矿物加工学第4章脱水及脱水机械2.ppt

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1、第4章 脱水及脱水机械 4.1 物料中水分的赋存形态 4.2 粗颗粒物料的脱水 4.3 细颗料物料的脱水,4.1 物料中水分的赋存形态,4.1.1 水分的赋存形态 物料中的水分包括成矿过程水分、开采水分、分选加工及运输、贮存过程中加入的水分。这些水分以不同的形态赋存于物料之中。通常有四种形态，即化合水分、结合水分、毛细管水分和自由水分。1.化合水分 指的是水分和物质按固定的质量比率直接化合而成为新物质的一个组成部分。它们之间结合牢固，只有在加热到物质晶体被破坏的温度才能使化合水分释放出来。,4.1 物料中水分的赋存形态,2.结合水分（吸湿水分）在固体物料和液相水接触时，在固体表面形成的水化膜。

2、分为强结合水和弱结合水。1）强结合水又称吸附结合水，指紧靠颗粒表面与表面直接水化的水分子和稍远离颗粒表面，由于偶极分子相互作用而定向排列的水分子。前者由于静电力和氢键力的作用，水分子可牢固地吸附于颗粒表面，此种水具有高粘度和抗剪切强度，很少受温度的影响。后者与颗粒表面结合较弱，但仍有较高的粘度和抗剪切强度。,4.1 物料中水分的赋存形态,2）弱结合水指与颗粒表面结合较弱的这部分结合水，在温度、压力出现变化时偶极分子之间的连接破坏。这部分水分子无定向排列现象。通常进入双电层紧密层的水分子为强结合水，在双电层扩散层上的水分子为弱结合水。结合水是颗粒表面吸附的结果。因此，此类水分与物料表面性质（极性

3、）及比表面大小有直接关系。不同煤种煤泥的结合水不同，如褐煤14%以下，长焰煤8-10%，炼焦煤2-4%。结合水不能用机械方式脱除，干燥可脱除一部分。但当干燥物料与湿空气接触时，会吸附而再度“返潮”。,4.1 物料中水分的赋存形态,3.毛细管水分 在毛细管压力作用下赋存在颗粒内部空隙及颗粒之间微小间隙内的水分。其大小取决于三方面，表面疏水性、孔隙率、粒度。颗粒的孔隙度越大可保留的水分越多。当孔隙为圆柱形，直径为2R时，由于毛细管吸力作用所能保留的水柱高度h可用力的平衡条件求出。式中水的表面张力，N/m；物料的平衡接触角；水的密度，Kg/m3；g重力加速度，m/s2。,(4-1),平衡状态水柱高度

4、见图4-1所示。物料粒度越细，毛细管直径越小，毛细压力越大，水柱高度越大；此外，亲水性的物料接触角较小，毛细管中水柱高度增大，因而其毛细管水分的含量增加。毛细管水分根据所采用的脱水方法和毛细管直径的大小，可脱除一部分而不能全部脱除。,4.1 物料中水分的赋存形态,4.1 物料中水分的赋存形态,4.自由水 自由水是指颗粒机械地携带的水，它也充填于颗粒间隙中，不同之处是由于粗颗粒间隙大（理论上，毛细压力不存在）而容易受重力作用脱除，因而也称重力水。重力水很容易脱除。,4.1 物料中水分的赋存形态,4.1.2 物料的性质对脱水的影响 1.孔隙度 2.比表面积 3.密度 4.润湿性 5.细泥含量 6.

5、粒度组成,在选煤实践中，煤的水分主要包括两种，即外在与内在水分，内在水分包括化合水和结合水分，其它两种则为外在水分。,4.1 物料中水分的赋存形态,重点介绍一下物料粒度与脱水方式的关系：在上述四种水分形式中，化合水份是由物质各类所决定，与物料粒度无关，不能用脱水方法脱除，选煤脱水不考虑。其余三种都与粒度有关。结合水不能用机械方式脱除，必须采用干燥方法。粒度不决定脱水方式但影响产品水分。物料粒度越小，比表面越大，结合水分越高。决定产品脱水方式的是毛细水和自由水。物料粒度细、毛细管水分为主，物料脱水困难，因而目前采用过滤(包括压滤)、高频振动筛分方式(如浮选精煤、尾煤)和强分离因数的离心分离方式进

6、行。,4.1 物料中水分的赋存形态,粗粒物料的毛细管水份主要存留在表面孔隙内，它是物料水份的组成部分，但对脱水方式不构成影响。由于粗粒物料以自由水分为主，脱水方式相对简单，如+13mm物料采用自然泄水方式与直线振动筛脱水相对结合。13-0.5mm物料由于煤泥混杂以及粒度变细形成的毛细现象，因而需要在直线振动筛脱水后再增设离心分离脱水的环节。显然，物料粒度、产品水分以及脱水方式三者之间是紧密相关的。这也是实际当中物料按粒度进行分级脱水的理论依据。,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2.1 脱水筛 筛分脱水是指物料以薄层通过筛面时发生的水分与颗粒相脱离的过程。脱水筛是选煤厂使

