脫水與脫水機(jī)械

1、脫水與脫水機(jī)械脫水與脫水機(jī)械 n一、水分的賦存形態(tài)一、水分的賦存形態(tài)n 物料中的水分,通常有四種形式賦存于物料之中，即化合水分、結(jié)合水分、毛細(xì)管水分和自由水分。（一）化合水分（一）化合水分n 化合水分，指的是水分和物質(zhì)按固定的質(zhì)量比率直接化合而成為新物質(zhì)的一個(gè)組成部分。它們之間結(jié)合牢固，只有在加熱到物質(zhì)晶體被破壞的溫度才能使化合水分釋放出來。（二）結(jié)合水分（二）結(jié)合水分n 在固體物料和液相水接觸時(shí)，在兩相的接觸面上，由于其物理化學(xué)性質(zhì)與固體內(nèi)部不同，位于固體或液體表面的分子具有表面自由能，將吸引相鄰相中的分子，在固體表面形成水化膜。結(jié)合水分又可細(xì)分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水。n強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合

2、水又稱吸附結(jié)合水，指緊靠顆粒表面與表面直接水化的水分子和稍遠(yuǎn)離顆粒表面由于偶極分子相互作用而定向排列的水分子。前者由于靜電力和氫鍵力的作用，水分子可牢固地吸附于顆粒表面，此種水具有高粘度和抗剪切強(qiáng)度，很少受溫度的影響；后者與顆粒表面結(jié)合較弱，但仍有較高的粘度和抗剪切強(qiáng)度。n弱結(jié)合水弱結(jié)合水弱結(jié)合水，指與顆粒表面結(jié)合較弱的這部分結(jié)合水，在溫度、壓力出現(xiàn)變化時(shí)偶極分子之間的連接破壞，使水分子離開顆粒表面而在距其稍遠(yuǎn)部位形的一層水。它具有氫鍵連接的特點(diǎn)，但水分子無定向排列現(xiàn)象。n 通常，進(jìn)入雙電層緊密層的水分子為強(qiáng)結(jié)合水，在雙電層擴(kuò)散層上的水分子為弱結(jié)合水。結(jié)合水與固體結(jié)合緊密，不能用機(jī)械方法脫除，

3、而應(yīng)用干燥法只能去除一部分，當(dāng)物料與濕度大的空氣接觸時(shí)那部分水分又會(huì)被吸收回來。n（三）毛細(xì)管水分（三）毛細(xì)管水分n 松散物料的顆粒與顆粒之間有許多孔隙，孔隙較小時(shí)可發(fā)生毛細(xì)管現(xiàn)象，水分子保留在這些孔隙和孔隙度有關(guān)，孔隙度越大可能保留的水分越多。當(dāng)孔隙度為圓柱形、直徑為d時(shí)，由于毛細(xì)管吸力作用所能保留的水柱高度h可用力平衡條件出，其平衡狀態(tài)水柱高度如圖3-1所示：n（四）自由水（四）自由水n自由水也稱重力水，存大于各種大孔隙中，其運(yùn)動(dòng)受重力場(chǎng)控制。自由水是最容易被脫除的水。n二、物料的性質(zhì)對(duì)脫水的影響二、物料的性質(zhì)對(duì)脫水的影響 n 孔隙度孔隙度孔隙度大時(shí)存在水分多，毛細(xì)管作用弱而水分易脫除；孔

4、隙度小時(shí)存在水分少，但毛細(xì)管作用強(qiáng)水分不易脫除。n 比表面積比表面積它是指單位重量物料所具有的總表面積。比表面積越大，吸附的水分越多且不易脫除。n 密度密度同樣質(zhì)量的物質(zhì)，密度在的其體積越小，其比表面積亦小，吸附的水分也少，一般選煤廠產(chǎn)品水分常比選礦廠產(chǎn)品水分高，正是這個(gè)道理。n 潤(rùn)濕性潤(rùn)濕性潤(rùn)濕性差的疏水物料，含水量少且易脫除；而親水物料的含水量較疏水物料多且脫水較困難。n 細(xì)泥含量細(xì)泥含量泥質(zhì)屬親水物料，一方面它充填于物料間隙而使毛細(xì)管作用增強(qiáng)，另一方面它附著在物料顆粒表面而使物料水分增高，這兩種情況的水均不容易脫除。n 粒度組成粒度組成物料的粒度組成越小，其比表面積越大，吸附的水分多且不

