水力旋流器的研究

    我過絕大數選礦廠使用螺旋分級機作為磨礦回路的分級設備，分級效率一般在20%~30%，國外大型選礦廠均使用水力旋流器。由于水力旋流器固有的優點，是磨礦分級流程中分級設備的發展方向，因此近年來對水力旋流器的研究仍是熱點。

縱觀水利旋流器的研究，主要集中在以下幾點：

   （1）結構研究  為克服常規旋流器的不足，青島科技大學化學工程研究室在多年研究的基礎上開發除了α型水力旋流器。其結構形式與常規旋流器類似，均為圓柱——圓錐型，但α型水力旋流器的進料口有一個向下的α傾角。為替代選礦使用的傳統切線給料旋流器，T.雅爾森等研制了一種軸向給料旋流器。采用該旋流器在濕法粒度分幾種進行了試驗。這種改進的旋流器仍具有許多傳統旋流器的結構特征，但它在旋流器圓柱不分頂部開有一個圓孔，圍繞溢流管給料機而不是切線給料，給料旋轉下降經環形孔進入旋流器主體并離心分離、試驗用的銅鉬選礦廠尾礦樣品進行。評價了不同給料壓力、礦漿濃度和溢流管長度對該旋流器分離指標的影響。與切線給料旋流器相比，軸向給料旋流器具有較大的處理能力，對低濃度礦漿可獲得較大的分離粒度，操作靈活性高，分離過程易于控制。

    三產品旋流器是在傳統旋流器的溢流管中同心插入另一根提供第二種溢流的溢流管改進而成。三產品旋流器分級的操作和機理與傳統旋流器相似。但是，三產品旋流器可在比分離同等粒度的傳統旋流器壓力高的情況下運行。安裝較小的沉砂嘴，通常有利于維持較高的工作壓力。沉砂口直管段是水力旋流器的一個重要構件。通過它可以改變旋流器內空氣柱的大小及特征，從而顯著提高旋流器的沉縮性能，并可改善分級性能。它的改變對分流比有一定的影響，而對處理能力幾乎沒有影響。所得研究結果對如何選擇旋流器沉砂口直管段的長度和內徑具有重要的知道意義。雖然溢流引出管不是旋流器的一個重要構件，但是溢流引出管結構變化會對水力旋流器的分級性能有所影響。馬力強等論述了溢流引出管尺寸的改變對水力旋流器分級效率、處理能力、分流比、濃縮性能等分級指標的影響，所得研究結果對選擇水力旋流器溢流引出管內徑具有重要的知道意義。

  （2）消除短路流  周先桃等通過對水力旋流器內流場和短路流的分析，提出了用螺旋溜槽溢流管解決水利旋流器中短路流并改善水力旋流器內流場的方案。試驗證明，用螺旋溢流管可使水力旋流器分離效率提高5%~7%，能耗降低13.66%,效果良好。

  （3）空氣柱的研究  苗青等探討了不同排料方式下的水力旋流器空氣柱形成的機理，定量分析了旋流器的結構參數對形成空氣柱最小壓降的影響。試驗結果表明，傳統大氣排放式旋流器空氣柱內的空氣基本是從大氣中吸入的。形成空氣柱的最小壓降，隨著溢流口直徑及錐角的增大而增大，隨著進料口直徑的增大而減小。而水封式旋流器空氣柱的形成是由于旋流中心壓力低于大氣壓后，溶解在液流中的氣體析出而造成的。

  （4）流場研究  蔣明虎等介紹了靜態水力旋流器壓力場的理論分布規律，研究了旋流器內部受到離心力、徑向作用力及切應力的情況。同時設計了壓力場測試的實驗工藝結段，利用高精度動態壓力測量裝置，測試出不同操作參數下靜態水力旋流器旋流腔、大錐段、小錐段及尾管等不同軸向位置的壓力場分布情況。對測得的壓力場分布結果進行了分析，驗證了壓力場分布規律的可靠性。

  （5）旋流器分級過程模擬、建模與控制    郝亮等給出了水力旋流器工藝參數計算及模真系統的研究結果。系統是在windows環境下用delphi開發的，具有對旋流器的工藝參數進行綜合計算及分級效果計算機仿真功能，計算結果準確可靠，效率曲線美觀。算例表明，本系統為旋流器生產工藝參數和旋流器的優化設計提供了有效手段。