7、用最广泛的脱水设备之一。通常，分级用的筛分设备其构造做相应改变后即可以用于脱水。选煤厂常用的脱水筛有固定筛、摇动筛和振动筛。,1.固定筛 固定筛固定不动，筛面倾斜安装，物料在倾斜的筛面上完全靠自重下滑，水则通过筛孔排除。固定筛主要安装在运动的脱水筛之前，用于预先脱水，以减少进入运动脱水筛的水量，提高脱水效率。固定筛可分为条缝筛、弧形筛、和旋流筛。,4.2 粗颗粒物料的脱水,（1）条缝筛 直线条缝筛是最简单的一种脱水设备。筛面呈平面，筛子固定安装，无需动力。物料（固液两相体系）在沿筛面运动或下滑过程中，煤泥水透过筛孔完成泄水过程。直线条缝筛主要用于跳汰机精煤溢流或块煤重介精煤溢流的泄水。筛缝宽0

8、.5-1mm，筛子与溜槽等宽布置，筛子长度根据需要确定，太短脱水效益低，太长易造成物料筛面上的堆积堵塞。,4.2 粗颗粒物料的脱水,(2)弧形筛 用途 弧形筛既可用于细粒物料的脱泥、脱水，也可以对悬浮液中细小颗粒进行精确分级，还可用于重介质选矿产品的脱介，其结构如图4-3所示。,4.2 粗颗粒物料的脱水,构造及给料 弧形筛的筛条由不锈钢或尼龙制成，截面为长方形或梯形，筛缝宽度一般为0.151 mm，筛条排列成弧形。其给料方式有两种：一种为无压给料，称自流弧形筛，给料速度为0.53 m/s；另一种为压力给料，称压力弧形筛，给料压力为0.10.2 Mpa，料浆速度一般可达10 m/s。多用于选煤厂

9、的脱水和金属选矿厂的产品分级。,4.2 粗颗粒物料的脱水,特点：一是脱水效率高。如图4-3所示筛面上运动的物料在离开某一筛条继续前进时，颗粒接触到下一个筛条侧面的宽度为，其大小可由图中所示的三角关系求知：由于 很小，可忽略不计，于是得：若R=500 mm，L=1 mm，则=0.001 mm，远小于筛孔尺寸，因此在物料流过筛面时，比筛孔小得多的微粒都可以滑过筛缝而成为筛上物。通常选用的筛缝，可为筛下产品最大粒度的1.52倍。,4.2 粗颗粒物料的脱水,（4-2）,（4-3),第二个优点：结构简单、轻便、占地面积小、无运动部件和传动机构，处理能力大。缺点：筛条磨损严重，筛面的安装和维护要求较高。为

10、了延长筛面的使用寿命，不少弧形筛制成可逆转式，当前一端磨损严重后，可将筛面转动180后继续使用另一端。为了提高分级效率和减轻筛缝堵塞，可在筛面背后加设打击装置，使弧形筛产生振动。,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,（3）旋流筛 旋流筛是一种固定筛，其筛面上部为圆柱形（导向槽），下部为倒锥形。物料以一定速度沿切线方向流入导向槽，在筛面上形成旋流。受离心力作用，80-90%水和部分细粒煤透筛，剩余物料在锥形筛面上旋流而下，继续脱水。脱水后的物料滑至筛网下部物料口排出，筛下水则集中外部出口排出。,4.2 粗颗粒物料的脱水,旋流筛内，筛网缝条的宽度和方向均有变化。上部的缝条与机体近于

11、平行，下部缝条则与机体垂直，而且比上部筛缝约宽50%。缝条的方向是考虑了外层物料螺旋运动的特点和减少筛网在运转期间的磨损而设计的。筛缝宽窄的变化，则可保证整个锥形筛网上尽可能获得相同的分级粒度，并考虑了物料流速和锥面形状的关系。,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,旋流筛兼具固定筛和离心脱水机的优点。尽管设备简单，但处理能力却比振动筛大23倍。它可用于末精煤预先脱水，末煤预先脱泥、脱水、分级以及粗煤泥回收作业(筛孔0.75、1mm)。为消除筛网物料堵塞和提高筛上产物浓度，可在旋流筛上安装电磁激振器进行振动。为延长筛网寿命，可调节入料口切线方向，使物料在导向槽内作交替旋流运动。,

12、4.2 粗颗粒物料的脱水,2.振动筛 振动筛具有工艺效果好、结构简单、操作维修方便等优点。其主要形式有圆运动振动筛、直线振动筛和共振筛几种。圆振动筛多用于分级作业，选煤厂中多用直线振动筛脱水。振动筛的机构结构、工作原理、技术性能已在破碎筛分中作了介绍，这里仅介绍其脱水和脱泥（包括脱介）的特点。振动筛的脱水效果与很多因素有关。筛面愈长，煤粒在筛面上的脱水时间愈长；煤粒愈大，间隙水愈易脱除。,（1）直线振动筛 直线振动筛是双轴振动筛的一种。其筛箱振动的轨迹是直线，筛面水平安装，物料在筛面上的移动不是依靠筛面的倾角而取决于振动的方向角。我国目前主要生产和使用的直线振动筛有吊式（DS式）和座式（ZS型

13、）两种，它们又分别有单层和双层两种。无论是DS型还是ZS型振动筛，均由筛箱、激振器及弹簧支撑或吊挂装置组成。,4.2 粗颗粒物料的脱水,筛网是脱水筛的主要工作部件，应具有足够的机械强度、最大的开孔率且筛孔不易堵塞等性质。常用的筛网有板状筛网、编织筛网和条缝筛网等，脱水常采用编织筛网和条缝筛网。,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,工作原理及应用 直线振动筛是利用激振器产生的激振力而使筛箱作直线运动的。当主动轴和从动轴的不平衡重块相对同步回转时，在各瞬时位置中，离心力沿x-x方向的分力总是相互抵消，而沿y-y方向的分力总是相互叠加，因此形成单一的沿y-y方向的激振力而驱动筛子做直

