本文關(guān)鍵詞：振動(dòng)強(qiáng)化空氣重介質(zhì)分選機(jī)制及加重質(zhì)回收行為研究

  更多相關(guān)文章： 流態(tài)化 振動(dòng)能量 氣泡 水分傳遞 加重質(zhì)凈化回收

【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài),煤炭高效清潔利用成為煤炭工業(yè)發(fā)展的方向。煤炭洗選加工作為煤炭清潔利用的源頭技術(shù),是煤炭高效潔凈利用的首選方案。由于我國(guó)2/3以上的煤炭資源分布在干旱缺水地區(qū),且部分煤種遇水易泥化,難以采用現(xiàn)行的濕式選煤方法,急需研發(fā)一種高效干法選煤技術(shù)�？諝庵亟橘|(zhì)流化床技術(shù)作為一種理論上理想的干法選煤技術(shù),成為干法選煤研究的熱點(diǎn)。論文針對(duì)空氣重介質(zhì)流化床的研究現(xiàn)狀和存在問題,建立空氣重介質(zhì)流化床分選系統(tǒng),對(duì)空氣重介質(zhì)振動(dòng)流化床的振動(dòng)能量作用機(jī)理和分選特性,以及流化床中粘附加重質(zhì)的干法凈化回收進(jìn)行了深入研究。本文綜合運(yùn)用礦物加工學(xué)、流體力學(xué)、顆粒學(xué)、機(jī)械振動(dòng)學(xué)、電磁學(xué)等多學(xué)科理論對(duì)新型分選流化床的分選特性及加重質(zhì)回收行為進(jìn)行了研究。論文主要包括振動(dòng)能量對(duì)空氣重介質(zhì)流化床分選的作用機(jī)理、新型空氣重介質(zhì)流化床連續(xù)性分選特性、流化床中水分傳遞和加重質(zhì)粘附行為、干法振動(dòng)脫除加重質(zhì)行為、加重質(zhì)干法磁選凈化回收行為等五部分。研究?jī)?nèi)容為:分析振動(dòng)能量在空氣重介質(zhì)流化床中的擴(kuò)散衰減,揭示振動(dòng)能量抑制氣泡生成改善流態(tài)化分選的機(jī)理;考察空氣重介質(zhì)流化床連續(xù)條件下的分選特性,掌握操作參數(shù)對(duì)分選特性的影響規(guī)律;討論水分在流化床中的傳遞及加重質(zhì)粘附行為,明確水分傳遞對(duì)空氣重介質(zhì)流化床分選特性和加重質(zhì)粘附量的影響規(guī)律;研究干法脫除加重質(zhì)行為及其內(nèi)在關(guān)聯(lián)性,闡釋干法振動(dòng)脫介的規(guī)律;探討操作參數(shù)和物料性質(zhì)對(duì)加重質(zhì)干法磁選凈化回收行為的影響,掌握各種因素對(duì)加重質(zhì)干法磁選效果的影響規(guī)律。通過對(duì)空氣重介質(zhì)振動(dòng)流化床分選特性和加重質(zhì)凈化回收行為的研究,為進(jìn)一步優(yōu)化新型空氣重介質(zhì)流化床分選過程提供參考和理論基礎(chǔ)。通過研究,本文取得的主要認(rèn)識(shí)如下:(1)基于機(jī)械壓力波理論及能量耗散分析,闡明了振動(dòng)能量改善分選的實(shí)質(zhì):振動(dòng)能量能夠改善分選在于其周期性變化引起加重質(zhì)顆粒周圍壓力的變化,進(jìn)而造成壓差曳力和摩擦阻力大小比例的變化,從而改變加重質(zhì)的受力動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。引入振動(dòng)能量衰減系數(shù),建立了振動(dòng)能量在空氣重介質(zhì)振動(dòng)流化床中傳遞衰減的動(dòng)力學(xué)微分方程:(2)根據(jù)兩相理論,考慮布風(fēng)板數(shù)目和氣泡實(shí)際形狀,引入尾渦體積分?jǐn)?shù)和尾渦重力,建立了符合空氣重介質(zhì)流化床的初始?xì)馀萆深l率的理論計(jì)算模型:(3)通過分析床體振動(dòng)頻率和初始?xì)馀萆深l率之間的關(guān)系,揭示了振動(dòng)改善流態(tài)化的作用機(jī)理。振動(dòng)具有雙重作用,床體振動(dòng)頻率在氣泡生成頻率一半以上的某個(gè)區(qū)域內(nèi)存在最佳范圍,在此范圍附近振動(dòng)頻率能夠顯著破碎初始?xì)馀�、改善分選精度。利用研制的新型空氣重介質(zhì)振動(dòng)流化床進(jìn)行了分選驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明分選25-13mm粒級(jí)難選煤最小Ep值為0.07g/cm3。(4)研究了新型空氣重介質(zhì)流化床分選系統(tǒng)操作參數(shù)的基本規(guī)律。風(fēng)量相同時(shí),隨振動(dòng)頻率增大,加重質(zhì)循環(huán)量逐漸增加,當(dāng)振動(dòng)頻率大于13.07Hz,加重質(zhì)循環(huán)量迅速增大;振動(dòng)頻率相同時(shí),加重質(zhì)循環(huán)量隨風(fēng)量增加而減小,風(fēng)量大于120m3/h時(shí)減小趨勢(shì)變緩。(5)考察了新型空氣重介質(zhì)流化床分選系統(tǒng)連續(xù)性分選特性。連續(xù)性分選實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,主要操作參數(shù)對(duì)連續(xù)性分選效果的影響規(guī)律與間歇式分選時(shí)的相同,隨風(fēng)量和振動(dòng)頻率增大,分選精度先變好后變差;此新型空氣重介質(zhì)流化床小試系統(tǒng)中相對(duì)較優(yōu)的操作參數(shù)為:風(fēng)量在140m3/h附近、振動(dòng)頻率在12.41Hz左右,此時(shí)相應(yīng)的Ep值為0.08g/cm3;在連續(xù)性分選過程中,重產(chǎn)物平均輸送速度隨振動(dòng)頻率增大而增大,而風(fēng)量對(duì)重產(chǎn)物輸送起著雙重作用。