一种煤炭浮沉试验演示装置及方法与流程

文档序号：12677623阅读：517来源：国知局

本发明属于煤炭浮沉试验技术领域，具体涉及一种煤炭浮沉试验演示装置及方法。

背景技术：

当散体物料置于一定密度的重液中时，根据阿基米德定律，密度大于重液密度的颗粒将下沉(沉物)，密度小于重液密度的颗粒则上浮(浮物)，密度与重液密度接近或相同的颗粒将处于悬浮状态。对选煤来说，煤炭密度与质量之间具有很强的相关性，这也是采用重力分选获得较高质量精煤产品的依据。根据上述原理，使用特制的工具在不同密度的重液中捞起不同密度物料的实验即为浮沉实验。

浮沉试验是对跳汰、重介质等洗选工艺的最具有指导生产作用的试验之一，为有效地指导生产，确定原煤性质，一般要求每月至少对入洗原煤进行月初、月底两次以上的浮沉试验，如果遇上煤质波动较大的情况则需要增加试验次数。为了使试验数据更加贴近实际情况，每次试验煤量要求煤样在200kg以上，否则试验数据误差较大。因此，煤炭浮沉试验是选煤领域最基础最重要的实验之一，是选煤技术专业学员必须掌握的实验。

目前煤炭浮沉试验均为人工操作，试验介质即重液通常采用强腐蚀性的氯化锌配置，因此，在重液的制备和进行试验时，为了避免氯化锌与皮肤、衣服接触，必须穿胶靴、戴口罩、戴胶皮手套和防护眼镜以及系胶皮围裙等；同时，试验器具如重液桶、网底桶等比较笨重，试验过程中劳动量很大。

在进行煤炭浮沉试验教学时，学员较多，出于对知识的渴求，往往会聚拢于试验操作中心，学员初步学习时，操作生疏不熟练，易造成重液介质外溅，而强腐蚀性的氯化锌重液如果溅出到聚拢在一起的学员皮肤甚至脸上，则会造成严重的安全事故。同时，现有的操作形式不利于知识的直观传授，盛放重液的桶往往为不锈钢材质，并且煤炭本身会使氯化锌重液变浑浊，因此现有操作试验装置及方法，学员无法直观地观察到煤炭在重液中的分层现象，对试验的原理及操作要点认识性不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种成本低廉、安全性高、直观性强、适用性强、操作简便的煤炭浮沉试验演示装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种煤炭浮沉试验演示装置，其特征在于：包括水箱、脉冲泵、水泵和浮沉箱，所述水箱的下部通过第一管路与脉冲泵的进水口相连，所述脉冲泵的出水口通过第二管路与浮沉箱的底部相连，所述水箱的底部通过第三管路与水泵的进水口相连，所述水泵的出水口通过第四管路与浮沉箱的上部相连，所述浮沉箱的上部设置有溢流堰，所述浮沉箱内设置有搅拌器、高密度PVC颗粒、中密度PVC颗粒和低密度PVC颗粒，所述溢流堰的下方设置有浮物收集箱，所述浮物收集箱的底部设置有回流管路，所述回流管路上设置有回流阀门，所述第三管路上设置有水平流逆止阀，所述第二管路上设置有上升流逆止阀。

上述的一种煤炭浮沉试验演示装置，其特征在于：所述高密度PVC颗粒、中密度PVC颗粒和低密度PVC颗粒的数量均为多个，所述高密度PVC颗粒的密度为1.1kg/L～1.2kg/L，所述中密度PVC颗粒的密度为1.0kg/L，所述低密度PVC颗粒的密度为0.8kg/L～0.9kg/L。

上述的一种煤炭浮沉试验演示装置，其特征在于：所述高密度PVC颗粒、中密度PVC颗粒和低密度PVC颗粒的粒度均为13mm～25mm。

上述的一种煤炭浮沉试验演示装置，其特征在于：所述浮物收集箱的下部内设置有第一筛网，所述浮沉箱的下部内设置有第二筛网。

上述的一种煤炭浮沉试验演示装置，其特征在于：所述第一筛网和第二筛网的筛孔直径均为0.5mm。

上述的一种煤炭浮沉试验演示装置，其特征在于：与所述浮沉箱相连的第四管路的一端和溢流堰相对设置。

上述的一种煤炭浮沉试验演示装置，其特征在于：所述水箱、浮沉箱和浮物收集箱均为透明有机玻璃箱。

上述的一种煤炭浮沉试验演示装置，其特征在于：所述高密度PVC颗粒为黑色高密度PVC颗粒，所述中密度PVC颗粒为灰色中密度PVC颗粒，所述低密度PVC颗粒为白色低密度PVC颗粒。

另外，本发明还提供了一种利用上述装置进行煤炭浮沉试验演示的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将水箱加满水，将高密度PVC颗粒、中密度PVC颗粒和低密度PVC颗粒均给入到浮沉箱中；

步骤二、开启上升流逆止阀，启动脉冲泵，将水箱中的水给入到浮沉箱中，当水到达溢流堰时关闭脉冲泵；

步骤三、启动搅拌器，低速搅拌3～5分钟后关闭搅拌器，静置3～5分钟，使不同密度的PVC颗粒在浮沉箱内按密度分层；

步骤四、开启水平流逆止阀，启动水泵和脉冲泵，浮于浮沉箱水面的低密度PVC颗粒受到水泵的水平流冲洗和脉冲泵的上升流冲洗组合作用而通过溢流堰排出至浮物收集箱中；

步骤五、开启回流阀门，则浮物收集箱中的水通过回流管路自流至水箱中，将低密度PVC颗粒从浮物收集箱中取出收集，从而完成煤炭浮沉试验演示过程。

上述的一种煤炭浮沉试验演示方法，其特征在于：步骤三中所述搅拌器的搅拌转速为50r/min～150r/min。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明结构简单、设计合理且使用操作方便。

