水力旋流器分级原理.doc

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1、水力旋流器分级原理水力旋流器最早在20世纪30年代末在荷兰出现。水力旋流器是利用回转流进行分级的设备，并也用于浓缩、脱水以致选别。它的构造很简单，如图3-16(a)、(b)所示。主要是由一个空心圆柱体1和圆锥2连接而成。圆柱体的直径代表旋流器的规格，它的尺寸变化范围很大，由50mm到1000non，通常为125~500oun。在圆柱体中心插入一个溢流管5，沿切线方向接有给矿管3，在圆锥体下部留有沉砂口4。矿浆在压力作用下，沿给矿管给入旋流器内，随即在圆筒臃器壁限制下作回转运动。粗颗粒因惯性离心力大而被抛向器壁，并逐渐向下流动由底部排出攻为沉砂。细颗粒向器壁移动舶速度较小，被朝向中心流动的

2、液体带动由中心溢流管排出，成为溢流。水力旋流器是一种高效率的分级、脱泥设备，由于它的构造简单，便于制造，处理量大，在国内外已广泛使用。它的主要缺点是消耗动力较大，且在高压给矿时磨损严重。采用新的耐磨材料，如硬质合金、碳化硅等制作沉砂口和给矿口的耐磨件，可部分地解决这一问题。此外，当用于闭路磨矿的分级时，因其容积小，对矿量波动没有缓冲能力，不如机械分级机工作稳定。为明了矿物颗粒在旋流器内的分离过程，有必要先说明液流的运动特性。矿浆给入旋流器后呈螺旋线状，一面回转一面向中心推移，最后由上下两端排出，如图3-17所示。矿浆的这种流动属于空间运动体系，为此要查明液流的速度分布，须将旋流器内任一点

3、的速度分解为三个互相垂直的方向，即切线方向、径向方向和平行于轴线的方向。盖勒萨尔(D.F.Kel阻Ⅱ，1952年)曾以内径76nun的透明水力旋流器，用光学方法观测加入水中的铝粉运动速度，在给水量约为50L/min条件下，得到了下述三个方向速度的变化规律。液体进入旋流器的初期沿轴向的运动方向基本是向下的，但由于下面的流动断面愈来愈小，内层矿浆即转而向上流动。将轴向速度方向的转变点u.=0连接起来，可得到一个空间圆锥面，即图3-21中虚线AB所围成的锥形面。此面称做轴向零速包络面。包络面外的矿浆向下运动，除一部;分因形成回流转入到内层外，多数是由沉砂口排出。内层矿浆则基本向屯由溢流管排出。

4、只是在溢流管口以上的液体因不能从顶部排出而向下回流。如果溢流管插入深度过小，这部分矿浆即构成短路流出，结果一些粗颗粒也被带入溢流中。除这一情况外，进入溢流的基本为零速包络面以内的矿浆。故该包络面的空间位置在很大程度上决定了分级粒度的大小。因此，在进行粗分级时常选用较大直径旋流器;在细分级时则用小直径旋流器。如果后者处理能力不够用，可以将多台组装在一起使用。旋流器的给矿口和溢流管相当于两个窄口通道，增大其中任何一个断面积均可使矿浆体积处理量接近于成正比增加。但此时溢流粒度将变粗，分级效率也要下降。为了提高分级效率和降低分级粒度，给矿口和溢流管直径应相对于圆柱体取小的比例值。沉砂口是旋流器中

5、最易磨损的部件，常因磨耗而增大了排出口面积，:使沉砂产量增大，浓度降低。但此时对给矿体积影响并不大。沉砂口的大小与溢流管直径配合调整，是改变分级粒度的有效手段。锥角的大小影响矿浆向下流动的阻力和分级自由面的高度。一般来说细分级或脱水用的旋流器采用较小锥角，最小达到10。~15。;粗分级或浓缩用时采用较大锥角，多为20。一45。旋流器的圆柱体高h，对处理能力无大影响，但对分级效率和分级粒度则有一定的关系。增大圆柱体高度与减小锥角的效果大致相同，可以使分级粒度变细并提高分级效率。溢流管的插人深度一般接近于圆柱体高度，但当凶枉体局度超过它的直径较多时，并可降低该值。为了避免矿浆短路流动，溢流管

6、口的下缘应距给矿口有足够距离。旋流器的操作乍参数包括给矿压力、矿石粒度组成、给矿浓度以及溢流和沉砂的排出方式等。给矿压力是影响旋流器处理能力的重要参数，并在较小程度上影响分级粒度。此外给矿压力还关系到分级效率和沉砂的浓度。提高给矿压力，矿浆的流速增大，黏度的影响减小，分级效果可以得到改善，沉砂浓度也会提高。但是带来的问题是沉砂口磨损增大，其他易耗件更换也频繁。所以在处理粗粒原料时，只要有可能总是愿意采用低压力(0.05~O.1MPa)操作;而在处理矿泥及细粒原料时，则应采用高压力(O.1~0.3MPa)给矿。给矿粒度组成和给矿浓度对分级效率和产物浓度有重要影响。在给矿压力足够高时，给矿浓

7、度主要影响溢流浓度，而对沉砂影响较小。但给矿浓度对分级效率却影响较大，分级粒度愈细，给矿浓度应愈低。例如我国的锡矿重选厂由试验得出，当分级粒度为0.075mm时，给矿浓度以10%~20%为宜;分级粒度为0.019nun时，浓度应取5%~10%。处理含泥量大或微细原料时并应采用较高给矿压力或以小直径旋流器多台并联工作。用于分级的旋流器最佳工作状，应是沉砂呈伞状喷出，伞的中心保留有不大的空气吸入孔。空气在向上流动的同时带动内层矿浆由溢流