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沉降离心脱水机的工作原理及分级粒度的确定(转载)
细颗粒物料的脱水较为困难，采用的脱水机械主要有：沉降式离心脱水机、真空过滤机和压滤机等。
一、沉降式离心脱水机
沉降式离心脱水机，是利用离心力使混合物中的固体浓缩并沉降在筒壁上、用螺旋刮刀进行卸料的一种脱水设备。它主要用于含固体较多的脱水以及洗水的澄清。其入料粒度上限一般为1—3mm，但有时也可达13mm。
（一）沉降式离心脱水机的工作原理
需进行固液分离的混合物由中心入料管给入，在轴壳内初步加速后， 经螺放转子上的喷料口6进入分离转筒 内，在离心力作用下，物料被甩到转筒壁 上，形成环状沉淀层。再由螺放转子将其 从沉淀区运至干燥区，进一步挤压脱水后 由沉淀 物排出口排出。在沉淀物形成过程中，外转筒1中的液体不断澄清，并连续 向溢流口流动，最终从溢流口排出，从而实现固液分离。物料在机中的脱水分两个阶段，第一阶段是固体颗粒在沉降区受离心力作用进行沉降、形成沉淀层；第二阶段为挤压脱水，由螺旋转子的挤压作用，挤出沉淀物间隙中的残余物水分。第一阶段是主要的脱水过程。
（二）分级粒度的确定
沉降型离心脱水机与过滤离心脱水机不同，其粒度不是由筛孔或筛缝大小控制，而是由颗粒在离心力场中的沉降速度决定的。图3-17所示为沉降时间计算图。借用重力场中的沉降速度公式计算颗粒的离心沉降速度，其重力加速度改用离心加速度处理悬浮液时，由于粒度很细，雷诺数Re 常小于1。因此，离心沉降速度v0用斯托克斯公式计算：
υ0用斯托克斯公式计算:
υ0=d2(δ-△)ω2R/(18μ)
式中：d—颗粒的直径，cm
δ—颗粒的密度，g/cm3
Δ—水的密度，g/cm3
ω—颗粒旋转的角速度，rad/s
R—颗粒重心处的半径，cm
μ—液体的动力粘度，Pa·s
颗粒在沉降式离心脱水机中的干扰沉降速度υH为：
υH=θnυ0
式中：θ——松散系数；
n——指数（n=2.5—3.5）
由上式可见，颗粒的沉降速度随旋转半径R的改变而变化。沉降速度的变化见图3-17，其速度方程为：
υ=dR/dt???? 上式积分，可得颗粒从液面离心沉降到转筒壁所需时间：
t=∫R1R2dR/υ??? -----------------①
式中：R1——液面处的半径，cm；
R2——转筒内壁半径，cm。
经变换，得：
υ=d2(δ-△)ω2Rθn/(18μ)
α=d2(δ-△)ω2θn/(18μ)
则：υ=αR
代入式①中，即可求出颗粒自R1沉降到R2处所经历的时间t1：
t1=18μ/[d2(δ-△)ω2]lnR1/R2，s
即t1=1/αlnR1/R2，s
如果混合物浓度很小，θ≈1，得：
t1=18μ/[d2(δ-△)ω2θn]lnR1/R2，s
为了使物料在离心脱水机中有足够的脱水时间，物料在离心机中的停留时间必须大于t1，否则物料来不及沉淀，即会随溢流水排出。
当颗粒沿离心脱水机轴向运动的水平速度为νh、沉降区长度为l时，则颗粒经沉降区至排出所需时间为t2：
t2=l/vh,s
vh可由离心脱水机所处理的矿浆量求出。
根据分级粒度的定义，可以得到t1 =t2时的粒度：
l/vh =18μ/[d2(δ-△)ω2θn]lnR1/R2
d为分级粒度。为达到较好的控制粒度，必须使t2≥t1。可在沉降型离心脱水机中添加絮凝剂，来达到获得澄清的离心液。
（三）沉降式离心脱水机的构造
