脫水與脫水機械

脫水與脫水機械一、水分的賦存形態(tài)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、結合水分、毛細管水分和自由水分。（一）化合水分化合水分，指的是水分和物質按固定的質量比率直接化合而成為新物質的一個組成部分。它們之間結合牢固，只有在加熱到物質晶體被破壞的溫度才能使化合水分釋放出來。（二）結合水分在固體物料和液相水接觸時，在兩相的接觸面上，由于其物理化學性質與固體內部不同，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。結合水分又可細分為強結合水和弱結合水。①強結合水——強結合水又稱吸附結合水，指緊靠顆粒表面與表面直接水化的水分子和稍遠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度，很少受溫度的影響；后者與顆粒表面結合較弱，但仍有較高的粘度和抗剪切強度。②弱結合水——弱結合水，指與顆粒表面結合較弱的這部分結合水，在溫度、壓力出現變化時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部位形的一層水。它具有氫鍵連接的特點，但水分子無定向排列現象。通常，進入雙電層緊密層的水分子為強結合水，在雙電層擴散層上的水分子為弱結合水。結合水與固體結合緊密，不能用機械方法脫除，而應用干燥法只能去除一部分，當物料與濕度大的空氣接觸時那部分水分又會被吸收回來。（三）毛細管水分松散物料的顆粒與顆粒之間有許多孔隙，孔隙較小時可發(fā)生毛細管現象，水分子保留在這些孔隙和孔隙度有關，孔隙度越大可能保留的水分越多。當孔隙度為圓柱形、直徑為d時，由于毛細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：（四）自由水自由水也稱重力水，存大于各種大孔隙中，其運動受重力場控制。自由水是最容易被脫除的水。二、物料的性質對脫水的影響

①

孔隙度——孔隙度大時存在水分多，毛細管作用弱而水分易脫除；孔隙度小時存在水分少，但毛細管作用強水分不易脫除。②

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。③

密度——同樣質量的物質，密度在的其體積越小，其比表面積亦小，吸附的水分也少，一般選煤廠產品水分常比選礦廠產品水分高，正是這個道理。④

潤濕性——潤濕性差的疏水物料，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。⑤

細泥含量——泥質屬親水物料，一方面它充填于物料間隙而使毛細管作用增強，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。⑥

粒度組成——物料的粒度組成越小，其比表面積越大，吸附的水分多且不易脫除；物料的粒度組成均勻時，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，細顆粒充填在粗粒的孔隙中而使顆?？紫段⑿?，毛細管作用增強，其水分難于脫除。粗顆料物料的脫水

固定篩固定篩固定不動，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動的脫水篩之前，用于預先脫水，以減少進入運動脫水篩的水量，提高脫水效率。固定篩可分為條縫篩、弧形篩、和旋流篩等。1、條縫篩條縫篩安裝在運動的脫水篩的給料溜槽上，其寬度與溜槽相等，長度一般不超過2米。如圖3-2所示。篩縫尺寸一般為0.5mm，最高泄水能力達200—300m3/(hm2)，以預先脫水后的產品液固比約為2—3。條縫篩的長度對于脫水有較大的影響，長度不夠脫水效率低，而篩面過長則脫水后的物料容易在篩面上堆積。其長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。

2、弧形篩弧形篩既可用于細粒物料的脫泥、脫水，也可以對懸浮液中細小顆粒進行精確分級，還可用于重介質選礦產品的脫介，其結構如圖3-3所示。構造及給料：弧形篩的篩條由不銹鋼或尼龍制成，截面為長方形或梯形，篩縫寬度一般為0.15—1mm，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0.5—3mm/s；另一種為壓力給料，稱壓力弧形篩，給料壓力為0.1—0.2Mpa，料漿速度一般可達10m/s。

