氣液固三相流化床分選機及其分選方法
【專利摘要】一種氣液固三相流化床分選機及其分選方法，分選機包括分選桶體、中心給料桶、錐形分料盤、精煤溢流收集槽、氣泡發(fā)生器、流體分布主-支管、緩沖和排料流體分布板、床層在線密度計、可編程密度控制器、底流排放自動控制執(zhí)行器和底流排放閥門。分選方法是水流流經(jīng)氣泡發(fā)生器、流體分布主-支管多點進入分選桶體，在緩沖和排料流體分布板的作用下，在分選桶體內(nèi)形成均勻、穩(wěn)定的上升氣液兩相流體，進入分選桶體內(nèi)的物料按密度及表面性質(zhì)的差異進行分離，提高了物料按密度差異分選的精度，有效避免了低密度粗粒進入底流的損失和高密度細泥污染精煤的不足。其結(jié)構(gòu)及方法簡單，分選下限低，處理粒度范圍寬，分選精度高，可靠性高，具有廣泛的適用性。
【專利說明】氣液固三相流化床分選機及其分選方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣液固三相流化床分選機及其分選方法，尤其適用于濕法選煤工藝中粗煤泥的脫硫降灰。
【背景技術(shù)】
[0002]由于粗煤泥(根據(jù)國標GB/T7186-2008，一般指2mm~0.25mm煤粒)的粒度介于重選和浮選有效分選粒度界限(一般為0.5_)附近，重選和浮選對其分選效果均較差。目前，這部分煤泥一般采用小直徑重介旋流器、螺旋分選機和液固流化床分選機分選。小直徑重介旋流器和螺旋分選機分選粗煤泥均存在明顯不足，而液固流化床分選機因具有分選密度低且可控可調(diào)，入料濃度要求不高，動力消耗小等優(yōu)勢，成為目前有效分選粗煤泥的設(shè)備之一。
[0003]傳統(tǒng)液固流化床分選機分選機理:利用上升流體水流使顆粒充分流態(tài)化，形成具有一定密度的濃相流化床，顆粒根據(jù)干擾沉降速度差異分層:低密度顆粒上浮，成為浮物；高密度顆粒下沉，成為沉物。因為干擾沉降速度與顆粒的粒度、密度有關(guān)，所以為了更好地實現(xiàn)按密度分層，傳統(tǒng)液固流化床分選機通常對入料的粒度要求比較嚴格。但是在實際分選過程中，由于分級設(shè)備的分級效率不高，實際的分選粒度范圍往往超出液固流化床分選機的粒度要求，粒度對分選效果的影響明顯。主要體現(xiàn)在高密度細顆粒進入溢流污染精煤，低密度粗顆粒進入底流成為尾煤，導(dǎo)致精煤灰分高，精煤回收率低，分選精度低，分選效果差。已公布的專利(CN201052472Y、CN102441479A)均存在上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服己有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)和方法簡單、操作便捷、處理粒度范圍寬、分選精度高、可靠性高的粗煤泥高效分選的氣液固三相流化床分選機及其分選方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的氣液固三相流化床分選機，包括分選桶體、設(shè)在分選桶體上部的中心給料桶，中心給料桶出口處設(shè)有錐形分料盤，分選桶體的頂部套裝有精煤溢流收集槽，分選桶體內(nèi)設(shè)有與可編程密度控制器相連的密度計、底流排放自動控制執(zhí)行器、底流排放閥門、連接底流排放自動控制執(zhí)行器與底流排放閥門的連接桿、與底流排放閥門楔合的底流排放管和分選桶體底部的放礦閥門，所述的分選桶體下部設(shè)有流體分布主管，流體分布主管上設(shè)有氣泡發(fā)生器，流體分布主管上連有包圍分選桶體一周的流體分布環(huán)支管，流體分布環(huán)支管上設(shè)有多個與分選桶體下部相連的流體分布直支管；分選桶體的內(nèi)部高于流體分布主管平面的位置設(shè)有多層緩沖流體分布板，緩沖流體分布板的上部設(shè)有倒錐形的排料流體分布板，其錐面與水平方向的夾角根據(jù)底流排料速度進行調(diào)節(jié)，排料流體分布板的錐頂與位于分選桶體下部中心的底流排放管相連；所述精煤溢流收集槽的底部呈中心高、四周低的傾斜布置，并均分為多個排料區(qū)，每個排料區(qū)的最底端設(shè)有一個溢流排料管；所述分選桶體的底部呈中心高、四周低的傾斜布置，并均分為多個排料區(qū)，每個排料區(qū)設(shè)有一個由放礦閥門控制的管道。
