脱水与脱水机械

脱水与脱水机械一、水分的赋存形态物料中的水分,通常有四种形式赋存于物料之中，即化合水分、结合水分、毛细管水分和自由水分。（一）化合水分化合水分，指的是水分和物质按固定的质量比率直接化合而成为新物质的一个组成部分。它们之间结合牢固，只有在加热到物质晶体被破坏的温度才能使化合水分释放出来。（二）结合水分在固体物料和液相水接触时，在两相的接触面上，由于其物理化学性质与固体内部不同，位于固体或液体表面的分子具有表面自由能，将吸引相邻相中的分子，在固体表面形成水化膜。结合水分又可细分为强结合水和弱结合水。①强结合水——强结合水又称吸附结合水，指紧靠颗粒表面与表面直接水化的水分子和稍远离颗粒表面由于偶极分子相互作用而定向排列的水分子。前者由于静电力和氢键力的作用，水分子可牢固地吸附于颗粒表面，此种水具有高粘度和抗剪切强度，很少受温度的影响；后者与颗粒表面结合较弱，但仍有较高的粘度和抗剪切强度。②弱结合水——弱结合水，指与颗粒表面结合较弱的这部分结合水，在温度、压力出现变化时偶极分子之间的连接破坏，使水分子离开颗粒表面而在距其稍远部位形的一层水。它具有氢键连接的特点，但水分子无定向排列现象。通常，进入双电层紧密层的水分子为强结合水，在双电层扩散层上的水分子为弱结合水。结合水与固体结合紧密，不能用机械方法脱除，而应用干燥法只能去除一部分，当物料与湿度大的空气接触时那部分水分又会被吸收回来。（三）毛细管水分松散物料的颗粒与颗粒之间有许多孔隙，孔隙较小时可发生毛细管现象，水分子保留在这些孔隙和孔隙度有关，孔隙度越大可能保留的水分越多。当孔隙度为圆柱形、直径为d时，由于毛细管吸力作用所能保留的水柱高度h可用力平衡条件出，其平衡状态水柱高度如图3-1所示：（四）自由水自由水也称重力水，存大于各种大孔隙中，其运动受重力场控制。自由水是最容易被脱除的水。二、物料的性质对脱水的影响

①

孔隙度——孔隙度大时存在水分多，毛细管作用弱而水分易脱除；孔隙度小时存在水分少，但毛细管作用强水分不易脱除。②

比表面积——它是指单位重量物料所具有的总表面积。比表面积越大，吸附的水分越多且不易脱除。③

密度——同样质量的物质，密度在的其体积越小，其比表面积亦小，吸附的水分也少，一般选煤厂产品水分常比选矿厂产品水分高，正是这个道理。④

润湿性——润湿性差的疏水物料，含水量少且易脱除；而亲水物料的含水量较疏水物料多且脱水较困难。⑤

细泥含量——泥质属亲水物料，一方面它充填于物料间隙而使毛细管作用增强，另一方面它附着在物料颗粒表面而使物料水分增高，这两种情况的水均不容易脱除。⑥

粒度组成——物料的粒度组成越小，其比表面积越大，吸附的水分多且不易脱除；物料的粒度组成均匀时，颗粒间空隙较大，容纳的水分多但却易脱除；若粒度组成不均匀，细颗粒充填在粗粒的孔隙中而使颗粒孔隙微小，毛细管作用增强，其水分难于脱除。粗颗料物料的脱水

固定筛固定筛固定不动，筛面倾斜安装，物料在倾斜的筛面上完全靠自重下滑，水则通过筛孔排除。固定筛主要安装在运动的脱水筛之前，用于预先脱水，以减少进入运动脱水筛的水量，提高脱水效率。固定筛可分为条缝筛、弧形筛、和旋流筛等。1、条缝筛条缝筛安装在运动的脱水筛的给料溜槽上，其宽度与溜槽相等，长度一般不超过2米。如图3-2所示。筛缝尺寸一般为0.5mm，最高泄水能力达200—300m3/(hm2)，以预先脱水后的产品液固比约为2—3。条缝筛的长度对于脱水有较大的影响，长度不够脱水效率低，而筛面过长则脱水后的物料容易在筛面上堆积。其长度一般通过单位面积处理能力、需要排泄总水量和溜槽的宽度而确定。

2、弧形筛弧形筛既可用于细粒物料的脱泥、脱水，也可以对悬浮液中细小颗粒进行精确分级，还可用于重介质选矿产品的脱介，其结构如图3-3所示。构造及给料：弧形筛的筛条由不锈钢或尼龙制成，截面为长方形或梯形，筛缝宽度一般为0.15—1mm，筛条排列成弧形。其给料方式有两种：一种为无压给料，称自流弧形筛，给料速度为0.5—3mm/s；另一种为压力给料，称压力弧形筛，给料压力为0.1—0.2Mpa，料浆速度一般可达10m/s。

