УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ГРАВИТАЦИОННОЙ СЕПАРАЦИИ КРУПНОКУСКОВОГО УГОЛЬНОГО ШЛАМА
DEVICE AND METHOD FOR GRAVITATIONAL SEPARATION OF LARGE-LUMP COAL SLUDGE

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для гравитационной сепарации крупнокускового угольного шлама и способу гравитационной сепарации крупнокускового угольного шлама, в частности к устройству и способу гравитационной сепарации крупнокускового угольного шлама, применяемому в области сепарации угля.
Уровень техники
Поскольку размер частиц круп но кускового угольного шлама находится около нижнего предела тяжелосредной сепарации и верхнего предела флотации (2-0,3 мм), во всем процессе сепарации угля трудно точно отделить крупнокусковой шлам путем тяжелосредной сепарации и флотации. Следовательно, крупнокусковой угольный шлам обычно отделяют по отдельности, и процесс сепарации также играет решающую связующую роль во всем процессе сепарации угля, и эффект сепарации оказывает прямое влияние на эффективность тяжелосредной сепарации и водной обработки угольного шлама. Широкое применение тяжелосредных циклонов большого диаметра и устройств для обработки мелкого угля при разделении крупнокускового угольного шлама вблизи границы крупности в некоторой степени является компромиссом между тяжелосредной сепарацией и водной обработкой угольного шлама, при этом улучшая качество продукта и эффект сепарации. Проблема сепарации крупнокускового угольного шлама стала основным препятствием, влияющим на повышение выхода чистого угля на большинстве отечественных углеобогатительных фабрик.
Благодаря разработкам, проведенным в последние годы, в устройствах для гравитационной сепарации крупнокускового угольного шлама были применены некоторые новые устройства. Хотя технологии сепарации угольного шлама постоянно совершенствовались и постоянно применялись новые устройства, некоторые устройства все еще имеют некоторые ограничения при обработке круп но кускового угольного шлама. Согласно теории Стокса об осаждении минеральных частиц в поле плотности центробежной силы, центробежная сила, действующая на частицы в циклоне, пропорциональна размеру частиц. Следовательно, в процессе осаждения материалов с диаметром частиц, равным или превышающим +3 мм, центробежная сила, действующая на минеральные частицы и действительная скорость разделения могут увеличиваться из-за большого диаметра частиц. В случае разделения материалов по плотности, материалы с диаметром частиц около +0,3 мм могут быть разделены с помощью обычного циклона. Угольный шлам с диаметром частиц около -0,5 мм абсорбируется преимущественно добавками с высокой селективностью и может хорошо отделяться путем флотации.
Широкое распространение получили существующие устройства для сепарации крупнокускового угольного шлама, например, сепараторы с разделением во взвешенном слое (TBS), винтовые сепараторы, циклоны для угольного шлама средней плотности и т.д. Однако эти устройства имеют те или иные недостатки в процессе сепарации крупнокускового угольного шлама, что ограничивает улучшение точности сепарации. Параметры винтовых сепараторов сложно отрегулировать, чтобы приспособить к изменению свойств исходного материала, и винтовые сепараторы обычно подходят для сепарации при высокой плотности сепарации и оказывают плохой концентрационный эффект на пластинчатые минеральные частицы; сепараторы с псевдоожиженным слоем жидко-твердого вещества требуют узкого диапазона размеров частиц исходного материала, и они подходят для сепарации при низкой плотности сепарации; циклоны для угольного шлама средней плотности требуют комплекта отдельной системы циркуляции и извлечения мелкой среды и включают сложную конструкцию системы, трудности при извлечении сверхмелкой среды и высокую стоимость изготовления.
III. Раскрытие сущности изобретения
Для преодоления вышеупомянутых недостатков предшествующего уровня техники настоящее изобретение обеспечивает устройство для гравитационной сепарации угольного шлама, которое имеет простую конструкцию и высокую эффективность сепарации, и настоящее изобретение также обеспечивает соответствующий способ.
