水力旋流器的选择与计算
水力旋流器 (全面精炼版)课件
特 点
构造筒单，无活动部分；体积小，占地面积也小；操作方便； 运行可
靠；生产能力大；成本低；分离的颗粒范围较广，易于实现自动控制。但 能耗较高，分离效率较低。 在化工、石油(油水分离、污水处理等)、轻工、环保、采矿、食品、医 药、纺织与染料业、生物工程及建材等众多领域也已经或正在获得富有成 效的实际应用 。 常采用几级串联的方式或与其他分离设备配合应用，以提高其分离效率。
旋流器结构参数：旋流器柱段直径D、进料口直径d，溢流管直径d，沉砂口直径d、溢流
管插入深度h、圆柱体高度H及锥角a的大小。（已经安装的旋流器可以调整的参数，只有溢流管直
径和沉砂口直径。）
旋流器的结构越好，分离性能越好！
水力旋流器的选择
1、粗分级。 应采用较大直径和较大锥角旋流器。并可在较高给料浓度和较低压力下工 作。由于旋流器的高度较小，离心力较低，较粗颗粒亦可进入到溢流中。 2、细分级和超细分级。
水力旋流器
杨** 2017年4月17日
08:20:20
一、水力旋流器的基本概述
二、水力旋流器பைடு நூலகம்工作原理
三、影响分级效率和分离精度的主要原因
水力旋流器
又称水力旋风分离器、旋液分离器，是 旋流分离器的一种。 是利用离心力来分离 具有一定密度差 以 液体为主(液—液、液—固、液—气等两相或 多相混合物 ) 的悬浮液或乳浊液(液态非均相 混合物)的分离设备。
应采用直径小、锥角亦小的旋流器，以增大颗粒的离心加速度(与半径成
反比)和在器内的停留时间。并采取低的给料浓度和高的给料压力。 3、在满足分离能力的条件下，应该采用尽可能大直径的旋流器。 4、防止大块物料的堵塞，在进料之前加滤网，处理量大时可用并联小旋流 器组。
水力旋流器的结构参数如何？
水力旋流器的结构参数如何?水力旋流器是利用离心力场进行两相流体分离的有效分离设备，它是山上部筒体和下部锥体两大部分组成的非运动分离设备。
其原理是待矿浆以切线、渐开线或螺旋线方式山给矿管射入筒体后；介质和颗粒的混合体产生旋转形成离心力场，不同粒度、不同密度的颗粒(或液相)产生不同的运动轨迹；在离心力、介质阻力和等力场的作用下，粗颗粒和大密度的颗粒向周边运动，通过锥形体从沉砂口排出；细颗粒和密度低的颗粒(或液相)向中心运动，山溢流管排出，终实现固体颗粒的粗细分级和不同密度流体的分离。
旋流器结构参数水力旋流器的结构参数：(1)水力旋流器直径：水力旋流器直径主要影响生产才能和别离粒度的大小。
(2)入料管直径Di：入料口的大小对处置才能、分级粒度及分级服从均有肯定影响。
(3)锥体角度：增大锥角，分级粒度变粗，减小锥角，分级粒度变细。
(4)溢流管直径：1增大溢流管直径，溢流量增大，溢流粒度变粗，底流中细粒级减少，底流浓度添加。
(5)溢流管插入深度：溢流管插入深度是溢流管插入到旋流器内部一节长度，指的是溢流管底部到旋流器顶盖的间隔。
减小溢流管插入深度，分级粒度变细；增大溢流管插入深度，分级粒度变粗。
(6)溢流管壁厚：研讨表明：溢流管璧厚添加，能够在某种水平上进步旋流器的别离服从；并低落其内部能量丧失，并且还能进步水力旋流器的生产才能。
(7)进料口断面尺寸：进料口的外形和尺寸对其生产才能、别离服从等产业忖标有紧张的影响。
进料口的作用主要是将作直线活动的液流在柱段进口处变化为圆周活动。
进料口按照截面外形能够分为圆形和矩形两种。
(8)底流口直径(d)：底流口直径增大，分级粒度变细，底流口直径减小，分级粒度变粗。
(9)内表面粗糙度及拆卸精度：水力旋流器的内表面粗糙度及拆卸精度对其生产才能、别离服从等功能参数的影7响较小;但是在生产实践及研讨发明，水力旋流器的内表面内衬鑫海耐磨橡胶，耐磨防腐, 比较润滑，将会增大流动阻力；同时别离服从也有所添加，同时接纳较粗糙内壁的水力旋流器，其流动阻力将会低落，同时底流量增大。
旋流器选型设计计算
一、输入参数：（在淡绿色的格子内输入数据）日处理量：1200d/t小时处理量：50d/t给矿浓度：45%溢流浓度：30%底流浓度：矿石比重 2.9矿浆比重 1.42矿浆时流量：235.06m3/h 日流量：5641.38m3/d 循环量：旋流器锥角：20°旋流器直径：500mm单台能力：220m3/h1219cm 188cm 旋流器压力：0.15Mpa 292.20m3/h；共需台数：1.33台43.35μm二、旋流器计算(1)选择旋器直径，计算旋流器体积处理q V =292.20m3/hKa=0.995K D =0.824d f ——给矿口当量直径，cmd f =17.04b、h——分别为给矿口宽度和高度，cm;旋流器溢流管、沉砂管直径旋流器给矿口宽、高 式中 q V ——按给矿体积计的处理量，m 3/h;K a ——水力旋流器锥角修正系数；K D ——水力旋流器直径修正系d95溢流上限粒度 ：单台旋流器计算处理能力：旋流器选型设计p o ——旋流器给矿口工作压力，MPa; d o ——溢流管直径，cm;D——旋流器筒体直径，cm.(2)按样体给出的范围确定沉砂口直径，并验算其单位截面积负荷(按固体量计)，使其在0.5~2.5t/(cm 2·h)范围内。
(3)计算旋流器实际需要的给矿压 (4)计算溢流上限粒度d 95,使其满足溢流粒度的要求。
旋流器给矿及溢流中各个不同粒级含量之间关系可参见表2。
