水力旋流器

水力旋流器，是利用离心力来加速矿粒沉降的分级设备。它需要压力给矿，故消耗动力大，但占地面积小、价格便宜，处理量大，分级效率高，可获得很细的溢流产品，多用于第二段闭路磨矿中的分级设备。

水力旋流器由上部一个中空的圆柱体，下部一个与圆柱体相通的倒椎体，二者组成水力旋流器的工作筒体。除此，水力旋流器还有给矿管，溢流管，溢流导管和沉砂口。

水力旋流器用砂泵(或高差)以一定压力(一般是0.5～2.5公斤/厘米)和流速(约5～12米/秒)将矿浆沿切线方向旋入圆筒，然后矿浆便以很快的速度沿筒壁旋转而产生离心力。通过离心力和重力的作用下，将较粗、较重的矿粒抛出。

水力旋流器在选矿工业中主要用于分级、分选、浓缩和脱泥。当水力旋流器用作分级设备时，主要用来与磨机组成磨矿分级系统;用作脱泥设备时，可用于重选厂脱泥;用作浓缩脱水设备时，可用来将选矿尾矿浓缩后送去充填地下采矿坑道。

水力旋流器无运动部件，构造简单;单位容积的生产能力较大，占面积小;分级效率高(可达80%～90%)，分级粒度细;造价低，材料消耗少。

悬浮液以较高的速度由进料管沿切线方向进入水力旋流器，由于受到外筒壁的限制，迫使液体做自上而下的旋转运动，通常将这种运动称为外旋流或下降旋流运动。外旋流中的固体颗粒受到离心力作用，如果密度大于四周液体的密度(这是大多数情况)，它所受的离心力就越大，一旦这个力大于因运动所产生的液体阻力，固体颗粒就会克服这一阻力而向器壁方向移动，与悬浮液分离，到达器壁附近的颗粒受到连续的液体推动，沿器壁向下运动，到达底流口附近聚集成为大大稠化的悬浮液，从底流口排出。分离净化后的液体(当然其中还有一些细小的颗粒)旋转向下继续运动，进入圆锥段后，因旋液分离器的内径逐渐缩小，液体旋转速度加快。由于液体产生涡流运动时沿径向方向的压力分布不均，越接近轴线处越小而至轴线时趋近于零，成为低压区甚至为真空区，导致液体趋向于轴线方向移动。同时，由于旋液分离器底流口大大缩小，液体无法迅速从底流口排出，而旋流腔顶盖中央的溢流口，由于处于低压区而使一部分液体向其移动，因而形成向上的旋转运动，并从溢流口排出。

一、水力旋流器特点

1、结构简单：水力旋流器主要由一个空心圆柱体和圆锥连接而成，没有运动部件，构造简单，便于制造和维修。

2、体积小：水力旋流器占地面积小，便于安装和移动，适应性强。

3、成本低廉：由于结构简单，水力旋流器的制造成本相对较低，同时附属设备少，降低了整体成本。

4、分离效率高：水力旋流器分级效率高，可达80%~90%，分级粒度细，处理量大。

5、操作简便：水力旋流器安装、操作、维修方便，易于实现自动化控制。

然而，水力旋流器也存在一些劣势，如消耗动力较大，且在高压给矿时磨损严重。此外，当用于闭路磨矿的分级时，因其容积小，对矿量波动没有缓冲能力，不如机械分级机工作稳定。

