一种煤炭浮沉试验装置及方法与流程

本发明涉及一种试验装置，尤其是一种属于选煤技术领域的煤炭浮沉试验装置及方法。

背景技术：

重力分选是最主要的选煤技术手段，它主要是依据煤粒密度差异进行分选，所以了解煤炭各粒度的密度级产物的质量指标很重要。研究煤炭的密度组成主要采用浮沉试验的方法。煤炭浮沉试验是将煤样用不同密度的重液分成不同的密度级，并测定各密度级产物的产率和特性的试验，其特性一般以灰分表示，通过浮沉试验，可以了解原煤可选性、分选效果，为选煤工艺流程和生产管理提供技术依据。

目前，常用的煤炭浮沉试验方法主要是参考国家标准GB478-87，它的基本试验过程为：先将一定量煤样放入网底桶内，然后将盛有煤样的网底桶浸入重液桶内，用木棒轻轻搅动或将网底桶缓缓地上下移动，待其静止分层后，小心地用捞勺按一定方向捞取浮物，直到捞尽为止，最后把装有沉物的网底桶慢慢提起，斜放在桶边上，滤尽重液，再把它放入一个密度的重液桶内。用同样的方法按照密度由低到高的顺序进行，直到煤样全部做完为止，最后将沉物倒入盘中。上述过程存在的主要缺点有：1)试验需要重复地浸入煤样、捞取浮物和滤尽重液，作业流程长、消耗时间长；2)试验通常需要两人操作，分别负责提桶和搅拌、捞取浮物，消耗人力大；3)试验消耗的药品较多，而且这些药品普遍具有腐蚀性，对操作人员的身体健康产生一定影响；4)试验器具如重液桶、网底桶等比较笨重，试验劳动量大，试验环境较差。因此开发一种结构简单、操作简便、工作效率高的煤炭浮沉试验装置及方法就显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、操作简便、工作效率高的煤炭浮沉试验装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种煤炭浮沉试验装置，包括机架、底座、刮板，所述底座与机架的底部连接，且与机架垂直，底座上放置有托盘，托盘通过一个传动机构与固定在底座上的第一电机连接，并能够在第一电机以及传动机构的驱动下作水平方向的直线往复运动；托盘的两侧设置有磁极，托盘上设置有浮沉槽，浮沉槽内装有磁性液体，浮沉槽内设置有密度计；浮沉槽上设置有溢流口，所述刮板位于溢流口上方；所述刮板通过一个驱动机构与位于机架内部的第二电机连接，刮板能够在该驱动机构以及第二电机的驱动下在竖直方向作圆运动。

所述传动机构为曲柄滑块机构。

所述驱动机构包括主动皮带轮、悬臂、从动皮带轮，所述刮板与从动皮带轮的外沿固定连接，从动皮带轮与固定在机架上的主动皮带轮通过皮带传动连接；悬臂的一端与从动皮带轮固定连接，另一端与机架固定连接；主动皮带轮与位于机架内部的第二电机连接，由其驱动。

