水力旋流器分级的原理依据及内部构造解析

　　水力旋流器分级的原理依据及内部构造简析

　　水力旋流器是目前应用比较广泛的一款分级设备，由于分级效率高、占地面积小、价格便宜而受到消费者的欢迎。除了用于矿物分级，水力旋流器还可用于污水处理、矿浆浓缩、脱泥和油水分离等，简单来说，它的分级原理就是利用矿物之间的密度不同将物料进行分选。

　　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.一种外凸出螺旋槽式旋流器。这一技术具有突出的技术优势。现有旋流器均为局部改进的内置型旋流器，其内构件对自由旋转流场的干扰和破坏性较大，溢流跑粗现象比较严重，分离效率的提升空间有限。

　　水力旋流器的分类

　　水力旋流器在20世纪30年代末在荷兰出现，发展到今天，国内外很多厂家和研发部门都在不断推陈出新，各种新的产品名称有很多，但是归结起来，主要分为两类。

　　1、水力旋流器

　　冀鼎环保生产的水力旋流器采用渐开线给料方式，这种渐开线式给料口有利于增大物料的离心力，提高分级效果，大大减轻进料箱的磨损。

　　从结构上来讲，水力旋流器是由给矿机、圆柱外壳体、溢流管、锥形容器和排矿口、导管、沉砂口等结构组合而成，旋流器整体呈现倒锥形，它的上端是中空圆柱体，下端的圆柱体比上端直径小，溢流管将二者连接起来，就呈现出了我们所见到的倒锥形水力旋流器。

　　2、旋流器组

　　旋流器组也称为组合式旋流器，它是由两个或两个以上的水力旋流器按照一定的方式组合而成的，组合方式可采用串联或并联两种方式，从组合形式上来区分，可以分为母子旋流器、圆柱一圆锥两段组合旋流器、旋转一动态并联组合式三种；从形状上来划分可以分为圆形旋流器组和方形旋流器组两种。

　　水力旋流器的分级原理

　　水力旋流器工作时矿浆通过给料管沿着筒体的切线方向进入圆筒部分，并在筒体内被迫作回转运动。其中粒度较粗的物料受到的离心力大，在回转运动过程中克服离心浮力向着器壁运动，最终粗粒物料以较大的回转半径在外层矿浆运动。而细粒物料由于所受离心力不足以克服其离心浮力，因此细粒物料在内层矿浆作回转运动。最终物料在自身重力的作用下向下作螺旋运动。锥体部分水力旋流器横截面积不断减小，内层含有大量细粒的矿浆被迫在竖直方向上改变流动方向向上运动，最终从溢流管排出成为溢流。而外层的粗粒则向下运动从沉砂口排出成为底流。这样水力旋流器分级过程完成。

　　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,主要是由一个空心圆柱体l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50mm到1000mm,通常为125-500mm.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。

　　水力旋流器是一种广泛应用的分离分级设备，依据的是离心沉降原理。当待分离的两相混合液以一定压力从旋流器周边切向进入旋流器内后，会产生强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动。由于粗颗粒与细颗粒之间存在粒度差，其受到离心力、向心浮力、流体曳力等作用的大小不同，那么大部分粗颗粒经旋流器底流口排出，而大部分细颗粒由溢流管排出，从而达到分离分级目的。

　　本技术开发的旋流器，可在不改变旋流器内部强旋流场自由旋转的情况下引导重介质和轻介质的分离，减少被分离重介质返回轻介质的机率并引导重介质的富集；同时，底流口在螺旋槽底部且采用完全的锥底设计可避免传统旋流器中不利于分离的“空气柱”产生，可大幅提高传统旋流器的分离性能，从而提高重介质的分离效率和降低其分割直径，减少不利于分离的现象发生。

　　旋流器在工作时煤粒、磁铁粉和水的固液两相流在一定动力下在旋流器内部产生强烈的旋转运动，产生及大的离心力并形成具有一定梯度的密度场，在离心力场和密度场中，被选原煤中密度较大的矸石被抛掷器壁，随外螺旋流由底流口排出，而密度小的精煤则随内螺旋流从溢流口排出，这样，靠近旋流器内壁处就聚集了大量密度、硬度较大的矸石，旋流器内壁在矸石悬浮液的剧烈冲刷下磨损十分严重，当磨损到一定程度时，旋流器内部的稳定流场就要被破坏，从而干扰整个分离过程。中介旋流器磨损zui严重的部位是导向筒入料切点处、椎体下部及底流口附近。旋流器内的空气柱内部不发生任何分离过程，在能量消耗上纯属浪费，不仅没有贡献，还占据了溢流口的流动面积，同时，空气柱大小与位置的波动加剧了流场的不稳定，在一定程度上破坏了被分离颗粒在旋流器中的规律分布，进而降低了旋流器的分离效率。