5、易脫除；物料的粒度組成均勻時(shí)，顆粒間空隙較大，容納的水分多但卻易脫除；若粒度組成不均勻，細(xì)顆粒充填在粗粒的孔隙中而使顆?？紫段⑿?，毛細(xì)管作用增強(qiáng)，其水分難于脫除。粗顆料物料的脫水粗顆料物料的脫水 固定篩固定篩n 固定篩固定不動(dòng)，篩面傾斜安裝，物料在傾斜的篩面上完全靠自重下滑，水則通過篩孔排除。固定篩主要安裝在運(yùn)動(dòng)的脫水篩之前，用于預(yù)先脫水，以減少進(jìn)入運(yùn)動(dòng)脫水篩的水量，提高脫水效率。固定篩可分為條縫篩、弧形篩、和旋流篩等。1 1、條縫篩、條縫篩n 條縫篩安裝在運(yùn)動(dòng)的脫水篩的給料溜槽上，其寬度與溜槽相等，長(zhǎng)度一般不超過2米。如圖3-2所示。篩縫尺寸一般為0.5mm，最高泄水能力達(dá)200300m3/

6、(hm2)，以預(yù)先脫水后的產(chǎn)品液固比約為23。條縫篩的長(zhǎng)度對(duì)于脫水有較大的影響，長(zhǎng)度不夠脫水效率低，而篩面過長(zhǎng)則脫水后的物料容易在篩面上堆積。其長(zhǎng)度一般通過單位面積處理能力、需要排泄總水量和溜槽的寬度而確定。n n2 2、弧形篩、弧形篩n 弧形篩既可用于細(xì)粒物料的脫泥、脫水，也可以對(duì)懸浮液中細(xì)小顆粒進(jìn)行精確分級(jí)，還可用于重介質(zhì)選礦產(chǎn)品的脫介，其結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。n構(gòu)造及給料：弧形篩的篩條由不銹鋼或尼龍制成，截面為長(zhǎng)方形或梯形，篩縫寬度一般為0.151mm，篩條排列成弧形。其給料方式有兩種：一種為無壓給料，稱自流弧形篩，給料速度為0.53mm/s；另一種為壓力給料，稱壓力弧形篩，給料壓力為0.

7、10.2Mpa，料漿速度一般可達(dá)10m/s。 n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、占地面積小、無運(yùn)動(dòng)部件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，處理能力大。在物料流過篩面時(shí)，比篩孔小得多的微粒都可以滑過篩縫而成為篩上物。通常選用的篩縫，可為篩下產(chǎn)品最大粒度的1.52倍。 n缺點(diǎn)缺點(diǎn)：篩條磨損嚴(yán)重，篩面的安裝和維護(hù)要求較高。為了延長(zhǎng)篩面的使用壽命，不少弧形篩制成可逆轉(zhuǎn)式，當(dāng)前一端磨損嚴(yán)重后，可將篩面轉(zhuǎn)動(dòng)180度后繼續(xù)使用另一端。為了提高分級(jí)效率和減輕篩縫堵塞，可在篩面背后加設(shè)打擊裝置，使弧形篩產(chǎn)生振動(dòng)。n（二）振動(dòng)篩n 振動(dòng)篩具有工藝效果好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維修方便等優(yōu)點(diǎn)，其主要型號(hào)有圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩、直線振動(dòng)篩和共振篩幾種。（1）直

8、線振動(dòng)篩的構(gòu)造n 直線振動(dòng)篩是雙軸振動(dòng)篩的一種。其篩箱振動(dòng)的軌跡是直線，篩面水平安裝，物料在篩面上的移動(dòng)不是依靠篩面的傾角而取決于振動(dòng)的方向角。我國(guó)目前主要生產(chǎn)的使用的直線振動(dòng)篩有吊式（DS式）和座式（ZS型）兩種，它們又分別有單層和雙層兩種。無論是DS型還是ZS型振動(dòng)篩，均由篩箱、激振器及彈簧支撐或吊掛裝置組成，如圖3-4所示。n 篩網(wǎng)是脫水篩的主要工作部件，應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、最大的開孔率且篩孔不易堵塞等性質(zhì)。常用的篩網(wǎng)有板狀篩網(wǎng)、紡織篩網(wǎng)和條縫篩網(wǎng)等，脫水常采用編織篩網(wǎng)和條縫篩網(wǎng)。篩網(wǎng)固定在篩箱上必須張緊，因脫水篩篩孔通常較小，其張緊裝置采用圖3-5所示型式。先將篩網(wǎng)用螺栓經(jīng)壓板固定在

