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螺旋溜槽用于提纯电石渣分离效率高

电石制备乙炔气产生的废渣,通常以填埋为主要处理方式,占用土地并且污染环境。我国电石的消耗量巨大,因此电石渣废弃物污染的问题十分严峻。电石渣的主要成分是Ca(OH)2,提纯后可用于生产水泥或作为其他工业的原材料。使用化学方法对电石渣进行提纯成本巨大,目前无法 产业化,因此 电石渣的物理提纯对电石渣资源的循环利用具有重要的意义。

螺旋溜槽

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1、螺旋溜槽提纯电石渣的可行性

电石渣样本经烘干机烘干后,按粒径范围分组,使用标准盐酸溶液进行滴定,测出样本中Ca(OH)2的含量,通过磁选测得样本不同粒级范围内铁的含量。根据试验结果,若将粒径小于45μm的电石渣提纯后,再通过磁选除铁,能得到纯度在95%以上的Ca(OH)2,可以直接用于电石的制备, 产业循环。

2、螺旋溜槽结构参数的确定

配置 浓度为15%的电石渣浆,测得其密度为1230kg/m3,黏度为0.0018Pa·s,操作压力定为0.1MPa。为保证Ca(OH)2的纯度达到95%以上,将分离粒径设置为40μm。在本文中选用标准型螺旋溜槽(锥角=10°),螺旋溜槽的进口直径、溢流管直径、圆柱段长度及溢流管插入深度等结构尺寸,采用Rietema给出的 值。

相对于单进口螺旋溜槽,对称进口螺旋溜槽具有更好的流场对称性,减小了湍动能的损失,从而提高了螺旋溜槽的分离精度并且降低了能耗。因此,我们选用对称进口的螺旋溜槽进行分析。对于进口的形状,前人研究指出,相对于圆形进口,矩形进口具有更高的分离效率。主要原因是:由于矩形进口能够和螺旋溜槽壁面有更好的接触,有效地避免进料短路产生的死区,使进口区域的流场更加稳定;其次,为了不使进口射流冲击溢流管壁而产生流场紊乱,选择狭长的矩形进口较为适宜,长边应紧贴螺旋溜槽壁面。矩形进口的尺寸通过当量直径公式进行换算,长宽比定为2:1。

3、螺旋溜槽溢流跑粗原因及结构优化

以往的研究表明,螺旋溜槽在工作时,溢流会夹带一些粗颗粒,这种现象称之为溢流跑粗。溢流跑粗是造成旋流器分离精度降低的主要原因,严重的影响了旋流器的分离 。造成溢流跑粗的原因主要有两个:1.螺旋溜槽内流场存在盖下短路流,被卷入短路流的粗颗粒不经过分离直接进入内旋流,造成溢流跑粗;2.螺旋溜槽底流区域因分离作用会聚集大量的粗颗粒,部分粗颗粒被空气柱上升气 生的负面涡流带入溢流中, 造成溢流跑粗。

针对溢流跑粗的两种成因,我们采用溢流管外壁环形齿与中心柱配合使用的方式,对螺旋溜槽进行优化,以减小溢流跑粗的不利影响。优化后的螺旋溜槽结构中,溢流管外壁环形齿能够有效地抑制甚至消除短路流,从而消除短路流造成的溢流跑粗;而中心柱会代替空气柱的位置,阻碍空气柱的湍动,使空气柱的形状、大小较为稳定,减少因空气柱湍动造成的溢流跑粗。

螺旋溜槽经过优化后,其柱段区域流体的湍流强度降低,而锥段流体的湍流强度增加,并且两旋流器锥段的湍流强度均大于柱段。研究表明,较高的湍流强度导致旋流器的分离效率降低,颗粒的分离粒度随着湍流强度的增加而增大。因此,螺旋溜槽经过优化后,其柱段区域流体的稳定性增加,锥段流体的稳定性相对减弱。

通过研究,我们确定了螺旋溜槽对电石渣颗粒进行提纯的方案是可行的,并能够达到不错的分离精度。而后我们又针对螺旋溜槽溢流跑粗的原因,对螺旋溜槽的结构进行了优化,结果表明:螺旋溜槽在增加环形齿和中心柱之后,其内流场压降减小,能耗降低,离心力变大,分离效率提高,达到了对螺旋溜槽的优化目的。使用环形齿和中心柱优化后的螺旋溜槽对电石渣进行分离,能够达到更高的分离精度,并且具有更高的分离效率。更多详情欢迎咨询红星机器厂家

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