水力旋流器的构造及工作原理

水力旋流器是一种利用离心力加速固体颗粒沉降的分级设备。旋流器上部为圆筒，筒体上装有与筒壁呈切线方向的给矿管，筒体中心设有溢流管；下部为与圆筒相连的倒圆锥体，锥角通常在15°~60°之间，锥体下端装有沉砂口。各部分之间通过法兰盘及螺栓连接，便于更换。

工作原理

分级过程为：矿浆以一定压力（0.049~0.294 MPa）从给矿管沿切线方向给入旋流器，在筒体内部高速旋转，产生较大的离心力。矿浆中密度和粒度不同的颗粒，因受到的离心力不同，在筒体内的运动速度和方向也不同。粗而重的颗粒离心力较大，被甩向筒壁，沿螺旋线向下运动，随部分介质从沉砂口排出，成为沉砂；细而轻的颗粒离心力较小，在筒体中心与大部分介质一起形成内螺旋上升液流，从溢流管排出，成为溢流。

影响水力旋流器分级的因素

影响分级效果的主要因素包括结构参数和操作工艺两大类。

结构参数

• 旋流器直径D：以圆筒体直径表示。给矿压力一定时，处理量随D增大而增大，分离粒度也相应变粗。要求分离粒度较大时宜选用较大直径的旋流器；要求分离粒度较小时宜选用小直径的，可通过多个旋流器并联满足处理量需求。国内选矿厂常用75~1000mm的旋流器，其中75~100mm旋流器的分离粒度为10~19μm，500mm以上旋流器的分离粒度为74~200μm。小直径旋流器沉砂口易堵塞，在满足分离粒度要求的前提下，应尽可能选用大直径旋流器。
• 给矿口直径dF：给矿口多为矩形或椭圆形，以等面积圆直径表示。给矿口与给矿管呈渐开线连接效果较好。dF一般为D的0.2~0.4倍，为溢流管直径d₀的0.4~1倍。
• 溢流管直径d₀和沉砂口直径dᵤ：增大溢流管直径，处理量随之增大，溢流粒度变粗，d₀一般为0.2~0.4D；减小沉砂口直径，沉砂粒度和分离粒度变粗，沉砂浓度增大。dᵤ/d₀称为角锥比，影响溢流和沉砂的体积、沉砂浓度、分离粒度和分级效率，分级用旋流器的角锥比以3~4为宜。
• 锥角α：分级用旋流器的锥角一般在10°~40°之间，以15°~20°较为常见。锥角过大，矿浆阻力增加，影响处理量；锥角过小，矿浆运行路线长，有利于提高分级效率，但旋流器高度增加，给配置和操作管理带来不便。

操作工艺参数

• 给矿压力：直接影响到处理量，随压力增大而增大。压力也影响分离粒度，但靠增大压力来减小分离粒度，动力消耗较大。通常，分离粒度较大时宜采用大直径和较低压力的旋流器；反之采用小直径和较高压力的旋流器。分级过程中压力应保持稳定。
• 给矿浓度、给料粒度和密度组成：对分级效果有一定影响，分级过程中应尽量保持稳定。

水力旋流器的特点是：结构相对简单、设备成本较低、处理量较大、占地面积较小、投资费用较少、分级效率较高，可获得较细的溢流产品。但也存在扬送矿浆能耗较大、设备磨损较快、工作稳定性受给矿条件波动影响等特点。常用于第二段磨矿循环中的分级作业。