Для решения вышеупомянутой технической задачи, устройство для гравитационной сепарации угольного шлама, обеспеченное настоящим изобретением, содержит винтовой генератор с винтовым сепаратором, размещенным над винтовым генератором; винтовой генератор содержит основание и расположенный в основании возбудитель вибрации; винтовой сепаратор содержит цилиндрическую винтовую внешнюю обойму с торцевой крышкой, обеспеченной в верхней части винтовой внешней обоймы, причем на стороне торцевой крышки в верхней части винтовой внешней обоймы обеспечено отверстие для подачи материала, на стыке между нижней частью винтовой внешней обоймы и основанием обеспечено множество резиновых пружинных труб, винтовой центральный вал обеспечен в осевом направлении в центре окружности винтовой внешней обоймы, верхний конец винтового центрального вала гибко соединен с торцевой крышкой, нижний конец винтового центрального вала соединен с возбудителем вибрации, на винтовом центральном валу в цилиндрической винтовой внешней обойме обеспечена обойма винтового центрального вала, на обойме винтового центрального вала от верхней части до нижней части выполнены винтовые поверхностные канавки, на нижнем конце поверхностных канавок винтового желоба обеспечено отверстие для выгрузки материала, и в отверстии для выгрузки материала обеспечен улавливатель продукта.
Направление вибраций возбудителя вибрации перпендикулярно обойме центрального вала винтового желоба.
Поверхностные канавки винтового желоба являются съемными, глубина поверхностных канавок винтового желоба постепенно увеличивается изнутри наружу в радиальном направлении, частицы с высокой плотностью перемещаются по канавкам снаружи внутрь под воздействием нижнего слоя завихряющего потока воды; по мере уменьшения глубины канавок частицы с низкой плотностью, содержащиеся в нижнем слое, вымываются верхним слоем потока воды, так что разница в скорости потока воды по вертикали улучшает разделение и расслоение материалов, и более легкие частицы, отходящие к нижней части поверхностных канавок винтового желоба, и более тяжелые частицы, отходящие к краям поверхностных канавок винтового желоба, расслаиваются и снова распределяются по зонам.
Способ гравитационной сепарации угольного шлама включает следующие этапы:
подачу угольного шлама и воды в виде подаваемых материалов через отверстие для подачи материала к обойме винтового центрального вала в винтовой внешней обойме, так что угольный шлам и водные материалы падают в винтовой желоб под действием силы тяжести в касательном направлении и последовательно проходят через поверхностные канавки винтового желоба на винтовом желобе для сепарации;
приведение в движение под воздействием возбудителя (6) вибрации винтовым центральным валом обоймы винтового центрального вала для создания возбуждающего момента вокруг винтового центрального вала в вертикальном направлении; при этом, с одной стороны, радиальная центробежная сила материалов увеличивается и скорость поперечного движения верхнего слоя потока воды в винтовом желобе увеличивается, так что часть круп но кускового угольного шлама с низкой плотностью плывет в верхнем слое потока воды и быстро выбрасывается к внешнему краю желоба, в то время как часть крупнокускового угольного шлама с высокой плотностью оседает в нижнем слое потока воды, благодаря чему группы частиц материала быстро расслаиваются; а с другой стороны, возбуждающий момент вокруг винтового центрального вала увеличивает внутреннюю силу трения нижнего слоя материалов о поверхность винтового желоба, скорость вращения крупнокускового угольного шлама и нижнего слоя потока воды уменьшается, и разница в скорости между крупнокусковыми угольными шламами с разной плотностью, движущимися в нижней части винтового желоба, увеличивается; в результате, на винтовом поперечном сечении винтового желоба изнутри наружу последовательно образуется область с высокой плотностью, область со средней плотностью и область с низкой плотностью в соответствии с различием по плотности, благодаря чему реализуется поперечное распределение по зонам более легких и более тяжелых частиц;
обеспечение поверхностных канавок (5) винтового желоба на поверхности винтового желоба вдоль верхней винтовой линии, при этом глубина поверхностных канавок винтового желоба постепенно увеличивается изнутри наружу в радиальном направлении; когда материалы проходят через поверхностные канавки винтового желоба под воздействием возбудителя вибрации и силы тяжести, более легкие частицы, отходящие к нижней части винтовых поверхностных канавок, и более тяжелые частицы, отходящие к краям канавок, расслаиваются и снова распределяются по зонам под воздействием завихряющего движения нижнего слоя потока воды, благодаря чему усиливается эффект сепарации по плотности;
перемещение частиц круп но кускового угольного шлама с разной плотностью после того, как расслоение материала и распределение по зонам стабилизировано, вдоль винтового желоба в соответствии с их соответствующими радиусами кругового движения, частицы с высокой плотностью и частицы с низкой плотностью располагаются равномерно вдоль поперечного сечения винтового желоба изнутри наружу, образуя непрерывную полосу угольного шлама; в результате, при помощи улавливателя продукта, обеспеченного на нижнем выпускном конце винтового сепаратора, полоса угольного шлама на поперечном сечении винтового желоба разделяется на три части, включая часть чистого угля, часть среднеочищенного угля и часть отходов угля, и части выгружают соответствующим образом через соответствующие отверстия для выгрузки материала.