(6)探討了加重質(zhì)水分對(duì)流化和分選的影響,分析了加重質(zhì)與煤炭表面水接觸時(shí)的粘附和水分傳遞行為。加重質(zhì)流化、分選臨界水分分別為0.37%、0.30%;風(fēng)量對(duì)加重質(zhì)具有一定干燥作用,低風(fēng)速時(shí)恒速干燥,高風(fēng)速時(shí)先恒速干燥,再降速干燥;連續(xù)性分選時(shí)加重質(zhì)水分隨分選時(shí)間增加先增大而后趨于平緩。靜態(tài)條件下,隨粘附時(shí)間增加,粘附加重質(zhì)中水分傳遞量和精煤加重質(zhì)粘附量先緩慢增大而后逐漸減小,而矸石加重質(zhì)粘附量逐漸增大。在流化狀態(tài)下,精煤和干、濕加重質(zhì)之間的水分傳遞和粘附行為與靜態(tài)時(shí)一致。在相同矸石表面水時(shí),加重質(zhì)水分高時(shí),粘附加重質(zhì)中水分傳遞量比加重質(zhì)水分低時(shí)小,而加重質(zhì)粘附量反之。隨煤粉含量增加,加重質(zhì)粘附量和粘附加重質(zhì)中水分傳遞量均逐漸減小。(7)單顆粒自由跌落和振動(dòng)跌落實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,同一種加重質(zhì),煤樣表面水分增大或煤樣粒度減小時(shí),加重質(zhì)粘附量增加;在煤樣表面水和粒度一定時(shí),隨振動(dòng)時(shí)間、跌落高度、跌落次數(shù)增加,加重質(zhì)粘附量變小;加重質(zhì)粘附量與振動(dòng)時(shí)間之間存在負(fù)指數(shù)關(guān)系,并根據(jù)振動(dòng)脫介過程建立了物理意義明確的振動(dòng)脫介速率方程:ktCe-g(28)。式中,初始加重質(zhì)粘附量C主要由物性決定;隨煤炭表面水增加或煤炭粒度減小而增大。脫介速率常數(shù)k,主要由操作參數(shù)決定;煤炭粒度減小,k增大;而隨煤炭表面水增加,k變小。(8)以加重質(zhì)粘附量為指標(biāo),將自由跌落和振動(dòng)跌落脫介效果進(jìn)行關(guān)聯(lián),分別建立了自由跌落高度h、次數(shù)n與振動(dòng)脫介時(shí)間t之間的關(guān)聯(lián)式:h-t模型和n-t模型;驗(yàn)證表明模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,n-t模型更適用于自由跌落與振動(dòng)跌落。50-13mm煤樣粒群脫介表明:粒群脫介亦滿足振動(dòng)脫介速率方程,對(duì)粒群脫介行為進(jìn)行了初步預(yù)測(cè),結(jié)果表明可通過單顆脫介與粒群脫介的關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)粒群脫介行為,為研究干法重介質(zhì)分選工藝的脫介提供新的思路。(9)研究了主要因素對(duì)粒群振動(dòng)脫介效果的影響。振動(dòng)頻率對(duì)加重質(zhì)粘附量有一定影響,隨振動(dòng)頻率從10Hz增加到16.67Hz,加重質(zhì)粘附量變小;加重質(zhì)粘附量隨給料速度的增大而增大;當(dāng)給料高度從30cm逐漸增至90cm時(shí),加重質(zhì)粘附量逐漸變小;煤粉混入對(duì)脫介篩脫介有一定加速作用,隨煤粉含量增加,加重質(zhì)粘附量降低,初始加重質(zhì)粘附量變小。(10)分析了加重質(zhì)干法磁選凈化回收的可行性和實(shí)質(zhì),探討了操作參數(shù)對(duì)干法磁選分離煤粉過程的影響。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度降低時(shí),加重質(zhì)回收率、煤粉凈化率和磁選效率均先增大后減小。隨分選時(shí)間增加時(shí),加重質(zhì)回收率先基本不變,而后逐漸下降;煤粉凈化率和磁選效率基本逐漸變小。當(dāng)給料速度增大時(shí),加重質(zhì)回收率、煤粉凈化率和磁選效率均逐漸變小。(11)研究了入料性質(zhì)對(duì)加重質(zhì)干法磁選凈化回收行為的影響。當(dāng)煤粉含量從4%逐漸增加至16%時(shí),加重質(zhì)回收率、煤粉凈化率和磁選效率均逐漸降低。加重質(zhì)水分增加時(shí),加重質(zhì)回收率逐漸下降;而煤粉凈化率和磁選效率先增大而后逐漸下降。加重質(zhì)回收率、煤粉凈化率和磁選效率均隨加熱溫度的升高而逐漸增大。隨煤粉粒度增大和加重質(zhì)粒度的增大,加重質(zhì)回收率、煤粉凈化率和磁選效率先迅速增大后趨于穩(wěn)定。(12)實(shí)驗(yàn)室?guī)接来糯胚x機(jī)正交實(shí)驗(yàn)表明:煤粉含量是影響加重質(zhì)干法磁選凈化回收效果的最主要因素,分選時(shí)間的影響較為顯著,磁場(chǎng)強(qiáng)度影響很小,可忽略不計(jì)。當(dāng)分選時(shí)間75s、煤粉含量14%、到磁體表面距離1cm時(shí),加重質(zhì)回收率、煤粉凈化率、磁選效率分別為91.32%、68.87%、60.19%。
【關(guān)鍵詞】：流態(tài)化 振動(dòng)能量 氣泡 水分傳遞 加重質(zhì)凈化回收
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD455
【目錄】：

