CN102614687B

CN102614687B - 浮选入料脱泥池

Info

Publication number: CN102614687B
Application number: CN201210099180.4A
Authority: CN
Inventors: 吴大为; 江明东; 余智敏; 于一栋; 程翔锐
Original assignee: TANGSHAN GUOHUA TECHNOLOGY INTERNATIONAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: TANGSHAN GUOHUA TECHNOLOGY INTERNATIONAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2012-04-07
Filing date: 2012-04-07
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2032-04-07
Also published as: CN102614687A

Abstract

一种浮选入料脱泥池，包括入料管、浮选入料泵和设置在脱泥池上方的入料分配槽、溢流槽和整流区，入料分配槽设置在脱泥池的上部、且与入料管连接，入料分配槽中部设置有横隔板，横隔板上均匀布置有多个通孔；整流区包括设置在脱泥池中上部的立管组合单元，该立管组合单元由多根竖直设置的管束组成；所述管束由多块压制弯曲的玻璃钢板相互叠加而成，各管束的断面为正六边形。本发明所公开的这种浮选入料脱泥池以创新措施填补选煤设备的空白，借助水力分级原理实现浮选入料的脱泥工艺，结构简单，操作方便，脱泥效果好，工作效率高，脱泥池的底流由入料泵输送至浮选作业，该池兼有脱泥和入料缓冲两项功能，投资少，见效快。

Description

浮选入料脱泥池

技术领域

本发明涉及一种选煤厂煤泥水处理设备，特别是一种浮选入料脱泥池。

背景技术

脱泥浮选煤泥水原则流程就是将浮选入料借助水力分级作业预先脱除会恶化浮选效果的细泥后，再进行浮选。所脱出的细泥由二段浓缩机进行沉降浓缩回收。这种煤泥水原则流程适用于浮选入料中细泥量大、灰分高的选煤厂。A矿选煤厂的煤泥就是典型的案例（见表1），其中<0.030mm粒级灰分高达57.45%，产率为45.01%，其原因是煤层中的粘土类矿物质在开采过程中混杂在原煤之中，在湿法选煤过程中，这些物质遇水浸泡后被泥化，分散成细泥。

表1 浮选入料粒度组成

高灰细泥恶化浮选效果主要表现在以下方面：

1、细泥浮选速度快，严重污染精煤，不但使其灰分增高，而且造成泡沫“发粘”，给后续的浮选精煤脱水作业造成困难；

2、细泥比表面积大，“抢先”吸附浮选剂，使一般煤粒不能获得应有的浮选剂；

3、无选择性地占据气泡表面，使一般煤粒与气泡粘附的难度增加。

以上三点可能造成浮选精煤灰分高、尾煤灰分低、浮选剂耗量大，使生产管理处于极为被动的局面。

在选煤厂设计和生产时，也有采用水力旋流器来进行脱泥的，但由于分级粒度≤0.03mm，因此要求旋流器内的离心强度大，故只能采用小直径旋流器，这种工艺存在以下不足：

1、小直径旋流器单台处理能力低，故采用多台并联使用的旋流器组，生产实践证明，各台旋流器入料不可能做到很均匀，造成磨损程度不同，致使分级粒度有差别。并且小直径旋流器底流口尺寸小，常堵塞，堵塞后又不易发现，从而使工作效果变差；

2、为了离心力场能满足分级粒度的要求，需要维持较高的入料压力，则入料泵电机需增加功率可由下式计算：

kW

式中：Q—浮选入料流量（即旋流器组入料流量），m³/h；

H—旋流器组工作压力，m(水柱)；

ρ—煤浆密度，t/m³；

η—泵的效率，以小数计；

η_c—泵与电动机的传动效率，以小数计。

取Q=800 m³/h，H=20 m(水柱)，ρ=1.05 t/m³（入料浓度150g/L，煤泥密度1.5g/cm³），η=0.8，η_c=1.0（设泵与电动机直联传动）

则采用水力旋流器组多消耗功率P=42.9kW；

3、水力旋流器的分级粒度与入料浓度有关，浓度越高，离心沉降的干扰程度也就越大，当入料浓度超过20%（约215g/L）时，几乎没有分级作用，而脱泥池的工作效果基本与入料浓度无关，只要及时调整溢流流量，就能保证其分级效果，稳定分级粒度；

4、从选煤工艺的要求来说，水力旋流器的入料量对旋流器本身来说不可调的，旋流器入料口的面积是固定的，所以它的工作压力也是恒值，因此水力旋流器的分级粒度不能随煤质变化而进行调节。

虽然我国选煤厂采用脱泥浮选煤泥水原则流程的探索已有多年历史，但对其研究和应用还不够深入，尤其是尚无定型的专用脱泥设备，一些选煤厂实施脱泥浮选煤泥水原则流程时，采用的是耙式浓缩机，耙式浓缩机是上部中心入料，然后在辐射状地向圆形周边运动的水平流层中，颗粒按其干扰沉降速度进行分级，其脱泥效果不甚理想。

