水力旋流器操作及结构性因素对分级工况的影响

 

水力旋流器是选矿厂中非常重要的设备，如果其溢流直接入选，其分级的效率效果很大程度上决定了选别效果，并影响磨矿效率。

旋流器因其结构简单、无动力配套、无运动部件，体型相对小、占地空间小，常得不到从业人员的重视，甚至被忽视，以至于很多选厂，分级效果不好，选别效果不佳，磨矿效率不高，究其原因，和分级情况有很大关系，本文仅就相关影响因素及影响情况作简要的阐述。

影响水力旋流器分级工况的主要因素一般分为三类：一是操作因素，二是结构因素，三是分级物料性质因素（该因素影响本文不予论述）。

操作影响因素有：(1)入料压力；(2)入料矿浆量大小；(3)入料浓度高低；(4)入料粒度占比。

结构影响因素有：(1)柱体直径和高度；(2)锥体角度；（3）给矿口尺寸和形状；(4)溢流管直径；（5）溢流管插入深度；（6）底流口（沉砂嘴）直径。

同等其它工况条件下，水力旋流器操作及结构因素对分级工况影响情况基本如下：

 

一、操作因素对分级工况的影响

1、入料压力对工况影响

给浆压力影响处理能力较大，对分级粒度影响较小。一般来说，采用较高压力（150～300kPa）可获得稳定的分级效果，然而动能消耗却大幅度增加，旋流器整体特别是底流口磨损更加严重，往往得不偿失。

提高入料压力，矿浆流速增加，离心力增大，分级效率提高，底流浓度提升。

处理粗粒级物流时多采用稍低压力给矿，一般为0.05到0.1兆帕，处理细粒级时，及泥质物料时多采用稍高压力，一般是0.1到0.3兆帕。

2、入料浆量对工况影响

一般情况下，入料浆量增加，分级粒度变粗，入料浆量减小，分级粒度变细。

3、入料浓度对工况影响

当其它参数不变时，入料浓度，对溢流粒度以及分级效率有重要影响，入料浓度高，流体的粘滞阻力增加，分级粒度变粗，分级效率降低。实践表明，分级粒度为0.074毫米时，入料浓度以10%-20%为宜。而实际情况很难做到，因为多数溢流浓度是直接入选的，而入选浓度一般要求在30%以上，如此情况下，入料浓度势必高于30%。

4、入料粒度对工况影响

入料粒度会明显的影响旋流器的分级效果，在其他参数不变时，入料中小于分级粒度的物料含量较少时，则底流中的细粒含量少，浓度高，溢流当中的粗颗粒含量增加，旋流器的分级效率下降。

入料中接近分级粒度的物料多时，则底流种细粒物料增多，溢流中粗粒物料增多，分级效果下降。

合理控制入料粒度的含量，对于保证旋流器的正常运作和提升分级效率至关重要。?

 

二、结构因素对分级工况的影响

一旦选定旋流器的大小，其结构参数基本不能改变，但有时为了提高分级效率，有些结构参数比如柱体直径和高度、锥体的角度、给矿口形状和大小、溢流管直径、溢流管插入深度，底流口直径等，其中某些结构是可以调整和更换的，从而提高分级效率。

1、柱体直径高度对工况的影响

旋流器柱体直径是水力旋流器的主要规格尺寸，与其他各部件尺寸都有一定关系，它一定程度上决定了水力旋流器的分离粒度和生产能力。当给矿口、溢流口、沉砂口与旋流器直径间比值保持不变，旋流器生产能力会随水力旋流器直径增大而增大，分离粒度也会随水力旋流器直径增大而变粗。矿浆体积处理量与旋流器直径的关系为:Q∝D²。

一般情况下，多数选厂会以所要求的溢流粒度来选择水力旋流器规格，进行粗粒分级时常选用较大直径旋流器;细粒级分级时多用小直径旋流器。一台处理能力不够时，可以将多台并联使用。