14、线运动。,4.2 粗颗粒物料的脱水,直线振动筛的抛射角在3065度之间，我国多采用45度，物料行进距离远，利于脱水。物料在筛面上的脱水过程，通常分三个阶段：第一段为初步脱水；第二阶段为喷洗；第三阶段为最终脱水。喷水的目的是冲洗掉混在产品中的细泥，既可降低灰分又可降低水分。喷水必须用澄清的循环水，水压常0.150.2 Mpa。喷水点在整个筛子的中心处，沿全宽喷洒。对块煤脱水和脱介，为提高筛子的处理能力并减少对小筛孔条缝筛的磨损，通常采用双层筛，上层用编织筛网，筛孔为13 mm，下层用条缝筛网，筛孔为0.5 mm。,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2.2 离心脱水机 离心脱

15、水机是利用离心力而实现固液分离的，其离心力要比重力场中的重力大上百倍甚至上千倍，通常用分离因数表示这一关系，又称离心强度，用Z表示。分离因数表示在离心力场中所产生的离心加速度和重力加速度的比值。式中：R旋转半径，cm；角速度，s-1；n转速，r/min；g重力加速度，981 cm/s2,（4-4）,4.2 粗颗粒物料的脱水,分离因数是表示离心力大小的指标，也是表示离心脱水机分离能力的指标。分离因数Z越大，物料所受离心力越强，越容易实现固液分离。由于离心机的分离因数与筛篮转速n的平方和旋转半径的一次方成正比。因此采用提高转速来提高分离因数比增加半径提高分离因数更加有效。因此离心机的结构常采用高转

16、速、小直径。由于煤粒较脆、容易粉碎，过高的分离因数必将使煤粒粉碎度提高而增加脱水过程煤粒在滤液中的损失；同时设备的磨损增大，动力消耗亦相应增大。,4.2 粗颗粒物料的脱水,离心脱水机分为过滤式和沉降式两大类。过滤式离心脱水机主要用于较粗颗粒物料的脱水，如末精煤和粗煤泥的脱水；沉降式离心脱水机主要用于细颗粒物料的脱水，如浮选精煤、尾煤和细泥的脱水。一般过滤式离心脱水机的分离因数常 在80200之间。用于细颗粒物料脱水的沉降式离心脱水机的分离因数常在5001000之间。过滤式离心脱水机按卸料方式可分为惯性卸料、刮刀卸料和振动卸料三种。,4.2 粗颗粒物料的脱水,1.惯性卸料离心机 惯性卸料离心机工

17、作原理如图4-5所示。其主要工作部件是筛篮，经传动轴由电动机带动旋转，湿物料给到筛篮中心，受离心力的作用被甩到筛篮壁上而形成沉淀物层，水分通过沉淀物层和筛篮上的筛孔排出，从而实现物料和水分的分离。,4.2 粗颗粒物料的脱水,2.刮刀卸料离心脱水机 刮刀卸料离心脱水机与惯性离心脱水机的主要区别：是用刮刀把已经脱水的物料强迫排出的。（1）刮刀卸料离心脱水机的结构（以LL9型为例）。全机由五部分组成：传动系统、工作部件、机壳、隔振装置和润滑装置。机壳为不动部件，主要对筛网起保护作用并降低从筛缝中甩出的高速水流速度。隔振系统是为了减小离心脱水高速旋转时对厂房造成的振动。润滑系统则是为了保证传动系统灵活

18、运转。传动系统和工作部件是主要部分。,4.2 粗颗粒物料的脱水,传动系统LL-9型离心脱水机传动系统的主要部件是一根贯穿离心脱水机的垂直心轴，其外有空心套轴，下部装有减速器。空心套轴和心轴通过齿轮与由电动机带动旋转的中间轴连接。空心套与心轴分别与筛篮和刮刀转子相连，同时旋转且方向相同。这是由于相连的传动齿轮齿数不同而得到的。工作部件工作部件由筛篮、钟形罩、刮刀转子、给料分配盘和筛网组成。,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,（2）影响因素 筛篮和刮刀转子之间的间隙，对离心脱水机的工作有很大影响。间隙减小，筛面上滞留的煤量减小，离心脱水机的负荷降低，可减

19、小筛网被堵塞的现象，有利于脱水过程进行。若间隙增大，筛面上将粘附一层不脱落的物料，新进入设备的料流只能沿料层滑动，一方面加大物料移动阻力，在相同处理能力情况下使负荷增加、动力消耗增大，并增加物料的磨碎作用；另一方面，增加了泄出水分必须通过该粘附的物料层的排泄阻力，从而降低脱水效果。因此，筛篮和刮刀之间的间隙是离心脱水机工作中调整的主要因素之一。对于螺旋刮刀卸料的离心脱水机，间隙要求为（21）mm。可通过增减心轴凸缘上的垫片而使刮刀转子升高或降低，以调整二者之间的间隙。,筛篮与刮刀转子之间的速差，使脱水物料被迫按设计的刮刀螺旋线移动，移动的煤流与筛缝斜切，使筛缝有效宽度变大，如图4-6所示。当筛

