旋流器的处理能力及影响水利旋流器工作效率的因素

　　旋流器是矿山选矿作业中非常重要的一种分级设备，也可以用来进行浓缩脱水。其工作原理是通过离心力和重力的作用，将粗重的颗粒物质旋转向器壁，最终形成沉砂，较小的颗粒物质随液流向上运动，最后溢流而出。

　　旋流器处理能力的主要计算其旋流器直径、锥体角度、进料口断面尺寸。

　　（1）旋流器直径

　　旋流器直径主要影响生产能力和分离粒度的大小。一般说来，生产能力和分离粒度随着旋流器直径的增大而增加。

　　从庞学诗的生产能力理论公式

　　Q=2.69D                （1）

　　其中：D——为一段圆筒直径

　　——为分离粒度

　　D——为二段圆筒直径

　　对于几何相似的旋流器，在同一压力降的情况下，其分离粒度随其直径的变化可以从无因次放大准数关系式St×=constSt推到得：

　　dD              （2）

　　由于上式中常数n的变化范围是0~0.375，因而D的指数变化范围是0.42~0.5。

　　对于流量一定的情况下，同样可推得类似的公式，只是其指数形式不同：

　　dD                （3）

　　生产能力和分流力度的影响

　　（2）锥体角度

　　旋流器的型式按其锥体角度大小可分为三类：长锥型（θ≤10°）、标准型（θ=15°~20°，严格地说应为20°）和短锥型（θ﹥20°）。

　　旋流器内的流体阻力随着锥角的增大而变大。在同一进口压力下，由于流体阻力增大，其生产能力要减少，大锥角的旋流器中，流体的切向速度比小锥角的要高一些，但由于颗粒的停留时间较短，所以其分离粒度随其锥角的增大而增大，总分离效率降低，而底流中混入的细颗粒较少。

　　实践证明，一般用于分级或脱泥的旋流器的最佳锥角接近于20°，亦即这种条件下一般采用标准型旋流器。当用于浓缩、澄清和细粒分级时，如当处理低密度物料的稀矿浆，而且要求得到粒度较细的溢流时，多用长锥型旋流器，甚至采用锥角为5°以下的旋流器。对于用于油-水分离的液-液分离用旋流器，锥角更小，为1.5°，因而这种旋流器一般很长，对制造加工提出了更高的要求。

　　短锥型旋流器一般用于粗粒分级和选别的场合。例如，当处理矿浆时，由于磨损阻塞的、等问题，锥角低于20°~15°时不能得到所需的工艺指标；当处理比较浓而且颗粒粗大的矿浆，并要求底流中浓度不高时，不能采用20°以下锥角的旋流器。这也主要是因为小锥角情况下底流口直径较小，极易发生堵塞，以至于无法正常工作。而当采用大锥角旋流器时，虽然这种情况下其中的空气柱直径比小锥角的更大，但在同样的排料能力下，大锥角的底流口仍比小锥角的更大，因而不易堵塞。实际采用的短锥型旋流器也有许多锥角大于40°，例如，在重悬浮液选矿和合金产品的分选中，采用锥角为40°~120°的旋流器。

　　（3）进料口断面尺寸

　　旋流器进料口的形状和尺寸对其生产能力、分离效率等工艺指标有重要的影响，这主要是因为进料口控制着产生离心旋转作用的入口流速，那么对旋流器流场的作用影响非常显著。

　　进料口的作用主要是将作直线运动的液流在柱段进口处转变为圆周运动。早期的进料口一般简单地设计成直线形，并与柱段筒体相切。

　　旋流器处理量与压降之间的关系

　　进料压力越高，bai悬浮液进料速度就越快，du旋流器的处理量就增加。在一定程zhi度上，增大进料压力，可以加dao速分选过程，提高分选效果。但随着入料压力增高，悬浮液本身的浓缩作用也加强，一方面增大矿粒实际分离密度，另一方面使旋流器中密度分布更加不均匀，反而降低分选效果。因此，压力过大，对分选并不是有利的。所以，压力增加时，应适当地增大底流口来调节排放量。此外，压力增大还会增加动力消耗和设备的磨损。现在趋向于采用低压或无压给料，一般给料压力在0.05~0.1兆帕。

　　水力旋流器在矿山中如果不能得到合理的应用，会直接影响其工作效率，一般情况下，影响水利旋流器工作效率的因素主要包括九个方面。

　　1、旋流器的直径

　　水利旋流器的直径大小是影响其工作效率的一个重要条件，直径越大的水力旋流器其生产能力和分离粒度也越大。

　　2、旋流器的锥体角度

　　水力旋流器的工作效率随旋流器锥体角度增而减少，因为，水力旋流器锥体角度越大其阻力就越大，从而影响其生产能力。

　　3、旋流器入料管直径

　　水力旋流器入料管直径的大小对其处理能力和分级效率都有一定的影响，一般入料管的直径越大其处理能力也越大。

　　4、溢流管直径和壁厚

　　水力旋流器当进口的压力一定的情况下，其溢流管直径大小和壁厚与其生产能力成正比。

　　5、进料口的形状和尺寸

　　一般旋流器的进料口的切面形状主要分为圆形和矩形两种。进料口能将直线运动的液流在柱段进口的地方转变为圆周运动。因此旋流器的进料口形状和尺寸直接影响着其生产能力和分离效率。

　　6、旋流器底流口直径

　　旋流器底流口直径越大，其分级粒度就越细，不过其生产能力随其底流口直径增大而增大。

　　7、旋流器内表面粗糙度及装配精度

　　一般情况下，水利旋流器的内表面粗糙度及装配精度对其生产能力和分离效率的影响并不大。

　　8、旋流器的进料粘度

　　通过实践证明发现水力旋流器的生产能力会因进料粘度的提高而增加。

　　9、底流口直径和溢流口直径之比

　　底流口直径和溢流口直径之比叫做锥比，锥比是旋流器设计的重要参数，一般情况下，水力旋流器的锥比越大，其分级粒度就越小。