重介旋流器.docx

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1、重介旋流器重介质旋流器按其外观形状可分为圆筒圆锥形重介质旋流器和圆筒形重介质旋流器；属于前者的由荷兰国家矿业公司最早创制的D.s.M重介质旋流器及其仿制品，属于后者的有美国研制的D.W.P重介质旋流器及英国研制的沃西尔旋流器。重介质旋流器接给料方式，可以分为有压给料式和无压给料式两种。有压给料是指被选物料和悬浮液预先混合后，用系或定压箱压入旋流器内，旋流器的工作压力取决于给料压力的大小。如荷兰的D.S.M重介质旋流器及其仿制品（日本永田式、苏联两产品重介质旋流器及我国煤用或矿用重介质旋流器），另外，美国的麦克纳利、英国的沃西尔、日本的问立旋流器等皆属此类。无压给料式重介质旋流器其特点是悬浮液与

2、煤分开给入旋流器内，即悬浮液用泵或定压箱压入旋流器中形成旋涡流；而煤靠自重进入，并被卷进旋涡流内进行分选。属于该类的有美国D.w.P旋流器、苏联Tu500型旋流器等。无压给料圆筒形重介质旋流器，无论选煤或选矿我国都已进行研制，90年代这类设备已有大的突破与开展。按产品数目重介质旋流器还可分成两产品重介质旋流器和三产品重介质族流器。但三产品重介质旋流器，实际是一个圆筒形族流器和一个圆筒圆锥形旋流器串联而成，三产品旋流器，我国也已研制成功，并在辽宁彩屯选煤厂安装使用，取得了良好的技术经济效果。无压旋流器重介质旋流器一、圆筒圆锥形重介质旋流器普通（圆筒圆锥形）重介质旋流器的结构，与分级或浓缩用的普通

3、水力旋流器根本相同，区别仅在于给人的介质不是水，而是与重介质相混合物的悬浮液。被选物料在重介质旋流器内，根本上还是遵循阿基米德原理，按物料密度大小分层。颗粒的粒度及形状的差异对按密度分层有影响，但并不十清楚显。分层最终结果是密度小的颗粒将向旋流器轴线中心方向云聚，然后，经溢流口排走；密度大的颗粒在分选过程中将向器壁方向聚集，然后，由底流口排出。当然，因旋流器内存在着向心液流，故很有可能使一些密度虽然高，但粒度却很细的颗粒，在分选过程中波向心液流掠至中央，混迹于溢流之中。但实际上因离心力很大，除非少数粒度极细物料外，绝大局部高密度物料仍将随底流而去。所以从整个分选结果来看，粒度与形状对按密度分选

4、的影响是很小的。工业生产中所使用的重介质旋流器，分选粘度下限一般可到0.3mm,有的甚至到达0.1mm。(一)重介质旋流器内悬浮液密度的分布及物料的分层重介质旋流器工作原理演示动画1重介质旋流器工作原理演示动画2重介质旋流器工作原理演示动画3由于悬浮液是由密度相近、粘度相异的固体加重质颗粒与水共同构成的不均匀两相体系，在一定压力下，自切线方向高速射入旅流器中，形成了旋转重介质流。因重介质流的快速旋转，加重质颗粒受到了相当大的离心力场作用，使得加重质颗粒中密度较高、粒度较粗的颗粒，在离心力作用下向器壁及底部沉降，因而悬浮液受到了浓缩作用，导致了悬浮液其密度在整个旋流器内呈不均匀分布。分布规律是，

5、悬浮液密度由中央向外随半径的增加而增高；假设旋流器正立安置，由L而下，那么悬浮液密度的分布是由小到大(见图640所示)。而且，悬浮液在旋流器中受到的浓缩作用越强，也就是说加重质颗粒粒度越粗、密度越高、相互间密度差值越大、底流口越小、推角越大、给料压力越高、悬浮液密度分布的不均匀程度就越加突出。浓缩作用的结果，使给入时悬浮液的密度，低于旋流器底流口悬浮液密度，高于溢流口悬浮液密度。物料在旋流器中的实际分选密度介于溢流密度和底流密度之间，但高于给入时悬浮液的物理密度，见表64。具体实际分选密度比给人时悬浮液的物理密度高多少，是与操作条件有关，即与浓缩作用的强弱有关，一般要增高O.20.4gm%因此

