水力旋流器分級原理二

1、3.4水力旋流器分級原理水力旋流器最早在20世紀(jì)30年代末在荷蘭出現(xiàn)。水力旋流器是利用回轉(zhuǎn)流進(jìn)行分級的設(shè)備，并也用于濃縮、脫水以致選別。它的構(gòu)造很簡單，如圖3-16（a）、（b）所示。主要是由一個空心圓柱體1和圓錐2連接而成。圓柱體的直徑代表旋流器的規(guī)格，它的尺寸變化范圍很大，由50mm到1000non,通常為125500oun。在圓柱體中心插入一個溢流管5,沿切線方向接有給礦管3,在圓錐體下部留有沉砂口4。礦漿在壓力作用下，沿給礦管給入旋流器內(nèi)，隨即在圓筒臃器壁限制下作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。粗顆粒因慣性離心力大而被拋向器壁，并逐漸向下流動由底部排出攻為沉砂。細(xì)顆粒向器壁移動舶速度較小，被朝向中心流動的液

2、體帶動由中心溢流管排出，成為溢流。水力旋流器是一種高效率的分級、脫泥設(shè)備，由于它的構(gòu)造簡單，便于制造，處理量大，在國內(nèi)外已廣泛使用。它的主要缺點(diǎn)是消耗動力較大，且在高壓給礦時磨損嚴(yán)重。采用新的耐磨材料，如硬質(zhì)合金、碳化硅等制作沉砂口和給礦口的耐磨件，可部分地解決這一問題。此外，當(dāng)用于閉路磨礦的分級時，因其容積小，對礦量波動沒有緩沖能力，不如機(jī)械分級機(jī)工作穩(wěn)定。3.4.2 水力旋流器分級原理為明了礦物顆粒在旋流器內(nèi)的分離過程，有必要先說明液流的運(yùn)動特性。礦漿給入旋流器后呈螺旋線狀，一面回轉(zhuǎn)一面向中心推移，最后由上下兩端排出，如圖3-17所示。礦漿的這種流動屬于空間運(yùn)動體系，為此要查明液流的速度分

3、布，須將旋流器內(nèi)任一點(diǎn)的速度分解為三個互相垂直的方向，即切線方向、徑向方向和平行于軸線的方向。蓋勒薩爾（D.F.Kel阻H,1952年）曾以內(nèi)徑76nun的透明水力旋流器，用光學(xué)方法觀測加入水中的鋁粉運(yùn)動速度，在給水量約為50L/min條件下，得到了下述三個方向速度的變化規(guī)律。3.4.2.1 切向速度分布及旋流器內(nèi)壓強(qiáng)變化3.4.2.2 徑向速度分布及顆粒粒度沿徑向排列3.4.2.3 軸向速度u.的分布及對分級粒度的影響液體進(jìn)入旋流器的初期沿軸向的運(yùn)動方向基本是向下的，但由于下面的流動斷面愈來愈小，內(nèi)層礦漿即轉(zhuǎn)而向上流動。將軸向速度方向的轉(zhuǎn)變點(diǎn)u.=0連接起來，可得到一個空間圓錐面，即圖3-2

4、1中虛線AB所圍成的錐形面。此面稱做軸向零速包絡(luò)面。包絡(luò)面外的礦漿向下運(yùn)動，除一部；分因形成回流轉(zhuǎn)入到內(nèi)層外，多數(shù)是由沉砂口排出。內(nèi)層礦漿則基本向屯由溢流管排出。只是在溢流管口以上的液體因不能從頂部排出而向下回流。如果溢流管插入深度過小，這部分礦漿即構(gòu)成短路流出，結(jié)果一些粗顆粒也被帶入溢流中。除這一情況外，進(jìn)入溢流的基本為零速包絡(luò)面以內(nèi)的礦漿。故該包絡(luò)面的空間位置在很大程度上決定了分級粒度的大小。3.4.3 水力旋流器的工藝計算3.4.3.1 旋流器的處理能力3.4.3.2 旋流器的分離粒度3.4.4 旋流器操作技術(shù)3.4.4.1 影響旋流器工作的因素A旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)因此，在進(jìn)行粗分級時常選

5、用較大直徑旋流器；在細(xì)分級時則用小直徑旋流器。如果后者處理能力不夠用，可以將多臺組裝在一起使用。旋流器的給礦口和溢流管相當(dāng)于兩個窄口通道，增大其中任何一個斷面積均可使礦漿體積處理量接近于成正比增加。但此時溢流粒度將變粗，分級效率也要下降。為了提高分級效率和:使沉砂產(chǎn)量增大，濃降低分級粒度，給礦口和溢流管直徑應(yīng)相對于圓柱體取小的比例值。沉砂口是旋流器中最易磨損的部件，常因磨耗而增大了排出口面積,度降低。但此時對給礦體積影響并不大。沉砂口的大小與溢流管直徑配合調(diào)整，是改變分級粒度的有效手段。錐角的大小影響礦漿向下流動的阻力和分級自由面的高度。一般來說細(xì)分級或脫水用的旋流器采用較小錐角，最小達(dá)到10