優(yōu)點：結構簡單、輕便、占地面積小、無運動部件和傳動機構，處理能力大。在物料流過篩面時，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，可為篩下產品最大粒度的1.5—2倍。缺點：篩條磨損嚴重，篩面的安裝和維護要求較高。為了延長篩面的使用壽命，不少弧形篩制成可逆轉式，當前一端磨損嚴重后，可將篩面轉動180度后繼續(xù)使用另一端。為了提高分級效率和減輕篩縫堵塞，可在篩面背后加設打擊裝置，使弧形篩產生振動。（二）振動篩振動篩具有工藝效果好、結構簡單、操作維修方便等優(yōu)點，其主要型號有圓運動振動篩、直線振動篩和共振篩幾種。（1）直線振動篩的構造直線振動篩是雙軸振動篩的一種。其篩箱振動的軌跡是直線，篩面水平安裝，物料在篩面上的移動不是依靠篩面的傾角而取決于振動的方向角。我國目前主要生產的使用的直線振動篩有吊式（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。篩網是脫水篩的主要工作部件，應具有足夠的機械強度、最大的開孔率且篩孔不易堵塞等性質。常用的篩網有板狀篩網、紡織篩網和條縫篩網等，脫水常采用編織篩網和條縫篩網。篩網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。先將篩網用螺栓經壓板固定在框架上，再將框架固定在篩箱上，緊固方式可用壓木和木楔。

（2）直線振動篩的工作原理及應用直線振動篩是利用激振器產生的激振力而使篩箱作做復印直線運動的，如圖3-6所示。當主動軸和從動軸的不平衡重塊相對同步回轉時，在各瞬時位置中，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方向的激振力而驅動篩子做直線運動。直線振動篩的拋射角在30度到65度之間，我國多采用45度，物料行進距離遠、利于脫水。物料在篩面上的脫水過程，通常分三個階段：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、離心脫水機離心脫水機分為過濾式和沉降式兩大類。