优点：结构简单、轻便、占地面积小、无运动部件和传动机构，处理能力大。在物料流过筛面时，比筛孔小得多的微粒都可以滑过筛缝而成为筛上物。通常选用的筛缝，可为筛下产品最大粒度的1.5—2倍。缺点：筛条磨损严重，筛面的安装和维护要求较高。为了延长筛面的使用寿命，不少弧形筛制成可逆转式，当前一端磨损严重后，可将筛面转动180度后继续使用另一端。为了提高分级效率和减轻筛缝堵塞，可在筛面背后加设打击装置，使弧形筛产生振动。（二）振动筛振动筛具有工艺效果好、结构简单、操作维修方便等优点，其主要型号有圆运动振动筛、直线振动筛和共振筛几种。（1）直线振动筛的构造直线振动筛是双轴振动筛的一种。其筛箱振动的轨迹是直线，筛面水平安装，物料在筛面上的移动不是依靠筛面的倾角而取决于振动的方向角。我国目前主要生产的使用的直线振动筛有吊式（DS式）和座式（ZS型）两种，它们又分别有单层和双层两种。无论是DS型还是ZS型振动筛，均由筛箱、激振器及弹簧支撑或吊挂装置组成，如图3-4所示。筛网是脱水筛的主要工作部件，应具有足够的机械强度、最大的开孔率且筛孔不易堵塞等性质。常用的筛网有板状筛网、纺织筛网和条缝筛网等，脱水常采用编织筛网和条缝筛网。筛网固定在筛箱上必须张紧，因脱水筛筛孔通常较小，其张紧装置采用图3-5所示型式。先将筛网用螺栓经压板固定在框架上，再将框架固定在筛箱上，紧固方式可用压木和木楔。

（2）直线振动筛的工作原理及应用直线振动筛是利用激振器产生的激振力而使筛箱作做复印直线运动的，如图3-6所示。当主动轴和从动轴的不平衡重块相对同步回转时，在各瞬时位置中，离心力沿x-x方向的分力总是相互抵消，而沿y-y方向的分力总是相互叠加，因此形成单一的沿y-y方向的激振力而驱动筛子做直线运动。直线振动筛的抛射角在30度到65度之间，我国多采用45度，物料行进距离远、利于脱水。物料在筛面上的脱水过程，通常分三个阶段：第一段为初步脱水；第二阶段为喷洗；第三阶段为最终脱水。二、离心脱水机离心脱水机分为过滤式和沉降式两大类。