Преимущества:
А. Возбудитель вибрации обоймы центрального винтового вала создает возбуждающий момент вокруг винтового центрального вала в вертикальном направлении и возбуждающий момент вокруг винтового центрального вала увеличивает радиальную центробежную силу материалов; с одной стороны, радиальная центробежная сила материалов увеличивается и скорость поперечного движения верхнего слоя потока воды в винтовом желобе увеличивается, так что часть крупнокускового угольного шлама с низкой плотностью плывет в верхнем слое потока воды и быстро выбрасывается к внешнему краю желоба, в то время как часть крупнокускового угольного шлама с высокой плотностью оседает вниз в нижний слой потока воды, благодаря чему группы частиц материала быстро расслаиваются; с другой стороны, возбуждающий момент вокруг вертикального вала увеличивает внутреннюю силу трения нижнего слоя материалов о поверхность желоба, снижает скорость завихрения и центробежную силу крупнокускового угольного шлама и нижнего слоя потока воды, и увеличивает разницу в скорости между крупными угольными шламами с разной плотностью, движущимися в нижней части желоба, благодаря чему повышается эффективность и точность расслоения материалов в желобе и реализуется поперечное распределение по зонам более легких частиц и более тяжелых частиц;
B. На поверхности винтового желоба вдоль верхней винтовой линии обеспечены канавки и глубина канавок постепенно увеличивается изнутри наружу в радиальном направлении, так что разница в скорости потока воды по вертикали увеличивает разделение и расслоение материалов; канавки обеспечены на поверхности винтового желоба вдоль верхней винтовой линии и глубина канавок постепенно увеличивается изнутри наружу в радиальном направлении, так что более легкие частицы отходящие к нижней части канавок, и более тяжелые частицы отходящие к краям канавок, расслаиваются и снова распределяются по зонам под воздействием завихряющего движения нижнего слоя потока воды, благодаря чему усиливается эффект разделения на основе плотности и повышается точность разделения;
C. Поверхностные канавки винтового желоба являются съемными, радиальные высоты поверхностных канавок винтового желоба могут быть разного типа и поверхностные канавки винтового желоба с различными типами высот могут быть выбраны в соответствии со свойствами различных образцов угля. Для материалов крупнокускового угольного шлама, которые имеют меньшую разницу в плотности и которые трудно разделить, могут быть выбраны поверхностные канавки винтового желоба с большим изменением радиальной высоты для усиления эффекта расслоения угольного шлама на основе плотности и повышения эффективности сепарации; для материалов крупнокускового угольного шлама, которые имеют большую разницу в плотности и легко разделяются, можно выбрать поверхностные канавки винтового желоба с меньшим изменением радиальной высоты для повышения производительности обработки шлама и гарантии скорости извлечения.
IV. Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен схематический вид конструкции устройства для гравитационной сепарации по настоящему изобретению;
На фиг. 2 представлен вид сверху конструкции поверхностных канавок винтового желоба по настоящему изобретению;
На фиг. 3 представлен вид сечения конструкции поверхностных канавок винтового желоба по настоящему изобретению.
На чертежах:
1 - отверстие для подачи материала;
2 - винтовой желоб;
3 - винтовая внешняя обойма;
4 - обойма винтового центрального вала;
5 - поверхностная канавка винтового желоба;
6 - возбудитель вибрации;
7 - резиновая пружинная труба;
8 - основание;
9 - отверстие для выгрузки материала.
V. Осуществление изобретения
Один вариант осуществления настоящего изобретения будет дополнительно подробно описан ниже со ссылкой на чертежи.
Как показано на фиг. 1, устройство для гравитационной сепарации угольного шлама содержит: винтовой генератор с винтовым сепаратором, размещенным над винтовым генератором, причем винтовой генератор содержит основание 8 и возбудитель 6 вибрации, расположенный в основании 8; винтовой сепаратор содержит цилиндрическую винтовую внешнюю обойму 3 с торцевой крышкой, обеспеченной в верхней части винтовой внешней обоймы 3, причем отверстие 1 для подачи материала обеспечено на стороне торцевой крышки в верхней части винтовой внешней обоймы 3, множество резиновых пружинных труб 7 обеспечено на стыке между нижней частью винтовой внешней обоймы 3 и основанием 8, винтовой центральный вал обеспечен в осевом направлении в центре окружности винтовой обоймы 3, верхний конец винтового центрального вала гибко соединен с торцевой крышкой, нижний конец винтового центрального вала соединен с возбудителем 6 вибрации, направление вибраций которого перпендикулярно обойме центрального вала в винтовом желобе, обойма 4 винтового центрального вала обеспечен на винтовом центральном валу в винтовой внешней обойме 3, поверхностные канавки 5 винтового желоба выполнены на обойме 4 винтового центрального вала от верхней части до нижней части, отверстие 9 для выгрузки материала обеспечено на нижнем конце поверхностных канавок 5 винтового желоба и улавливатель продукта обеспечен в отверстии 9 для выгрузки материала.