9、框架上，再將框架固定在篩箱上，緊固方式可用壓木和木楔。 n（2）直線振動(dòng)篩的工作原理及應(yīng)用n 直線振動(dòng)篩是利用激振器產(chǎn)生的激振力而使篩箱作做復(fù)印直線運(yùn)動(dòng)的，如圖3-6所示。當(dāng)主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的不平衡重塊相對(duì)同步回轉(zhuǎn)時(shí)，在各瞬時(shí)位置中，離心力沿x-x方向的分力總是相互抵消，而沿y-y方向的分力總是相互疊加，因此形成單一的沿y-y方向的激振力而驅(qū)動(dòng)篩子做直線運(yùn)動(dòng)。n直線振動(dòng)篩的拋射角在30度到65度之間，我國(guó)多采用45度，物料行進(jìn)距離遠(yuǎn)、利于脫水。物料在篩面上的脫水過程，通常分三個(gè)階段：第一段為初步脫水；第二階段為噴洗；第三階段為最終脫水。 二、離心脫水機(jī)二、離心脫水機(jī)n離心脫水機(jī)分為過濾式和沉降式

10、兩大類。 n過濾式離心脫水機(jī)主要用于較粗顆粒物料的脫水 ；n沉降式離心脫水機(jī)主要用于細(xì)顆粒物料的脫水 ； 過濾式離心脫水機(jī)過濾式離心脫水機(jī)按卸料方式可分為慣性卸料、刮刀卸料和振動(dòng)卸料三種。 （一）慣性卸料離心脫水機(jī)和離心脫水的特點(diǎn) 慣性卸料離心機(jī)工作原理如圖3-7所示。其主要工作部件是篩籃，經(jīng)傳動(dòng)軸自電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，濕物料給到篩籃中心，受離心務(wù)的作用被甩到篩籃壁上而形成沉淀物層，水分通過沉淀物層和篩籃上的篩孔排出，從而實(shí)現(xiàn)物料和水分的分離。n（二）刮刀卸料離心脫水機(jī)n 1、與慣性離心脫水機(jī)的主要區(qū)別：是用刮刀把已經(jīng)脫水的物料強(qiáng)近排出的。n 2、刮刀式卸料離心脫水機(jī)的結(jié)構(gòu)（以LL9型為例）n 由

11、五部分組成：傳動(dòng)系統(tǒng)、工作部件、機(jī)殼、隔振裝置和潤(rùn)滑裝置。機(jī)殼為不動(dòng)部件，主要對(duì)篩網(wǎng)起保護(hù)作用并降低從篩縫中甩出的高速水流速度。隔振系統(tǒng)是為了減小離心脫水高速旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)廠房造成的振動(dòng)。潤(rùn)滑系統(tǒng)則是為了保證傳動(dòng)系統(tǒng)靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。傳動(dòng)系統(tǒng)和工作部件是主要的部分。n 傳動(dòng)系統(tǒng)LL9型離心脫水機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件是一根貫穿離心脫水機(jī)的垂直心軸，其外有空心套，下部裝有減速器。空心套軸和心軸通過齒輪與由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的中間軸連接?？招奶着c心軸分別與篩籃和刮刀轉(zhuǎn)子相連，同時(shí)旋轉(zhuǎn)且方向相同。這是由于相連的傳動(dòng)齒輪齒數(shù)不同而得到的。n 工作部件工作部件由篩籃3、鐘形罩5、刮刀轉(zhuǎn)子8、給料分配盤4和篩網(wǎng)9組成。篩籃和刮

12、刀結(jié)構(gòu)如圖3-9所示。n篩籃上有扁鋼焊接成的圓骨架上，上面繞著斷面為梯形的篩條，篩條由拉桿穿在一起，從而構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。篩籃用螺栓安設(shè)在鐘形罩的輪緣上。鐘形罩旋轉(zhuǎn)時(shí)篩籃便一起旋轉(zhuǎn)。篩籃是過濾式離心脫水機(jī)的工作面，必須保證內(nèi)表面呈圓形才能保證篩面與螺旋刮刀之間的間隙。篩籃上的篩條順圓周方向排列，篩條縫隙通常為0.50.35mm。較小的篩縫可減輕篩條的磨損、延長(zhǎng)篩面的壽命，并減少離心液中的固體含量。因此，在保證水分的前題下應(yīng)盡量減小篩縫。n（三）振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)（三）振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)n 振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)比較晚，機(jī)型很多，但主要差別是振動(dòng)系統(tǒng)和激振方法不同。目前生產(chǎn)的振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)的分離因數(shù)

13、一般在60140之間，適用于013mm的物料脫水。n 振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使篩籃既繞軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又沿軸向振動(dòng)，因此，可強(qiáng)化物料的離心脫水作用，并促使篩面上的物料均勻地向前移動(dòng)。物料層抖動(dòng)還有助于清理過濾表面，防止篩面被顆粒堵塞，減輕物料對(duì)篩面的磨損等作用。振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)分臥式和立式兩種。前者有WZL1000型、TWZ1300型等；后者有VC48和VC56等引進(jìn)設(shè)備并已有仿制。我國(guó)的型號(hào)為TZ12和TZ14。n臥式振動(dòng)離心脫水機(jī)的構(gòu)造n 由工作部件、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、振動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)四大部分組成。n 篩籃是離心脫水機(jī)的主要工作部件，由篩座和篩框兩部分組成。如圖3-14所示。篩框是一焊接件

