本發(fā)明涉及一種離心沉降過程特性的確定方法，特別是一種細(xì)粒煤離心沉降過程特性的確定方法。

背景技術(shù)：

離心分離設(shè)備(如離心機(jī)、旋風(fēng)、旋液分離器、氣流粉碎分級機(jī)等)具有分離粒徑小，效率高，單位體積處理量大等特點(diǎn)，被廣泛用于氣固、液固體系微小固體顆粒的分離。在選煤廠生產(chǎn)中離心沉降是重介質(zhì)旋流器分選、煤泥離心機(jī)、水力分級旋流器等設(shè)備的基本工作過程，離心沉降過程的分層特征很大程度上決定了分離、分級的效果。

目前，離心分離設(shè)備的離心沉降過程特性的確定方法有試驗(yàn)結(jié)果分析方法、計(jì)算流體力學(xué)模擬方法以及理論推導(dǎo)方法。試驗(yàn)結(jié)果分析方法：通過對離心沉降過程的入料、產(chǎn)品取樣分析，獲取離心沉降過程的數(shù)據(jù)，屬于靜態(tài)分析方法，其結(jié)果只能揭示離心沉降過程的整體作業(yè)效果。隨著計(jì)算流體力學(xué)及流場測試手段的發(fā)展，計(jì)算流體力學(xué)模擬方法在高速動態(tài)觀測流場，CFD流場模擬被普遍應(yīng)用于離心力場沉降的原理分析方面，極大推動了離心沉降基礎(chǔ)研究工作，但其實(shí)驗(yàn)對象主要為單個(gè)顆?；驖舛群艿偷臈l件，與實(shí)際離心沉降過程有所差別，且計(jì)算模擬時(shí)間長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要提供一種細(xì)粒煤離心沉降過程特性的確定方法，解決現(xiàn)有技術(shù)的靜態(tài)分析方法只能揭示離心沉降過程的整體作業(yè)效果、計(jì)算流體力學(xué)模擬方法為單個(gè)顆?；驖舛群艿偷臈l件的問題。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：該確定方法：混勻縮分后的-3mm原煤與水配置成礦漿經(jīng)離心沉降后，進(jìn)行整體冷凍，冷凍成型的固態(tài)礦漿采用器壁低溫加熱法從容器中取出后用固定平面旋轉(zhuǎn)機(jī)械薄刀片將煤層進(jìn)行逐層切割，切割后各層樣品烘干后進(jìn)行粒度、密度組成分析；以整體冷凍—器壁分離—分層切割為核心，實(shí)現(xiàn)對細(xì)粒煤離心沉降過程特性的確定。

具體步驟如下：

(1).首先將粒度為-3mm的原煤混勻，并通過縮分器縮分出試驗(yàn)所需的質(zhì)量；

(2).稱取縮分后原煤轉(zhuǎn)移至離心杯中加水潤濕煤樣后再將稱取好的水緩慢倒入至離心杯，在試驗(yàn)所需的轉(zhuǎn)速及時(shí)間下在進(jìn)行離心；

(3).離心結(jié)束后在液面層加入T型棒并將其豎直固定在液面層內(nèi)；

(4).之后轉(zhuǎn)移到冷凍裝置中放置6h進(jìn)行冷凍，使離心后的礦漿充分冷凍；

(5).將離心杯取出使用水浴加熱方法沿容壁在60°左右加熱5分鐘，使杯內(nèi)的離心產(chǎn)物與器壁分離，利用T型棒將固化的離心產(chǎn)物取出，再放入冷凍裝置中10分鐘；