发明内容

本发明是针对现有技术中存在的诸多缺陷，提供一种结构简单，脱泥效果好的浮选入料脱泥池。它是一种借助水力分级原理的浮选入料专用脱泥设备。

实现上述发明目的所采用的技术方案是：一种浮选入料脱泥池，包括入料管、浮选入料泵和设置在脱泥池上方的入料分配槽、溢流槽和整流区，

a、所述入料分配槽设置在脱泥池的上部、且与入料管连接，入料分配槽中部设置有横隔板，横隔板上均匀布置有多个通孔；

b、所述整流区包括设置在脱泥池中上部的立管组合单元，该立管组合单元由多根竖直设置的管束组成；所述管束由多块压制弯曲的玻璃钢板相互叠加而成，各管束的断面为正六边形。

浮选入料脱泥的方法，浮选入料由入料管进入入料分配槽，再沿入料分配槽上敞口呈瀑布状沿脱泥池的长度方向给入到脱泥池的中下部，浮选入料不断给入，在脱泥池中下部形成上升水流，该上升水流通过竖直设置的管束状整流区，将紊流转变为层流，颗粒按其干扰沉降速度进行水力分级，携带细泥的上升水流经池面各溢流槽的两侧进入溢流槽内，再通过溢流槽汇集于脱泥池侧壁上的集水槽内排出，与脱泥池底部连通的浮选入料泵通过变频调速控制上升水流流速。

与现有技术相比，本发明所公开的这种浮选入料脱泥池以创新措施填补选煤设备的空白，借助水力分级原理实现浮选入料的脱泥工艺，结构简单，操作方便，脱泥效果好，工作效率高，脱泥池的底流由入料泵输送至浮选作业，该池兼有脱泥和入料缓冲两项功能，投资少，见效快；在生产中可视浮选入料中的细泥含量和灰分，灵活调整水力分级粒度，控制脱泥量，煤质好时，可以不出溢流，成为纯碎的入料池；以A选煤厂为例，该脱泥池能将浮选入料中＜0.030mm粒级的高灰细泥脱出50%，则按表1数据计算，浮选入料灰分将由42.36%降至37.98%，即降低了4.38个百分点，减轻了细泥对浮选的干扰程度，有利于提高浮选指标，降低浮选精煤灰分，保证产品质量。与此同时，浮选机的负荷和浮选剂用量可相应减少22.5%，该厂技改工程后设计能力为3.00M/a，每小时可脱除细泥19.2t，全年可节省浮选机电力消耗35万kW·h，约21.2万元，可节省液态碳氢化合物浮选剂152t，约182万元。

颗粒的自由沉降速度V₀可按斯托克斯公式计算

cm/s

式中：χ—煤泥形状系数，一般取χ=0.7；

δ—颗粒平均密度，g/cm³；

Δ—水的密度，g/cm³；

d—分级颗粒的当量直径，cm；

μ—水的动力粘度，g/cms，取μ=0.01 g/cms；

对于A矿选煤厂的浮选入料，取d=0.003cm，δ=1.7 g/cm³，此时V₀=0.024cm/s=0.87m/h；

在水平流动层中，颗粒的干扰沉降速度：

V₁=V₀（1-λ）ⁿ

式中：n—浓度干扰指数，一般取n=4.7；

λ—固体容积浓度，

取浮选入料浓度g=170g/L，则λ=0.088，

V₁=0.87×（1-0.088）^4.7=0.56m/h。

对于水平流形式的水力分级设备，其单位负荷W₀=│V₁│=0.56m³/m²·h。

在上升水流中，颗粒的干扰上升速度V₂=V₀/(1-λ)ⁿ=1.34m/s。

对于上升流形式的水力分级设备，其单位负荷W₀=│V₂│=1.34m³/m²·h。

由此可知：本发明所公开的由底部入料，利用上升水流进行水力分级的脱泥池的单位面积处理能力是由上部入料，利用水平水流进行水力分级的耙式浓缩机的2.39倍。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的左视图。

图3为入料分配槽的主视图。

图4为图3的左视图。

图5为溢流槽布置示意图。

图6为管束断面结构示意图。

图中：浮选入料泵1，溢流槽2，整流区3，脱泥池4，集水槽5，入料分配槽6，横隔板7，通孔8，入料管9，玻璃钢板10，管束11。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见附图1-6，本发明所公开的这种浮选入料脱泥池，包括入料管、浮选入料泵1，还包括自上而下依次设置在脱泥池4上方的入料分配槽6、溢流槽2和整流区3。

