水力旋流器的研究

    我过绝大数选矿厂使用螺旋分级机作为磨矿回路的分级设备，分级效率一般在20%~30%，国外大型选矿厂均使用水力旋流器。由于水力旋流器固有的优点，是磨矿分级流程中分级设备的发展方向，因此近年来对水力旋流器的研究仍是热点。

纵观水利旋流器的研究，主要集中在以下几点：

   （1）结构研究  为克服常规旋流器的不足，青岛科技大学化学工程研究室在多年研究的基础上开发除了α型水力旋流器。其结构形式与常规旋流器类似，均为圆柱——圆锥型，但α型水力旋流器的进料口有一个向下的α倾角。为替代选矿使用的传统切线给料旋流器，T.雅尔森等研制了一种轴向给料旋流器。采用该旋流器在湿法粒度分几种进行了试验。这种改进的旋流器仍具有许多传统旋流器的结构特征，但它在旋流器圆柱不分顶部开有一个圆孔，围绕溢流管给料机而不是切线给料，给料旋转下降经环形孔进入旋流器主体并离心分离、试验用的铜钼选矿厂尾矿样品进行。评价了不同给料压力、矿浆浓度和溢流管长度对该旋流器分离指标的影响。与切线给料旋流器相比，轴向给料旋流器具有较大的处理能力，对低浓度矿浆可获得较大的分离粒度，操作灵活性高，分离过程易于控制。

    三产品旋流器是在传统旋流器的溢流管中同心插入另一根提供第二种溢流的溢流管改进而成。三产品旋流器分级的操作和机理与传统旋流器相似。但是，三产品旋流器可在比分离同等粒度的传统旋流器压力高的情况下运行。安装较小的沉砂嘴，通常有利于维持较高的工作压力。沉砂口直管段是水力旋流器的一个重要构件。通过它可以改变旋流器内空气柱的大小及特征，从而显著提高旋流器的沉缩性能，并可改善分级性能。它的改变对分流比有一定的影响，而对处理能力几乎没有影响。所得研究结果对如何选择旋流器沉砂口直管段的长度和内径具有重要的知道意义。虽然溢流引出管不是旋流器的一个重要构件，但是溢流引出管结构变化会对水力旋流器的分级性能有所影响。马力强等论述了溢流引出管尺寸的改变对水力旋流器分级效率、处理能力、分流比、浓缩性能等分级指标的影响，所得研究结果对选择水力旋流器溢流引出管内径具有重要的知道意义。

  （2）消除短路流  周先桃等通过对水力旋流器内流场和短路流的分析，提出了用螺旋溜槽溢流管解决水利旋流器中短路流并改善水力旋流器内流场的方案。试验证明，用螺旋溢流管可使水力旋流器分离效率提高5%~7%，能耗降低13.66%,效果良好。

  （3）空气柱的研究  苗青等探讨了不同排料方式下的水力旋流器空气柱形成的机理，定量分析了旋流器的结构参数对形成空气柱最小压降的影响。试验结果表明，传统大气排放式旋流器空气柱内的空气基本是从大气中吸入的。形成空气柱的最小压降，随着溢流口直径及锥角的增大而增大，随着进料口直径的增大而减小。而水封式旋流器空气柱的形成是由于旋流中心压力低于大气压后，溶解在液流中的气体析出而造成的。

  （4）流场研究  蒋明虎等介绍了静态水力旋流器压力场的理论分布规律，研究了旋流器内部受到离心力、径向作用力及切应力的情况。同时设计了压力场测试的实验工艺结段，利用高精度动态压力测量装置，测试出不同操作参数下静态水力旋流器旋流腔、大锥段、小锥段及尾管等不同轴向位置的压力场分布情况。对测得的压力场分布结果进行了分析，验证了压力场分布规律的可靠性。

  （5）旋流器分级过程模拟、建模与控制    郝亮等给出了水力旋流器工艺参数计算及模真系统的研究结果。系统是在windows环境下用delphi开发的，具有对旋流器的工艺参数进行综合计算及分级效果计算机仿真功能，计算结果准确可靠，效率曲线美观。算例表明，本系统为旋流器生产工艺参数和旋流器的优化设计提供了有效手段。