d 95=43.35粒级/μm-7410203040506070-40 5.611.317.32431.539.548-2013172326上限粒度，d 95430320240180含量/% 式中 d 95——溢流上限粒度，μm;C f ——给矿重量浓度，%； d u ——沉砂口直径，cm;ρ——矿浆中固体物料密度，t/m3; D、d o 、p o 、K D 、——同式(1).表2 旋流器给矿及溢流中各个不同粒级含量之间关系公式：R = [δ（δn －1）／δn （δ－1）]×100%60%矿浆浓度R=0.45；矿比重δ= 2.9δn=1.4180933公式：浓度R =0.45；干矿重Q=1200矿浆比重δn =1.42a=1880.46a=Q/Rδn 输入变量：求： 矿浆比重 δn？ 已知：，矿浆浓度 R， 矿比重δ即：δn=δ/（R（1-δ）+δ）输入变量：求： 矿浆量a m3 ？ 已知：矿浆浓度R，干矿重Q t； 矿浆比重量之间关系8090955871.580.53546551409474。
选矿设备中水力旋流器给矿泵的选择
大中型选矿设备厂中的分级、脱泥、浓缩、洗涤和澄清作业旋流器基本上都是成组配置，特别是同磨机构成闭路的分级旋流器。旋流器配置方案，目前国内外应用量广泛的是放射形方案。理想的放射形配置方案应该是由中心矿浆分配器给人并联的每个旋流器的给矿压力、给矿流量和给矿性质(浓度、粒度和粒度组成)保持相同，以便得到符合工艺设计要求的分级产物。
பைடு நூலகம்
砂泵泵池的断面有圆形和方形两种，其有斜底和斜侧而的方形泵池可以优先采用，通常泵池底边斜度为55度.泵池容积通常以该系统的一分钟矿浆流量为宜，大型选厂可以低于一分钟，泵池容积应该让矿浆带入的空气有充分的逸出(析出)停留时间。
选矿设备中的水力旋流器给矿泵应具有高效、节能、低成本、长寿命、性能稳定和维修方便的特点。
选矿设备中的水力旋流器均是采用压力给矿，其给矿管路在可能条件下尽量缩短，以便减少沿程阻力损失。给矿管路中的矿浆流速应稍大于其临界流速，以便使其管道磨损最小并防止矿浆中的固体颗粒沉淀、堵塞管道和影响正常生产。
给矿泵是选矿设备中水力旋流器的心脏.它控制着水力旋流器分离的全过程.就磨矿回路中的分级旋流器而言，它控制着磨机的生产能力、循环负菏和分级效果。用于水力旋流器的给矿泵要有足够的处理能力，以便适应其矿石性质变化和矿浆流量波动的需要。磨矿回路中用于旋流器给矿的砂泵必须安装足够的动力，以保证不致因砂泵动力不足而限制磨机的产量。
水力旋流器的选择与计算
水力旋流器的选择与计算一、水力旋流器的选择水力旋流器广泛用于分级、脱泥、脱水等作业。
其主要优点是结构简单、本身无运动部件、占发面积小；在分级粒度较细的情况下，分级效率较螺旋分级机高。
其主要缺点是给矿需泵扬送，电耗较高；操作比螺旋分级机复杂。
水力旋流器适宜分级粒度范围一般为0.3~0.01mm。
水力旋流器的规格取决于需要处理的矿量和溢流粒度要求。
当需要处理的矿量大、溢流粒度粗时，选择大规格水力旋流器；反之宜选用小规格水力旋流器。
在处理矿量大又要求溢流粒度细时，可采用小规格水力旋流器组。
旋流器的结构参数和操作参数对溢流粒度及分级效果有较大影响，选用时应认真考虑。
旋流器的主要结构参数与旋流器直径D的关系，一般范围；给矿口当量直径d f=(0.15~0.25)D; 溢流管直径d o=(0.2~0.4)D;沉砂口直径d u=(0.06~0.20)D;锥角a≤20°.进口压力是水力旋流器的主要参数之一，通常为49~157kPa(0.5kgf/cm2~1.6kgf/cm2).进口压力与溢流粒度的一般关系见表1。
表1 进口压力溢流粒度一般关系表溢流粒度d95/min 0.59 0.42 0.30 0.21 0.15 0.10 0.074 0.037 0.019 0.010进口压力/kPa(kgf/cm2) 29.40.3490.539~78(0.4~0.8)49~98(0.5~1.0)59~118(0.6~1.2)78~137(0.8~1.4)98~147(1.0~1.5)118~167(1.2~1.7)147~196(1.5~2.0)196~245(2.0~2.5)二、水力旋流器计算水力旋流器的计算多采用如下两种方法。
A 原苏联波瓦罗夫(JIoBapoB)计算法波瓦罗夫计算法的主要步骤和计算公式如下：(1)选择旋器直径，计算旋流器体积处理量和需要台数。
体积处理量按下式计算式中 q V——按给矿体积计的处理量，m3/h;K a——水力旋流器锥角修正系数；当a=10°时，K a+1.15;当a=20°时，K a=1.0;K D——水力旋流器直径修正系数；d f——给矿口当量直径，cmb、h——分别为给矿口宽度和高度，cm;p o——旋流器给矿口工作压力，MPa;d o——溢流管直径，cm;D——旋流器筒体直径，cm.(2)按样体给出的范围确定沉砂口直径，并验算其单位截面积负荷(按固体量计)，使其在0.5~2.5t/(cm2·h)范围内。
水力旋流器 (全面精炼版)课件
特 点
构造筒单，无活动部分；体积小，占地面积也小；操作方便； 运行可
靠；生产能力大；成本低；分离的颗粒范围较广，易于实现自动控制。但 能耗较高，分离效率较低。 在化工、石油(油水分离、污水处理等)、轻工、环保、采矿、食品、医 药、纺织与染料业、生物工程及建材等众多领域也已经或正在获得富有成 效的实际应用 。 常采用几级串联的方式或与其他分离设备配合应用，以提高其分离效率。