20、缝宽度为b、物料运动轨迹与筛条之间夹角为时，筛缝的有效宽度应为 B=b/sin（4-5）螺旋角随刮刀螺距的增大而增大。因此，随螺距增大，筛缝有效宽度B减小，水流难以通过。但煤流沿螺旋线的运动速度加快，增加了离心脱水机的处理能力，同时脱水后产品的水分增加，脱水效果降低。,4.2 粗颗粒物料的脱水,分配盘用于使物料均匀地甩向筛篮内壁，以改善离心脱水机的工作效果。分配盘由球墨铸铁铸成，并用螺栓固定在刮刀转子上，因此分配盘随刮刀转子一起转动。分配盘如图4-7所示。,4.2 粗颗粒物料的脱水,由于采用机械刮刀卸料，这种离心机的入料上限要求严格，脱水过程中煤的破碎现象严重。我国目前应用较多的波兰引兰的纳爱

21、尔型，自己仿制的LL-9型、以及在LL-9型基础上改进的LL3-9型。螺旋卸料离心脱水机的特点(1)脱水效率高，产品最终水分可达6%左右，离心液的固体含量不大于8%；且对于煤泥含量大小不敏感。(2)机械振动小，布置容易。(3)传动机构简单紧凑，润滑系统完善，启动电流小。(4)结构比较复杂，制造与检修要求精度高。,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,3.振动卸料离心脱水机 振动卸料离心机特点是筛蓝在绕轴旋转的同时，作轴向振动。振动作用体现在以下几方面：(1)克服筛面运动阻力使物料向前移动并排出。(2)物料不断得到松散，强化了脱水。(3)有助于清理筛面，防止筛面堵塞。(4)减轻物料

22、对筛面的磨损。此外，由于采用振动卸料方式，减小了离心机筛兰半锥角(10-15)，改变了筛蓝结构，进一步改善了设备机械性能与脱水效果；减轻了筛面磨损对物料的机械破碎，放宽了入料粒度上限。振动卸料离心脱水机分卧式和立式两种。,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,（1）卧式振动离心脱水机 以WZL1000为例介绍其结构和工作原理。工作原理 在卧式振动离心脱水机中，物料在筛篮内除受径向旋转的离心力作用外，还受轴向振动的惯性力作用，重力因为比离心力小得多，因此可将其忽略不计，物料在筛篮中的受力分析如图4-8所示。,物料在运动过程中，其振动惯性力的方向和大小都是变量。下面讨论惯性力向右达到

23、最大值时的情况。离心力FL和振动惯性力J均可分解为对筛面的正压力FLp和Jp以及沿筛面的切向分力FLt和Jt。如果筛篮的半锥角为，则分力分别为：,4.2 粗颗粒物料的脱水,如果两个切向分力之和大于磨擦力，物料就可克服磨擦力而向筛篮大直径端即卸料端运动。若磨擦系数用f表示，物料能在筛面上滑动的条件应为：整理后得：,4.2 粗颗粒物料的脱水,（4-6）,（4-7）,煤与金属筛网之间磨擦系数约为0.30.5。考虑筛网表面比较光滑，由于振动作用物料又不是处于密集状态，所以磨擦系数取小值，磨擦角相当于17，而筛篮的半锥角常在1015之间，因此单靠离心力的切向分力FLt，物料不可能沿筛面滑动。由于振动惯性

24、力的切向分力Jt的方向和大小都是变量，因此两个作用力的切向分力之和也是变量。当其合力大于磨擦力时，物料在筛面上可向排料端运动；当合力小于磨擦力时，物料停止运动。即物料在筛篮中是间断向前运动的。筛篮的锥角越大，物料向排料端运动的速度亦越大。在物料运动和停止的交替过程中，物料处于松散状态，可促使水分通过物料间空隙排出，从而强化细粒物料的脱水作用，改善了脱水效果。,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,构造 卧式振动离心脱水机由工作部件、回转系统、振动系统、润滑系统四大部分组成。筛篮是离心脱水机的主要工作部件，由筛座和筛框两部分组成。如图4-9所示。筛框是一焊接件，它先将支杆、横梁和不

25、锈钢楔形筛条在接触焊机上焊成扇形筛板，然后压成弧形，并在专用胎具上拼焊而成。,筛条按锥体母线排列，筛缝宽度为0.25 mm。筛篮报废也可按工艺要求而定，对于末精煤脱水，筛缝的磨损极限可定为实际筛缝宽度大于0.6mm的数量超过90%时报废。可用标准的筛测尺检测。筛座是一个铸钢件，上有锥形突出部分，又叫分配锥。它与底座间由四个羽板相连而铸成一体。分配锥的作用是用来减少给料对筛篮底部的冲击力，并将物料均匀送入筛网。回转系统是使筛篮旋转的系统，包括传动装置、主轴装置和支承装置三部分。为了适应设备大型化的发展，现又研制了TWZ1300型卧式振动离心脱水机。该机将原来的振动系统改为双质量的非线性振动系统，