(6).使用固定平面旋轉(zhuǎn)機(jī)械薄刀片，按照所需的切片厚度進(jìn)行逐層切割，切割后測量濕重，并烘干；

(7).烘干后對不同層的切割層進(jìn)行稱重，并進(jìn)行試驗(yàn)分析，實(shí)施對細(xì)粒煤離心沉降過程特性的確定。

所述的冷凍裝置為具有低溫冷凍功能的設(shè)備，為冷阱、冰箱、冰柜。

有益效果，由于采用了上述方案，包括縮分制樣—離心沉降—整體冷凍—器壁分離—分層切割—樣品分析步驟，首先將-3mm原煤混勻縮分并取試驗(yàn)所需煤樣；然后將原煤與水同時(shí)加入離心杯配制成試驗(yàn)所需濃度的礦漿；將離心杯放置于離心機(jī)內(nèi)，在設(shè)定的轉(zhuǎn)速與時(shí)間條件下進(jìn)行離心沉降；將離心沉降完畢的離心杯放置于冷凍裝置中6h；采用器壁加熱法將冷凍成型的礦漿從離心杯中取出，使用固定平面旋轉(zhuǎn)機(jī)械薄刀片按一定厚度對成型煤層逐層切割；將各層煤樣烘干后進(jìn)行粒度、密度組成等分析。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以有效的確定細(xì)粒煤離心沉降過程，通過將離心處理后離心杯中的液體冷凍固化，并通過水浴加熱方法使離心杯壁和冷凍煤樣有效分離，從而可以詳細(xì)分析細(xì)粒煤離心沉降后不同沉降高度的煤層性質(zhì)。

解決了現(xiàn)有技術(shù)的靜態(tài)分析方法只能揭示離心沉降過程的整體作業(yè)效果、計(jì)算流體力學(xué)模擬方法為單個(gè)顆?；驖舛群艿偷臈l件的問題，達(dá)到了本發(fā)明的目的。

優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提供了一種細(xì)粒煤離心沉降過程特性的確定方法，可對細(xì)粒煤離心沉降進(jìn)行無損化分析，試驗(yàn)過程煤粒未發(fā)生性質(zhì)變化，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠；可詳細(xì)分析不同沉降高度的煤層性質(zhì)；既可以考察離心參數(shù)(轉(zhuǎn)速、沉降時(shí)間等)，也可以考察礦漿特性如濃度、粒度組成、密度組成、粘度等，適應(yīng)性廣。為進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化進(jìn)行基礎(chǔ)指導(dǎo)，適用于采用離心力場分離不同粒度、密度煤樣的處理效果研究，可用于指導(dǎo)優(yōu)化離心沉降分離、固液分析過程。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明冷凍固化后煤樣的模擬圖。

圖3是本發(fā)明不同濃度條件下離心力場沉降過程灰分分層曲線圖。

圖2中，1、T型取樣棒；2、冷凍水層；3、固化煤層。

具體實(shí)施方式：

該確定方法：混勻縮分后的-3mm原煤與水配置成礦漿經(jīng)離心沉降后，進(jìn)行整體冷凍，冷凍成型的固態(tài)礦漿采用器壁低溫加熱法從容器中取出后用固定平面旋轉(zhuǎn)機(jī)械薄刀片將煤層進(jìn)行逐層切割，切割后各層樣品烘干后進(jìn)行粒度、密度組成等分析；以整體冷凍—器壁分離—分層切割為核心，實(shí)現(xiàn)對細(xì)粒煤離心沉降過程特性的確定。

具體步驟如下：

(1).首先將粒度為-3mm的原煤混勻，并通過縮分器縮分出試驗(yàn)所需的質(zhì)量；

(2).稱取縮分后原煤轉(zhuǎn)移至離心杯中加水潤濕煤樣后再將稱取好的水緩慢倒入至離心杯，在試驗(yàn)所需的轉(zhuǎn)速及時(shí)間下在進(jìn)行離心；

(3).離心結(jié)束后在液面層加入T型棒并將其豎直固定在液面層內(nèi)；

(4).之后轉(zhuǎn)移到冷凍裝置中放置6h進(jìn)行冷凍，使離心后的礦漿充分冷凍；

(5).將離心杯取出使用水浴加熱方法沿容壁在60°左右加熱5分鐘，使杯內(nèi)的離心產(chǎn)物與器壁分離，利用T型棒將固化的離心產(chǎn)物取出，再放入冷凍裝置中10分鐘；