Как показано на фиг. 2 и 3, поверхностные канавки 5 винтового желоба являются съемными, глубина поверхностных канавок 5 винтового желоба постепенно увеличивается изнутри наружу в радиальном направлении, частицы с высокой плотностью перемещаются по канавкам снаружи внутрь под воздействием нижнего слоя завихряющего потока воды, по мере уменьшения глубины канавок 5, частицы с низкой плотностью, содержащиеся в нижнем слое, вымываются верхним слоем потока воды, так что разница в скорости потока воды по вертикали улучшает разделение и расслоение материалов, и более легкие частицы отходящие к нижней части поверхностных канавок 5 винтового желоба, а более тяжелые частицы, отходящие к краям поверхностных канавок 5 винтового желоба, расслаиваются и снова распределяются по зонам.
Способ гравитационной сепарации угольного шлама включает следующие этапы:
подачу угольного шлама и воды в виде подаваемых материалов через отверстие 1 для подачи материала к обойме 4 винтового центрального вала в винтовой внешней обойме 3, так что угольный шлам и водные материалы падают в винтовой желоб 2 под действием силы тяжести в касательном направлении и последовательно проходят через поверхностные канавки 5 винтового желоба на винтовом желобе 2 для сепарации;
приведение в движение под воздействием возбудителя (6) вибрации винтовым центральным валом обоймы 4 винтового центрального вала для создания возбуждающего момента вокруг винтового центрального вала в вертикальном направлении; при этом, с одной стороны, радиальная центробежная сила материалов увеличивается и скорость поперечного движения верхнего слоя потока воды в винтовом желобе увеличивается, так что часть крупнокускового угольного шлама с низкой плотностью плывет в верхнем слое потока воды и быстро выбрасывается к внешнему краю желоба 2, в то время как часть крупнокускового угольного шлама с высокой плотностью оседает вниз в нижний слой потока воды, благодаря чему группы частиц материала быстро расслаиваются; а с другой стороны, возбуждающий момент вокруг винтового центрального вала увеличивает внутреннюю силу трения нижнего слоя материалов о поверхность винтового желоба 2, уменьшает скорость вращения крупнокускового угольного шлама и нижнего слоя потока воды и увеличивает разницу в скорости между крупными угольными шламами с разной плотностью, движущимися в нижней части винтового желоба 2; в результате, на винтовом поперечном сечении винтового желоба 2 изнутри наружу последовательно образуется область с высокой плотностью, область со средней плотностью и область с низкой плотностью в соответствии с различием плотности, благодаря чему реализуется поперечное распределение по зонам более легких и более тяжелых частиц;
обеспечение поверхностных канавок (5) винтового желоба на поверхности винтового желоба 2 вдоль верхней винтовой линии, при этом глубина поверхностных канавок 5 винтового желоба постепенно увеличивается изнутри наружу в радиальном направлении; когда материалы проходят через поверхностные канавки 5 винтового желоба под воздействием возбудителя 6 вибрации и действия силы тяжести, более легкие частицы, отходящие к нижней части поверхностных канавок 5 винтового желоба, и более тяжелые частицы, отходящие к краям канавок, расслаиваются и снова распределяются по зонам под воздействием завихряющего движения нижнего слоя потока воды, благодаря чему эффект сепарации по плотности усиливается;
перемещение частиц крупнокускового угольного шлама с разной плотностью после того, как расслоение материала и распределение по зонам стабилизировано, вдоль винтового желоба 2 в соответствии с их соответствующими радиусами кругового движения, частицы с высокой плотностью и частицы с низкой плотностью располагаются равномерно вдоль поперечного сечения винтового желоба 2 изнутри наружу, образуя непрерывную полосу угольного шлама; наконец, при помощи улавливателя продукта, обеспеченного на нижнем выпускном конце винтового сепаратора, полоса угольного шлама на поперечном сечении винтового желоба разделяется на три части, включая часть чистого угля, часть среднеочищенного угля и часть отходов угля, и части выгружают соответствующим образом через соответствующие отверстия 9 для выгрузки материала.