还包括控制器，用于调节磁极的电流、刮板和托盘的运动速度。

所述密度计设置于浮沉槽内壁上。

一种煤炭浮沉试验方法，包括如下步骤：

步骤a，将煤炭样品放入浮沉槽内，加入磁性液体至液面高度距离浮沉槽的溢流口2-3cm处；

步骤b，调节经过磁极的电流大小改变磁极的磁场强度，使磁性液体达到设定的密度值；

步骤c，煤炭样品中密度低于磁性液体密度的产物上浮至液面处，开启刮板将上浮物刮出直至刮净，停止刮板；

步骤d，开启托盘往复运动，将浮沉槽内残留的煤炭样品进一步松散，使步骤c中因样品未充分松散而未上浮的低密度产物继续上浮，1min后停止托盘往复运动；

步骤e，静置1min后开启刮板将上浮物刮出直至刮净，然后停止刮板；

步骤f，将步骤c和步骤e刮出的上浮物合并，作为低于该设定密度的产物，冲洗、烘干及称重；

步骤g，按照设定密度由低到高的顺序重复步骤b-f，并将最终浮沉槽内残留的煤炭样品过滤、冲洗、烘干及称重。

有益效果：本发明利用磁性液体在变化磁场强度下密度可调的原理，规避了煤炭浮沉试验中重液配制复杂、药品消耗多和试验环境差等问题；通过设置浮沉槽和刮板，解决了浮沉试验需要重复浸入煤样、捞取浮物和滤尽重液等问题，缩短了试验时间，降低了人力消耗和劳动强度；托盘作水平方向的直线往复运动，减少了人工提桶和搅拌等操作，同样可以降低人力消耗和劳动强度。本发明有效解决了传统煤炭浮沉试验消耗时间长、消耗人力大和消耗药品多等问题，具有成本低、结构简单、操作简便和工作效率高等优点，可广泛应用于重选理论研究和试验教学，也可用于指导重选生产实践。

附图说明

图1是本发明的煤炭浮沉试验装置示意图；

图2是图1的俯视图；

图中：1-机架；2-底座；3-磁极；31-第一磁极；32-第二磁极；4-托盘；5-浮沉槽、6-磁性液体；7-刮板；8-从动皮带轮；9-主动皮带轮；8-悬臂；11-密度计；12-控制器；13-第一电机；14-溢流口；15-皮带。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

如图1和2所示，本发明的一种煤炭浮沉试验装置，包括机架1、底座2、刮板7，底座2与机架1的底部连接，且与机架1垂直，底座2上放置有托盘4，托盘4通过一个传动机构与固定在底座2上的第一电机13连接，并在第一电机13以及传动机构的驱动下作水平方向的低速小幅的直线往复运动，托盘4上设置有浮沉槽5，浮沉槽5内装有磁性液体6，浮沉槽5的内壁上设置有密度计11，用于测量磁性液体的密度；托盘4的两侧设置有磁极3，包括第一磁极31和第二磁极32，第一磁极31和第二磁极32设置在底座2上，且其高度与浮沉槽5相同或高于浮沉槽5；浮沉槽5上设置有溢流口14，刮板7位于溢流口14上方；刮板7通过一个驱动机构与位于机架1内部的第二电机连接，刮板7在该驱动机构以及第二电机的驱动下在竖直方向作低速圆运动，该驱动机构包括主动皮带轮9、悬臂10、从动皮带轮8，刮板7与从动皮带轮8的外沿固定连接，从动皮带轮8与固定在机架1上的主动皮带轮9通过皮带15传动连接；悬臂10的一端与从动皮带轮8固定连接，另一端与机架1固定连接；主动皮带轮9与位于机架1内部的第二电机连接，由其驱动。

其中，传动机构为曲柄滑块机构，设置在机架1内部；托盘4通过曲柄滑块机构与第一电机13连接，实现将电机的连续转动变换成托盘的直线往复运动。传动机构也可以采用其它能够实现将电机的连续转动变换成托盘4的直线往复运动的机构。同样的，刮板7所连的驱动机构也可以采用其他能够实现在竖直方向作圆运动的机构。

刮板7插入磁性液体的深度可以通过悬臂10进行调节。

机架1上固定有控制器12，控制器12分别与磁极3、第一电机13、第二电机连接，用于调节磁极3的电流、以及刮板7和托盘4的运动速度。

本发明的煤炭浮沉试验方法，包括如下步骤：

步骤a，将一定质量的煤炭样品放入浮沉槽5内，加入磁性液体6至液面高度距离浮沉槽5溢流口2-3cm处；

步骤b，调节经过磁极3的电流大小改变磁极3的磁场强度，使磁性液体6达到设定的密度值；

步骤c，煤炭样品中密度低于设定密度的产物上浮至液面处，开启刮板7将上浮物刮出直至刮净，停止刮板7；

步骤d，开启托盘4往复运动，将浮沉槽5内残留的煤炭样品进一步松散，使步骤c中因样品未充分松散而未上浮的低密度产物继续上浮，1min后停止托盘4往复运动；

步骤e，静置1min后开启刮板7将上浮物刮出直至刮净，停止刮板7；

步骤f，将步骤c和步骤e刮出的上浮物合并，作为低于该设定密度的产物，冲洗、烘干及称重；

步骤g，按照设定密度由低到高的顺序重复步骤b-f，并将最终浮沉槽5内残留的煤炭样品过滤、冲洗、烘干及称重。