26、并用环形剪切弹簧代替了原来的短板弹簧，提高了离心脱水机的工作稳定性，改善了脱水效果。,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,（2）立式振动离心脱水机 立式振动离心脱水机已从美国引进，其型号为VC48和VC56两种。该设备可用于750.5 mm 物料的脱水，其结构如图4-10所示。,工作原理：物料经入料漏斗进入离心脱水机，并均匀地分配到筛篮底部。在摩擦力的作用下，逐渐加速并达到和筛篮同速运动。筛篮除做旋转运动外，同时还做垂直振动。物料在振动力作用下，沿筛篮表面向上运动，在此过程中，水分通过筛孔排出，脱水后产品最终从筛篮顶部进入卸料区。振动作用还促使物料处于松散状态，有促进固液分离，

27、提高物料脱水的作用。,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.过滤型离心脱水机工作效果的评价和主要影响因素（1）工作效果的评价 工作效果从两方面进行评价：一是脱水产品的水分；二是离心液中的固体含量。同时希望在脱水时有降灰作用，物料在脱水过程中粉碎程度应尽可能地低。理想的离心脱水机应具有脱水后产品水分低、离心液中固体含量低、脱泥降灰效果好和粉碎度低等特点。,（2）离心脱水机工作效果的影响因素 影响因素主要有两个：机械结构方面的因素和工艺条件方面的因素。其中机械结构参素有：分离因素、筛篮直径、锥角、高度、筛网特征等。（3）刮刀卸料离心脱水机与振动卸料离心脱水机之比较 在入料水分相近

28、时，刮刀卸料离心脱水机的产物水分较低。其原因主要是离心强度较大。当入料粒度组成相似时，卧式振动卸料离心机的离心液浓度较低。对于入料的粒度上限，振动卸料设备的适应性较强，最大甚至可达60 mm，而刮刀卸料设备的入料粒度最大不能超过25 mm。另外，振动卸料的离心强度较小，对煤的破碎程度较低。,4.2 粗颗粒物料的脱水,卧振特点 产品水份8-10%，离心液固含量200-260g/L，其中+40目的量极少(2)动平衡好，噪音小，可直接固定在地板上。(3)结构紧凑，体积小，重量轻，筛兰更换方便。(4)功率小，有自动控制系统。(5)筛网易磨损、安装、检查、维修技术要求较高。,立振特点(LTL-1000型

29、)(1)筛体强烈振动，脱水效率较高。(2)重量轻，构造简单。(3)单位面积处理量高，功率消耗小。(4)煤不易破碎，离心液中固体损失量小。,4.2 粗颗粒物料的脱水,表3 粗粒物料脱水设备的产品水分 产品名称 脱水设备 产品水分，%块精煤 脱水筛 8-10 脱水仓 6-7 末精煤 斗子提升机 20-24 脱水筛 16-18 离心脱水机 8-10 脱水仓 12-14 中煤 斗子提升机 20-24 脱水筛 14-16 离心脱水机 10-12 脱水仓 12-14 矸石 斗子提升机 20-24 脱水仓 12-14,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.2 粗颗粒物料的脱水,卢德维琪VM1500粗粒煤离心机具有以

30、下特点：筛篮水平振动，振动装置接近并可调节，驱动皮带和润滑系统易接近，维护简便和无故障运行。,世界上处理量最大的振动离心机入料粒度为-50+1.4mm时，小时最大固体回收量为425t坚固耐用入料端和产品卸料端称以高密度的、耐用的和耐磨的氧化铝陶瓷污水内衬坚固，耐磨含不锈钢楔形筛篮在内的所有不锈钢和碳钢部件保证了结构的坚固性易于维护销门和筛篮间装上筛篮拆卸工具和安全平台，便于接近并更换筛篮模块化润滑系统简化了润滑油的循环控制振动系统使堵塞的可能性降到了最小，从而降低了发生故障的风险,4.2 粗颗粒物料的脱水,成本效率简单的优化确保了最佳性能，以最小成本提供最大收益操作简单，降低对操作人员的要求易

31、于维护，降低了故障的可能性，同时，降低停工的高昂成本在产量较大时，大处理量意味着更高效率结构灵活电机位置和开关方向可选择，地脚可选择可按照厂家布局和高度进行设计噪音和振动缓冲聚氨酯缓冲使振动离心机和厂房结构隔离，降低了噪音和振动便于接近振动电机，振幅可调,4.2 粗颗粒物料的脱水,4.3 细颗粒物料的脱水,粗粒物料和粗煤泥可用脱水筛、离心脱水机等设备进行固液分离，但对-0.5mm的物料，上述设备均不能发挥作用，需用离心沉降、过滤等方法才能使固液分离。在选煤厂，细颗粒物料的脱水较为困难，采用的脱水机械主要有沉降式离心脱水机、真空过滤机和压滤机等。4.3.1 沉降式离心脱水机 4.3.2 真空过滤

32、机 4.3.3 压滤机,4.3 细颗粒物料的脱水,4.3.1 沉降式离心脱水机 沉降式离心脱水机是利用离心力使煤水混合物中的固体浓缩并沉降在筒壁上，用螺旋刮刀进行卸料的一种脱水设备。它在选煤厂主要用于含泥较多的原生煤泥、浮选尾煤和浮选精煤的脱水，以及洗水的澄清。其入料粒度上限一般为13mm，但有时也可达13 mm。1.沉降式离心脱水机的工作原理 沉降式离心脱水机的工作原理如 图4-11所示。,需进行固液分离的混合物由中心入料管5给入，在轴壳内初步加速后，经螺旋转子2上的喷料口6进入分离转筒内，在离心力作用下，物料被甩到转筒壁上，形成环状沉淀层。再由螺放转子将其从沉淀区运至干燥区，进一步挤压脱水