器、尾矿干排专用旋流器进口（进料管） 两个轴向出口(底流管、溢 流管) 底流管
一、水力旋流器的基本概述
二、水力旋流器的工作原理
三、影响分级效率和分离精度的主要原因
工作原理
介质从圆筒上部的切向 进口（进料管）以一定压力 进入器内（产生高速旋转流 场），高速旋转向下流动。
水力旋流器
杨** 2017年4月17日
08:20:20
一、水力旋流器的基本概述
二、水力旋流器的工作原理
三、影响分级效率和分离精度的主要原因
水力旋流器
又称水力旋风分离器、旋液分离器，是 旋流分离器的一种。 是利用离心力来分离 具有一定密度差 以 液体为主(液—液、液—固、液—气等两相或 多相混合物 ) 的悬浮液或乳浊液(液态非均相 混合物)的分离设备。
作 用
悬浮液中固体颗粒的增稠（浓缩）； 悬浮液中固体粒子的分级（按颗粒（相同密度）粒度差分离的作业;
液—液萃取操作中两种不互溶液体的分离；
物料密度差进行分选 （按颗粒密度差分离的作 业 （如分选砂金 、分
选煤 ）；分选旋流器一般给料压力均较低，液流没有太大的旋转速度。)
澄清、脱泥等。
分类
按分散相：固一液旋流器和液一液旋流器；
溢流跑粗的另一个原因。
影响其分离粒度和分级效率的因素：旋流器的结构参数和
水力旋流器的基本知识
水力旋流器的基本知识
水力旋流器是利用离心力来加速矿粒沉降的分级设备。
水力旋流器最早出现在20世纪30年代末的荷兰，并随着科学技术的发展，被逐渐运用到各种行业中，例如在20世纪60年代中期，澳大利亚的BHP钢矿首次在工业上使用水力旋流器进行分级和脱水，取得了良好的效果；在20世纪80年代中期，我国开始从国外引进水力旋流器，并逐渐普及使用。
水力旋流器主要是由一个空心圆柱体和圆锥体连接而成，圆柱体的直径代表旋流器的规格，尺寸范围通常为50mm 到1000mm，在圆柱体中心插入一个溢流管，沿切线方向接有给矿管，在圆锥体下部留有沉砂口，矿浆在压力作用下，沿给矿管给入旋流器内，随即在圆筒形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成为沉砂，细颗粒向器壁移动的速度较小，被朝向中心流动的液体带动由中心溢流管流出，成为溢流。
水力旋流器分级原理(二)
3.4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50 mm到1000 non，通常为125~500 oun。
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。
3.4.2水力旋流器分级原理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76 nun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50 L/min条件下，得到了下述三个方向速度的变化规律。
3.4.2.1切向速度分布及旋流器内压强变化3.4.2.2径向速度分布及颗粒粒度沿径向排列3.4.2.3轴向速度u.的分布及对分级粒度的影响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。
水力旋流器处理量、分离粒度和沉砂口直径计算
水力旋流器处理量、分离粒度和沉砂口直径计算（1)处理量。
按给矿体积计算水力旋流器处理量的经验公式为：公式式中，V——按给矿体积计的水力旋流器处理量（m3/h）；Kα——水力旋流器圆锥角修正系数，按下式计算公式α——水力旋流器的圆锥角，当a＝100时，Kα＝1.15；当α=20度时，Kα=1.0 ; KD——水力旋流器的直径修正系数，查下表，或按下式计算公式表D——水力旋流器直径（cm）；dn——给矿管当量直径（cm），按下式计算：公式b——给矿口宽度（cm）；h——给矿口高度（cm）；d c——溢流管直径（cm）；P0——水力旋流器入口处矿浆的工作计示压力（MPa）。
对于直径大于50cm的水力旋流器，入口处的计示压力应考虑水力旋流器的高度，即：P0＝P＋0.0IH rρnP——水力旋流器入口处矿浆计示压力（MPa）；H r——水力旋流器的高度（m）；ρn——给矿矿浆密度（t/m3）。
（2）分离粒度。
水力旋流器的分离粒度有着不同的定义，因此就有各种不同的分离粒度计算方法。
这里仅列举一种使用较多的按溢流中最大粒度（即d95粒度）计算分离粒度的方法，即：公式式中,d H——溢流中最大粒度（d95）（μm）；βu——给矿中固体含量（％）；△——沉砂口直径（cm）；ρ、ρ0——分别为矿浆中固体物料和水的密度(t/m3)；dc，P0，K D——同前式。
(3)沉砂口直径△。
水力旋流器沉砂口直径△的计算式如下：公式式中，△——旋流器沉砂口直径(cm）；ρ——物料密度（t/m3）；C w——沉砂质量浓度（％）；u——沉砂量（t／h）。
水力旋流器参数选择与水力旋流器有关的参数很多，有结构方面的、工艺操作方面的和给料性质方面的，而且往往相互关联，相互制约，不易调整和控制，这也是它在我国难以广泛应用的重要原因。
现将其有关的主要参数简述如下。
（1)圆柱形筒体直径和高度。
该直径是旋流器的主要规格尺寸，它与其他各部件尺寸都有一定关系。