分顺流式和逆流式两种。顺流型入料从转筒大端给入，沉淀物和澄清水同向运动，澄清水再返回从大端溢流排出；而逆流型入料从中部给入，沉淀物和澄清向相反方向运动。以顺流TC型沉降式离心脱水机为例。如图3-18所示。
①转筒——转筒形状为圆柱—圆锥形，两端支撑在主轴承上。圆锥形端部设有沉淀物排出口，用闸板调节溢流口的高低。改变溢流口的大小，脱水区和干燥区的长度比例也相应改变。
②螺旋转子——螺旋转子的轴承与围绕在螺旋转子轴壳外部的螺旋叶片两端相接。轴颈一端与减速器相连，另一端为空心轴，并设有给料管。
③传动装置——转筒由电动机直接带动，螺旋转子则由电动机通过齿轮减速器带动两者的旋转速度有一个速度差2%，即螺旋转子每分钟比转筒慢2%，使转筒和螺旋转子之间产生相对运动，借以将沉淀在筒壁的物料推移到转筒小端排出。
（四）沉降过滤式离心脱水机
１、工作原理如图3-19所示。
矿浆经给料管给入离心脱水机转鼓锥段中部，依靠转鼓高速旋转产生的离心力而使固体在沉降段进行沉降并脱除大部分不分。沉降至转鼓内壁 的物料，依靠与转鼓同方向旋转，但速度低于转鼓2%的螺旋转子推到离心过滤脱水段。在离心力的作用下物料进一步脱水，脱水后的物料经排料口排出。由溢流口排出的离心液含有少量微细颗粒，而由过滤段排出的离心液通常含固体量较高，需进一步处理。
２、该离心脱水机沉淀物的水分约比沉降式离心脱水机低大约一半。常用于浮选精煤、浮选尾煤和旋流器底流的脱水。型号有：国产ＴＣＬ型、ＷＬＧ型和美国伯德、等沉降过滤式离心脱水机用于脱水作业。
３、两者比较：生产实践表明，沉降式离心机与过滤式离心机处理细颗粒都很有效，但两种离心机不能互相代替，各有最佳的使用条件。处理－0.5mm细粒级煤泥，当－0.045mm（３２５网目）粒级含量不超过２０％时，所需离心强度在２５０—５００就可实现固液分离，这时选用沉降过滤式离心机较为合理；若－0.045mm含量大于５０％时，固液分离困难，这时就应选择离心强度大的沉降式离心脱水机。
一、沉降式离心脱水机
沉降式离心脱水机，是利用离心力使混合物中的固体浓缩并沉降在筒壁上、用螺旋刮刀进行卸料的一种脱水设备。它主要用于含固体较多的脱水以及洗水的澄清。其入料粒度上限一般为1—3mm，但有时也可达13mm。
（一）沉降式离心脱水机的工作原理
需进行固液分离的混合物由中心入料管给入，在轴壳内初步加速后， 经螺放转子上的喷料口6进入分离转筒 内，在离心力作用下，物料被甩到转筒壁 上，形成环状沉淀层。再由螺放转子将其 从沉淀区运至干燥区，进一步挤压脱水后 由沉淀 物排出口排出。在沉淀物形成过程中，外转筒1中的液体不断澄清，并连续 向溢流口流动，最终从溢流口排出，从而实现固液分离。物料在机中的脱水分两个阶段，第一阶段是固体颗粒在沉降区受离心力作用进行沉降、形成沉淀层；第二阶段为挤压脱水，由螺旋转子的挤压作用，挤出沉淀物间隙中的残余物水分。第一阶段是主要的脱水过程。
（二）分级粒度的确定
沉降型离心脱水机与过滤离心脱水机不同，其粒度不是由筛孔或筛缝大小控制，而是由颗粒在离心力场中的沉降速度决定的。图3-17所示为沉降时间计算图。借用重力场中的沉降速度公式计算颗粒的离心沉降速度，其重力加速度改用离心加速度处理悬浮液时，由于粒度很细，雷诺数Re 常小于1。因此，离心沉降速度v0用斯托克斯公式计算：
υ0用斯托克斯公式计算:
υ0=d2(δ-△)ω2R/(18μ)
式中：d—颗粒的直径，cm
δ—颗粒的密度，g/cm3
Δ—水的密度，g/cm3
ω—颗粒旋转的角速度，rad/s
R—颗粒重心处的半径，cm
μ—液体的动力粘度，Pa·s
