浅谈水力旋流器

1．概述

水力旋流器是一种常见的分离分级设备，它可以完成液体澄清，料浆浓缩，固粒分级，液体除气与除砂，非互溶性液体的分离等多种作业。由于水力旋流器结构简单，无运动部件，设备紧凑，占地面积小，成本低廉，易于安装和操作、维护，处理能力大，运行可靠，分级分离性能优良等优点，被广泛地应用于矿山选矿、采矿、石油、化工、冶金、医药、废水处理等工业部门。

按照旋流器的作业特点，大致可将工艺流程分为开路和闭路两类。脱泥，浓缩，澄清多为开路；分级特别是磨矿回路中的分级作业多为闭路。下面简要介绍水力旋流器在一段闭路磨矿回路中的应用。

2．结构及原理

水力旋流器的结构较为简单，主体由上部圆筒部分和下部锥体部分组成。上部有进料口沿切线方向将矿浆导入，在圆筒中心有向上溢流出口管，锥体尾部有排砂嘴。基主要结构见图1。水力旋流器的圆筒部分与锥体部分形成一个旋流腔，矿浆由泵通过切向入口送入旋流腔内，从而在腔内高速旋转产生离心力场，在离心力作用下，矿浆内密度大的相或颗粒发生离心沉降，迁移到四周，从而沿壁面向下旋动，最后作为底流排出，细小颗粒离心沉降速度小，以相反方向以内层螺旋形流上升，通过流管排出。

在实际生产中，一段闭磨矿分级水力旋流器多采用规格较小的水力旋流器组。旋流器组由分浆器，溢流槽，沉砂槽等组成。由于水力旋流器的个数、配置方式及分浆器的构造不同，形成了水力旋流器组的多种多样结构形式。按水力旋流器的排列方式区分，有环形配置和直线配置，其中环形配置的水力旋流器组结构见图2。通常，在生产中并非所有的旋流器都开启，留作少数备用。

3．影响水力旋流器分离性的因素

影响水力旋流器分离性能的因素较多，具体来说可以分为结构参数（如旋流器直径，锥角，进料口、溢流口、排砂嘴直径等），物性参数（如矿浆固相浓度，颗粒大小，粒度分布等），操作参数（如进料压力，安装角度等）。

旋流器的结构在生产流程调试完成以后，如生产无重大变化，一般基本不变，而物性参数及操作参数因素中许多都是工艺确定的。

3.1物性参数的影响

固相浓度、物料颗粒大小都影响水力旋流器的分级效率。旋流器的分级效率随分散相颗粒尺寸的增加而提高，所以颗粒尺寸是影响旋流器操作性能的重要参数。旋流分级效率与固相浓度密切相关，给矿浓度高，分级粒度变粗，分级效率降低。如果工艺对溢流浓度没有严格的限制，尽量采用低浓度给料。用于分级的旋流器最佳工作状态应是沉砂呈伞状喷出，伞的中心有不大的空气吸入口。使空气在向上流动时，能携带内层矿浆中的细粒，从溢流中排出，因而有利于提高分级效率。

旋流器底流不同排出状况示意图见图3

3。.2操作参数的影响

影响水力旋流器分级性能的因素主要有进料压力和安装角度。水力旋流器的分级效率较高，但要求操作控制条件稳定。操作压力是水力旋流器运行成功与否的关键。在流量一定的条件下，要求在最低进料压力下能够在旋流器内产生涡流。要想获得水力旋流分级的满意指标，使进口压力保持在一个恒定的水平上

是很重要的。压力的任何变化都会降低水力旋流器的工作效率和生产能力的提高，同时却又导致分级粒度的下降。一般情况下，水力旋流器的入料管上都加装了压力传感器，在生产实践中要根据物料特性来改变入料压力达到最佳分级效果。在使用旋流器组时，当砂泵输送矿浆量变动时，为保证每台水力旋流器稳定工作，应调节旋流器的工作台数。对于中小型水力旋流器，其安装倾角一般对其分级性能影响不大。绝大多数水力旋流器使用时垂直安装（溢流口在上，底流口在下）。

4．水力旋流器运行过程中常出现的问题及解决方案

4．.1砂泵喘气

砂泵喘气的根本原因是流体流程流量与泵的工作流量，旋流器的能力之间匹配不合理。砂泵喘气造成了给入旋流器的料浆不稳定，压力时高时低，旋流器不能正常稳定的工作，沉砂量时大时小，浓度时高时低等一系列问题。为了避免砂泵喘气，消除给矿的不均匀状态，可采用下列措施：

1，自动调节泵的转速，以保持泵槽内矿浆液面的稳定。

2，加回流支管，一部分溢流或给矿自流回入泵槽，以保持矿浆液面的稳定。3，在泵的排出管道上加设阀门。

4.2沉砂口堵塞

旋流器运行过程中，由于物性参数控制不当，结构参数匹配不合理等因素，经常出现沉砂口堵塞的现象，可采取下列措施予以排除

1，由于矿浆中夹有杂物，在泵槽前部或泵吸入管处加设筛网。

2，在保证沉砂浓度的前提下，更换大直径沉砂口。

3，进浆浓度过高时，选用大型号旋流器

4。.3溢流跑粗现象

1，溢流管直径过大或沉砂口直径过小

2，进料压力过低，大颗未能及时充分沉降：

3进料浓度过高

4旋流器型号选择不对，匹配不合理

4。.4沉砂夹细严重

在闭路磨矿或开路分级过程中，当当沉砂夹细量太多时，造成球磨机过磨，无谓地加大了能耗，降低了处理能力。沉砂夹细的现象不可避免，只能尽可能地降低，以优化操作。造成这种现象的主要原因是：

1，沉砂口直径过大

2，进料压力过高

3，旋流器型号偏小

4，进料浓度过高，颗粒沉降过程中干涉影响严重

5，旋流器整体磨损严重，造成分级效率下降