[0006]所述氣泡發(fā)生器為文丘里管氣泡發(fā)生器；所述精煤溢流槽均分為的多個排料區(qū)為
2-4個；所述分選桶體的底部均分為的多個排料區(qū)為2-4個。
[0007]使用上述分選機的氣液固三相流化床分選方法，包括被分選物料給入中心給料桶，入料在重力作用下經(jīng)中心給料桶下部的錐形分料盤均勻地分配到分選桶體內(nèi)，中間密度的物料在氣液固三相流化分選床層中經(jīng)過多次分選逐步實現(xiàn)分離；通過設(shè)置在分選桶體內(nèi)部的在線密度計、連接桿、底流排放管、分選桶體外部的可編程密度控制器、底流排放自動控制執(zhí)行器組成的底流自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動排放控制，還包括:
[0008]進水水流流經(jīng)氣泡發(fā)生器、流體分布主管、流體分布環(huán)支管、流體分布直支管多點進入分選桶體，在緩沖流體分布板和排料流體分布板的作用下，在分選桶體內(nèi)形成的均勻向上的氣、液兩相流體，與入料中的中高密度物料形成氣液固三相流化分選床層，通過氣泡發(fā)生器吸入空氣的同時添加少量浮選藥劑，以改善氣泡及顆粒表面的性質(zhì)；進入分選桶體內(nèi)的物料按密度及表面性質(zhì)的差異進行分離:低于分選床層密度的物料疏水性較好，易附著于上浮氣泡上形成氣-固絮團，其平均密度比分選床層密度更低，所受浮力作用大于重力、介質(zhì)附加慣性阻力和顆粒間碰撞摩擦的機械阻力的共同作用，向上運動，作為精煤進入精煤溢流收集槽經(jīng)溢流排料管排出；高于分選床層密度的物料疏水性較差，不易與氣泡附著，所受重力作用大于浮力、介質(zhì)附加慣性阻力和顆粒間碰撞摩擦的機械阻力的共同作用，向下沉降穿過床層進入到分選桶體的下部，經(jīng)排料流體分布板的上升流體使高密度底流產(chǎn)物保持流化狀態(tài)，防止底流產(chǎn)物的過度積料及堵塞，并作為尾煤在排料流體分布板的導(dǎo)流作用下經(jīng)底流排放管、底流排放閥門排出。
[0009]有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0010]1.重選與浮選相結(jié)合，提高不同粒級物料的分選精度，尤其減少低密度粗粒的損失和高密度細泥對精煤的污染。對于低密度的粗粒，首先上浮氣泡與上升水流共同作用減小粗粒的沉降速度，增加了粗粒的分選時間，提高回收率；其次氣泡與粗?？尚纬蓺?固絮團，增加顆粒的上浮力，同時降低顆粒的有效密度，減少底密度粗粒進入底流的損失。對于細粒，首先按表面性質(zhì)差異分選的精度遠高于按密度差異分選，因此重選與浮選結(jié)合可有效減少高密度細泥對精煤的污染；其次，氣液固三相流化床分選過程中伴有氣泡的生成、兼并、上浮及破滅，增大局部礦漿的湍流強度，提高床層的松散度，使床層充分流態(tài)化，減少了顆粒的團聚，進一步減少高密度細泥通過混雜污染精煤，導(dǎo)致精煤灰分偏高。
[0011]2.利用顆粒表面性質(zhì)差異，增大顆粒之間密度的差異，提高顆粒的分選精度。低密度顆粒疏水性好，易與氣泡附著形成氣-固絮團，其平均密度低于顆粒密度；高密度顆粒疏水性差，不易與氣泡附著，因而增大低密度顆粒與高密度顆粒的密度差值，提高分選精度。
