试验中所用煤泥的性质试验用煤泥来自唐山矿务局赵各庄选煤厂。
该选矿厂浮选精煤灰分为10.78%,精煤产率为45.53%。煤泥灰分含量为22.88%,全硫含量为0.9476%,可选程度为难选。水射流粉碎的机理水射流粉碎机是基于冲击粉碎的原理设计的,即水射流对颗粒主要起加速作用,颗粒粉碎主要是高速运动的颗粒与靶之间以及颗粒间的冲击作用。假设颗粒的质量为mp,密度为ρp,波速为c,冲击速度为up。则颗粒与靶冲击前具有动能为:W=mpu2p/2假设颗粒与靶进行正碰撞,撞击发生时,在撞击面产生一扰动,这种扰动在靶上是顺着方向传播的顺波,在颗粒中是逆着方向传播的逆波。
当颗粒与靶冲击时,靶表面的质点速度几乎为零,所以颗粒的波后质点速度也为零。根据动量守恒条件下可得到颗粒的冲击压力为:Pp=ρpcup式中,Pp为颗粒与靶的冲击压力。由上式可知,颗粒与靶的冲击力与颗粒速度、波速、密度成正比。一般情况下煤颗粒的波速在4000m/s左右,密度在1500kg/m3左右。在我们的试验中,泵的工作压力为46MPa,水射流的速度为300m/s,射流加速颗粒使颗粒的速度达到水射流速度的70%。由上式可得到的冲击压力为1260MPa,比水射流的压力大26倍,颗粒在如此大的压缩应力作用下,会产生强烈粉碎。水射流粉碎过程中,强烈的冲击作用是颗粒粉碎的主要因素,同时喷嘴出口的空化作用、射流速度边界层的剪切作用、水锲作用以及颗粒间的碰撞摩擦对颗粒粉碎都有一定的促进作用。为了研究水射流粉碎与传统的磨机粉碎后对颗粒微观形貌的影响,作者用扫描电镜(ScanningElectronicMicroscopeSEM)分析了水射流粉碎后细煤泥颗粒的微结构。
射流粉碎后细煤颗粒依然完好地保持着煤的天然颗粒形貌和表面光泽,而球磨机湿磨后的细煤颗粒则完全失去了煤颗粒的天然形貌。造成上述差异的主要原因是由于颗粒粉碎机理的不同。试验中还发现球磨机湿磨过的煤泥,不论其精矿还是尾矿燃烧后的灰都是红褐色,而水射流粉碎后的煤泥,其精煤和尾矿的颜色是灰白色。该事实说明了,在球磨机湿磨的过程中有一定量的铁进入了细煤颗粒中,对粉碎后的煤泥造成了污染。这种现象应归因于煤在球磨机中长时间反复的研磨造成的。