水力旋流器选型
水力旋流器选型参数和考虑因素水力旋流器在工业生产中有着很广泛的应用,如在磨矿领域就会使用水力旋流器来实现矿石的分级分离。
水力旋流器的选型需要综合考虑多项参数,以下就针对闭路磨矿来说明水力旋流器选型时需要提供的具体参数。
1、水力旋流器的工艺参数水流旋流器在用于闭路磨矿时,要提供的工艺参数包括,旋流器所需处理浆液的浓度、粘度、固体比重、液体比重、固体含量、固体颗粒密度、进口浆料的固体颗粒粒度分布,旋流器单位时间内的固料处理量、给矿率、浆料通过量、磨矿所需粒度及浆料的酸碱度等。
2、水力旋流器的底流溢流要求参数旋流器的底流和溢流要求参数,是指和底流溢流有关的流量、浓度和粒度等,包括旋流器的溢流密度或者含固体量、底流密度或者含固体量、循环负荷、过程控制约束等。
3、水力旋流器的其他参考因素水力旋流器的设计过程中,旋流器制造企业还需了解使用单位的磨矿目的及后续的流程工序,以便能更好的保证后续流程中有用矿物更好的回收。
水力旋流器的设计还受闭路磨矿所使用的球磨机影响,如球磨机和棒磨机的进料率持续、循环负荷恒定,旋流器的矿浆提供量也恒定,自磨机则相反,进料率和循环负荷都可变,所以矿浆给料也可变。
4、水力旋流器的设计变量旋流器的设计变量一般包括旋流器的直径、进口直径、溢流口直径和溢流口高度等。
旋流器的设计变量会决定旋流器的实际使用效果,它是由旋流器的制造企业根据使用企业提供的工艺参数及其他条件来确定的。
5、水力旋流器的安装方式水流旋流器常用的安装方式有垂直安装和倾斜安装。
水力旋流器的垂直安装适用于给料波动较大、循环负载变化较大的工作条件,但对沉沙嘴的磨损严重。
水力旋流器选择倾斜安装,则更适合可变循环负荷的恒定底流提供,能降低沉沙嘴磨损,但在高浓度回路上表现较差。
随着电力工业的发展,燃煤电厂所排放的二氧化硫对环境的污染日趋严重。
而二氧化硫减排的最有效措施就是烟气脱硫。
燃烧后脱硫是广泛采用的脱硫技术,又称为烟气脱硫(FGD)。
水力旋流器
1．3.2水力旋流器选型结构的确定
在水力旋流器系统中,结构因素中最重要的就是如 何在众多平行运行的水力旋流器中分配浆液。在该系 统中，应该选用一种母管，浆液可以从中心混合室通 过母管呈放射状流入各个水力旋流器。 如果应用“内嵌式”母管，当浆液流经管道时，每 个水力旋流器里的给料都在母管内流动，这样，大质 量的颗粒就会经过第一个水力旋流器而进入最后一个 水力旋流器。因为这些颗粒有足够的能量“拐弯”。 结果导致最后一个水力旋流器中粗糙颗粒的浓度较高。 内嵌式母管的另一个问题是,如果最后一个水力旋流器 关闭的话，母管的末端很可能会由于堵塞而报废。
1．3水力旋流器的选型
1．3.1水力旋流器选型参数的确定 水力旋流器选型的主要任务就是选择水力旋 流器的入口压力和直径。 对于水力旋流器分离分级效果的好坏，主 要取决于分离粒度D50，当水力旋流器的入口压 力一定时，尽量选用小直径的设备，这样必须 增加旋流子的数量和相应的管件、阀门、仪器 仪表等设备，从而增加一次投资。
在石膏一级脱水中，旋流器的目的是浓缩石膏浆液。 旋流器入口浆液的固体颗粒含量一般为15%左右，底流 液固体颗粒物含量可达50%以上，而溢流液固体颗粒物 含量为4%以下，分离浆液的浓度大小取决于石膏颗粒 尺寸分布。底流液送到二级脱水设备真空皮带过滤机 进一步脱水。大部分溢流液返回吸收塔，少部分送至 废水旋流器再分离出较小的颗粒。采用旋流器进行脱 水的另一个特点是，浆液中没有反应的石灰石颗粒的 粒径比石膏小，它倾向进入旋流器的溢流部分再返回 吸收塔，使没有反应的石灰石进一步反应。因此，吸 收塔浆液固体物中石灰石含量略高于最终产物石膏中 的石灰石含量，这样，既有利于获得高脱硫效率，又 可以是副产物中的石灰石含量降到最低程度，提高石 灰石利用率。
水力旋流器
• 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。
ε=mu/m
式中 mu kg/s ; 底流口处分散相固体颗粒的质量流率，
进口处分散相颗粒的质量流率，kg/s。 实用条件为:分散相颗粒为固体颗粒，被分离的固体颗 粒从底流口排除旋流器。
m
• 2.5水力旋流器技术中的主要参数
• 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。物性参数影响较 小。 • 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。 • 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。
• 小结
• （1）、 给矿浓度一般控制在30-60％。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0.03-0.6kg/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。
水力旋流器
◆溢流管直径
◆在一定范围内增加溢流口直径会导致生产能力的
增加以及分离粒度的增大。溢流口直径应该稍大 于进料口直径，一般地取Do=(1～2)Di (入口直径)。
◆大部分水力旋流器都设计了直径大于溢流管直径
的溢流引出管，发现扩径的溢流引出管(相对于溢 流管直径)会引起切向速度的减小，使得对溢流引 出管磨损的减小，从而增加管道的使用寿命。
