，多在粒度范圍窄時(shí)分選效果良好。 Heiskanen研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)入料粒度＞0.8mm時(shí)，干擾床的分選效率會(huì)明顯降低；當(dāng)入料粒度＜0.1 mm 時(shí)，其處理能力急劇下降；分選0.8～0.074 mm的粗粒煤泥時(shí)，干擾床分選機(jī)取得較好的分選效果。 Newling等研究發(fā)現(xiàn)快速排除多余入料水能提高分選機(jī)的處理量和分選效率。 R．Drummond指出TBS技術(shù)在處理3～0.25 mm粒級(jí)物料所具有的優(yōu)勢(shì)已得到越來(lái)越多的認(rèn)可，它的分選密度可小于1.60 g/cm3。并且TBS技術(shù)可以應(yīng)用到很多方面，包括在新建廠處理毛煤，或?yàn)樘岣弋a(chǎn)品等級(jí)對(duì)螺旋分選產(chǎn)品再加工，或?qū)Υ至Ｎ驳V進(jìn)行掃選。 K. P. Calvin研究了2～0.375 mm入料煤泥的自生介質(zhì)以及加入重介質(zhì)的干擾床分選，認(rèn)為通過(guò)增加懸浮液的密度可以提高TBS的分選性能。美國(guó)能源部煤炭中心Alledonia OH選煤廠所用的干擾沉淀床分選機(jī)是stokes的CMI型干擾床層分選機(jī)（TBS），分選粒度范圍為2～0.25 mm，處理量為240t/h。當(dāng)粒度級(jí)為4.75～0.150 mm時(shí)，其Ep值為0.06，分選密度為1.86 g/cm3。 國(guó)內(nèi)干擾床研究現(xiàn)狀： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)劉文禮、趙宏霞等利用干擾床分選機(jī)對(duì)1.25～0.8mm粗煤泥進(jìn)行了分選試驗(yàn)，結(jié)果表明，干擾床分選機(jī)能夠?qū)ι鲜龃置耗鄬?shí)現(xiàn)分選，并具有很好的分選效果。 陳子彤對(duì)1.25～1.6mm，0.8～1.6mm，0.28～1.6mm粗煤泥分別進(jìn)行了研究，得出它們的Ep值分別為0.08、0.1和0.15。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)李延鋒在試驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)和制作了干擾床分選模型機(jī)，分別對(duì)窄粒級(jí)和混合粒級(jí)原煤進(jìn)行了初步試驗(yàn)研究，探討了幾種提高寬粒級(jí)物料分選效果的方法。結(jié)果表明，干擾沉淀床分選機(jī)對(duì)于6～1mm和3～0.5mm粉煤無(wú)論在高分選密度還是低分選密度都能獲得較好的分選效果。 同時(shí)也有不少科研單位制作了干擾床分選機(jī)，應(yīng)用結(jié)果不是特別理想，僅在處理細(xì)粒煤時(shí)分選效果較好。
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