入料分配槽6设置在脱泥池的上部、且与入料管9连接，入料分配槽6的顶部敞开，它的中部设置有横隔板7，横隔板7上均匀布置有多个通孔8。入料分配槽6的两个侧板一低一高，高侧板位于靠近脱泥池中心的位置，低侧板位于靠近脱泥池池壁的位置。浮选入料沿脱泥池长度方向均匀给料，以保持在脱泥池整个水平断面上有一个均匀上升水流。入料分配槽6的断面为矩形，横隔板7设置在入料分配槽6的中上部，横隔板上的通孔的开孔总面积为入料管截面面积的1.2倍。脱泥池入料从入料管9给入到入料分配槽，在入料分配槽内消除涡流后均匀的从横隔板上的通孔上升，呈瀑布状溢流入脱泥池中下部。生产调试时，可视“瀑布”流态，人工堵塞或部分堵塞横隔板上的通孔，已达到均匀给料的目的。

多个溢流槽2并列安装在脱泥池的上部；各溢流槽2的尾部分别与集水槽5连通，集水槽5设置在脱泥池侧壁上部外侧。在溢流量一定的情况下，溢流周边越长，则溢流水层就越薄，这样就能良好的控制分级粒度，而且多个溢流槽并列布置的目的还有益于水流沿整个池面均匀上升。

整流区包括设置在脱泥池中上部的立管组合单元，该立管组合单元由多根竖直设置的管束11组成。整流区的立管组合单元中的管束11由多块压制弯曲的玻璃钢板10相互叠加而成，各管束11的断面为正六边形。附图6中的弯曲的细实线为压制弯曲的玻璃钢板，多块玻璃钢板相互错位叠加形成正六边形。由于玻璃钢板竖直设置，构成的断面为正六边形的管束也为竖直设置的立管。将管束11竖直布置，当上升水流通过时起到整流作用，可用雷诺数Re的大小来判定流体的流态，其计算式如下：

Figure DEST_PATH_RE-398610DEST_PATH_IMAGE006

式中：V—通过立管的水流速度，m/s；

R—水力半径，m，

；

r—水的运动粘度，m³/s(在10℃时，r=1.310×10^-6m³/s)。

流体力学中以Re<500作为判断层流的条件，从以上理论计算可知：在脱泥池中布置立管组合单元，能够达到整流的目的。

本发明中浮选入料泵1与脱泥池底部连通，采用浮选入料泵实现变频调速，调控上升水流的速度，达到调整分级粒度的目的。

上升水流速度大小决定了分级粒度的大小，上升水流速度与溢流量有关，而溢流量与底流排放量（即浮选入料泵排量）的比例可由浮选入料泵变频调速来控制。可通过浮选入料泵电机变频调速来掌握水力分级粒度大小的规律，在生产中根据煤质变化情况、高灰细泥含量在线调节溢流量，控制分级粒度，使得在浮游选煤工艺系统中增加了一项调节手段。

本发明的工作流程是：脱泥池为钢筋混凝土构筑物，在其上部设置有入料分配槽，煤浆沿12米纵长的入料分配槽均匀给入脱泥池中下部，随着入料的不断给入，在脱泥池内形成上升水流，该上升水流通过垂直管束状整流区，将紊流转变为层流，即将上升水流调整到稳定状态，颗粒按其干扰沉降速度进行水力分级，携带细泥的上升水流经池面各溢流槽的两侧进入溢流槽内，再通过溢流槽汇集于脱泥池侧壁上的集水槽内排出。脱泥池的底流由浮选入料泵输送到浮选作业，入料泵拖动电机设有变频调速器，可控制底流排放量，以达到控制上升水流速（即溢流流量）、调整分级粒度的目的。附图中的箭头方向为水流流动方向。

Claims

1. 一种浮选入料脱泥池，包括入料管、浮选入料泵和设置在脱泥池上方的入料分配槽、溢流槽和整流区，脱泥池的底流由浮选入料泵输送到浮选作业，入料泵拖动电机设有变频调速器，其特征在于，

a、所述入料分配槽设置在脱泥池的上部、且与入料管连接，入料分配槽顶部敞开，它的中部设置有横隔板，横隔板上均匀布置有多个通孔，横隔板上的通孔的开孔总面积为入料管截面面积的1.2倍；入料分配槽的两个侧板一高一低，高侧板位于靠近脱泥池中心的位置，低侧板位于靠近脱泥池池壁的位置；

2.应用如权利要求1所述的浮选入料脱泥池进行浮选入料脱泥的方法，其特征在于，浮选入料由入料管进入入料分配槽，再沿入料分配槽上敞口呈瀑布状沿脱泥池的长度方向给入到脱泥池的中下部，浮选入料不断给入，在脱泥池中下部形成上升水流，该上升水流通过竖直设置的管束状整流区，将紊流转变为层流，颗粒按其干扰沉降速度进行水力分级，携带细泥的上升水流经池面各溢流槽的两侧进入溢流槽内，再通过溢流槽汇集于脱泥池侧壁上的集水槽内排出，与脱泥池底部连通的浮选入料泵通过变频调速控制上升水流流速。