◆随着安装倾角的增大(垂直安装时倾角定为90。， 水平安装时定为180。)，水力旋流器的生产能力有 所提高，分离粒度也有所增大。旋流器的高度通 常为三米左右，而这将对旋流器沉砂口产生相当 大的压头。与水平成45 。安装旋流器可大大降低 对沉砂口的压头。以这样安装角度的旋流器的沉 砂口部件的使用寿命比竖直安装的旋流器约长一 倍。
◆内衬磨损
◆由于料浆颗粒对内衬的磨损,在磨机系统,还有一些
小钢球。由于旋流器不同部位的衬里的磨损速率 不一样，一般沉砂口和下锥体的磨损最大，其次 为给矿口，然后才是中间柱体
◆用优质陶瓷材料制造沉砂口和下锥体，以便让其
内衬的使用寿命与给矿口内衬寿命相近。理想的 情形是让所有衬里同一时间磨损完。
◆安装角度
◆柱体长度
◆ 旋流器的柱体长度对旋流器的处理能力影响几乎不大，仅对旋流器的 分选效果有一定的影响，柱体较长，则物料分级时间较长，分级较为 完善。但同时也增加了液体的能耗，影响在锥段的分离效率。简体柱 段长度为H=(0．7—2．0)D。固液分离用水力旋流器的筒体柱段长度 应适当选取大值。
◆短路流
◆当被处理料液进入水力旋流器后，其中一部分沿盖的内表面向中心运
控制要素
◆进料固含
◆
进料固含越高，黏度相对较大,固体颗粒间相互分 离的难度变大，造成“溢流跑粗”、再加上其比 重大,沉降速度快，细颗粒来不及分离就进入底流 了，会造成严重的“底流夹细”现象,影响细粒级 的回收率。当分解氢氧化铝粒度一44μm≥ 25％ 时， 分级已很难保证其底流氢氧化铝粒度合格 。 分级进料密度的调节是通过控制加入到分级进料 料浆中的稀释母液流量来进行的。
水力旋流器
水力旋流器水力旋流器是一种连续作业的分级设备，利用离心力来加速颗粒的沉降速度。
水力旋流器是选矿工业中最重要的设备之一，在选矿中主要用作分级设备，尤其在细粒分级作业中极为有效。
它广泛用于闭路磨矿作业（Napier-Munn 等，1996）但也可用于脱泥、除砂和浓密等其他作业。
在许多场合水力旋流器可代替机械式分级机，其优势在于操作简便及与其尺寸相比有较高的处理能力。
它的变体“水介质旋流器”已经用于煤（Osborne ，1985）和其他矿物的精选。
典型的水力旋流器（图9.13）由一个圆锥形容器构成，其底部（沉砂口）敞开，锥体上连接一个筒体，筒体上部有一个切向给料口。
圆筒顶部有盖板，一个轴向溢流管穿过盖板。
轴向溢流管有一段插入筒体内，该管段可拆卸，称之为旋流器溢流管，用以防止给矿短路而直接进入溢流。
矿浆在一定压力下通过切向给料口给入，这使矿浆产生漩涡运动，进而使其在旋流器内产生旋流运动，并沿垂直轴形成一个低压区。
沿垂直轴还形成空气柱，通常通过沉砂口同大气相连接；但一部分空气柱是由从低压区溶液中析出的溶解空气所产生的。
水力旋流器作用的经典理论是，旋流器内颗粒的流动方式受到两个反向作用力：一个是向外的离心力，另一个是向内的拉力（图9.14）。
离心力可加速颗粒的沉降速度，因而可按粒度、形状和密度对颗粒进行分离。
沉降较快的颗粒被抛向器壁（此处速度最慢），之后逐步流向沉砂口。
由于拉力的作用，沉降较慢的颗粒流向垂直轴线周围的低压区，并向上运动，最终经由溢流管进入溢流。
图9.13 水力旋流器（Napier-Munn 等，1996；朱利叶斯克鲁特施尼特矿物研究中心（JKMRC ），昆士兰大学）图9.14 水力旋流器中圆周运动颗粒所受的力 由于存在着一个向下料流的外区和一个向上料流的内区，势必有一个垂直速度为零的区域。
这见之于旋流器的大部分，因此在整个旋流器内应存在着一个垂直速度为零的包络面（图9.15）。
受较大离心力作用而被抛出垂直速度为零的包络面以外的颗粒将进入沉砂，而受较大的拉力作用而进入旋流器中心的颗粒则进入溢流。
水力旋流器处理量、分离粒度和沉砂口直径计算
水力旋流器处理量、分离粒度和沉砂口直径计算（1) 处理量。
按给矿体积计算水力旋流器处理量的经验公式为：公式m3/h）； Kα——水力旋流器圆锥角修式中， V——按给矿体积计的水力旋流器处理量（正系数，按下式计算公式α——水力旋流器的圆锥角，当 a＝100 时，Kα＝ 1.15 ；当α =20度时， Kα =1.0 ; KD——水力旋流器的直径修正系数，查下表，或按下式计算公式表D ——水力旋流器直径（cm ）； dn——给矿管当量直径（cm ），按下式计算：公式b——给矿口宽度（ cm ）；h——给矿口高度（ cm ）； d c——溢流管直径（ cm ）；P0——水力旋流器入口处矿浆的工作计示压力（MPa ）。
对于直径大于50cm的水力旋流器，入口处的计示压力应考虑水力旋流器的高度，即：P0 ＝ P ＋ 0.0IH rρnP ——水力旋流器入口处矿浆计示压力（ MPa ）；H r——水力旋流器的高度（m）；ρn——给矿矿浆密度（t/m 3）。
（ 2 ）分离粒度。
水力旋流器的分离粒度有着不同的定义，因此就有各种不同的分离粒度计算方法。
这里仅列举一种使用较多的按溢流中最大粒度（即d95 粒度）计算分离粒度的方法，即：公式式中 ,d H——溢流中最大粒度（d95 ）（μm）；βu——给矿中固体含量（％）；△——沉砂口直径（ cm ）；ρ、ρ3)；dc ， P0，K D——同0——分别为矿浆中固体物料和水的密度(t/m前式。
(3)沉砂口直径△。
