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水力旋流器分級的原理依據及內部構造簡(jiǎn)析
水力旋流器是目前應用比較廣泛的一款分級設備,由于分級效率高、占地面積小、價(jià)格便宜而受到消費者的歡迎。除了用于礦物分級,水力旋流器還可用于污水處理、礦漿濃縮、脫泥和油水分離等,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),它的分級原理就是利用礦物之間的密度不同將物料進(jìn)行分選。
水力旋流器是一種高效率的分級,脫泥設備,由于它的構造簡(jiǎn)單,便于制造,處理量大,在內外已廣泛使用.它的主要缺點(diǎn)是消耗動(dòng)力較大,且在高壓給礦時(shí)磨損嚴重.采用新的耐磨材料,如硬質(zhì)合金,碳化硅等制作沉砂口和 給礦口的耐磨件,可部分地解決這一問(wèn)題,此外,當用于閉路磨礦的分級時(shí),因其容積小,對礦量波動(dòng)沒(méi)有緩沖能力.一種外凸出螺旋槽式旋流器。這一技術(shù)具有突出的技術(shù)優(yōu)勢?,F有旋流器均為局部改進(jìn)的內置型旋流器,其內構件對自由旋轉流場(chǎng)的干擾和破壞性較大,溢流跑粗現象比較嚴重,分離效率的提升空間有限。
水力旋流器的分類(lèi)
水力旋流器在20世紀30年代末在荷蘭出現,發(fā)展到今天,國內外很多廠(chǎng)家和研發(fā)部門(mén)都在不斷推陳出新,各種新的產(chǎn)品名稱(chēng)有很多,但是歸結起來(lái),主要分為兩類(lèi)。
1、水力旋流器
冀鼎環(huán)保生產(chǎn)的水力旋流器采用漸開(kāi)線(xiàn)給料方式,這種漸開(kāi)線(xiàn)式給料口有利于增大物料的離心力,提高分級效果,大大減輕進(jìn)料箱的磨損。
從結構上來(lái)講,水力旋流器是由給礦機、圓柱外殼體、溢流管、錐形容器和排礦口、導管、沉砂口等結構組合而成,旋流器整體呈現倒錐形,它的上端是中空圓柱體,下端的圓柱體比上端直徑小,溢流管將二者連接起來(lái),就呈現出了我們所見(jiàn)到的倒錐形水力旋流器。
2、旋流器組
旋流器組也稱(chēng)為組合式旋流器,它是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的水力旋流器按照一定的方式組合而成的,組合方式可采用串聯(lián)或并聯(lián)兩種方式,從組合形式上來(lái)區分,可以分為母子旋流器、圓柱一圓錐兩段組合旋流器、旋轉一動(dòng)態(tài)并聯(lián)組合式三種;從形狀上來(lái)劃分可以分為圓形旋流器組和方形旋流器組兩種。
水力旋流器的分級原理
水力旋流器工作時(shí)礦漿通過(guò)給料管沿著(zhù)筒體的切線(xiàn)方向進(jìn)入圓筒部分,并在筒體內被迫作回轉運動(dòng)。其中粒度較粗的物料受到的離心力大,在回轉運動(dòng)過(guò)程中克服離心浮力向著(zhù)器壁運動(dòng),最終粗粒物料以較大的回轉半徑在外層礦漿運動(dòng)。而細粒物料由于所受離心力不足以克服其離心浮力,因此細粒物料在內層礦漿作回轉運動(dòng)。最終物料在自身重力的作用下向下作螺旋運動(dòng)。錐體部分水力旋流器橫截面積不斷減小,內層含有大量細粒的礦漿被迫在豎直方向上改變流動(dòng)方向向上運動(dòng),最終從溢流管排出成為溢流。而外層的粗粒則向下運動(dòng)從沉砂口排出成為底流。這樣水力旋流器分級過(guò)程完成。
利用回轉流進(jìn)行分級的設備,并也用于濃縮,脫水以致選別,它的構造很簡(jiǎn)單,主要是由一個(gè)空心圓柱體l和圓錐2連接而成.圓柱體的直徑代表旋流器的規格.它的尺寸變化范圍很大,由50mm到1000mm,通常為125-500mm.在圓柱體中 心插入一個(gè)溢流管5,沿切線(xiàn)方向接有給礦管3,在圓錐體下部留有沉砂口4.礦漿在壓力作用下,沿給礦管給入旋流器內,隨即在圓筒形器壁限制下 作回轉運動(dòng).粗顆粒因慣性離心力大而被拋向器壁,并逐漸向下流動(dòng)由底部排出成為沉砂.細顆粒向器壁移動(dòng)的速度較小,被朝向中 心流動(dòng)的液體帶動(dòng)由中 心溢流管流出,成為溢流。
水力旋流器是一種廣泛應用的分離分級設備,依據的是離心沉降原理。當待分離的兩相混合液以一定壓力從旋流器周邊切向進(jìn)入旋流器內后,會(huì )產(chǎn)生強烈的三維橢圓型強旋轉剪切湍流運動(dòng)。由于粗顆粒與細顆粒之間存在粒度差,其受到離心力、向心浮力、流體曳力等作用的大小不同,那么大部分粗顆粒經(jīng)旋流器底流口排出,而大部分細顆粒由溢流管排出,從而達到分離分級目的。
本技術(shù)開(kāi)發(fā)的旋流器,可在不改變旋流器內部強旋流場(chǎng)自由旋轉的情況下引導重介質(zhì)和輕介質(zhì)的分離,減少被分離重介質(zhì)返回輕介質(zhì)的機率并引導重介質(zhì)的富集;同時(shí),底流口在螺旋槽底部且采用完全的錐底設計可避免傳統旋流器中不利于分離的“空氣柱”產(chǎn)生,可大幅提高傳統旋流器的分離性能,從而提高重介質(zhì)的分離效率和降低其分割直徑,減少不利于分離的現象發(fā)生。
旋流器在工作時(shí)煤粒、磁鐵粉和水的固液兩相流在一定動(dòng)力下在旋流器內部產(chǎn)生強烈的旋轉運動(dòng),產(chǎn)生及大的離心力并形成具有一定梯度的密度場(chǎng),在離心力場(chǎng)和密度場(chǎng)中,被選原煤中密度較大的矸石被拋擲器壁,隨外螺旋流由底流口排出,而密度小的精煤則隨內螺旋流從溢流口排出,這樣,靠近旋流器內壁處就聚集了大量密度、硬度較大的矸石,旋流器內壁在矸石懸浮液的劇烈沖刷下磨損十分嚴重,當磨損到一定程度時(shí),旋流器內部的穩定流場(chǎng)就要被破壞,從而干擾整個(gè)分離過(guò)程。中介旋流器磨損zui嚴重的部位是導向筒入料切點(diǎn)處、椎體下部及底流口附近。旋流器內的空氣柱內部不發(fā)生任何分離過(guò)程,在能量消耗上純屬浪費,不僅沒(méi)有貢獻,還占據了溢流口的流動(dòng)面積,同時(shí),空氣柱大小與位置的波動(dòng)加劇了流場(chǎng)的不穩定,在一定程度上破壞了被分離顆粒在旋流器中的規律分布,進(jìn)而降低了旋流器的分離效率。