气流速度及脉动频率对气流分选效率影响的研究.doc

气流速度及脉动频率对气流分选效率影响的研究 摘要：通过试验就气流速度及脉动频率对气流分选的影响进行了分析，得出了结论。 关键词：气流速度 脉动频率 气流分选效率 气流分选技术从二十世纪初就开始在工业上得到了推广应用。风力摇床及与其相似的风力分选系统的分选形式主要以床式为主，容易造成微细粒物料的损失和粉尘的污染；脉动气流分选系统选择了以柱式分选为主的系统结构，从而可以有效避免以上问题，而且该类系统还具有许多优于传统气流分选系统的特点，比如系统结构简单、加工成本低、操作简单、能耗低、分选介质不用水、分选二次污染小等。这些特点使得柱式脉动气流分选系统在节能减排、资源节约、环境保护等方面都具有明显的优势，具有广阔的应用推广前景。 1 试验物料 本试验研究采用的试验材料为废弃工业催化剂重整物料混合颗粒。该废弃工业催化剂混合颗粒中，重物料部分是1466.78g球状或不规则烧结磁珠，粒度不均，密度约为1.4g/cm3。轻物料部分是2576.00g废弃催化剂，是一种贵金属富集海绵体，呈长条棒状，多孔，密度约为0.75g/cm3，其中含有的贵金属可进行回收提纯。取混合均匀后的物料427.62g进行振筛筛分，套筛孔径分别为5mm、2mm、1mm，振筛时间为3min，筛分结果由筛分为；物料主要集中在-5+2mm和-2+1mm两个粒度级，其中-2+1mm粒级物料最多。 2 试验方法 2.1 试验流程 脉动气流分选颗粒物料的基本流程包括入料准备、气流速度及稳定性调整、脉动频率调整、分选试验和结果分析等过程。试验中采用了实心蝶阀和不同开口度的蝶阀共5组阀门进行了分选试验，试验中统一采用了约为3g/s的入料速度给料35s左右，收集的物料通过初步筛分和手工分拣后用电子天平进行称量。 2.2 试验过程 试验研究的总体思路是对气流速度、脉动频率进行试验，分析其对分选效率的影响规律，并分别对各个因素选定三个因素水平，根据试验结果分析对分选效率的影响。具体安排如下： 2.2.1 在系统气流无脉动的情况下，对物料进行分选，通过改变分选气流的速度来获得不同的分选效果，通过两组平行试验结果分析气流速度对分选效率的影响。 2.2.2 在系统上安装普通蝶阀，在已经确定的三个气流速度水平的条件下，分别通过改变气流脉动频率对物料进行分选试验，分析脉动频率对分选效率的影响。确定作为一个因素之一的脉动频率在三因素试验中合适的三个水平。 3 气流速度对分选效率的影响 空气是气流分选的介质，气流速度的大小是影响分选效率的重要因素。在没有脉动的情况下，通过三组平行试验，分别向系统提供不同气流速度的空气对物料进行分选试验，根据试验结果绘制气流速度大小对分选效率的影响曲线图。（图1） 由图1可以发现，废弃催化剂物料的分选效率随着气流速度的提高呈类抛物线的形式。从气流速度约为5m/s开始，混合物料里的部分轻组分开始随气流向上运动，大部分物料还是会向下沉降；随着气流速度的增加，越来越多的轻组分从混合物料里分离出来随气流向上运动，密度较大的重组分依然会向下沉降至分选设备底部进入重产物收集口，这种现象在气流速度达到9.62m/s附近时最为明显，物料的分选效率达到最大值；此后，随着气流速度的增加，越来越多的小颗粒大密度的组分夹杂在轻组分中随气流上升进入轻产物，使得分选效率开始下降。其中最好的分选效率达到95.47%。故可以选择8.49m/s、9.62m/s和10.75m/s三个气流速度作为后续三因素试验中分选气流速度因素的三个水平。 4 脉动频率对物料分选效率的影响 在主动脉动气流分选系统上安装普通蝶阀，普通蝶阀在分选过程中产生的气流波形为类似正弦曲线波，气流速度最低可为0m/s，最高气流速度根据供风量的调节而定，其大致波形图如图1所示。 分别在已经确定的气流速度8.49m/s、9.62m/s和10.75m/s条件下，改变脉动频率对物料进行分选试验，绘制出脉动频率对分选效率的影响图。（图2） 试验中可以看到，随着脉动频率的不断增高，物料在分选管道里上下震荡的区域范围越来越小，物料的分层和分离效果越来越明显，而当脉动气流达到一定高的脉动频率后，物料在分选区域中混乱程度很大，尤其是一些小颗粒重产物会夹杂在向上的物料中进入轻产物，这就使轻产物的品位下降，也影响了重颗粒进入重产物区域的过程，同样造成了分选效率下降。 以气流速度为8.49m/s时的分选为例，在没有脉动作用时，物料的分选效率为94.80%；脉动频率为0.85hz时，物料的分选效率为89.43%；随着脉动频率的提高，物料的分选效率逐步增加到了98.20%，但在增加的过程中有不太明显的波动现象；脉动频率再进一步增加，物料的分选效率开始下降，在脉动频率达到5.94hz时，物料分选效率下降为96.64%。图中的三条分选曲线可知，当系统的脉动频率超过一定值之