[实用新型]重介质分离设备

说明书

技术领域

本实用新型大致涉及一种重介质旋流分离器。本实用新型尤其适用于使用重介质旋流分离器来分离固体颗粒，优选通过它们在重介质中的相对移动来分离具有不同比密度的煤颗粒，诸如悬浮在水中的磁铁矿和/或硅铁合金，下文将方便相对于该示范申请揭露本实用新型。但是，要认识到的是，实用新型并不限于该应用，而是能够用以从固体颗粒进料中分离各种不同密度的颗粒。

背景技术

以下对本实用新型的背景技术的讨论旨在利于理解本实用新型。但是，应该理解的是，该讨论并不是确认或者承认在该申请的优先权日公开了涉及的任何材料，是公知的或者是公知常识的一部分。

开采的原煤包括特定量的脉石矿物含量，在标准条件下随着燃烧其留下固体灰渣。商品煤典型地具有固定灰分规定限制，这通常规定在煤生产者和购买者之间的契约协议中。在许多情形下，在开采之后处理原煤，通过重介质分离器来分离脉石矿物含量以及其他不期望的颗粒，因此提供更易销售的产品。

基于处理的颗粒的尺寸，能够选择使用的多种不同的重介质分离器。例如，在重介质鼓、重介质淋浴、重介质容器、大粒煤重介质旋流器等中能够处理大块，在重介质旋流、重介质旋轮线等中能够处理较小但仍然粗糙的颗粒。应该理解的是，在本文中术语“重”以及“沉”能够互换地使用。这些类型的重介质分离器设备使用介质固体的良性或者惰性细碎粉末，诸如悬浮在水中的磁铁矿和/或铁硅合金来形成重介质，能够通过泥浆中固体的比例来控制该重介质的密度。将原煤与重介质进行混合能够基于其相对于重介质的密度进行分离。例如，通过将原煤添加到例如1400kg/m³的重介质中，能够将灰分水平10％的煤与原煤的更高灰份成分进行分离。在该例子中，10％灰分产品煤能够浮离于更高灰分材料，该更高灰分材料会趋于在重介质中下沉。浮起的材料会向分离器的上溢出口汇聚(report)，下沉的材料会向下溢出口汇聚。

重介质旋流器(DMC)典型地用作煤工业中的分离设备。DMC具有水力旋流器的类似几何学结构设计，其具有锥筒形状，具有进入圆柱形截面的正切或内卷进料入口，在每个端部具有出口。在柱形截面处的出口称为涡流探测器。圆锥形端部的第二出口公知为龙头。携带悬浮颗粒的进料重介质切向地进入旋流器，向下盘旋，产生离心力场。较重颗粒(下沉)穿过介质朝向旋流器的壁移动，并且沿着旋流器壁以盘旋流动模式向下前进，直到作为DMC下溢离开龙头。在龙头处，内部涡流携带大多数液体以及较轻颗粒(浮起)，其沿与外部涡流相同的方向旋转但是向上流动，由于龙头的流动限制开始形成并且作为DMC上溢穿过涡流探测器而离开旋流器。

虽然惯常DMC的几何学结构设计能够有效的用于从流体移除固体并且用于粒度分级，但是，由于下列因素中的一个或多个(下文更详细地解释)，应用重介质分离是次优的：

(1)过度的介质分离；

(2)具有的进料介质密度低于分离密度；

(3)DMC中形成中央空气核心，以及

(4)难以直接监控分离密度。

在常规DMC中，高切向速率以及小直径的内部反向涡流会产生作用在颗粒上的离心力，该离心力如此高，使得大量细介质颗粒从内部涡旋流动流分离，并且被捕获在通过龙头排放的流中。因此DMC下溢的密度会高于进料介质的密度，进料介质的密度又会高于DMC上溢介质的密度。通常观察到的是，DMC上溢的密度高于0.5RD，高于DMC下溢的密度。过度介质分离的效果包括在低进料介质密度下的操作困难以及降低的分离效率。

当在常规DMC中处理时，密度低于1350kg/^m3的进料介质会是不稳定的，带来了在低密度下精确控制颗粒分离的困难。在该密度下颗粒会具有上溢或者下溢的相等机会，该密度公知为“分离密度”或者“切分点密度”。当颗粒在外部螺旋流中朝向龙头移动时，由于介质隔离使得围绕颗粒的介质的密度显著增加。因此分离密度始终高于进料介质密度。当需要低分离密度时这会引起问题，这是由于必须使用较低密度的进料介质。从操作的角度看，期望使重介质分离器具有的分离密度低于进料介质密度以避免介质不稳定性问题。

过度介质分离会引起特定颗粒在常规DMC内再循环。当下溢和上溢介质密度之间的差较大时，具有在分离密度周围的窄密度范围的颗粒会太轻以致于不能从龙头排放，太重以致于不能离开涡流探测器，从而导致再循环。当循环材料的量对于DMC所能容忍量来说变得太大时，DMC含量主要通过龙头排放，作为“浪涌”。在这种情形下分离效率是差的。