柱体高度主要影响矿浆受离心力作用时间的长短，从而对工作效率有一定影响。一般情况下，水力旋流器柱体高度为直径的0.6-1.0倍为宜。柱体高度越高，分离粒度越细，但若超过一定限度，由于给矿压力损失增加而失去作用。

2、锥体角度对工况影响

锥体角度对水力旋流器工作效率有着重要影响。锥角小，圆锥体长(溢流口与沉砂口距离大)，分级容积增加，可强化矿粒在水力旋流器内的分级过程，有利于细粒物料分离。

对锥体角度而言，增大锥角，分级粒度变粗，减小锥角，分级力度变细。一般来说，对细粒级物料分级或脱水脱泥时采用较小锥角的旋流器，锥角一般为10°-15°。粗粒级分级和作浓缩用时，旋流器一般采用较大的锥角，锥角一般为20°-45°。。

分级粒度随着锥角增大而增大，总的分离效率降低，而底流中混入的细粒级颗粒相对较少。

3、给矿口尺寸 ，和形状对工况影响

给矿口尺寸和形状对处理能力、分离粒度以及分级效率均有一定影响。给矿口过大或过小一般分级效果都不佳。若给矿粒度较粗，给矿压力偏低，给矿口与水力旋流器直径的比值可以取略大些；若给矿粒度较细，给矿压力较高时，给矿口与水力旋流器直径的比值通常取稍小些。

给矿口直径常与旋流器直径呈一定比例，一般情况下d_G=(0.16~0.20)D为宜。给矿口的横断面形状常为矩形，进料流线方式有切线或渐开线形，对旋流器工作效率也有影响。

 

4、溢流管直径对工况影响

溢流管直径大小应与旋流器直径呈一定比例，一般情况下d_Y = (0.2~0.4)D。增大溢流管直径，溢流量增加，溢流粒度变粗，沉砂中细粒级减少，沉砂浓度增加；减小溢流管直径，情况则相反。

5、溢流管插入深度对工况影响

溢流管插入深度也应适宜，否则也会影响旋流器的工作效率。

溢流管插入深度是指旋转器溢流管底口与筒体和锥体交接处的垂直距离，称为自由间隙；增大自由间隙分级粒度变细，减小自由间隙分级粒度变粗。自由间隙的取值范围为30到80毫米。

6、底流口直径对工况影响

底流口直径增大，溢流量变小，溢流粒度变细，而沉砂量增加，浓度变低，细粒增多，但对处理量无明显影响。底流口直径变小，分级粒度变粗，沉砂浓度高，沉砂排出量减少，溢流中会出现“跑粗”现象，过小则会使粗粒在锥顶越积越多，以致出现堵塞现象。

 

旅流器主要根据其直径大小确定底流口直径，它的取值范围在0.15到0.25倍的大D直径之间。底流口直径的增大会使得旋流器的生产能力相应的增大。合适的沉砂口直径应使沉砂呈伞状排出，其夹角为40°-70°较为适宜。

沉砂口直径常与溢流口直径比值称为角锥比。试验得出，角锥比值以3：4为宜，它是改变分级粒度的有效手段。沉砂口常因磨损而增大排出口面积，使沉砂产量增加，沉砂浓度降低。

三、一个必须重视的情况实际远非假设

上面论述是对一个参数调整，其它参数不变的情况下进行的，实际情况是不存在的。假如入料矿浆量增加，如果是渣泵给料，转速必然增加，转速增加将导致给入流量增加，流量增加将导致入料压力增加，二者变化又会导致分级结果发生变化，分级结果发生变化，又会导致返砂情况发生变化，返砂情况变化，又会造成磨矿情况变化，磨矿情况变化又会导致旋流器给料浓度及细度发生变化。旧的平衡会被全面打破，而新的平衡尚没有建立，各操作参数是动态的，既彼此联系，又相互制约，通过系统性调整和优化，直至获得理想的工作效率，和新的平衡建立，系统将进入新的运行稳定期。