2、本发明在浮沉箱中加入搅拌器，结合脉冲水流作用，代替人工搅拌分层，操作方便。

3、本发明试验演示装置运行中以水代替强腐蚀性的氯化锌重液，进行教学或演示时，操作安全，且节约了购买药剂的成本。

4、本发明以不同密度的PVC颗粒代替煤炭进行浮沉试验演示，对介质无污染，演示性强，且可重复利用。

5、本发明水箱、浮沉箱、浮物收集箱均为有机玻璃材质，方便观察分层现象。

6、本发明制作方便，易于安装，成本低。

综上所述，本发明以水代替强腐蚀性的氯化锌重液，安全可靠；以不同密度的PVC颗粒代替煤炭，模拟进行浮沉试验，能够很好地达到演示效果，还可重复利用，节约资源。通过本装置进行煤炭浮沉试验的教学或原理演示用，可直观地演示煤炭的浮沉分层过程，安全系数高，成本低。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明:

1—水箱； 2—回流管路； 3—回流阀门；

4—浮物收集箱； 5—溢流堰； 6—搅拌器；

7—浮沉箱； 8—高密度PVC颗粒； 9—中密度PVC颗粒；

10—低密度PVC颗粒； 11—第一管路； 12—脉冲泵；

13—第二管路； 14—第三管路； 15—水泵；

16—第四管路； 17—水平流逆止阀； 18—上升流逆止阀；

19—第一筛网； 20—第二筛网。

具体实施方式

本发明对煤炭浮沉试验演示装置通过实施例1进行描述。

实施例1

如图1所示的一种煤炭浮沉试验演示装置，包括水箱1、脉冲泵12、水泵15和浮沉箱7，所述水箱1的下部通过第一管路11与脉冲泵12的进水口相连，所述脉冲泵12的出水口通过第二管路13与浮沉箱7的底部相连，所述水箱1的底部通过第三管路14与水泵15的进水口相连，所述水泵15的出水口通过第四管路16与浮沉箱7的上部相连，所述浮沉箱7的上部设置有溢流堰5，所述浮沉箱7内设置有搅拌器6、高密度PVC颗粒8、中密度PVC颗粒9和低密度PVC颗粒10，所述溢流堰5的下方设置有浮物收集箱4，所述浮物收集箱4的底部设置有回流管路2，所述回流管路2上设置有回流阀门3，所述第三管路14上设置有水平流逆止阀17，所述第二管路13上设置有上升流逆止阀18。

本实施例中，所述高密度PVC颗粒8、中密度PVC颗粒9和低密度PVC颗粒10的数量均为多个，所述高密度PVC聚氯乙烯颗粒8的密度为1.1kg/L～1.2kg/L，所述中密度PVC颗粒9的密度为1.0kg/L，所述低密度PVC颗粒10的密度为0.8kg/L～0.9kg/L；所述高密度PVC颗粒8、中密度PVC颗粒9和低密度PVC颗粒10的粒度均为13mm～25mm。

本实施例中，所述浮物收集箱4的下部内设置有第一筛网19，所述浮沉箱7的下部内设置有第二筛网20；所述第一筛网19和第二筛网20的筛孔直径均为0.5mm。

本实施例中，与所述浮沉箱7相连的第四管路16的一端和溢流堰5相对设置。

本实施例中，所述水箱1、浮沉箱7和浮物收集箱4均为透明有机玻璃箱，在演示的过程中便于学生观察。

本实施例中，所述高密度PVC颗粒8为黑色高密度PVC颗粒，所述中密度PVC颗粒9为灰色中密度PVC颗粒，所述低密度PVC颗粒10为白色低密度PVC颗粒，不同密度的PVC颗粒颜色不同，这样更直观好区分，便于试验观察。

本发明对煤炭浮沉试验演示方法通过实施例2至8进行描述。

实施例2

结合图1，本实施例利用如实施例1所述装置进行煤炭浮沉试验演示的方法包括以下步骤：

步骤一、将水箱1加满水，将高密度PVC颗粒8、中密度PVC颗粒9和低密度PVC颗粒10均给入到浮沉箱7中；

步骤二、开启上升流逆止阀18，启动脉冲泵12，将水箱1中的水给入到浮沉箱7中，当水到达溢流堰5时关闭脉冲泵12；

步骤三、启动搅拌器6，低速搅拌4分钟后关闭搅拌器6，静置3分钟，使不同密度的PVC颗粒在浮沉箱7内按密度分层，即低密度PVC颗粒10浮于浮沉箱7的上层、中密度PVC颗粒9悬浮于浮沉箱7的中部、高密度PVC颗粒8则下沉到浮沉箱7的底部；所述搅拌器6的搅拌转速为100r/min；

步骤四、开启水平流逆止阀17，启动水泵15和脉冲泵12，浮于浮沉箱7水面的低密度PVC颗粒10受到水泵15的水平流冲洗和脉冲泵12的上升流冲洗组合作用而通过溢流堰5排出至浮物收集箱4中，从而实现了煤炭浮沉试验中煤炭的分层过程与浮物排出过程；

步骤五、开启回流阀门3，则浮物收集箱4中的水通过回流管路2自流至水箱1中，将低密度PVC颗粒10从浮物收集箱4中取出收集，从而完成煤炭浮沉试验演示过程。