[0012]3.氣泡的生成、兼并、上浮及破滅促進床層的松散，可在較低的上升水流速度下形成氣液固三相流化床層，避免了大的上升水流速度下較多高密度細顆粒和中礦顆粒進入溢流污染精煤，實現(xiàn)低密度下的高精度分選，顯著降低精煤灰分，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0013]4.氣液固三相流體分布裝置采用氣泡發(fā)生器，流體分布主管、環(huán)支管、直支管和緩沖、排料多層流體分布板(開孔方向豎直向上)相結(jié)合的形式，既保證了在分選桶體內(nèi)形成均勻、穩(wěn)定的上升液固兩相流體，同時使高密度底流產(chǎn)物保持流化狀態(tài)，防止底流產(chǎn)物的過度積料及堵塞，有利于底流產(chǎn)物的收集及排料。[0014]5.結(jié)構(gòu)及方法簡單，操作容易，分選下限低，處理粒度范圍寬，分選精度高，可靠性高，具有廣泛的適用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的精煤溢流收集槽的俯視圖；
[0017]圖3是本發(fā)明的流體分布管路布置示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明的緩沖流體分布板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1-精煤溢流收集槽，2-中心給料桶，3-錐形分料盤，4-分選桶體，5-排料流體分布板，6-緩沖流體分布板，7-氣泡發(fā)生器，8-流體分布主管，9-可編程密度控制器，10-底流排放自動控制執(zhí)行器，11-溢流排料管，12-在線密度計，13-連接桿，14-底流排放管，15-底流排放閥門，16-放礦閥門。8-1—流體分布環(huán)支管，8-2—流體分布直支管。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述:
[0021]如圖1所示，本發(fā)明的氣液固三相流化床分選機，主要由分選桶體4、中心給料桶
2、錐形分料盤3、精煤溢流收集槽1、溢流排料管11、流體分布主管8、氣泡發(fā)生器7、緩沖流體分布板6、排料流體分布板5、在線密度計12、可編程密度控制器9、底流排放自動控制執(zhí)行器10、連接桿13、底流排放閥門15、底流排放管14和放礦閥門16構(gòu)成。分選桶體4的橫截面為圓形或矩形，圖1中為圓形；分選桶體4的頂部外側(cè)套裝有精煤溢流收集槽1，精煤溢流收集槽I的橫截面為圓形或矩形，圖2所示為矩形，精煤溢流收集槽I的底部呈中心高、四周低的傾斜布置，并均分為多個排料區(qū)，每個排料區(qū)的最底端設(shè)有一個溢流排料管11，其目的是提高排料速度，圖2中精煤溢流收集槽I均勻分為兩個排料區(qū)。中心給料桶2設(shè)在分選桶體4內(nèi)，其頂部中心與分選桶體4的頂部中心平齊，中心給料桶2的底部出口處設(shè)有錐形分料盤3。
[0022]圖3所示，裝有氣泡發(fā)生器7的流體分布主管8與包圍分選桶體4 一周的流體分布環(huán)支管8-1相連，流體分布環(huán)支管8-1上均勻分布有多個等夾角布置與分選桶體4的下部相連的流體分布直支管8-2，流體分布主管8、流體分布環(huán)支管8-1和流體分布直支管8-2位于同一平面，圖3中流體分布直支管8-2為8個；氣泡發(fā)生器7優(yōu)選為文丘里管氣泡發(fā)生器，高速運動的進水水流從入口 A通過氣泡發(fā)生器7產(chǎn)生負壓吸入空氣，使流體形成氣泡，根據(jù)需要，通過氣泡發(fā)生器7吸入空氣的同時添加少量浮選藥劑，以改善氣泡及顆粒表面的性質(zhì)；分選桶體4的下部高于流體分布主管8平面的位置設(shè)有多層緩沖流體分布板6，圖1中為2層，緩沖流體分布板6的上部設(shè)有倒錐形的排料流體分布板5，其錐面與水平方向的夾角可根據(jù)底流排料速度進行調(diào)節(jié)；圖4所示，緩沖流體分布板6與排料流體分布板5均開有豎直方向的分布孔。排料流體分布板5的錐頂與位于分選桶體4下部中心的底流排放管14相連，底流排放管14貫穿所有緩沖流體分布板6并與分選桶體4底部外側(cè)的底流排放閥門15相楔合。