(6).使用固定平面旋轉(zhuǎn)機(jī)械薄刀片，按照所需的切片厚度進(jìn)行逐層切割，切割后測量濕重，并烘干；

(7).烘干后對不同層的切割層進(jìn)行稱重，并進(jìn)行試驗(yàn)分析，實(shí)施對細(xì)粒煤離心沉降過程特性的確定。

所述的冷凍裝置為具有低溫冷凍功能的設(shè)備，為冷阱、冰箱、冰柜。

實(shí)施例1：該確定方法；包括縮分制樣—離心沉降—整體冷凍—器壁分離—分層切割—樣品分析步驟，首先將-3mm原煤混勻縮分并取試驗(yàn)所需煤樣；然后將原煤與水同時(shí)加入離心杯配制成試驗(yàn)所需濃度的礦漿；將離心杯放置于離心機(jī)內(nèi)，在設(shè)定的轉(zhuǎn)速與時(shí)間條件下進(jìn)行離心沉降；將離心沉降完畢的離心杯放置于冷凍裝置中6h；采用器壁加熱法將冷凍成型的礦漿從離心杯中取出，使用固定平面旋轉(zhuǎn)機(jī)械薄刀片按一定厚度對成型煤層逐層切割；將各層煤樣烘干后進(jìn)行粒度、密度組成等分析。采用本研究方法可對細(xì)粒煤離心沉降后進(jìn)行固化詳細(xì)分析不同沉降高度的煤層性質(zhì)，可用于指導(dǎo)優(yōu)化離心沉降分離、固液分析過程。

混勻縮分后的-3mm原煤與水配置成礦漿經(jīng)離心沉降后，進(jìn)行整體冷凍，冷凍成型的固態(tài)礦漿從容器中取出后將煤層進(jìn)行逐層切割，切割后各層樣品烘干后進(jìn)行粒度、密度組成等分析。

離心沉降完畢后在礦漿清水層中下部加入取樣器并垂直固定，為取出冷凍成型后礦樣提供便利條件。

將離心沉降后的礦漿轉(zhuǎn)移至低溫冷凍設(shè)備使礦漿固化成型，冷凍設(shè)備可以為冷阱、冰箱、冰柜等具有低溫冷凍功能的設(shè)備。

冷凍后固化礦漿是通過短時(shí)器壁低溫加熱法從離心杯中取出。

取出的固化礦漿需重新放置在冷凍設(shè)備中10分鐘，保證樣品在后續(xù)逐層切割過程不易軟化。

固化礦漿的切割是采用固定平面旋轉(zhuǎn)機(jī)械薄刀片實(shí)現(xiàn)的。

利用本發(fā)明方法對某選煤廠精煤的離心沉降過程進(jìn)行了研究，了解離心沉降過程分層特性，原料煤灰分為3.97％，粒度范圍為1-0.25mm，其密度組成見表1。

表1某選煤廠精煤密度組成分析

試驗(yàn)過程中，取一定量縮分好的原煤均分加入兩個(gè)離心杯中分別加水配置成15％、10％、20％、23％、26％、30％、35％、40％濃度的礦漿，在3000r/min的轉(zhuǎn)速下，離心沉降15min，之后放入溫度為-20℃低溫冷藏箱內(nèi)6小時(shí)使各個(gè)樣品充分冷凍。

將冷凍后的離心杯取出放入恒溫水浴鍋內(nèi)，在60℃條件下加熱5分鐘，然后通過T型取樣棒將冷凍固化的礦漿從杯中取出，取出的樣品如圖2所示，將其重新放入溫度為-20℃低溫冷藏箱內(nèi)10分鐘，取出后利用機(jī)械切割的方法從底部至煤層頂部以0.5mm為間距將煤層進(jìn)行分層，并將各層樣品烘干后進(jìn)行產(chǎn)率、灰分等分析。

以煤層高度為橫坐標(biāo)，各層灰分為縱坐標(biāo)，做出不同濃度條件下離心力場沉降過程灰分分層曲線見圖3.

圖3所示表明，不同濃度的分層效果差異較大，說明濃度是影響離心沉降分層效果的主要因素之一。隨著濃度的提升高度-灰分曲線斜率逐漸降低，說明濃度越低越有利于離心沉降分層，濃度在20％以下是灰分隨高度的變化十分明顯，而當(dāng)濃度超過30％以后，灰分變化不明顯，這與濃度增大后導(dǎo)致顆粒間相互干擾增加有關(guān)，因此要提高離心沉降分層效果需要在較低濃度下進(jìn)行，同時(shí)也說明本研究方法可以用來研究細(xì)粒煤離心沉降過程，指導(dǎo)過程優(yōu)化。