旋流器工作原理

旋流器工作原理、影响因素及参数

影响水力旋流器工作指标的参数

影响水力旋流器工作指标的参数可分为两大类：结构参数和工艺参数。其结构参数主要有：水力旋流器的直径、给矿咀尺寸、溢流管的直径、排矿咀的直径、锥体角度、溢流导管尺寸和安装方式等。而工艺参数主要有：进口压力、固相粒度特性、给矿固体含量、矿物组成和固体密度、液相密度或矿浆密度、液相粘度或矿浆粘度、温度等。

一、结构参数的影响

1、水力旋流器的直径

水力旋流器的生产能力和分离粒度随着其直径的增加而增大。因而一般在要求溢流粗，生产能力高时可选择大规格的水力旋流器，而要获得细的溢流，则采用较小规格的水力旋流器。由许多国内外使用水力旋流器的经验来看，给矿的粒度特性和磨矿条件的不同，选择也不一样。一般来说，给矿中“难分”粒子较少，原矿浆浓度不很高时，可用大直径的水力旋流器；对于含有细粒矿泥的浓矿浆，宜选用中等和小直径水力旋流器。

2、给矿口的断面尺寸

在不同结构的大多数水力旋流器中，矿浆经过渐缩的给矿咀进入旋流器，给矿咀中最狭窄部分算给矿口。根据实践证明：给矿口的尺寸变化对生产能力影响较大，但对水力旋流器工作的质量指标并无多大影响。

3、溢流管直径

溢流管直径的变化影响到水力旋流器的所有工作指标。当进口压力不变时，在一定范围内增加溢流管直径，水力旋流器的生产能力成正比地提高。而在生

产能力不变的情况下，随着溢流管直径的增大，进口压力呈二次方减小。

4、排矿咀直径

水力旋流器在开路循环工作中，其排矿咀直径的改变，对生产能力的影响较小；而在磨机组成闭路循环中，当其沉砂经过磨机重新返回水力旋流器时，排矿咀直径对生产能力的影响极大。随着其直径的减小，存在以下一些规律：①沉砂中的含固量增加到某一限度；②溢流粒度增大；③溢流产率增加，沉砂产率相应减少；④分级效率提高到最大值，然后开始下降。而当排矿咀直径超过溢流管直径时，水力旋流器的工作遭到破坏。因而沉砂含固量、溢流产率、边界粒子粒度和分级效率等，均取决于排矿咀直径，也随排口比而变化。

5、排口比（即排矿咀直径与溢流管直径之比）

排口比是水力旋流器工作最重要的一个几何参数。排口比的改变，对水力旋流器所有工作指标均有极大影响。首先影响到沉砂和溢流体积上的重新分布。相对沉砂量随排口比的增大而增加，溢流产率和沉砂含固量因此而降低，溢流和沉砂的固相变得更细。但是溢流的固相粒度只是下降到一定界限，进一步增大排口比会使分级变坏。而当改变水力旋流器的给矿浓度和粒度特性时，采用同一排口比相应有不同的指标。排口比一般在0.15-1之间，视具体情况而定。

6、锥体角度

流体阻力随着水力旋流器锥角增加而变大。在同一进口压力下，体积生产能力因此而减小，尽管大锥角水力旋流器中的切向速度比小锥角的要高些，但在其它条件相同时，粒子在内旋流中停留的时间要短些，因而溢流粒度随着锥角的增加而变大。一般最佳锥角接近20º。

7、溢流导管的尺寸和安装方式

溢流导管用于将水力旋流器的溢流送往下一道工序。导管可以看着是水力

旋流器装置的延长部分，当安装不正确时，对其工作指标有不良影响。首先矿浆经导管流过时存在流体阻力，其次导管可以成为一个虹吸管。通常，溢流并没有充导管的整个断面，因而空气有可能通过导管被吸往水力旋流器的空气柱区域；但也有可能形成导管周期工作的状态，其断面时而被充满，时而未被充满。这种脉动式的工作状态，对分级指标有不良影响。因而导管直径都应该大于溢流管的直径。

二、工艺参数的影响

1、进口压力

在已知矿浆体积生产能力的情况下，进口压力主要取决于水力旋流器的溢流管直径和给矿口尺寸。在要求获得粗的溢流时，允许在低的进口压力下工作，而在要求获得细的溢流时，需要保持较高的压力下工作。为了在水力旋流器中得到满意的分级指标，最重要的使进口压力保持在一个恒定的水平上。压力的任何变化都会降低分级效率，而在压力急剧波动时，沉砂组成瞬时能接近原矿。进口压力愈小，其相对波动愈大。在闭路磨矿回路中，这种压力变化随时都影响沉砂和溢流的产率，相应也影响了分级效率。

2、给矿含固量

在水力旋流器中，矿浆浓度随着给矿含固量的增加而增加，这导致固体粒子径向运动速度的减小。于是自由离心沉降规律变为干涉沉降规律。在接近排矿咀的锥体顶部，矿浆的固相粗粒子形成料较厚的紧密床层。因此，给矿含固量的波动会引起水力旋流器溢流含固量和沉砂含固量的变化、溢流粒度的变化以及沉砂中细粒矿泥混入量的变化。以溢流粒度随着给矿中含固量的增加而增大，不仅发生在由于排矿咀过负荷而使部分沉砂进入溢流时，而且也发生在矿浆粘度和浓度提高的场合。

3、矿浆的固相粒度组成

在其它工作条件不变时，当水力旋流器处理粗矿浆时，较之处理细矿浆时，沉砂中含固量较高，溢流粒度较粗。首先，当矿浆比较粗时，这与经过排矿咀排出物料的数量较大有关，排矿时的阻力当然也比较大。这时。排矿咀可能无法排出所有的沉砂，一部分就进入溢流。即使在增大沉砂咀直径并且获得含固量不太高的沉砂时，在处理粗粒矿浆时，仍然会得到比处理细粒矿浆时更粗的溢流。因而当处理的原矿中含有少量的接近于分离粒度的粒子时，水力旋流器的分级效果较好，而对于含有大量“难分”粒子的物料，则其分级效果差。

4、旋流器的最佳工作状态

用于分级的旋流器的最佳工作状态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管排出，因而有利于提高分级效率。此时的伞面夹角不宜过大，以刚散开为宜。在用于浓缩时沉砂可取绳索状排出，获得高浓度的沉砂；在用于脱水时沉砂可以最大角的伞状排出，获得的沉砂浓度最低。

总结：（1）、给矿浓度一般控制在10-20％。越高溢流细度就越粗，越低则处理能力下降。（2）、给矿压力一般为0.5-3.0kg/cm2，压力越大，处理能力增大，溢流细度变细，同时沉砂产率增高。（3）、当给矿压力不变时，给矿口增大，可以提高生产能力。但矿浆在漩流器中的停留时间缩短，导致沉砂浓度降低，溢流细度变粗，降低分级效率。如果给矿口过小，同样会造成沉砂中含泥增加，溢流细度变粗，分级效率和生产能力都下降。（4）、当其他因素不变时，沉砂口直径减小，则沉砂量减小，浓度增高，细粒级含量减少，溢流中粗粒级增加。沉砂口直径增大，则相反。