• 摘要4-7
• Abstract7-16
• 1 引言16-26
• 1.1 研究背景和意義16-17
• 1.1.1 研究背景16-17
• 1.1.2 研究意義17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外空氣重介流化床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀17-23
• 1.2.1 分選裝置17-18
• 1.2.2 實(shí)驗(yàn)研究18-21
• 1.2.3 理論研究21-22
• 1.2.4 存在問題及未來發(fā)展方向22-23
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線23-25
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容23-24
• 1.3.2 技術(shù)路線24-25
• 1.4 本章小結(jié)25-26
• 2 實(shí)驗(yàn)材料和試驗(yàn)系統(tǒng)26-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料26-30
• 2.1.1 煤樣性質(zhì)26-28
• 2.1.2 加重質(zhì)性質(zhì)28-30
• 2.2 分選系統(tǒng)30-35
• 2.3 本章小結(jié)35-36
• 3 振動(dòng)能量對(duì)空氣重介質(zhì)流化床分選作用機(jī)理研究36-54
• 3.1 振動(dòng)能量在分選流化床中擴(kuò)散機(jī)理36-42
• 3.1.1 機(jī)械壓力波36-37
• 3.1.2 分選裝置簡(jiǎn)化模型及其動(dòng)力學(xué)方程37-38
• 3.1.3 振動(dòng)能量對(duì)加重質(zhì)顆粒運(yùn)動(dòng)影響38-41
• 3.1.4 振動(dòng)能量傳遞衰減動(dòng)力學(xué)微分方程41-42
• 3.2 振動(dòng)能量對(duì)空氣重介質(zhì)流化床氣泡行為及流態(tài)化分選影響42-51
• 3.2.1 空氣重介質(zhì)流化床中氣泡生成規(guī)律研究42-49
• 3.2.2 上升過程中氣泡大小計(jì)算模型49
• 3.2.3 振動(dòng)抑制氣泡生成驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)49-51
• 3.3 振動(dòng)能量改善流化床分選機(jī)制研究51-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 4 新型空氣重介質(zhì)流化床連續(xù)性分選實(shí)驗(yàn)研究54-66
• 4.1 連續(xù)性分選工藝流程54-56
• 4.1.1 連續(xù)性分選工藝流程54-55
• 4.1.2 連續(xù)性給料控制研究55-56
• 4.2 加重質(zhì)循環(huán)量與主要操作參數(shù)之間關(guān)系56-59
• 4.2.1 流化床高與加重質(zhì)初始量之間的關(guān)系56-57
• 4.2.2 振動(dòng)頻率與加重質(zhì)循環(huán)量之間關(guān)系57-58
• 4.2.3 風(fēng)量與加重質(zhì)循環(huán)量之間關(guān)系58-59
• 4.3 連續(xù)性分選特性研究59-64
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)過程59-60
• 4.3.2 結(jié)果分析與討論60-62
• 4.3.3 重產(chǎn)物平均輸送速度研究62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 5 流化床中水分傳遞及加重質(zhì)粘附研究66-80
• 5.1 水分對(duì)加重質(zhì)流化特性和流化床分選特性影響66-67
• 5.2 風(fēng)量對(duì)加重質(zhì)水分干燥作用67-68
• 5.3 水分在連續(xù)性分選過程中傳遞行為68-70
• 5.4 流化床中水分傳遞過程研究70-75
• 5.4.1 煤炭與加重質(zhì)之間靜態(tài)水分傳遞過程70-72