二、水力旋流器用途

1、分级：水力旋流器可用于矿石、煤、非金属矿等物料的分级作业，将物料按粒度大小进行分离。

2、脱泥：在铁矿石、石英砂等相关矿物脱泥、芯砂回收等工艺中，水力旋流器可获得较佳的效果。

3、浓缩：水力旋流器可用于选矿尾矿的浓缩作业，将尾矿中的水分去除，提高固体颗粒的浓度。

4、除油：水力旋流技术可用于污水中油分的去除，通过离心力场的作用，将油分与水分进行分离。

5、其他应用：水力旋流器还可用于清理碎砂以提高砂石质量、地铁隧道中研磨介质的澄清和清理等高标准、再生抛磨工艺的需要。

一、定期检查

1、部件检查：

定期检查旋流器的各个部件是否完好，特别是旋流器的内壁和进料口，确保没有磨损或堵塞现象。

检查旋流器的连接部件是否紧固，防止出现松动或泄漏现象。

2、电机和减速器检查：

定期检查旋流器的电机和减速器，确保其正常运行，没有异常声音或振动。

二、定期清洗

1、进料口和出料口清洗：

定期清洗旋流器的进料口和出料口，防止物料堵塞影响分级效率。

2、内壁清洗：

对旋流器内壁进行定期清洗，去除附着的物料和污垢，保持其清洁。

3、滤网清洗：

检查并清洗旋流器的滤网，确保其畅通无阻，提高分级效果。

三、部件维修与更换

1、磨损部件维修：

如发现旋流器部件磨损严重，应及时进行维修或更换，以保证设备的正常运行。

2、关键部件维修：

对于电机和减速器等关键部件，如出现故障应及时联系专业人员进行维修。

一、设计

水力旋流器的设计是生产工艺的起始环节，其设计参数直接影响后续的生产效果和性能。设计过程中需要考虑的因素包括：

直径：水力旋流器的直径对其生产能力和分离粒度有重要影响。一般来说，直径增大，生产能力和分离粒度也会相应增大。

溢流管：包括直径、插入深度、壁厚等参数。增大溢流管直径会使溢流量增大，溢流粒度变粗;增加溢流管壁厚可以提高旋流器的分离效率和生产能力。

底流口：底流口直径的大小同样影响分级粒度。底流口直径增大，分级粒度变细;反之，则变粗。

锥比：即底流口直径和溢流口直径之比，是设计旋流器的主要参数之一，对分级效果有显著影响。锥比大，分级粒度小;锥比小，分级粒度大。

二、制造

水力旋流器的制造过程需要严格控制工艺和材质，以确保其质量和性能。制造过程中常用的方法包括：

注模法：适用于非金属材料的制造。通过选择合适的材料和合理的加工工艺，可以制造出高精度、低成本的水力旋流器。但该方法在人口处的加工及芯轴的脱模技术上存在一定困难。

分段加工法：这是一种传统的加工方法，适用于锥度小、长度长的旋流器锥段。各段加工完成后，再进行焊接和组装。但这种方法可能存在同轴度难以保证、内部流道有接痕等问题。

玻璃钢缠绕法：该方法在芯轴上缠绕玻璃钢并浇注环氧树脂，最后固化成型。但玻璃钢耐磨性较差，使用寿命相对较短。

旋压法：通过旋压轮围绕芯模旋压一定长度、壁厚的直管来实现内孔的加工成型。这种方法能够一次加工出小锥体和直管段，甚至整个旋体形状，且加工精度高。

铸塑法：在铸塑机上加工旋流器，质量较高但模具费用昂贵。

热压铸法：常用于加工聚氨酯、尼龙等材料。通过加压冷却成型，可以提高成品的硬度和使用寿命。

三、材质选择

水力旋流器的材质选择对其耐磨性、抗腐蚀性以及使用寿命有重要影响。常见的材质包括：

耐磨金属：如铝、不锈钢、硬镍合金等，这些材料具有良好的耐磨性和抗腐蚀性。

非金属材料：如橡胶、聚氨酯、氯丁橡胶等，这些材料具有质轻、耐腐、耐温等优点，且耐磨程度较高。

四、技术控制

水力旋流器生产过程中的技术控制是确保其产品质量和性能的关键。主要包括：

给矿压力：稳定给矿压力可以确保旋流器的分级效率和底流浓度。目前多采用变速砂泵给矿来实现稳定的给矿压力。

给矿浓度和细度：这些参数直接影响旋流器的分离效果和生产能力。因此，需要对给矿的浓度和细度进行严格控制。

沉砂口和溢流口的调节：通过调节沉砂口和溢流口的大小和形状，可以控制旋流器的分级粒度和溢流产物的浓细度。

自动化控制：为了实现高效、稳定的生产，可以采用自动化控制系统对旋流器的各项参数进行实时监测和调节。

五、质量检测与验收

在水力旋流器生产过程中，还需要进行严格的质量检测和验收工作。这包括对外观质量、尺寸精度、性能参数等方面的检测，以确保产品符合设计要求和使用标准。