過濾式離心脫水機主要用于較粗顆粒物料的脫水；沉降式離心脫水機主要用于細顆粒物料的脫水；

過濾式離心脫水機按卸料方式可分為慣性卸料、刮刀卸料和振動卸料三種。

（一）慣性卸料離心脫水機和離心脫水的特點慣性卸料離心機工作原理如圖3-7所示。其主要工作部件是篩籃，經傳動軸自電動機帶動旋轉，濕物料給到篩籃中心，受離心務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，從而實現物料和水分的分離。（二）刮刀卸料離心脫水機1、與慣性離心脫水機的主要區(qū)別：是用刮刀把已經脫水的物料強近排出的。2、刮刀式卸料離心脫水機的結構（以LL—9型為例）由五部分組成：傳動系統(tǒng)、工作部件、機殼、隔振裝置和潤滑裝置。機殼為不動部件，主要對篩網起保護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時對廠房造成的振動。潤滑系統(tǒng)則是為了保證傳動系統(tǒng)靈活運轉。傳動系統(tǒng)和工作部件是主要的部分。①傳動系統(tǒng)——LL—9型離心脫水機傳動系統(tǒng)的主要部件是一根貫穿離心脫水機的垂直心軸，其外有空心套，下部裝有減速器?？招奶纵S和心軸通過齒輪與由電動機帶動旋轉的中間軸連接。空心套與心軸分別與篩籃和刮刀轉子相連，同時旋轉且方向相同。這是由于相連的傳動齒輪齒數不同而得到的。②工作部件——工作部件由篩籃3、鐘形罩5、刮刀轉子8、給料分配盤4和篩網9組成。篩籃和刮刀結構如圖3-9所示。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，從而構成整體結構。篩籃用螺栓安設在鐘形罩的輪緣上。鐘形罩旋轉時篩籃便一起旋轉。篩籃是過濾式離心脫水機的工作面，必須保證內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0.5—0.35mm。較小的篩縫可減輕篩條的磨損、延長篩面的壽命，并減少離心液中的固體含量。因此，在保證水分的前題下應盡量減小篩縫。（三）振動卸料離心脫水機振動卸料離心脫水機比較晚，機型很多，但主要差別是振動系統(tǒng)和激振方法不同。目前生產的振動卸料離心脫水機的分離因數一般在60—140之間，適用于0—13mm的物料脫水。振動卸料離心脫水機的傳動機構，使篩籃既繞軸做旋轉運動又沿軸向振動，因此，可強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。物料層抖動還有助于清理過濾表面，防止篩面被顆粒堵塞，減輕物料對篩面的磨損等作用。振動卸料離心脫水機分臥式和立式兩種。前者有WZL—1000型、TWZ—1300型等；后者有VC—48和VC—56等引進設備并已有仿制。我國的型號為TZ—12和TZ—14。臥式振動離心脫水機的構造由工作部件、回轉系統(tǒng)、振動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)四大部分組成。篩籃是離心脫水機的主要工作部件，由篩座和篩框兩部分組成。如圖3-14所示。篩框是一焊接件，它先將支桿、橫梁和不銹鋼楔形篩條在接角焊機上焊成扇形篩板，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。篩籃報廢也可按工藝要求面定，對于末精煤脫水，篩縫的磨損極限可定為實際縫寬度大于0.6mm的數量超過90%時報廢?？捎脴藴实暮Y測尺檢測。篩座是一個鑄鋼件，上有錐形突出部分，可叫做分配錐。它與底座間由四個羽板相連而鑄成一體。分配錐的作用是用來減少給料對篩籃底部的沖擊力，并將物料均勻送入篩網?；剞D系統(tǒng)是使篩籃旋轉的系統(tǒng)，包括傳動裝置、主軸裝置和支承裝置三部分。為了適應設備大型化的發(fā)展，現又研制了TWZ—1300型臥式振動離心脫水機。該機將原來的振動系統(tǒng)改為雙質量的非線性振動系統(tǒng)，并用環(huán)形剪切彈簧代替了原來的短板彈簧，提高了離心脫水機的工作穩(wěn)定性，改善了其脫水效果。2、立式振動離心脫水機立式振動離心脫水機已從美國引進，其型號為VC—48和VC—56兩種。該設備可用于75—0.5mm物料的脫水，其結構如圖3-15所示。其工作原理：物料經入料漏斗進入離心脫水機并均勻地分配到篩籃底部。在摩擦力的作用下，逐漸加速并達到和篩籃同速運動。篩籃除做旋轉運動外，同時還做垂直振動。物料在振動力作用下，沿篩籃表面向上運動，在此過程中水分通過篩孔排出，脫水后產品最終從篩籃頂部進入卸料區(qū)。振動作用使物料處于松散狀態(tài)，促進固液分離、提高物料脫水的作用。

過濾型離心脫水機工作效果評價

1、過濾型離心脫水機工作效果的評價從兩方面進行評價：一是脫水產品的水分，二是離心液中的固體含量；同時希望在脫水時有降灰作用，物料在脫水過程中粉碎程度應盡可能地低。理想的離心脫水機應具有脫水后產品水分低、離心液中固體含量低、脫泥降灰效果好和粉碎度低等特點。2、離心脫水機工作效果的影響因素機械結構和工藝條件因素機械結構因素有：①分離因素——分離因素反映離心力的大小，它由轉速決定并影響脫水后產品的水分。通常產品水分在10%以下時，再提高分離因素不但不能降低產物水分，反而會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，提高分離因數可增強離心機的脫水作用、降低產品水分。②篩籃的結構參數——由于物料在螺旋卸料離心脫水機中的運動速度由篩籃與刮刀的相對轉速決定，所以篩籃的高度和半錐對螺旋卸料離心脫水機影響并不大。振動離心脫水機的篩籃高度越大，產品水分越低；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，對水分影響較小。篩籃直徑主要影響設備的生產能力。不當地提高生產能力，可使篩面上物料層過厚而影響脫水過程順利進行，增加脫水后產品水分。③篩網特征——篩網特征主要指篩縫寬度。螺旋卸料離心脫