本发明涉及矿物加工领域，具体涉及一种用于煤炭浮沉试验的湍流扰动分离方法和装置。
背景技术：
1、浮沉试验是指将煤样通过不同密度级的氯化锌溶液进行分选，根据不同密度级浮煤与沉煤的产率、累计产率及其相应的质量指标(灰分、硫分等)，绘制煤的可选性曲线，从而及时了解因煤质变化而引起的可选性变化，并据此设定分选密度(介质密度)，进而控制煤炭洗选产品质量。
2、浮沉试验分为全密度级浮沉试验和快浮试验。全密度级浮沉试验的目的是为了在选煤厂洗选新煤种时或者有重大煤质变化时，了解原煤的可选性以便于设定选煤厂的分选密度。而快浮试验其目的是为了快速反馈洗煤厂产品的合格性，包括检验精煤中是否含矸石、矸石中是否含煤等，以便于实时调整分选密度，以及检验选煤参数是否正常，是日常生产必做实验，其与全密度级浮沉试验的区别为用单一密度介质对洗选的产品进行浮沉验证。
3、传统全密度级浮沉试验的过程是人工将一定量煤炭样品置入一个设定密度的密度液桶中，而后将浮物捞起清洗留存，然后将沉物清洗进入下一个更高密度溶液桶进行浮沉，直到煤样经过设定的各密度的试验，最后将各密度级煤炭分别清洗、干燥和称重。核心步骤为制样、搅拌、静置、捞取浮物、清洗、称重，将沉物进行下一级浮沉。传统的快浮实验的过程是人工将一定量煤炭样品置入等同于生产密度的密度液桶中，分别将浮物和沉物进行清洗、干燥和称重。核心步骤为制样、搅拌、静置、捞取浮物和沉物、清洗、称重。
4、在现有技术中，浮沉试验分为人工和自动两种。
5、人工浮沉试验是全过程由人工操作，试验过程费时费力，试验结果存在较大误差，不利于指导日常生产。通常密度液为氯化锌，为具有一定的毒性的化学品，能剧烈刺激及烧灼皮肤和粘膜，人工操作具有安全隐患。
6、在人工浮沉试验过程中，数据准确性的关键点为煤炭团簇在密度液中的分离过程。在该过程中，团簇逐渐解离并分别浮于液面或沉于桶底。因此，煤炭颗粒团簇能否全部解离和分散，以及能否浮于密度液表面和沉于桶底，是影响结果的准确性的核心要素。
7、现有技术中的自动浮沉设备和装置大多使用机械方式模拟人的动作进行浮煤捞取，亦有通过插板将浮物和沉物在密度液体中切割，亦或通过溢流和刮板的方式实现浮煤分离等。但存在如下弊端：
8、不论是插板式，还是切割式、刮板式等任何形式，其前提条件均为固体颗粒能显著分层。只有在该条件下，才可以实现精准切割分离。然而，通常由于成煤的过程煤与矿物质非均匀性耦合，最终体现在煤质尤其是密度上，通常表现为密度分布呈现连续性，也就是煤的密度在1.3-2.2g/cm3之间是连续存在的。这种特性决定了煤炭样品在特定密度液中可以大体分层，但不能完全分层。举例来说，密度液为1.45g/cm3，而煤样置入密度液后，大体上≦1.4g/cm3密度区间的样品会浮于密度液体表面，而大体上1.5-2.2g/cm3密度区间的样品会沉于桶底，但1.4-1.5g/cm3密度区间的样品由于不能完全解离，会悬浮于密度液中间位置，既没有浮上来又没有沉入底部。此时，利用插板或者刮板等方法进行分离，会显著增加实验误差。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于煤炭浮沉试验的湍流扰动分离装置，其包括转动滚筒机构、超声波扰动发生器、沉物桶、浮物桶、沉煤筛和浮煤筛；
2、其中沉物桶和浮物桶位于所述装置的上层，沉煤筛和浮煤筛位于所述装置的下层，且沉物桶与沉煤筛相连，浮物桶与浮煤筛相连；
3、沉物桶内设置有超声波扰动发生器；
4、沉物桶和浮物桶之间设有刮轮，沉物桶上与浮物桶相接的边缘处设有溢流堰；
5、沉物桶的下方还设置有湍流密度液入液口；
6、沉物桶与转动滚筒机构相连。
7、根据本发明的实施方案，沉物桶内的密度液通过湍流浆泵从湍流密度液入液口进行脉冲注入。
8、根据本发明的实施方案，刮轮位于沉物桶和浮物桶中间上方。
9、根据本发明的实施方案，刮轮与电机相连。
10、根据本发明的实施方案，转动滚筒机构包括样品桶，所述样品桶用于为浮沉台加入煤炭样品。所述转动滚筒机构还设有转动托辊，用于使样品桶转动，从而使样品桶内的煤炭在清洗的条件下全部进入沉物桶内。优选地，转动托辊的数量为至少2个，优选为2个。所述2个转动托辊在样品桶的两侧对称设置。
11、根据本发明的实施方案，所述转动滚筒机构还包括清洗喷头，用于清洗样品桶。
12、根据本发明的实施方案，所述装置包括冲洗装置，所述冲洗装置位于浮物桶的上方，用于将浮物桶内的煤炭冲洗干净。
13、根据本发明的实施方案，沉物桶与浮物桶相接边缘处设有溢流堰；所述溢流堰可为挡板。
14、根据本发明的实施方案，沉物桶内的液位高于所述浮物桶的液位。
15、根据本发明的实施方案，沉物桶与沉煤筛之间设有刀阀。
16、根据本发明的实施方案，湍流密度液入液口位于沉物桶和刀阀之间。
17、根据本发明的实施方案，所述装置还设有废液回收池；所述废液回收池位于沉煤筛和浮煤筛的下方；用于回收密度液。
18、根据本发明的实施方案，所述废液回收池与废液泵相连；所述废液泵还与所述转动滚筒机构的清洗喷头相连。
19、根据本发明的实施方案，所述废液泵还与冲洗装置相连，所述冲洗装置例如为清洗喷头。
20、根据本发明的实施方案，所述转动滚筒机构用于为沉物桶输入煤炭。