一、操作前注意事项

1、设备检查：

在使用前应检查旋流器及管路是否处于正常状态，确保所有连接点都已紧固，避免开车后有泄露及堵塞发生。

检查旋流器是否有磨损或损坏，特别是沉砂口等易磨损部位，如有必要应及时更换。

2、物料准备：

清除管道、机组箱体中的各种残留物，以免开车后堵塞。

确保给料浓度和粒度适当，避免浓度过高或粒度过大导致堵塞或分级效率降低。

二、操作中注意事项

1、阀门控制：

阀门可以完全开启(如运行旋流器)或完全关闭(如备用旋流器)，但绝不允许处于半开启状态，以避免控制流量不当导致设备损坏。

2、给料压力：

给料压力应稳定在生产要求压力上，不得产生较大波动。压力波动有损于设备性能，影响旋流器的分级效果。

应根据物料性质和分级要求调整给料压力，一般处理粗物料时选用低压力，处理细粒及泥质物料时选用高压力。

3、给料量：

给料量的大小直接影响分级粒度。增大给料量，分级粒度变粗;减小给料量，分级粒度变细。因此应根据生产要求调整给料量。

4、观察与调整：

设备正常运行时，应时常检查压力表的稳定性、溢流及沉砂流量大小、排料状态，并定时检测溢流、沉砂浓度、细度。

如发现堵塞、压力波动、浓度异常等问题，应及时停机检查并处理。

三、操作后与维护注意事项

1、设备清洗：

停机后应及时清洗旋流器内壁和管路，去除残留物和污垢，防止堵塞和腐蚀。

2、部件更换：

定期检查旋流器各部件的磨损情况，如厚度减少50%则必须更换。特别是沉砂口等易磨损部位，应经常检查并及时更换。

3、维护与保养：

应经常对旋流器进行维护和保养，包括检查紧固件是否松动、清洗滤网、更换磨损部件等。

定期对设备进行润滑和防锈处理，延长使用寿命。

4、安全措施：

在操作过程中应遵守安全操作规程，佩戴必要的防护用品。

如遇紧急情况应立即停机并报告相关人员处理。

一、给矿压力波动

故障现象：

给矿压力发生较大波动，影响水力旋流器的处理量及分级粒度。

产生原因：

泵槽液位下降，导致泵给矿不足。

空气曳引引起泵给矿不足。

泵内进入杂物堵塞。

泵长时间运行后磨损。

排除方法：

增加泵槽液位，或关闭一两个旋流器，或减小泵速来调整给矿压力。

检查并解决空气曳引问题，确保泵能够正常给矿。

清理泵内杂物，确保泵运行畅通。

维修或更换磨损的泵部件。

二、堵塞

故障现象：

水力旋流器溢流和底流排料不畅，或底流断流，沉砂呈柱状排出，设备出现剧烈抖动。

产生原因：

进料口堵塞。

底流口堵塞。

物料中含有大量粗颗粒或纤维物质。

排除方法：

关闭堵塞水力旋流器的进料阀门，将其拆下，清除堵塞物。

拆下法兰，清除底流口中杂物。

在水力旋流器组进料池设置防止粗料和杂物的设施，如除屑筛。停车时及时将进料池排空，避免再次开车时因沉淀、浓度过高而引起堵塞。

三、底流浓度及排料异常

故障现象：

底流浓度发生波动，或底流夹细，影响分级效果。

产生原因：

给料浆液浓度大或底流口过小。

进料浓度低。

底流口径过大、溢流管直径过小、压力过高或过低。

排除方法：

在进料处补加适量水，若底流浓度仍大，则需更换较大的底流口。

提高进料浓度。

调整好压力，更换一个较小规格的底流口，逐步调试到正常生产状态。

四、溢流浓度及细度异常

故障现象：

溢流浓度增大或“溢流跑粗”，或溢流浓度小、细度细。

产生原因：

给矿浓度增大。

底流口堵塞。

给矿浓度低或压力不足。

排除方法：

检测底流口是否堵塞，再检测给矿浓度，并根据具体情况调整。

降低压力或调节给矿浓度，也可通过更换小沉砂嘴来满足要求。

增加压力和调节给矿浓度，也可通过更换大沉砂嘴来满足要求。

五、沉砂嘴呈喷雾状或绳状

故障现象：

沉砂嘴排出沉砂的形状异常，如喷雾状或绳状。

产生原因：

沉砂嘴尺寸太大。

给矿浓度太高、沉砂嘴尺寸太小、沉砂嘴部分堵塞或料浆密度太低。

排除方法：

更换小沉砂嘴。

适当增大沉砂嘴尺寸，停止旋流器运行清理堵塞现象。

六、振动

故障现象：

水力旋流器运行时出现振动。

产生原因：

发生空吸。

物料量大。

溢流管变形。

排除方法：

使用吸气管解决空吸问题。

改变入料/旋流器参数以减小物料量。

更换变形的溢流管。