水力旋流器沉砂口直径△的计算式如下：公式式中，△——旋流器沉砂口直径 (cm ）；ρ——物料密度（ t/m 3）； C w——沉砂质量浓度（％）； u——沉砂量（ t／ h ）。
水力旋流器参数选择与水力旋流器有关的参数很多，有结构方面的、工艺操作方面的和给料性质方面的，而且往往相互关联，相互制约，不易调整和控制，这也是它在我国难以广泛应用的重要原因。
现将其有关的主要参数简述如下。
水力旋流器选型计算新程序
・
２２ ６・
有色 金属（ 选矿部 分）
２ １ 年增刊 １ ０１
正常条件下 ，磨机的生产能力 Ｑ 、矿石密度６ 、 循环负荷 Ｌ ｓ 、溢流浓度 （ 用质量浓度 或液 固 比 。 表示 ） 和溢 流细 度 （ ７ ｘ ％表示 ） 为 用一 ４ ｔ ｍ 已知数。当要求溢流产物很细时 ，可用一 ３ ｔ ４ ｍ甚 ｘ 至 于 一０ ｔ １ ｘ ｍ或 一 ｍ 的含 量表 示 ，矿 石 可选 性 研 ５ 究报告 中需标明其各产物中相应细度 同溢流细度相 应 的分级粒度 ，以便旋流器规格和相应参数选定后
关 键 词 ：组合螺线涡 ；组合涡 ；最大切线速度轨迹 ；基本直径
中图分类号 ：Ｄ ５ Ｔ ４４
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ １９９（０１Ｓ一２ １０ １７— ４２２１）Ｏ ０６—６
Ａ ｖ ｌＣａｃ ｌｔ ｎ Ｐ ｏ ｒ ｍ ｎ Ｈｙ ｒ ｃ ｃｏ ｅ Ｌｅ ｔｔｐ Ｎｏ ｅ ｌｕ ａｉ ｒ ｇ ａ ｏ ｄ ｏ ｙ ｌｎ ｃｏ ｙ ｅ ｏ
关 系
Ｆ ｇ２ Ｒ ｌ ｔ ｎ ｆ ｕ ｄ ｒｌＷ ｎ ｎ ｓ ｏ ｆ ｅ ｅ ｓ ｉ ． ｅ ａ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｆ ｏ Ｏ ｆ ｅ ｅ ｓ ｔ ｎ ｎ ｓ ｉ ｉ ａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｔａ ｉｎ ｏ ｖ ｒｌｗ ｎ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｆ ｏ ｅｆ ｏ ｏ
水力旋流器
水力旋流器水力旋流器水力旋流器是水力分级设备中的一种。
与筛分设备严格按照几何尺寸分级不同，它是根据矿粒在运动介质中沉降速度的不同进行分级的。
因此分级效果的决定因素有两个方面，一个是自身重量、另一个是形状。
粒度不同的物料，其受到离心力和相对阻挡力不同。
水力旋流器就是根据这个原理，通过提高颗粒的运动速度来实现分级的。
在回转流中颗粒的惯性离心加速度a与同步运动的流体向心加速度方向相反，数值相等。
即：（1-1）式中：——圆形分选器的半径，m；ω——回转运动的角速度，rad/s；u——回转运动的切向速度，m/s；因此离心力强度为：（1-2）重力选矿中所用的离心力可比重力大数十倍以上，因此大大强化了分选过程。
水力旋流器是利用回转流进行分级的设备，可以通过调节参数用于分级、浓缩、脱泥。
一它具有结构简单，生产能力大，占地面积小和易于实现自动控制等优点。
现在选煤厂使用的流体分级设备主要为水力旋流器。
．一、水力旋流器的结构及工作原理1、水力旋流器的发展据报道，浓缩和脱泥用的水力旋流器最早是在1939-05月发表在世界矿山评论杂志上（比利时里埃芝城），作者德赖森（M.G.Drissen）。
当时被用于浓缩选煤用的黄土悬浮液，结构见图1。
以后经德赖森改进，增设了溢流管。
到1948年传入美国时已具有了现在的结构形式。
我国是在20世纪50年代初开始试验并首先在云锡公司选矿厂获得工业应用。
所有用于分级、浓缩、脱泥的旋流器均是在执行的按颗粒粒度差分离的作业。
给料压力一般在0.06—0.2MPa范围内，在给料口处的流速为5—12m/s。
进入旋流器后由此构成的切线速度将有所降低。
料浆在旋流器内停留时间很短，例如锥觉20°的直径350mm旋流器，内部容积为0.06m3，处理能力为85m3/h,由此可算出料浆在旋流器内的停留时间只有2.5s在如此短的时间内，料浆大约只旋转4—5圈即可排出，而不会象某些资料中介绍的那样做多圈运动（见图2）。
水力旋流器的主要技术参数
4.8-54
40×10
30
40×12
40
250
50×20
125
35
20
595
170
6.5-61.2
300
75
125
50
20
800
200
20
水力旋流器的主要技术参数水力旋流器技术参数水力旋流器分离技术水力旋流器技术与应用旋流器技术参数旋流风口技术参数水力旋流器水力旋流器工作原理水力旋流器结构图水力旋流器组
水力旋流器的主要技术参数
发布时间：2010-12-4 16:47:56中国废旧物资网
用途：
该机器广泛用于黑色，有色金属选矿厂、化工、制药陶瓷等行业；作为分级、脱泥、浓缩、脱水作业。单位面积处理量大，占地面积小，基建费用低，分级效率高。
水力旋流器的主要技术参数
直径
（mm）
给矿口
（fmm）
溢流口
（fmm）
沉流口
锥度
锥体
（mm）
圆筒高度
（mm）溢流带深度（m）处理量（m3/h）
100
30×5
14
11
20
275
60
1.5-9
30×7
18
30×10
26
125
25×10
50
15-30
20
225
110
2.4-15
150
40×8
20
15
20
326
FX350-GX-S1水力旋流器计算(选厂实际)