• 5.4.2 煤炭和加重質(zhì)之間的水分傳遞規(guī)律72-74
• 5.4.3 濕矸石和濕加重質(zhì)之間的水分傳遞過程74-75
• 5.5 煤粉對(duì)流化床中水分傳遞過程影響75-78
• 5.5.1 影響加重質(zhì)粘附主導(dǎo)粒度分析75-76
• 5.5.2 煤粉含量對(duì)水分傳遞及粘附行為影響76-78
• 5.6 本章小結(jié)78-80
• 6 干法脫除加重質(zhì)行為研究80-106
• 6.1 實(shí)驗(yàn)樣品及方法80-81
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)樣品80
• 6.1.2 實(shí)驗(yàn)方法80-81
• 6.2 單顆粒自由跌落實(shí)驗(yàn)研究81-85
• 6.2.1 50-25mm時(shí)單顆粒精煤自由跌落脫介實(shí)驗(yàn)81-83
• 6.2.2 25-13mm時(shí)單顆粒精煤自由跌落脫介實(shí)驗(yàn)83-85
• 6.3 單顆粒煤樣振動(dòng)跌落實(shí)驗(yàn)研究85-90
• 6.3.1 不同粒度單顆粒煤樣振動(dòng)脫介實(shí)驗(yàn)85-88
• 6.3.2 不同粒度煤樣單顆粒矸石振動(dòng)脫介實(shí)驗(yàn)88-90
• 6.4 單顆粒自由跌落與振動(dòng)跌落脫介關(guān)聯(lián)90-96
• 6.4.1 自由跌落與振動(dòng)跌落實(shí)驗(yàn)n-t關(guān)系90-93
• 6.4.2 自由跌落與振動(dòng)跌落實(shí)驗(yàn)h-t關(guān)系93-96
• 6.5 粒群振動(dòng)脫介實(shí)驗(yàn)研究96-100
• 6.5.1 粒群振動(dòng)脫介實(shí)驗(yàn)96-99
• 6.5.2 振動(dòng)跌落脫介篩長(zhǎng)預(yù)測(cè)99-100
• 6.6 粒群干法振動(dòng)脫介的影響因素研究100-103
• 6.6.1 振動(dòng)頻率對(duì)干法振動(dòng)脫介影響100-101
• 6.6.2 給料量對(duì)粒群振動(dòng)脫介影響101-102
• 6.6.3 給料高度對(duì)粒群振動(dòng)脫介影響102
• 6.6.4 煤粉含量對(duì)粒群振動(dòng)脫介影響102-103
• 6.7 干法振動(dòng)脫介介耗初步分析103-104
• 6.8 本章小結(jié)104-106
• 7 加重質(zhì)干法磁選凈化回收研究106-128
• 7.1 加重質(zhì)干法磁選凈化回收可行性分析106-108
• 7.1.1 物料性質(zhì)分析106-107
• 7.1.2 工藝及設(shè)備可行性107
• 7.1.3 干式磁選與濕式磁選差異分析107-108
• 7.2 加重質(zhì)干法磁選凈化回收過程分析108-110
• 7.2.1 干法磁選裝置及其磁場(chǎng)特性108-109
• 7.2.2 干法磁選過程中磁鐵礦粉顆粒運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)析109
• 7.2.3 弱磁場(chǎng)時(shí)從磁鐵礦粉中分離煤粉實(shí)質(zhì)分析109-110
• 7.3 加重質(zhì)干法磁選凈化回收影響因素研究110-121
• 7.3.1 操作參數(shù)對(duì)干法磁選效果影響110-115
• 7.3.2 物性對(duì)干法磁選效果影響115-121
• 7.4 加重質(zhì)干法磁選凈化回收正交實(shí)驗(yàn)研究121-126
• 7.4.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)121-122
• 7.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及方差分析122-126
• 7.5 主要問題及建議126
• 7.6 磁選分流介耗初步分析126-127
• 7.7 本章小結(jié)127-128
• 8 結(jié)論與展望128-132
• 8.1 結(jié)論128-130
• 8.2 創(chuàng)新性與展望130-132
• 參考文獻(xiàn)132-142
• 致謝142-146
• 作者簡(jiǎn)介146-147