底流排放閥門15的閥體為錐形，通過分選桶體4內(nèi)中心線位置的連接桿13與外部的底流排放自動控制執(zhí)行器10相連，底流排放自動控制執(zhí)行器10與外部可編程密度控制器9相連，可編程密度控制器9與分選桶體4內(nèi)的在線密度計12的相連；在線密度計12實時監(jiān)測分選床層的密度，信號轉(zhuǎn)換后傳遞給可編程密度控制器9，可編程密度控制器9控制流排放自動控制執(zhí)行器10拉動連接桿13完成底流排放閥門15的開閉，實現(xiàn)底流排料的自動控制；分選桶體4的底部呈中心高、四周低的傾斜布置，并均分為多個排料區(qū)，每個排料區(qū)設(shè)有一個由放礦閥門16控制的管道，以便停車及故障時清理分選桶體內(nèi)的物料，圖1中放礦閥門16為2個。
[0023]本發(fā)明的氣液固三相流化床分選方法，具體步驟如下:
[0024]a進水水流從放口 A流經(jīng)氣泡發(fā)生器7、流體分布主管8、流體分布環(huán)支管8_1、流體分布直支管8-2多點進入分選桶體4，在緩沖流體分布板6和排料流體分布板5的作用下，在分選桶體4內(nèi)形成均勻、穩(wěn)定的上升氣、液兩相流體，與入料中的中高密度物料形成氣液固三相流化分選床層，根據(jù)需要，可通過氣泡發(fā)生器7入口 B在吸入空氣的同時添加浮選藥劑，以此改善氣泡及顆粒表面的性質(zhì)；浮選藥劑的添加量按煤質(zhì)及入浮量的大小添加，一般為干煤泥質(zhì)量的0.5-5%0。
[0025]b被分選物料給入中心給料桶2，在重力作用下運動至中心給料桶2下部的錐形分料盤3，將入料均勻地分配到分選桶體4內(nèi)；
[0026]c進入分選桶體4內(nèi)的物料在上升氣、液兩相流體作用下形成懸浮的氣液固三相流化分選床層，同時懸浮于氣液固三相流化分選床層的顆粒形成自生的分選介質(zhì)，物料按密度及表面性質(zhì)差異進行分離，低于床層密度的物料疏水性較好，易附著于上浮氣泡上形成氣-固絮團，其平均密度比床層密度更低，所受浮力作用大于重力、介質(zhì)附加慣性阻力和顆粒間碰撞摩擦的機械阻力的共同作用，向上運動，作為精煤進入精煤溢流收集槽I由溢流排料管11排出；高于床層密度的物料疏水性較差，不易與氣泡附著，所受重力作用大于浮力、介質(zhì)附加慣性阻力和顆粒間碰撞摩擦的機械阻力的共同作用，向下沉降，穿過床層進入到分選桶體4的下部，在排料流體分布板5的導(dǎo)流作用下，作為尾煤經(jīng)底流排放管14、底流排放閥門15排出；中間密度的物料在氣液固三相流化分選床層中經(jīng)過多次分選逐步實現(xiàn)分離；
[0027]d設(shè)置在分選桶體4內(nèi)部的在線密度計12實時監(jiān)測床層密度，將信號轉(zhuǎn)換后傳遞給可編程密度控制器9，當床層密度高于或低于設(shè)定密度值時，可編程密度控制器9發(fā)出指令傳遞給底流排放自動控制執(zhí)行器10拉動連接桿13，實現(xiàn)底流排放閥門15與底流排放管14的分開或楔合，自動控制底流排放。
【權(quán)利要求】
1.一種氣液固三相流化床分選機，包括分選桶體(4)、設(shè)在分選桶體(4)上部的中心給料桶(2 )，中心給料桶(2 )出口處設(shè)有錐形分料盤(3 )，分選桶體(4)的頂部套裝有精煤溢流收集槽(1)，分選桶體(4)內(nèi)設(shè)有與可編程密度控制器(9)相連的密度計(12)、底流排放自動控制執(zhí)行器(10)、底流排放閥門(15)、連接底流排放自動控制執(zhí)行器(10)與底流排放閥門(15 )的連接桿(13)、與底流排放閥門(15 )楔合的底流排放管(14 )和分選桶體(4 )底部的放礦閥門(16)，其特征在于:所述的分選桶體(4)下部設(shè)有流體分布主管(8)，流體分布主管(8)上設(shè)有氣泡發(fā)生器(7)，流體分布主管(8)上連有包圍分選桶體(4) 一周的流體分布環(huán)支管(8-1 )，流體分布環(huán)支管(8-1)上設(shè)有多個與分選桶體(4)下部相連的流體分布直支管(8-2);分選桶體(4)的內(nèi)部高于流體分布主管(8)平面的位置設(shè)有多層緩沖流體分布板(6)，緩沖流體分布板(6)的上部設(shè)有倒錐形的排料流體分布板(5)，其錐面與水平方向的夾角根據(jù)底流排料速度進行調(diào)節(jié)，排料流體分布板(5)的錐頂與位于分選桶體(4)下部中心的底流排放管(14)相連；所述精煤溢流收集槽(I)的底部呈中心高、四周低的傾斜布置，并均分為多個排料區(qū)，每個排料區(qū)的最底端設(shè)有一個溢流排料管(11);所述分選桶體(4)的底部呈中心高、四周低的傾斜布置，并均分為多個排料區(qū)，每個排料區(qū)設(shè)有一個由放礦閥門(16)控制的管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液固三相流化床分選機，其特征在于:所述氣泡發(fā)生器(7)為文丘里管氣泡發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液固三相流化床分選機，其特征在于:所述精煤溢流槽(I)均分為的多個排料區(qū)為2-4個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液固三相流化床分選機，其特征在于:所述分選桶體(4)的底部均分為的多個排料區(qū)為2-4個。
5.一種使用權(quán)利要求1所述分選機的氣液固三相流化床分選方法，包括被分選物料給入中心給料桶(2)，入料在重 力作用下經(jīng)中心給料桶(2)下部的錐形分料盤(3)均勻地分配到分選桶體(4)內(nèi)，中間密度的物料在氣液固三相流化分選床層中經(jīng)過多次分選逐步實現(xiàn)分離；通過設(shè)置在分選桶體(4)內(nèi)部的在線密度計(12)、連接桿(13)、底流排放管(14)、分選桶體(4)外部的可編程密度控制器(9)、底流排放自動控制執(zhí)行器(10)組成的底流自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動排放控制，其特征在于還包括: 進水水流流經(jīng)氣泡發(fā)生器(7)、流體分布主管(8)、流體分布環(huán)支管(8-1)、流體分布直支管(8-2)多點進入分選桶體(4)，在緩沖流體分布板(6)和排料流體分布板(5)的作用下，在分選桶體(4)內(nèi)形成的均勻向上的氣、液兩相流體，與入料中的中高密度物料形成氣液固三相流化分選床層，進入分選桶體(4)內(nèi)的物料按密度及表面性質(zhì)的差異進行分離:低于分選床層密度的物料疏水性較好，易附著于上浮氣泡上形成氣-固絮團，其平均密度比分選床層密度更低，所受浮力作用大于重力、介質(zhì)附加慣性阻力和顆粒間碰撞摩擦的機械阻力的共同作用，向上運動，作為精煤進入精煤溢流收集槽(I)經(jīng)溢流排料管(11)排出；高于分選床層密度的物料疏水性較差，不易與氣泡附著，所受重力作用大于浮力、介質(zhì)附加慣性阻力和顆粒間碰撞摩擦的機械阻力的共同作用，向下沉降穿過床層進入到分選桶體(4)的下部，經(jīng)排料流體分布板(5)的上升流體使高密度底流產(chǎn)物保持流化狀態(tài)，防止底流產(chǎn)物的過度積料及堵塞，并作為尾煤在排料流體分布板(5)的導(dǎo)流作用下經(jīng)底流排放管(14)、底流排放閥門(15)排出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣液固三相流化床分選方法，其特征在于:通過氣泡發(fā)生器(7)吸入空氣的同時添加少量 浮選藥劑，以改善氣泡及顆粒表面的性質(zhì)。
【文檔編號】B03B11/00GK103657839SQ201310662022
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】謝廣元, 倪超, 沙杰, 彭耀麗, 吳玲, 劉博 , 許光前, 梁龍, 譚佳琨, 吳成舟, 種亞崗, 王文龍, 孫玉金 申請人:中國礦業(yè)大學