14、，它先將支桿、橫梁和不銹鋼楔形篩條在接角焊機(jī)上焊成扇形篩板，然后壓成弧形并在專用胎具上拼焊而成。篩條按錐母線排列，篩縫寬度為0.25mm。篩籃報(bào)廢也可按工藝要求面定，對(duì)于末精煤脫水，篩縫的磨損極限可定為實(shí)際縫寬度大于0.6mm的數(shù)量超過90%時(shí)報(bào)廢?？捎脴?biāo)準(zhǔn)的篩測(cè)尺檢測(cè)。篩座是一個(gè)鑄鋼件，上有錐形突出部分，可叫做分配錐。它與底座間由四個(gè)羽板相連而鑄成一體。分配錐的作用是用來減少給料對(duì)篩籃底部的沖擊力，并將物料均勻送入篩網(wǎng)。n回轉(zhuǎn)系統(tǒng)是使篩籃旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，包括傳動(dòng)裝置、主軸裝置和支承裝置三部分。n 為了適應(yīng)設(shè)備大型化的發(fā)展，現(xiàn)又研制了TWZ1300型臥式振動(dòng)離心脫水機(jī)。該機(jī)將原來的振動(dòng)系統(tǒng)改為雙質(zhì)

15、量的非線性振動(dòng)系統(tǒng)，并用環(huán)形剪切彈簧代替了原來的短板彈簧，提高了離心脫水機(jī)的工作穩(wěn)定性，改善了其脫水效果。n2、立式振動(dòng)離心脫水機(jī)n 立式振動(dòng)離心脫水機(jī)已從美國(guó)引進(jìn)，其型號(hào)為VC48和VC56兩種。該設(shè)備可用于750.5mm物料的脫水，其結(jié)構(gòu)如圖3-15所示。n其工作原理：其工作原理：物料經(jīng)入料漏斗進(jìn)入離心脫水機(jī)并均勻地分配到篩籃底部。在摩擦力的作用下，逐漸加速并達(dá)到和篩籃同速運(yùn)動(dòng)。篩籃除做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，同時(shí)還做垂直振動(dòng)。物料在振動(dòng)力作用下，沿篩籃表面向上運(yùn)動(dòng)，在此過程中水分通過篩孔排出，脫水后產(chǎn)品最終從篩籃頂部進(jìn)入卸料區(qū)。振動(dòng)作用使物料處于松散狀態(tài)，促進(jìn)固液分離、提高物料脫水的作用。 過濾型離

16、心脫水機(jī)工作效果評(píng)價(jià) n1、過濾型離心脫水機(jī)工作效果的評(píng)價(jià)n 從兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)：一是脫水產(chǎn)品的水分，二是離心液中的固體含量；同時(shí)希望在脫水時(shí)有降灰作用，物料在脫水過程中粉碎程度應(yīng)盡可能地低。理想的離心脫水機(jī)應(yīng)具有脫水后產(chǎn)品水分低、離心液中固體含量低、脫泥降灰效果好和粉碎度低等特點(diǎn)。n 2、離心脫水機(jī)工作效果的影響因素n 機(jī)械結(jié)構(gòu)和工藝條件因素n 機(jī)械結(jié)構(gòu)因素有：n分離因素分離因素反映離心力的大小，它由轉(zhuǎn)速?zèng)Q定并影響脫水后產(chǎn)品的水分。通常產(chǎn)品水分在10%以下時(shí)，再提高分離因素不但不能降低產(chǎn)物水分，反而會(huì)增高離心液中的固體含量而增加物料在離心液中的損失。水分在10%以上時(shí)，提高分離因數(shù)可增強(qiáng)離心機(jī)的脫水作用、降低產(chǎn)品水分。n篩籃的結(jié)構(gòu)參數(shù)由于物料在螺旋卸料離心脫水機(jī)中的運(yùn)動(dòng)速度由篩籃與刮刀的相對(duì)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，所以篩籃的高度和半錐對(duì)螺旋卸料離心脫水機(jī)影響并不大。振動(dòng)離心脫水機(jī)的篩籃高度越大，產(chǎn)品水分越低；而半錐角主要影響離心液中的固體含量，錐角越小離心液中固體含量越低，對(duì)水分影響較小。篩籃直徑主要影響設(shè)備的生產(chǎn)能力。不當(dāng)?shù)靥岣呱a(chǎn)能力，可使篩面上物料層過厚而影響脫水過程順利進(jìn)行，增加脫水后產(chǎn)品水分。n 篩網(wǎng)特征篩網(wǎng)特征主要指篩縫寬度。螺旋卸料離心脫水