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 韋魯濱;朱學(xué)帥;劉道春;萬(wàn)光顯;曾鳴;王俊宇;;褐煤流態(tài)化溫和干燥研究[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2014年02期

2 楊旭亮;趙躍民;駱振福;陳增強(qiáng);宋樹磊;段晨龍;;振動(dòng)流態(tài)化的能量傳遞機(jī)制及對(duì)細(xì)粒煤的分選研究[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

3 劉鵬;焦紅光;;高梯度磁選中單顆粒微粉煤的動(dòng)力學(xué)分析[J];礦山機(jī)械;2012年08期

4 劉鵬;焦紅光;陳清如;;永磁高梯度磁選機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及解析[J];礦山機(jī)械;2008年21期

5 李艷強(qiáng);吳超;陽(yáng)富強(qiáng);;微顆粒在表面粘附的力學(xué)模型[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2008年01期

6 庫(kù)建剛;張文彬;;攀枝花鈦磁鐵礦磁鏈模型在受力分析中的應(yīng)用[J];中國(guó)礦業(yè);2007年11期

7 徐守坤,汪英姿,管玉平,陳清如;空氣重介流化床介質(zhì)流動(dòng)和床層密度分布研究[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003年03期

8 楊國(guó)華,趙躍民,陳清如;空氣分級(jí)與空氣重介流化床分選聯(lián)合工藝研究[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2002年06期

9 管玉平,徐守坤,陳清如,趙躍民;空氣重介質(zhì)流化床的雙流體模型及其數(shù)值驗(yàn)證[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2001年06期

10 徐守坤,管玉平,陳清如;空氣重介質(zhì)流化床氣泡行為及其對(duì)分選的影響[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2001年03期

，

本文編號(hào)：959827