21、本发明还提供一种采用上述装置进行湍流扰动分离方法，所述方法包括：
22、(s1)将煤炭输入到沉物桶中，同时持续地通过湍流密度液入液口向沉物桶中通入密度液；
23、(s2)打开超声波扰动发生器，密度较轻的精煤从沉物桶溢流到浮物桶中；同时刮轮转动，将不能通过溢流进入到浮物桶中的精煤拨入浮物桶中；
24、(s3)将浮物桶中的精煤收集进浮煤筛中。
25、根据本发明的实施方案，所述方法还包括：(s4)当精煤分离完成后，关闭密度液入料口，启动刀阀，使沉煤和密度液进入沉煤筛中。
26、根据本发明的实施方案，所述方法还包括：(s5)将密度液经沉煤筛和浮煤筛过滤至废液回收池。
27、根据本发明的实施方案，在步骤(s1)中，通过转动滚筒机构的样品桶将煤炭输入沉物桶中。优选地，通过转动托辊的带动使样品桶转动，将煤炭输入沉物桶中。
28、根据本发明的实施方案，步骤(s1)中，密度液持续通入的流量为2-3l/h。
29、作为本发明示例性的实施方案，所述方法包括：
30、(1)持续地通过湍流浆泵并经过湍流密度液注入口向沉物桶底部注入密度液，在沉物桶底部造成湍流涌动，直至密度液液位可一直沿着溢流堰流入浮物桶，并穿过浮物筛直接流入废液池中；
31、(2)将废液回收池内的密度液，通过废液泵泵入冲洗喷头，对样品桶和浮物桶侧壁进行冲洗；
32、(3)通过转动滚筒机构将煤炭样品边清洗边倒入到沉物桶中，
33、(4)打开超声波扰动发生器，密度较轻的精煤从沉物桶随着密度液溢流到浮物桶中；同时，刮轮转动，将不能通过溢流堰进入到浮物桶中的浮煤拨入浮物桶中，直至再也不会有新的煤炭颗粒流入浮物桶中，分离过程结束；
34、(5)流入浮物桶中的精煤，随着密度液流入浮煤筛中；密度液经过浮煤筛筛网过滤后流入废液回收池，而精煤留存于浮煤筛中；
35、(5)当浮沉分离过程结束后，关闭湍流密度液入料口和超声波扰动发生器，启动刀阀；密度液经过沉煤筛筛网过滤后流入废液回收池，而沉煤留存于沉煤筛中。
36、本发明的有益效果：
37、(1)本发明采用湍流浆泵，通过制造密度液的脉冲涌动，使得底部煤炭样品聚集区形成湍流，将煤炭样品冲散，使轻质颗粒向上浮动，提高了轻质颗粒向上浮动的可能性。
38、a：相对分离帽式、插板式、阀门式等要求密度液液位必须稳定，且煤要静置后分离，由于缺乏搅拌过程，有些密度较轻的浮物被夹杂在沉煤之间或被压制在沉物桶的底部难以浮上来，使得分离效果不尽理想，数据容易失真。本发明湍流的设计，则保障了各密度级煤炭在底部一直处于微流化状态，浮煤在流化时有更大几率浮于表面。
39、b：由于煤炭一直处于流化状态，密度较轻的精煤源源不断的从底部浮动至密度液表面，密度液不断溢流以及刮板的不间断工作，使其工作效率大幅度提高。
40、(2)本发明的超声波扰动发生器产生扰动，制造密度液涌动，使煤颗粒聚集度在涌动的作用下被破坏，离散度大幅提升，促使原本被聚集在颗粒团簇中的轻质颗粒浮出密度液液面，从而改善分离效果，提高浮沉实验的准确度。
41、(3)本发明的刮轮和溢流堰，仅仅对浮于密度液表面的精煤刮取，规避了位于密度液中部悬浮的颗粒被误分类至精煤的可能，分离精度得到大幅度提升。
42、(4)在本发明中，当沉物桶中不再有新的浮物漂浮以后，利用密度液冲洗浮物桶内壁，利用废液泵泵入密度液冲洗浮物桶内壁，确保浮物和沉物全部被收集而不存于分离桶内。
1.一种用于煤炭浮沉试验的湍流扰动分离装置，其特征在于，其包括转动滚筒机构、超声波扰动发生器、沉物桶、浮物桶、沉煤筛和浮煤筛；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，沉物桶内的密度液通过湍流浆泵从湍流密度液入液口进行脉冲注入。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述转动滚筒机构还包括清洗喷头，用于清洗样品桶。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，沉物桶与沉煤筛之间设有刀阀。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还设有废液回收池；所述废液回收池位于沉煤筛和浮煤筛的下方；用于回收密度液。
6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述转动滚筒机构用于为沉物桶输入煤炭。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述的装置进行湍流扰动分离方法，其特征在于，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：(s4)当精煤分离完成后，关闭密度液入料口，启动刀阀，使沉煤和密度液进入沉煤筛中。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：(s5)将密度液经沉煤筛和浮煤筛过滤至废液回收池。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