FX350-GX-S1水力旋流器计算水力旋流器和4576球磨机组成闭路循环，回路新给矿130t/h～140t/h,溢流粒度-200目占75～80%，矿石密度为3.2t/m3，旋流器入口压力设为45～60 kPa，磨矿循环负荷为300%，按上述条件计算的物料结果如下：根据以上物料计算结果，选择水力旋流器的开启台数，一般用波瓦罗夫法计算。
根据设备说明，D=35cm，锥角α=20°，给矿口尺寸11cm×12cm，溢流管径d o=12cm，沉砂直径d u=6cm（申报的沉砂直径）1、单台设备处理量，根据公式：q v=3K a K D d f d oPoq v——按给矿体积计算的处理量，m3/h；K a——水力旋流器锥角修正系数；K D——水力旋流器直径修正系数；d f——给矿口当量直径，cm；b、h——分别为给矿口宽度和高度，cmP o——旋流器给矿口工作压力，MPa；（1）K a =2tg0379.0044.079.0α++α=20°，K α=1； （2）K D =D1.012.18.0++ =1.067（3）d f =πbh4=12.96cmP o 取三个值计算，分别为0.045MPa ，0.05MPa ，0.06MPa q v =3K a K D d f d o o P =3×1×1.067×12.96×12×06.0/05.0/045.0=105.6/111.32/121.94 m 3/h2、旋流器台数计算(1)当旋流器给矿130t/h 时P o = 0.06MPa ，旋流器台数=94.121582=4.77，取5台； P o = 0.05MPa ，旋流器台数=32.111582=5.22，取6台；P o = 0.045MPa ，旋流器台数=6.105582=5.5，取6台；(2)当旋流器给矿140t/h 时P o = 0.06MPa ，旋流器台数=94.121627=5.14，取6台； P o = 0.05MPa ，旋流器台数=32.111627=5.63，取6台；P o = 0.045MPa ，旋流器台数=6.105627=5.9，取6台；3、验算单位横截面积负荷(在0.5～2.5t/(cm 3·h)之间)沉砂直径d u =6cm ，横截面面积为28.27cm 2，沉砂直径d u =5cm ，横截面面积为19.63cm 2，单位横截面积负荷按最大值2.5 t/(cm 3·h)计算：(1)沉砂直径d u =6cm 时，所需旋流器台数=27.285.2420⨯=5.94，取6台(2)沉砂直径d u =5cm 时，所需旋流器台数=63.195.2420⨯=8.55，取9台(3)目前我厂有10组旋流器，故取6台旋流器，4台备用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
/html/0610/20061025_6990.asp
水力旋流器的选择与计算
2006-10-25 8:50:05 中国选矿技术网浏览1068 次收藏我来说两句
一、水力旋流器的选择
水力旋流器广泛用于分级、脱泥、脱水等作业。
其主要优点是结构简单、本身无运动部件、占发面积小；在分级粒度较细的情况下，分级效率较螺旋分级机高。
其主要缺点是给矿需泵扬送，电耗较高；操作比螺旋分级机复杂。
水力旋流器适宜分级粒度范围一般为0.3~0.01mm。
水力旋流器的规格取决于需要处理的矿量和溢流粒度要求。
当需要处理的矿量大、溢流粒度粗时，选择大规格水力旋流器；反之宜选用小规格水力旋流器。
在处理矿量大又要求溢流粒度细时，可采用小规格水力旋流器组。
旋流器的结构参数和操作参数对溢流粒度及分级效果有较大影响，选用时应认真考虑。
旋流器的主要结构参数与旋流器直径D的关系，一般范围；给矿口当量直径d f=(0.15~0.25)D; 溢流管直径d o=(0.2~0.4)D;沉砂口直径d u=(0.06~0.20)D;锥角a≤20°.
进口压力是水力旋流器的主要参数之一，通常为49~157kPa(0.5kgf/cm2~1.6kgf/cm2).进口压力与溢流粒度的一般关系见表1。
表1 进口压力溢流粒度一般关系表
溢流粒度d95/min0.590.420.300.210.150.100.0740.0370.0190.010
进口压力/kPa(kgf/cm2)29.4
0.3
49
0.5
39~78
(0.4~0.8)
49~98
(0.5~1.0)
59~118
(0.6~1.2)
78~137
(0.8~1.4)
98~147
(1.0~1.5)
118~167
(1.2~1.7)
147~196
(1.5~2.0)
196~245
(2.0~2.5)
二、水力旋流器计算
水力旋流器的计算多采用如下两种方法。
A 原苏联波瓦罗夫(JIoBapoB)计算法波瓦罗夫计算法的主要步骤和计算公式如下：
(1)选择旋器直径，计算旋流器体积处理量和需要台数。
体积处理量按下式计算
式中q V——按给矿体积计的处理量，m3/h;
K a——水力旋流器锥角修正系数；
当a=10°时，K a+1.15;当a=20°时，K a=1.0;
K D——水力旋流器直径修正系数；
d f——给矿口当量直径，cm
b、h——分别为给矿口宽度和高度，cm;
p o——旋流器给矿口工作压力，MPa;
d o——溢流管直径，cm;
D——旋流器筒体直径，cm.