33、后由沉淀物排出口3排出。在沉淀物形成过程中，外转筒1中的液体不断澄清，并连续向溢流口流动，最终从溢流口排出，从而实现固液分离。物料在机中的脱水分两个阶段，第一阶段是固体颗粒在沉降区受离心力作用进行沉降，形成沉淀层；第二阶段为挤压脱水，由螺旋转子的挤压作用，挤出沉淀物间隙中的残余物水分。第一阶段是主要脱水过程。,4.3 细颗粒物料的脱水,4.3 细颗粒物料的脱水,2.沉降式离心脱水机的构造 沉降式离心脱水机按其入料方式可分为顺流式和逆流式两种。顺流型入料从转筒大端给入，沉淀物和澄清水同向运动，澄清水再返回从大端溢流排出；而逆流型入料从中部给入，沉淀物和澄清水向相反方向运动。下面以顺流TC型沉降式

34、离心脱水机为例介绍其构造，如图4-12所示。,4.3 细颗粒物料的脱水,转筒转筒形状为圆柱圆锥形，两端支撑在主轴承上。圆锥形端部设有沉淀物排出口，用闸板调节溢流口的高低。改变溢流口的大小，脱水区和干燥区的长度比例也相应改变。螺旋转子螺旋转子的轴颈 与围绕在螺旋转子轴壳外部的螺旋叶片两端相接。轴颈一端与减速器相连，另一端为空心轴，并设有给料管。传动装置转筒由电动机直接带动，螺旋转子则由电动机通过齿轮减速器带动。两者的旋转速度有一个速度差2%，即螺旋转子每分钟比转筒慢2%转，使转筒和螺旋转子之间产生相对运动，借以将沉淀在筒壁的物料推移到转筒小端排出。,4.3 细颗粒物料的脱水,4.3 细颗粒物料的

35、脱水,3.沉降过滤式离心脱水机（1）工作原理：如图4-13所示。,（1）沉降过滤式离心脱水机的工作原理 矿浆经给料管给入离心脱水机转鼓锥段中部，依靠转鼓高速旋转产生的离心力而使固体在沉降段进行沉降，并脱除大部分水。沉降至转鼓内壁的物料，依靠与转鼓同方向旋转，但速度低于转鼓2%的螺旋转子推到离心过滤脱水段。在离心力的作用下物料进一步脱水，脱水后的物料经排料口排出。由溢流口排出的离心液含有少量微细颗粒，而由过滤段排出的离心液通常含固体量较高，需进一步处理。,4.3 细颗粒物料的脱水,使用了高铝陶瓷筛网,在螺旋叶片推料侧、螺旋出料口和给料腔内均粘接了高铝陶瓷块,提高了易磨损部件的使用寿命。排料部件采

36、用异形硬质合金刮刀,既解决了易磨损问题,又克服了粘性物料堵塞溜槽的难题。自动控制系统可靠、实用,它备有螺旋推料超量、润滑油压超限、主电动机过载和保险销切断等项声光报警设施。并采用螺旋推料力矩控制来调节入料量，比传统的根据主电动机电流调节入料量更为合理。,LWZ12001800型沉降过滤式离心脱水机特点,式中：R旋转半径，cm；角速度，s-1；n转速，r/min；g重力加速度，981 cm/s2,离心强度：表示在离心力场中所产生的离心加速度和重力加速度的比值。,（2）该离心脱水机沉淀物的水分约比沉降式离心脱水机低大约一半。这种离心机常用于浮选精煤、浮选尾煤和旋流器底流的脱水。（3）两者比较 生产

37、实践表明，沉降式离心机与过滤式离心机处理细颗粒都很有效，但两种离心机不能互相代替，各有最佳的使用条件。处理0.5mm细粒级煤泥，当0.045mm（325网目）粒级含量不超过20时，所需离心强度在250500就可实现固液分离，这时选用沉降过滤式离心机较为合理；若0.045mm含量大于50时，固液分离困难，这时就应选择离心强度大的沉降式离心脱水机。,4.3 细颗粒物料的脱水,4.3 细颗粒物料的脱水,4.3.2 真空过滤机 过滤：在工业上凡通过某种介质使固体颗粒和液体分开而实现固液分离的过程，均称为过滤。过滤介质：工业上常用的有：织物介质、粒状介质、多孔陶瓷介质。在选煤厂多用织物介质。过滤设备：选

38、煤厂真空过滤设备可分两类：圆盘式真空过滤设备和圆筒式真空过滤设备。它们主要用于过滤浮选精煤，也可用于过滤煤泥或浮选尾煤。,4.3 细颗粒物料的脱水,1.过滤原理 过滤是将悬浮在液体或气体中的固体颗粒分离出来的一种工艺。其基本原理：在压力差的作用下，悬浮液中的液体（或气体）透过可渗透性介质（过滤介质），固体颗粒为介质所截留，从而实现液体和固体的分离。,过滤过程示意图,（1）实现过滤具备的两个条件 具有实现分离过程所必需的设备；过滤介质两侧要保持一定的压力差（推动力）。（2）常用的过滤方法 过滤方法可分为重力过滤、真空过滤、加压过滤和离心过滤几种。重力过滤的重力压力差由料浆液柱高度形成；真空过滤的