6、，对于重介质旋流器，可以采用密度较低的悬浮液而获得较高的分选密度，矿粒在旋转重介质流中的分层规律，研究尚少，故只能作简单分析。根据悬浮液在放流中的轴向流速及密度的分布状况，可把旋流内的整个空间划分成两个区域，即自中央空气柱至轴向速度UZ=O的锥形包络面间，密度较低的、且具有上升介质流的区域；自U=O的锥形包络面到旋流器器壁间，密度较高的，具有下降介质流的区域。显然，上述两个区域的分界面为轴向零速包络而。矿粒随同悬浮液一起，在一定压力下给入旋流器。旋转运动中，在离心力作用下，位于包络面里侧的高密度矿粒便由中心向外移动，假设矿粒密度高于包络面处悬浮液密度，那么该矿粒将穿过包络面而进入下降介质流，并

7、随之下行，最后经底流口排出。反之，假设矿粒密度小于包络面处悬浮液的密度，如原来就位于包络面里面的，那么仍然停留在上升介质流中；假设处于包络面外侧，由于重介质的浮力及向心介质流的作用，必将穿过包络面向中心运动。最终，所有低于包络面处悬浮液密度的矿粒，在上升介质流及向心介质流的掠获下，从溢流口而去。所以，锥形包络面上悬浮液的密度，就是矿粒在旋流器中的实际分选密度。但是，由于在整个包络面上，悬浮液各点的密度并不相同，密度。大而下地逐渐增加，因此，矿粒在旋流器中的分选，可以看成是一个连续进行的屡次分选过程，而分选密度依次逐渐升高。包络面最下端的悬浮液密度，是矿粒在重介质旋流器内的最终分选密度。最终分选

8、密度在旋流器内所处的位置及其大小是和旋流器的构造及操作条件有关。苏联的F-ti皮捷尔斯基用直径为75mm,溢流口为30mm、底流孔为14mm的旋流器进行研究，认为最终分选密度的位置大约在底流孔上方IOmm处。从上述分析可以看出，如果在轴向零速包络面上，悬浮液密度分布得越均匀，也就是说旋流器内包络面与等密度面越接近，那么分选的工艺效果就越好。此外，由于族流器内还有向心液流，故矿粒在粒度上的差异将影响按密度分选的结果，所以在旋流器中，细粒矿粒的实际分选密度要比粗粒矿粒高。（二）影响重介质旋流器工作的因素影响重介质旋流器工作的因素，在很多方面与分级用水力旋流器相似，主要有以下几个方面：1 .进料压力

9、进料压力高，悬浮液的速度大，致使旋流器的处理能力也大。此外，随着进料压力的增大，离心力也大，故在一定程度上，增大进料压力，可使分选过程加速，提高了分选效果。随着进料压力的加大，旋流器的浓缩作用加强，一方面实际分选密度增高，另一方面由于悬浮液密度分布更不均匀，导致分选效果降低。从这个意义上看；增大进料压力，对分选是不利的。所以，在增大进料压力的同时，应适当地加大底流口直径。在实际工作中，应尽可能采用低压给料，这对于降低动力消耗，减少旋流器的磨损也有好处的。从我国经验说明，使用直径35OnlnI的旋流器，以黄土作为加重质，分选中煤，实际进料压力为0.10.05MPa,数量效率n可达94.5%。2

10、.悬浮液密度悬浮波密度越高，旋流器内物料的实际分选密度也就越大。在一般情况下，如前所述，悬浮液密度可比实际分选密度低0.20.4,随着要求的分选密度越高，这种差异也就越。在实际生产过程中，人料悬浮液密度与实际分选密度间的差值，可通过改变给料压力及底流日孔径的大小进行调节。也就是说，入料悬浮液密度虽然不同，但经适当调节，完全可以到达按同一分选密度进行分选。因此，当要求的分选密度一定时，生产过程中对入料悬浮液密度的要求并不十分严格。当然，入料悬浮液密度如能保持稳定值，生产中可使调整工作大为减少、但应注意，入料悬浮液密度越低，虽然加重质用量可以减少，但悬浮液在旋流器内受到的浓缩作用越强，致使悬浮液密

11、度分布就越不均匀，造成分选效率下降。3 .入料中矿石与悬浮液的体积比入料中矿石和悬浮液的体积比，直接影响旋流器的处理能力和分选效果。当矿石和悬浮派的体积比增大时，旋流器按矿石计算的生产能力也增大，但分选效果相应下降。这是因为体积比增大，旋流器内矿石层增厚，分层阻力加大，分层速度降低，导致轻、重矿粒易相互混淆。经研究，从分选效果来看，矿石和悬浮液的体积比，以1：8为宜，但此时生产能力较低；为了要保持一定的处理能力，在一般情况下，应采用1：41：6为佳；只有处理难选煤时才采用1：8o4,给料粒度物料在重介质族流器中的分选效果，在一定程度上与矿石的粒度有关。图641展示了粒度为1.1680.147m