(2)按样体给出的范围确定沉砂口直径，并验算其单位截面积负荷(按固体量计)，使其在0.5~2.5t/(cm2·h)范围内。
(3)计算旋流器实际需要的给矿压力。
(4)计算溢流上限粒度d95,使其满足溢流粒度的要求。
旋流器给矿及溢流中各个不同粒级含量之间关系可参见表2。
式中d95——溢流上限粒度，μm;
C f——给矿重量浓度，%；
d u——沉砂口直径，cm;
ρ——矿浆中固体物料密度，t/m3;
D、d o、p o、K D、——同式(1).
表2 旋流器给矿及溢流中各个不同粒级含量之间关系
粒级/μm含量/%
-7410203040506070809095
-40 5.611.317.32431.539.5485871.580.5
-2013172326354655上限粒度，d954303202401801409474
B 美国克雷布斯公司(Krebs)计算法
(1)分离粒度d50、校正分离粒度d50(c)的计算分离粒度d50系指在沉砂和溢流中回收率(分配率)各为50%的极窄级别的粒度值。
在旋流器实际分级效率曲线(图1中的曲线1)上与沉砂中粒级回收率50%相对应的粒度即为分离粒度d50.
在旋流器分级过程中，进入沉砂的物料包括两部分：一部分由水夹带进入沉砂的物料，该部分物料实际上未经过分级，其相对量与沉砂中的水占给矿中水的比率(小数)相当；另一部分为经过分级进入沉砂的物料。
因此在计算旋流器沉砂粒级回收率时，应将水夹带的这部分未经分级的物料扣除，即：
式中y c、y——分别为沉砂中某粒级的校正回收率和实际回收率，%；
R f——沉砂中的水占给矿中水的比率，以小数计。
用y c代替y做出的分级效率曲线(图1中的曲线2)称为校正分级效率曲线或校正回收率曲线。
该曲线上的分离粒度称为校正分离粒度以d50(c)表示。
在磨矿回路中，旋流器的溢流粒度一般是以某一特定粒度d r的百分含量来表示的，它与d50(c)之间关系如表3所示。
如已知溢流中某一特定粒度的百分含量，即可按表3数据计算出校正分离粒度d50(c).
表3 水力旋流器溢流粒度d50(c)的关系
溢流中某一特定粒度(d r)百分含量/%98.895.090.080.070.060.050.0 d50(c)/dr0.540.730.91 1.25 1.67 2.08 2.78
(2)按下式计算水力族流器直径D：
D=0.0234d50(c)1.515P o0.424(ρ-1)0.758×(1-0.0189cυ)2.167(4①)
式中D——旋流器内径，cm;
d50(c)——校正分离粒度，μm;
P o——旋流器给矿压力，kPa;
ρ——物料密度，t/m3;
cυ——给矿体积浓度，%。
(3)按标准水力旋流器的处理量(见图2)计算旋流器台数，应该指出图2中所示的处理量是按水计的，处理矿浆时要稍高于此数据。
因此按此计算旋流器台数偏于保险，这在工程设计上是允许的。
(4)按沉砂口流量与沉砂口直径的关系，用图3确定沉砂口直径。
C 水力旋流器计算实例
某一磨矿回路，用水力旋流器分级与球磨机组成闭路，回路新给矿量为250t/h，旋流器溢流浓为40%，要求溢流粒度为-74μm占60%，矿石密度为2.9t/m3,旋流器入口压力为55kPa，磨矿回路循环负荷为225%。
按上述条件计算的物料平衡结果见表4。
试选择计算水力旋流器的规格和台数。
表4 水力旋流器物料平衡计算结果
项目单位溢流沉砂给矿
固体量t/h250562812
水量m3/h375187562矿浆量t/h6257491374重量浓度%407559.1体积浓度%5033.2
矿浆密度t/m3 1.355 1.966 1.632
矿浆体积量
m3/h
L/s 461
128
381
106
842
234
现采用两种方法进行计算
(1)波瓦罗夫法计算
根据设备样本可选用D=50cm、锥角a=20°的水力旋流器，其给矿口尺寸11cm×12cm(直径d f=13cm),选用溢流管直径d o=18cm,沉砂口直径d u=9cm.
处理量计算：
根据计算结果选用6台D=50cm旋流器，另处备用3台。
沉砂口直径d u=9cm,其截面积为63.6cm2，沉砂口单位截面固体负荷为，在允许范围之内。
计算实际需要的给矿压力：
参见表2，此上限粒度呆满足-74μm占60%的要求。
(2)克雷布斯法计算
按溢流粒度-74μm60%的要求，查表3，计算校正分离粒度：
d50(c)=2.08×74=154(μm)
计算旋流器直径：
D=0.0234d50(c)1.515P o0.424(ρ-1)0.758(1-0.0189cυ)2.167
=0.0234×1541.515×550.424(2.9-1)0.758(1-0.0189×33.2)2.167
=50.6(cm)
可选用D=51cm克雷布斯标准旋流器。
于图2中查出，在给矿压力55kPa时，D=51cm旋流器处理量为44L/s,则旋流器台数台，可选用6台，外备用3台。
按沉砂矿浆体积流量选择沉砂口尺寸：每台旋流器沉砂矿浆体积流量为，根据图3查出，沉砂口直径为9.5cm.。