39、推动力为真空源。,4.3 细颗粒物料的脱水,（3）过滤具有特点：从本质上看，过滤是多相流体通过多孔介质的流动过程。流体通过多孔介质的流动属于极慢流动，即渗流流动。有两个影响因素，一是宏观的流体力学因素，二是微观物理化学因素。悬浮液中的固体颗粒是连续不断地沉积在介质内部孔隙中或介质表面上的，因而在过滤过程中过滤阻力不断增加。（4）过滤的分类 过滤分为两大类，分别为滤饼过滤和深层过滤。滤饼过滤应用表面过滤机，深层过滤时，固体粒子被截留于介质内部的孔隙中。,4.3 细颗粒物料的脱水,（5）滤饼过滤和深层过滤 滤饼过滤通常为浓度较高的悬浮液，其体积浓度常高于1%。如果在料浆中添加絮凝剂，一些低浓度的悬

40、浮液也可采用滤饼过滤。深层过滤多从很稀的悬浮液中分离出微细固体颗粒，故通常用于液体的净化。在效率相近的情况下，深层过滤器的起始压力一般比表面过滤机高，且随着所收集的颗粒增多其压力降会逐渐增高。（6）过滤的目的 过滤在于回收有价值的固相，或为获得有价值的液相；或两者兼而收之或两者均作为废物丢弃。,4.3 细颗粒物料的脱水,式中V滤液的体积流量，m3；t过滤的时间，s；A过滤面积，m2；p过滤表面两边的压力差，Pa；液体的粘度，Pas；R滤饼的阻力，L/m；Y过滤介质（隔膜）的阻力，L/m；K比例常数。,4.3 细颗粒物料的脱水,过滤速度公式,在过滤机正常工作时，滤饼的阻力比过滤介质的阻力要大好几

41、倍。滤饼的阻力取决于它的厚度和性质（粒度、孔隙度和凝胶性物质含量等）。在过滤过程中，滤饼的厚度是逐渐增长的，它决定于单位面积所通过的滤液量和煤浆中的固体含量，而滤饼的性质也影响着液体流动的难易程度。,4.3 细颗粒物料的脱水,根据滤饼性质的不同，可将其分为不可压缩的滤饼和可压缩的滤饼两种。当过滤的压力变化时，不可压缩的滤饼的构造不变，保持着它原来的孔隙度，这种滤饼很易过滤，其最终水分也较低；可压缩的滤饼的孔隙度随着过滤的压力变化而变化，当压力增大时，滤饼孔隙度减小，同时，也减少透过过滤表面的滤液量，换言之，可以压缩的滤饼的阻力是随压力增大而增大的。凝胶状的物质就是可压缩滤饼的主要类型。选煤厂的

42、煤泥，粒度一般都较粗，不属于凝胶状的结构，是不可压缩的滤饼，不过，它所含的粘土物质则在某种程度上带有凝胶体的性质。,4.3 细颗粒物料的脱水,4.3 细颗粒物料的脱水,2.圆盘真空过滤机(1)圆盘真空过滤机的结构 圆盘真空过滤机由槽体、主轴、过滤盘、分配头和瞬时吹风装置五部分组成。,盘式过滤机的过滤器是由若干个扇形过滤板组成。扇形过滤板用滤布包覆，并固定在空心轴上，空心轴上的滤液孔与滤板空腔相通，轴端与过滤机的分配头相接，分配头起抽气和吹气等换气作用。,圆盘式真空过滤机工作原理图（a）分配头；（b）过滤过滤区；、过渡区；干燥区；脱落区,扇形过滤板1扇形过滤板；2螺栓；3压条；4压板；5橡胶衬垫

43、,4.3 细颗粒物料的脱水,(2)圆盘过滤机的工作原理 当过滤圆盘顺时针转动时，依次经过过滤区、干燥区和滤饼吹落区，使每个扇形块与不同的区域连接。a.当过滤扇板位于过滤区时，与真空泵相连，在真空泵的抽气作用下过滤扇内腔具有负压，煤浆被吸向滤布，煤粒在滤布上形成滤饼；滤液通过滤布进入滤扇的内腔，并经主轴的滤液孔排出，从而实现过滤。b.当滤扇位于干燥区时，仍与真空泵相连，但此时过滤扇已离开煤浆液面，因此真空泵的抽气作用只是让空气通过滤饼并将空隙中的水分带走而使滤饼的水分进一步降低。c.当过滤扇进入滤饼吹落区时，则与鼓风机相连，利用鼓风机的吹气作用将滤饼吹落。,在这三个工作区的中间，均有过渡区（、）

44、，过渡区是死带，其作用是防止过滤板从一个工作区转入另一个工作区时互相串气。如果出现串气，过滤效果会大大降低。过渡区应当有适当的大小。,4.3 细颗粒物料的脱水,（3）圆盘过滤机的特点 本身是一个连续工作的设备，但对每一个过滤扇，其工作是间断的。过滤扇在各个工作区的时间，与各个区域占角度大小有关，还与过滤机主轴转速有关。前者可借助分配头进行调节，后者可通过无极变速器调节。每个过滤扇之间都有非工作区间，为减小该区停留时间，过滤扇的数目不宜过多；而为了减少滤扇上靠近主轴和远离主轴两端过滤时间的差别、合理利用过滤板的面积，宜增加过滤扇的数目。,分配头是过滤机和真空泵及鼓风机的连接部件。借分配头的作用，

