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旋流器是礦山選礦作業中非常重要的一種分級設備,也可以用來進行濃縮脫水。其工作原理是通過離心力和重力的作用,將粗重的顆粒物質旋轉向器壁,最終形成沉砂,較小的顆粒物質隨液流向上運動,最后溢流而出。
旋流器處理能力的主要計算其旋流器直徑、錐體角度、進料口斷面尺寸。
?。?)旋流器直徑
旋流器直徑主要影響生產能力和分離粒度的大小。一般說來,生產能力和分離粒度隨著旋流器直徑的增大而增加。
從龐學詩的生產能力理論公式
Q=2.69D (1)
其中:D——為一段圓筒直徑
——為分離粒度
D——為二段圓筒直徑
對于幾何相似的旋流器,在同一壓力降的情況下,其分離粒度隨其直徑的變化可以從無因次放大準數關系式St×=constSt推到得:
dD (2)
由于上式中常數n的變化范圍是0~0.375,因而D的指數變化范圍是0.42~0.5。
對于流量一定的情況下,同樣可推得類似的公式,只是其指數形式不同:
dD (3)
生產能力和分流力度的影響
?。?)錐體角度
旋流器的型式按其錐體角度大小可分為三類:長錐型(θ≤10°)、標準型(θ=15°~20°,嚴格地說應為20°)和短錐型(θ﹥20°)。
旋流器內的流體阻力隨著錐角的增大而變大。在同一進口壓力下,由于流體阻力增大,其生產能力要減少,大錐角的旋流器中,流體的切向速度比小錐角的要高一些,但由于顆粒的停留時間較短,所以其分離粒度隨其錐角的增大而增大,總分離效率降低,而底流中混入的細顆粒較少。
實踐證明,一般用于分級或脫泥的旋流器的最佳錐角接近于20°,亦即這種條件下一般采用標準型旋流器。當用于濃縮、澄清和細粒分級時,如當處理低密度物料的稀礦漿,而且要求得到粒度較細的溢流時,多用長錐型旋流器,甚至采用錐角為5°以下的旋流器。對于用于油-水分離的液-液分離用旋流器,錐角更小,為1.5°,因而這種旋流器一般很長,對制造加工提出了更高的要求。
短錐型旋流器一般用于粗粒分級和選別的場合。例如,當處理礦漿時,由于磨損阻塞的、等問題,錐角低于20°~15°時不能得到所需的工藝指標;當處理比較濃而且顆粒粗大的礦漿,并要求底流中濃度不高時,不能采用20°以下錐角的旋流器。這也主要是因為小錐角情況下底流口直徑較小,極易發生堵塞,以至于無法正常工作。而當采用大錐角旋流器時,雖然這種情況下其中的空氣柱直徑比小錐角的更大,但在同樣的排料能力下,大錐角的底流口仍比小錐角的更大,因而不易堵塞。實際采用的短錐型旋流器也有許多錐角大于40°,例如,在重懸浮液選礦和合金產品的分選中,采用錐角為40°~120°的旋流器。
?。?)進料口斷面尺寸
旋流器進料口的形狀和尺寸對其生產能力、分離效率等工藝指標有重要的影響,這主要是因為進料口控制著產生離心旋轉作用的入口流速,那么對旋流器流場的作用影響非常顯著。
進料口的作用主要是將作直線運動的液流在柱段進口處轉變為圓周運動。早期的進料口一般簡單地設計成直線形,并與柱段筒體相切。
旋流器處理量與壓降之間的關系
進料壓力越高,bai懸浮液進料速度就越快,du旋流器的處理量就增加。在一定程zhi度上,增大進料壓力,可以加dao速分選過程,提高分選效果。但隨著入料壓力增高,懸浮液本身的濃縮作用也加強,一方面增大礦粒實際分離密度,另一方面使旋流器中密度分布更加不均勻,反而降低分選效果。因此,壓力過大,對分選并不是有利的。所以,壓力增加時,應適當地增大底流口來調節排放量。此外,壓力增大還會增加動力消耗和設備的磨損?,F在趨向于采用低壓或無壓給料,一般給料壓力在0.05~0.1兆帕。
水力旋流器在礦山中如果不能得到合理的應用,會直接影響其工作效率,一般情況下,影響水利旋流器工作效率的因素主要包括九個方面。
1、旋流器的直徑
水利旋流器的直徑大小是影響其工作效率的一個重要條件,直徑越大的水力旋流器其生產能力和分離粒度也越大。
2、旋流器的錐體角度
水力旋流器的工作效率隨旋流器錐體角度增而減少,因為,水力旋流器錐體角度越大其阻力就越大,從而影響其生產能力。
3、旋流器入料管直徑
水力旋流器入料管直徑的大小對其處理能力和分級效率都有一定的影響,一般入料管的直徑越大其處理能力也越大。
4、溢流管直徑和壁厚
水力旋流器當進口的壓力一定的情況下,其溢流管直徑大小和壁厚與其生產能力成正比。
5、進料口的形狀和尺寸
一般旋流器的進料口的切面形狀主要分為圓形和矩形兩種。進料口能將直線運動的液流在柱段進口的地方轉變為圓周運動。因此旋流器的進料口形狀和尺寸直接影響著其生產能力和分離效率。
6、旋流器底流口直徑
旋流器底流口直徑越大,其分級粒度就越細,不過其生產能力隨其底流口直徑增大而增大。
7、旋流器內表面粗糙度及裝配精度
一般情況下,水利旋流器的內表面粗糙度及裝配精度對其生產能力和分離效率的影響并不大。
8、旋流器的進料粘度
通過實踐證明發現水力旋流器的生產能力會因進料粘度的提高而增加。
9、底流口直徑和溢流口直徑之比
底流口直徑和溢流口直徑之比叫做錐比,錐比是旋流器設計的重要參數,一般情況下,水力旋流器的錐比越大,其分級粒度就越小。