颗粒在沉降式离心脱水机中的干扰沉降速度υH为：
υH=θnυ0
式中：θ——松散系数；
n——指数（n=2.5—3.5）
由上式可见，颗粒的沉降速度随旋转半径R的改变而变化。沉降速度的变化见图3-17，其速度方程为：
υ=dR/dt???? 上式积分，可得颗粒从液面离心沉降到转筒壁所需时间：
t=∫R1R2dR/υ??? -----------------①
式中：R1——液面处的半径，cm；
R2——转筒内壁半径，cm。
经变换，得：
υ=d2(δ-△)ω2Rθn/(18μ)
α=d2(δ-△)ω2θn/(18μ)
则：υ=αR
代入式①中，即可求出颗粒自R1沉降到R2处所经历的时间t1：
t1=18μ/[d2(δ-△)ω2]lnR1/R2，s
即t1=1/αlnR1/R2，s
如果混合物浓度很小，θ≈1，得：
t1=18μ/[d2(δ-△)ω2θn]lnR1/R2，s
为了使物料在离心脱水机中有足够的脱水时间，物料在离心机中的停留时间必须大于t1，否则物料来不及沉淀，即会随溢流水排出。
当颗粒沿离心脱水机轴向运动的水平速度为νh、沉降区长度为l时，则颗粒经沉降区至排出所需时间为t2：
t2=l/vh,s
vh可由离心脱水机所处理的矿浆量求出。
根据分级粒度的定义，可以得到t1 =t2时的粒度：
l/vh =18μ/[d2(δ-△)ω2θn]lnR1/R2
d为分级粒度。为达到较好的控制粒度，必须使t2≥t1。可在沉降型离心脱水机中添加絮凝剂，来达到获得澄清的离心液。
（三）沉降式离心脱水机的构造
分顺流式和逆流式两种。顺流型入料从转筒大端给入，沉淀物和澄清水同向运动，澄清水再返回从大端溢流排出；而逆流型入料从中部给入，沉淀物和澄清向相反方向运动。以顺流TC型沉降式离心脱水机为例。如图3-18所示。
①转筒——转筒形状为圆柱—圆锥形，两端支撑在主轴承上。圆锥形端部设有沉淀物排出口，用闸板调节溢流口的高低。改变溢流口的大小，脱水区和干燥区的长度比例也相应改变。
②螺旋转子——螺旋转子的轴承与围绕在螺旋转子轴壳外部的螺旋叶片两端相接。轴颈一端与减速器相连，另一端为空心轴，并设有给料管。
③传动装置——转筒由电动机直接带动，螺旋转子则由电动机通过齿轮减速器带动两者的旋转速度有一个速度差2%，即螺旋转子每分钟比转筒慢2%，使转筒和螺旋转子之间产生相对运动，借以将沉淀在筒壁的物料推移到转筒小端排出。
（四）沉降过滤式离心脱水机
１、工作原理如图3-19所示。
矿浆经给料管给入离心脱水机转鼓锥段中部，依靠转鼓高速旋转产生的离心力而使固体在沉降段进行沉降并脱除大部分不分。沉降至转鼓内壁 的物料，依靠与转鼓同方向旋转，但速度低于转鼓2%的螺旋转子推到离心过滤脱水段。在离心力的作用下物料进一步脱水，脱水后的物料经排料口排出。由溢流口排出的离心液含有少量微细颗粒，而由过滤段排出的离心液通常含固体量较高，需进一步处理。
２、该离心脱水机沉淀物的水分约比沉降式离心脱水机低大约一半。常用于浮选精煤、浮选尾煤和旋流器底流的脱水。型号有：国产ＴＣＬ型、ＷＬＧ型和美国伯德、等沉降过滤式离心脱水机用于脱水作业。
３、两者比较：生产实践表明，沉降式离心机与过滤式离心机处理细颗粒都很有效，但两种离心机不能互相代替，各有最佳的使用条件。处理－0.5mm细粒级煤泥，当－0.045mm（３２５网目）粒级含量不超过２０％时，所需离心强度在２５０—５００就可实现固液分离，这时选用沉降过滤式离心机较为合理；若－0.045mm含量大于５０％时，固液分离困难，这时就应选择离心强度大的沉降式离心脱水机。