45、使过滤机实现过滤、干燥和吹落过程。图5-5是分配头的构造。分配头1由铸铁铸成，装设在过滤机主轴2的端部，固定在不动的槽体上。在分配头与主轴配合的端面上，根据过滤过程的要求，划分为过滤区、干燥区和脱落区，并开设抽气孔和吹风孔，用管子与真空泵和鼓风机相连接。分配头与主轴端部之间有分配垫3，分配垫是钢制的圆盘，与主轴用螺栓连接，并一起转动，分配垫上有十个孔与主轴的滤液孔相对应。为避免转动时漏气，分配垫与分配头接触的一面光洁度较高。当主轴旋转时，主轴的滤液孔顺次连通过滤、干燥和脱落各区，受到抽气或吹气的作用。当滤液孔与过滤或干燥区相通时，从过滤板中抽出的滤液从分配头排出。,4.3 细颗粒物料的脱水,3

46、.圆筒型真空过滤机 圆筒型真空过滤机与圆盘式真空过滤机比较，其本身体积庞大，过滤面积小，单位处理量低，但其密封性能好，真空度高，干燥区长，滤饼水分低，适于处理细粒粘性物料。圆筒型真空过滤机可分为内滤式和外滤式两种。按筒中的内部结构分又可分为有格式和无格式，按卸料方式还可分为折带卸料和刮刀卸料两种。,4.3 细颗粒物料的脱水,（1）外滤式有格刮刀卸料式圆筒型真空过滤机 工作部件：工作部件是一个大圆筒，由钢板焊接而成，在筒体的表面上装有冲孔筛板，由钢板沿圆周方向分成若干个过滤室，室与室之间严格密封、互不通气。过滤室上铺设筛板，一方面与筒面形成通道，以便流通滤液，另一方面起支撑滤布的作用。其工作示意

47、图见图4-14。,图4-14 过滤室的横断面 1隔条；2筒体；3过滤板；4滤液管；5胶条；6滤布,工作过程：工作时，筒体浸入装满矿浆的半圆形矿浆槽中，在其中缓慢旋转。由于分配头的作用，每个过滤室依次通过过滤区、干燥区、吹落区，由于负压作用将固体颗粒吸附在筒体上形成滤饼。随着圆筒的旋转，浸于矿浆中的那部分圆筒表面随之离开液面，进入干燥区，滤饼进一步脱水。到吹落区后，借助高压风和刮刀把滤饼卸下。,4.3 细颗粒物料的脱水,4.3 细颗粒物料的脱水,（2）外滤式无格折带卸料圆筒型真空过滤机 无格式真空过滤机是一种取消了分配头、喉管和大量真空管路的新型真空过滤机。我国设计生产的GDU型无格折带真空过滤

48、机的工作原理如图4-15所示。GDU型无格折带真空过滤机筒体外部与一般折带过滤机相同，在筒体上密布通孔，整个筒体内为一负压室，滤液吸入筒腔后不断从下部通过中空轴抽出，死区的密封是依靠恒压的水袋压紧橡胶板封住筒体上的通孔完成的。由于是无格结构，因此真空度高。采用深槽结构加大了过滤区，因此单位面积处理能力高于圆盘过滤机。,4.3 细颗粒物料的脱水,4.3 细颗粒物料的脱水,3.过滤系统 为了实现物料的过滤脱水，过滤系统除过滤机之外，还需要有一些辅助设备，如真空泵、压风机、气水分离器等。过滤系统指的是真空过滤机与辅助设备之间的连接方式。常用的过滤系统有三种：一级过滤系统、二级过滤系统和自动泄水仪。见

49、图4-16。,4.3 细颗粒物料的脱水,图4-16 过滤系统（a）、（c）一级过滤系统；（b）二级过滤系统；（d）自动泄水仪1过滤机；2气水分离器；3真空泵；4鼓风机；5离心泵；6二级气水分离器；7自动泄水仪,（1）一级过滤系统 一级过滤系统即一级气水分离系统，也称单级气水分离系统。在一级过滤系统中，只用一个气水分离器。滤液和空气由于真空泵造成的负压被抽到气水分离器中，空气再由气水分离器的上部排走，滤液从气水分离器的下部排出。滤液的排出有两种方式：一种是滤液靠自重自然流出；一种是需用泵强制抽出。当过滤机布置在高位时，由于气水分离器在负压下工作，所以要使滤液从气水分离器中排出，其滤液排出口和滤液

50、池液面之间必须有10.5米的高差。为防止空气进入气水分离器，滤液流出的管口必须设有水封。,4.3 细颗粒物料的脱水,4.3 细颗粒物料的脱水,（2）二级过滤系统 二级过滤系统也称二级气水分离系统，或称双级气水分离系统。二级过滤系统中有两个气水分离器，过滤机可以安装在较低位置，连接过滤机的气水分离器也在较低的位置。该气水分离器上部排出的气体再进入安装在较高位置的二级气水分离器中，二级气水分离器的气体由真空泵抽走。由于二级气水分离器位置较高，即使一级气水分离器在较低位置也不致影响真空泵的工作。（3）自动泄水仪 该过滤系统，不需要将过滤机设置在很高的位置，也不用设两个气水分离器，而采用自动泄水仪代替