6、。15。;粗分級或濃縮用時采用較大錐角，多為20。-45。旋流器的圓柱體高h(yuǎn),對處理能力無大影響，但對分級效率和分級粒度則有一定的關(guān)系。增大圓柱體高度與減小錐角的效果大致相同，可以使分級粒度變細(xì)并提高分級效率。溢流管的插人深度一般接近于圓柱體高度，但當(dāng)兇枉體局度超過它的直徑較多時，并可降低該值。為了避免礦漿短路流動，溢流管口的下緣應(yīng)距給礦口有足夠距離。B旋流器的操作參數(shù)旋流器的操作乍參數(shù)包括給礦壓力、礦石粒度組成、給礦濃度以及溢流和沉砂的排出方式等。給礦壓力是影響旋流器處理能力的重要參數(shù)，并在較小程度上影響分級粒度。此外給礦壓力還關(guān)系到分級效率和沉砂的濃度。提高給礦壓力，礦漿的流速增大，黏度的

7、影響減小，分級效果可以得到改善，沉砂濃度也會提高。但是帶來的問題是沉砂口磨損增大，其他易耗件更換也頻繁。所以在處理粗粒原料時，只要有可能總是愿意采用低壓力(0.05O.1MPa)操作;而在處理礦泥及細(xì)粒原料時，則應(yīng)采用高壓力(O.10.3MPa)給礦。給礦粒度組成和給礦濃度對分級效率和產(chǎn)物濃度有重要影響。在給礦壓力足夠高時，給礦濃度主要影響溢流濃度，而對沉砂影響較小。但給礦濃度對分級效率卻影響較大，分級粒度愈細(xì)，給礦濃度應(yīng)愈低。例如我國的錫礦重選廠由試驗(yàn)得出，當(dāng)分級粒度為0.075mm時，給礦濃度以10%20%為宜；分級粒度為0.019nun時，濃度應(yīng)取5%10%。處理含泥量大或微細(xì)原料時并應(yīng)

8、采用較高給礦壓力或以小直徑旋流器多臺并聯(lián)工作。用于分級的旋流器最佳工作狀，應(yīng)是沉砂呈傘狀噴出，傘的中心保留有不大的空氣吸入孔。空氣在向上流動的同時帶動內(nèi)層礦漿由溢流管排出。因而有利于提高分級效率；此時的傘面夾角不宜過大，以剛能散開為宜。旋流器用于濃縮時沉砂可取繩狀排出，這樣的沉砂濃度最高。而在用于脫水時，可令沉砂以最大角度的傘狀排出，這樣的沉砂濃度最低。相應(yīng)可獲得含固體量最多的溢流。旋流器工作參數(shù)的選擇，多數(shù)情況是參照類似選廠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行。C水力旋流器的配置和操作調(diào)整在選礦廠旋流器可以代替機(jī)械分級機(jī)與磨礦機(jī)組成閉路工作，亦可代替水力分級機(jī)或分泥斗進(jìn)行選別前的分級和脫泥。水力旋流器還可與濃密機(jī)

9、配合.T作-麗失脫出部分固體沉砂，以減輕濃密機(jī)負(fù)荷。不同用途的旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)和作業(yè)條件差別很大。我國的系列規(guī)格直徑由100arrn到500oan不等，主要供分級作業(yè)使用，特殊用途的旋流器多是自行設(shè)計制造。旋流器的安裝方法多是垂直放置，但實(shí)際上亦可臥置、斜置或倒置。倒置的旋流器沉砂中細(xì)粒級減少，分級效率還有所提高。三種給礦方式中，第一種最為理想，但多數(shù)選廠難以有這種工作條件，第三種足人為造成第一種條件，照樣可以保持壓頭穩(wěn)定，但只能在低壓給礦時使用，因?yàn)樵O(shè)置穩(wěn)壓箱的廠房難得有很大高差。第二種給礦方式可有效地利用動力，管路少，便于維護(hù)，只要有適當(dāng)?shù)慕o礦控制裝置，經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果比第三種優(yōu)越。旋流器工作起

10、來磨損是很厲害的，因此常需加耐磨襯里。所用材質(zhì)有橡膠、輝綠巖鑄鑄石及硬質(zhì)陶瓷等。在沉砂口、溢流管的筒內(nèi)段及給礦口等易磨損部分還需制成可更換件。為了保持沉砂口直徑盡量少變，亦可將沉砂口制成可變的結(jié)構(gòu)，圖3-23(a)是其中的一種，它采用厚的耐磨橡膠制成，在橡膠與外壁間留有空隙，內(nèi)中充滿高壓液體。借助于手動或機(jī)械力推動液體可以補(bǔ)償因磨損而增大的沉砂口徑。這項(xiàng)調(diào)控還可自動地進(jìn)行，如圖3-23(b)所示，在旋流器中心插入一個測定真空度的探測管，當(dāng)沉砂口增大時，中央空氣柱的真空度降低，由探測管反映到檢測系統(tǒng)通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)增加機(jī)械推力，即可緊縮沉砂口的大小。使用旋流器暑應(yīng)掌握的要點(diǎn)是：(1)根據(jù)分離粒度和處理的礦漿量，選擇好旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)(各部尺寸)。(2)選擇適當(dāng)?shù)男髌鹘o礦方式。(3)穩(wěn)定旋流器的給礦壓力。因?yàn)榻o礦壓力直接影響旋流器的處理量和分級粒度，給礦壓力越大，礦漿流速越高，旋流器的處理量就越大，同時礦漿在旋流器中旋轉(zhuǎn)速度和離心力也越大，分級粒度也越細(xì)。確定分級粒度以后，就要求一定的壓力與之相適應(yīng)，壓力過大則沉砂中混入的細(xì)粒增多，壓力過小則溢流中混入的粗粒增多，這都會降低分級效率。(4)生意旋流器沉砂口直徑的變化。流砂口增大時，則沉砂量增大，濃度降低，沉砂中細(xì)粒增多，溢流量減小，溢流變細(xì)；反之，如沉砂口