水力旋流器技術(shù)與應(yīng)用

水力旋流器是用于分離去除污水中較重的粗顆粒泥砂等物質(zhì)的設(shè)備。有時(shí)也用于泥漿脫水。分壓力式和重力式兩種，常采用圓形柱體構(gòu)筑物或金屬管制作。水靠壓力或重力由構(gòu)筑物(或金屬管)上部沿切線進(jìn)入，在離心力作用下，粗重顆粒物質(zhì)被拋向器壁并旋轉(zhuǎn)向下和形成的濃液一起排出。較小的顆粒物質(zhì)旋轉(zhuǎn)到一定程度后隨二次上旋渦流排出。

水力旋流器單元參數(shù)包括結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)。

結(jié)構(gòu)參數(shù)

(1) 水力旋流器直徑:水力旋流器直徑主要影響生產(chǎn)能力和分離粒度的大小。一般說(shuō)來(lái)，生產(chǎn)能力和分離粒度隨著水力旋流器直徑增大而增大。

(2) 入料管直徑Di:入料口的大小對(duì)處理能力、分級(jí)粒度及分級(jí)效率均有一定影響。入料管直徑增大，分級(jí)粒度變粗，其直徑與旋流器直徑呈一定比例，Di=(0.2- 0.26)D。

(3) 錐體角度:增大錐角，分級(jí)粒度變粗，減小錐角，分級(jí)粒度變細(xì)。一般來(lái)說(shuō)對(duì)細(xì)粒級(jí)物料分級(jí)，采用較小錐角的旋流器，通常取10~15°;粗粒級(jí)分級(jí)和濃縮用旋流器一般采用較大的錐角，通常在20~45°。水力旋流器內(nèi)的流體阻力隨著錐角的增大而增大。在同一進(jìn)口壓力下，由于流體阻力增大，其生產(chǎn)能力要減小。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(xì)顆粒較少。

(4) 溢流管直徑:增大溢流管直徑，溢流量增大，溢流粒度變粗，底流中細(xì)粒級(jí)減少，底流濃度增加。根據(jù)筒體直徑確定溢流管直徑，取值范圍Do=(0.2- 0.4)D，溢流管內(nèi)徑是影響水力旋流器性能的一個(gè)最重要的尺寸，它的變化會(huì)影響到水力旋流器所有的工藝指標(biāo)。當(dāng)進(jìn)口壓力不變，在一定范圍內(nèi)，旋流器的生產(chǎn)能力近似正比于溢流管直徑。

(5) 溢流管插入深度:溢流管插入深度是溢流管插入到旋流器內(nèi)部一節(jié)長(zhǎng)度，指的是溢流管底部到旋流器頂蓋的距離。減小溢流管插入深度，分級(jí)粒度變細(xì);增大溢流管插入深度，分級(jí)粒度變粗;通常溢流管插入深度h=(0.3-0.7)D。

(6) 溢流管壁厚:研究表明:溢流管壁厚增加，可以在某種程度上提高旋流器的分離效率，并降低其內(nèi)部能量損失，而且還能提高水力旋流器的生產(chǎn)能力。

(7) 進(jìn)料口斷面尺寸:進(jìn)料口的形狀和尺寸對(duì)其生產(chǎn)能力、分離效率等工業(yè)指標(biāo)有重要的影響。進(jìn)料口的作用主要是將作直線運(yùn)動(dòng)的液流在柱段進(jìn)口處轉(zhuǎn)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)。進(jìn)料口按照截面形狀可以分為圓形和矩形兩種。

(8) 底流口直徑(d):底流口直徑增大，分級(jí)粒度變細(xì)，底流口直徑減小，分級(jí)粒度變粗。根據(jù)旋流器直徑確定底流口直徑，取值范圍d= (0.15- 0.25)D，底流口是旋流器中最易磨損的部位。底流口直徑的增大，會(huì)使水力旋流器的生產(chǎn)能力相應(yīng)的增大，但其影響比進(jìn)料口尺寸及溢流管直徑的影響相對(duì)來(lái)說(shuō)小一些。

(9) 內(nèi)表面粗糙度及裝配精度:水力旋流器的內(nèi)表面粗糙度及裝配精度對(duì)其生產(chǎn)能力、分離效率等性能參數(shù)的影響較小，但是在生產(chǎn)實(shí)踐及研究發(fā)現(xiàn)，水力旋流器的內(nèi)表面內(nèi)襯鑫海耐磨橡膠，耐磨防腐，比較光滑，將會(huì)增大流動(dòng)阻力，同時(shí)分離效率也有所增加，同時(shí)采用較粗糙內(nèi)壁的水力旋流器，其流動(dòng)阻力將會(huì)降低，同時(shí)底流量增大。

(10) 進(jìn)料粘度:分離粒徑和進(jìn)料粘度的平方根成正比，亦即進(jìn)料粘度的增加會(huì)導(dǎo)致分離粒徑的增大。水力旋流器的生產(chǎn)能力和分流比也會(huì)隨著粘度的提高而增加。

(11) 錐比:錐比是底流口直徑和溢流口直徑之比，是設(shè)計(jì)旋流器的主要參數(shù)，也是操作調(diào)整分級(jí)指標(biāo)的重要因素。錐比大，分級(jí)粒度小，錐比小，分級(jí)粒度大;錐比取值范圍在0.35~0.65)，由于溢流口直徑是不可調(diào)參數(shù)，所以在生產(chǎn)中主要通過(guò)更換不同的底流口來(lái)選擇適宜的錐比。

操作參數(shù)

(1) 入料壓力:入料壓力是旋流器工作的重要參數(shù)。提高入料壓力，可以增大礦漿流速，物料所受離心力增大，可以提高分級(jí)效率和底流濃度，但通過(guò)增大壓力來(lái)降低分級(jí)粒度收效甚微，動(dòng)能消耗卻大幅度增加，旋流器整體特別是底流嘴磨損更加嚴(yán)重。處理粗物料時(shí)采用低壓力(0.05~0.1MPa) 操作，處理細(xì)粒及泥質(zhì)物料時(shí)采用高壓力 (0.1~0.3MPa) 操作。

(2) 入料量:增大入料量，分級(jí)粒度變粗，減小入料量，分級(jí)粒度變細(xì)。

(3) 濃度:當(dāng)旋流器尺寸和壓力一定時(shí)，入料濃度對(duì)溢流粒度及分級(jí)效率有重要影響。入料濃度高，流體的粘滯阻力增加，分級(jí)粒度變粗，分級(jí)效率降低。實(shí)踐表明，分級(jí)粒度為0.074mm時(shí)，入料濃度以10%~20%為宜。

(4) 入料粒度:入料粒度的變化會(huì)明顯地影響水力旋流器的分級(jí)效果。在其它參數(shù)不變時(shí)，入料中小于分級(jí)粒度的物料含量少時(shí)，則底流中的細(xì)粒含量少，濃度高，而溢流中的粗顆粒含量增加，旋流器的分級(jí)效率下降;當(dāng)入料中接近分級(jí)粒度的物料多時(shí)，則底流中的細(xì)粒物料多，溢流中的粗粒物料多，分級(jí)效果下降。