过滤式离心脱水机主要用于较粗颗粒物料的脱水；沉降式离心脱水机主要用于细颗粒物料的脱水；

过滤式离心脱水机按卸料方式可分为惯性卸料、刮刀卸料和振动卸料三种。

（一）惯性卸料离心脱水机和离心脱水的特点惯性卸料离心机工作原理如图3-7所示。其主要工作部件是筛篮，经传动轴自电动机带动旋转，湿物料给到筛篮中心，受离心务的作用被甩到筛篮壁上而形成沉淀物层，水分通过沉淀物层和筛篮上的筛孔排出，从而实现物料和水分的分离。（二）刮刀卸料离心脱水机1、与惯性离心脱水机的主要区别：是用刮刀把已经脱水的物料强近排出的。2、刮刀式卸料离心脱水机的结构（以LL—9型为例）由五部分组成：传动系统、工作部件、机壳、隔振装置和润滑装置。机壳为不动部件，主要对筛网起保护作用并降低从筛缝中甩出的高速水流速度。隔振系统是为了减小离心脱水高速旋转时对厂房造成的振动。润滑系统则是为了保证传动系统灵活运转。传动系统和工作部件是主要的部分。①传动系统——LL—9型离心脱水机传动系统的主要部件是一根贯穿离心脱水机的垂直心轴，其外有空心套，下部装有减速器。空心套轴和心轴通过齿轮与由电动机带动旋转的中间轴连接。空心套与心轴分别与筛篮和刮刀转子相连，同时旋转且方向相同。这是由于相连的传动齿轮齿数不同而得到的。②工作部件——工作部件由筛篮3、钟形罩5、刮刀转子8、给料分配盘4和筛网9组成。筛篮和刮刀结构如图3-9所示。筛篮上有扁钢焊接成的圆骨架上，上面绕着断面为梯形的筛条，筛条由拉杆穿在一起，从而构成整体结构。筛篮用螺栓安设在钟形罩的轮缘上。钟形罩旋转时筛篮便一起旋转。筛篮是过滤式离心脱水机的工作面，必须保证内表面呈圆形才能保证筛面与螺旋刮刀之间的间隙。筛篮上的筛条顺圆周方向排列，筛条缝隙通常为0.5—0.35mm。较小的筛缝可减轻筛条的磨损、延长筛面的寿命，并减少离心液中的固体含量。因此，在保证水分的前题下应尽量减小筛缝。（三）振动卸料离心脱水机振动卸料离心脱水机比较晚，机型很多，但主要差别是振动系统和激振方法不同。目前生产的振动卸料离心脱水机的分离因数一般在60—140之间，适用于0—13mm的物料脱水。振动卸料离心脱水机的传动机构，使筛篮既绕轴做旋转运动又沿轴向振动，因此，可强化物料的离心脱水作用，并促使筛面上的物料均匀地向前移动。物料层抖动还有助于清理过滤表面，防止筛面被颗粒堵塞，减轻物料对筛面的磨损等作用。振动卸料离心脱水机分卧式和立式两种。前者有WZL—1000型、TWZ—1300型等；后者有VC—48和VC—56等引进设备并已有仿制。我国的型号为TZ—12和TZ—14。卧式振动离心脱水机的构造由工作部件、回转系统、振动系统、润滑系统四大部分组成。筛篮是离心脱水机的主要工作部件，由筛座和筛框两部分组成。如图3-14所示。筛框是一焊接件，它先将支杆、横梁和不锈钢楔形筛条在接角焊机上焊成扇形筛板，然后压成弧形并在专用胎具上拼焊而成。筛条按锥母线排列，筛缝宽度为0.25mm。筛篮报废也可按工艺要求面定，对于末精煤脱水，筛缝的磨损极限可定为实际缝宽度大于0.6mm的数量超过90%时报废。可用标准的筛测尺检测。筛座是一个铸钢件，上有锥形突出部分，可叫做分配锥。它与底座间由四个羽板相连而铸成一体。分配锥的作用是用来减少给料对筛篮底部的冲击力，并将物料均匀送入筛网。回转系统是使筛篮旋转的系统，包括传动装置、主轴装置和支承装置三部分。为了适应设备大型化的发展，现又研制了TWZ—1300型卧式振动离心脱水机。该机将原来的振动系统改为双质量的非线性振动系统，并用环形剪切弹簧代替了原来的短板弹簧，提高了离心脱水机的工作稳定性，改善了其脱水效果。2、立式振动离心脱水机立式振动离心脱水机已从美国引进，其型号为VC—48和VC—56两种。该设备可用于75—0.5mm物料的脱水，其结构如图3-15所示。其工作原理：物料经入料漏斗进入离心脱水机并均匀地分配到筛篮底部。在摩擦力的作用下，逐渐加速并达到和筛篮同速运动。筛篮除做旋转运动外，同时还做垂直振动。物料在振动力作用下，沿筛篮表面向上运动，在此过程中水分通过筛孔排出，脱水后产品最终从筛篮顶部进入卸料区。振动作用使物料处于松散状态，促进固液分离、提高物料脱水的作用。

过滤型离心脱水机工作效果评价

1、过滤型离心脱水机工作效果的评价从两方面进行评价：一是脱水产品的水分，二是离心液中的固体含量；同时希望在脱水时有降灰作用，物料在脱水过程中粉碎程度应尽可能地低。理想的离心脱水机应具有脱水后产品水分低、离心液中固体含量低、脱泥降灰效果好和粉碎度低等特点。2、离心脱水机工作效果的影响因素机械结构和工艺条件因素机械结构因素有：①分离因素——分离因素反映离心力的大小，它由转速决定并影响脱水后产品的水分。通常产品水分在10%以下时，再提高分离因素不但不能降低产物水分，反而会增高离心液中的固体含量而增加物料在离心液中的损失。水分在10%以上时，提高分离因数可增强离心机的脱水作用、降低产品水分。②筛篮的结构参数——由于物料在螺旋卸料离心脱水机中的运动速度由筛篮与刮刀的相对转速决定，所以筛篮的高度和半锥对螺旋卸料离心脱水机影响并不大。振动离心脱水机的筛篮高度越大，产品水分越低；而半锥角主要影响离心液中的固体含量，锥角越小离心液中固体含量越低，对水分影响较小。筛篮直径主要影响设备的生产能力。不当地提高生产能力，可使筛面上物料层过厚而影响脱水过程顺利进行，增加脱水后产品水分。③筛网特征——筛网特征主要指筛缝宽度。螺旋卸料离心脱