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1、水力旋流器分級原理水力旋流器最早在20世紀30年代末在荷蘭出現(xiàn)。水力旋流器是利用回轉(zhuǎn)流進行分級的設(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125~500oun。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。細顆粒向器壁移動舶速度較小，被朝向中心流動的
2、液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。它的主要缺點是消耗動力較大，且在高壓給礦時磨損嚴重。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，不如機械分級機工作穩(wěn)定。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動體系，為此要查明液流的速度分布，須將旋流器內(nèi)任一點
3、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Ⅱ，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。液體進入旋流器的初期沿軸向的運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u.=0連接起來，可得到一個空間圓錐面，即圖3-21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。
4、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。因此，在進行粗分級時常選用較大直徑旋流器;在細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
5、最易磨損的部件，常因磨耗而增大了排出口面積，:使沉砂產(chǎn)量增大，濃度降低。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。一般來說細分級或脫水用的旋流器采用較小錐角，最小達到10。~15。;粗分級或濃縮用時采用較大錐角，多為20。一45。旋流器的圓柱體高h，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
6、口的下緣應(yīng)距給礦口有足夠距離。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(0.05~O.1MPa)操作;而在處理礦泥及細粒原料時，則應(yīng)采用高壓力(O.1~0.3MPa)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
7、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，給礦濃度應(yīng)愈低。例如我國的錫礦重選廠由試驗得出，當分級粒度為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原料時并應(yīng)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