12、m的煤，划分4个粒级时，各粒级煤的分选效果。从图中可知，粒度越细，分选密度越高。如粒度为1.168O.147mm级的煤，分选密度为L60g/cm3；而粒度为0.208-0.147mm级的煤，分选密度那么高达1.88g/cm分选效果随着粒度的减小而降低。但上述实验说明，对于粒度低到0.417mm的煤，用重介质旋流器分选，效果仍然很好。此时，分配曲线的可能偏差E值为0.05。这就说明，重介质旋流器选煤，粒度下限可到050.3mm。重介质选煤（矿），假设结料粒度太小（小于0.4mm）,从产物中脱除介质既十分困难又不经济，因此，采用重介质分选法时，没有必要要求更细的分选粒度下限。再有，对于入料中粒度过

13、细（小于04mm）的分选效果虽然较差，但它并不影响粗粒物料的分选效果。旋流器给料粒度上限，只取决于旋流器的大小。实践说明，为了防止堵塞，给料中最大粒度以不超过给料口或底流孔直径的1/4为宜。根据我国生产实践的经验，利用重介质旋流器分选难选、极难选末煤或跳汰中煤，可以获得良好的效果。重介旋流器器选分金属矿石，给矿粒度一般不超过20mm,多在13mm以下。5.旋流器结构参数的影响旋流器结构参数除旋流器直径外，主要是指旋流器锥角、溢流口及底流口的大小、给料口的尺寸等。1）旋流器锥角当旋流器直径已定，锥角大小对处理能力及分选效果的影响与分级用旋流器相似。分选效果将随雄用的增大而降低，为了获得良好的分选

14、效果，重介质旋流器应选用较小锥角，我国选煤生产中所使用的重介质旋流器，锥角多为20。试验说明，锥角小于15后，实际对分选效果的改善己不明显，故通常锥角均在1520之间选用。分选金属矿石时，旋流器锥角一般在15“30”之间。2）溢流口和底流口的大小旋流器溢流口和底流口的大小，是影响旋流器工作的最主要因素。溢流口和底流口的大小对旋流器处理能力的影响，与分级用水力旋流器相同。在其它条件相同时，增大底流口或减小溢流口，即增大底流口直径与溢流口直径之比4/小，都使底流悬浮液的密度降低，缩小旋流器内上升液流的区域，增大下降液流的区域，导致轴向零速包终面向中心低密度区域移动，因此，分选密度变小；反之亦然。底

15、流口直径必与溢流回直径dy的比值,称为锥比。锥比与分选效果的关系很大，锥比大小直接影响液流的轴向分速度及恳浮波密度在旋流器内的分布状况，而这两点又正是决定旋流器分选效果的最主要因素。显然，锥比太大和太小都不利。一般锥比变大，可以获得较纯洁的精煤，当锥比减小时，可以得到较纯洁的肝石（或中煤）。锥比与原煤中重产物的含量多少有关，我国煤用重介质旋流器锥比为0.7-0.803）给料口的大小旋流器给料口的大小只对旋流器的处理能力有影响，而对分选效果没有影响，一般，旋流器给料口的直径可取旋流器直径的1/72/7即可。4）旋流器圆柱体的长度当旋流器的直径和锥角确定后，旋流器的容积和总长度取决于圆柱体的长度。

16、此时，圆柱体的长短对分选效果有较大影响，因为圆柱体长度加长，那么物料在旋流器内停留的时间增长，实际分选密度升高，低密度产物的质量将有所下降。反之，圆柱体假设过短，引起旋流器内圆柱体区域的介质流不稳，实际分选密度变小，导致局部低密度物损失到底流中。5）溢流管插入深度溢流管插入的深浅，对分选有一定影响，从我国使用的重介质旋流器实践证明，溢流管插入深度以320400mm范围内效果较好。（三）旋流器的安装及给料方式旋流器的安装方式有三种，一种是正垂直安装，一种是倒垂直安装，再一种是倾斜安装。当旋流器直径不大时，一般均垂直安装。假设旋流器直径较大、锥角较小时，多采用倾斜安装，旋流器轴线与水平的夹角为1020。我国选煤用重介质旋流器一般是倾斜10安装；而选矿用重介质旋流器安装角度可达20,例如我国湘东鸨矿重介质旋流器安装角度为1820。采用倾斜安装，一方面便于旋