水力旋流器 (全面精炼版)课件
水力旋流器PPT课件
• 工艺参数主要有：进口压力、固相粒度特性、 给矿固体含量、矿物组成和固体密度、液相 密度或矿浆密度、液相粘度或矿浆粘度、温 度等。
c= ρd/[ρd/ρc-c(ρd/ρc-1)]
• 密度与质量固-液比之间的关系
c｀= ρd(ρm-ρc)/[ρc(ρd-ρm)]
第二章 水力旋流器的工艺参数
• 2.1水力旋流器的工作原理
• 旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置 。当料浆以一定的速度进入旋流器，遇到旋流器 器壁后被迫作回转运动。由于所受的离心力不同 ，料浆中的固体粗颗粒所受的离心力大，能够克 服水力阻力向器壁运动，并在自身重力的共同作 用下，沿器壁螺旋向下运动，细而小的颗粒及大 部分水则因所受的离心力小，未及靠近器壁即随 料浆做回转运动。在后续给料的推动下，料浆继 续向下和回转运动，于是粗颗粒继续向周边浓集 ，而细小颗粒则停留在中心区域，颗粒粒径由中 心向器壁越来越大，形成分层排列。
归纳起来，一 般认为水力旋 流器内液体流 动存在四种形 式，即内旋流、 外旋流、盖下 流、循环流。
2.3水力旋流器的分类
分类方法 按分散相类型 按混合物体；分散相固体
液-液旋流器
两相均为液体
轻质分散相旋流器 分散相的密度低
重质分散相旋流器 分散相的密度高
按旋流器结构
• 对于互不相溶的多相液体混合物，不管其为液-液、 液-固、液-气混合物，其中的一相构成流体混合物 中的绝大部分，而且这一相中的流体相互之间都是 以分子间的混合相互连接成一种连续的流动流体， 这一相就成为连续相。多相流中组成比较少的、以 多个颗粒状形态存在的、相互之间没有连接成一体 的那种气泡、液滴或固体颗粒，称其为分散相。
水力旋流器 (全面精炼版)课件
特 点
构造筒单，无活动部分；体积小，占地面积也小；操作方便； 运行可
靠；生产能力大；成本低；分离的颗粒范围较广，易于实现自动控制。但 能耗较高，分离效率较低。 在化工、石油(油水分离、污水处理等)、轻工、环保、采矿、食品、医 药、纺织与染料业、生物工程及建材等众多领域也已经或正在获得富有成 效的实际应用 。 常采用几级串联的方式或与其他分离设备配合应用，以提高其分离效率。
器、尾矿干排专用旋流器进口（进料管） 两个轴向出口(底流管、溢 流管) 底流管
一、水力旋流器的基本概述
二、水力旋流器的工作原理
三、影响分级效率和分离精度的主要原因
工作原理
介质从圆筒上部的切向 进口（进料管）以一定压力 进入器内（产生高速旋转流 场），高速旋转向下流动。
水力旋流器
杨** 2017年4月17日
08:20:20
一、水力旋流器的基本概述
二、水力旋流器的工作原理
三、影响分级效率和分离精度的主要原因
水力旋流器
又称水力旋风分离器、旋液分离器，是 旋流分离器的一种。 是利用离心力来分离 具有一定密度差 以 液体为主(液—液、液—固、液—气等两相或 多相混合物 ) 的悬浮液或乳浊液(液态非均相 混合物)的分离设备。
作 用
悬浮液中固体颗粒的增稠（浓缩）； 悬浮液中固体粒子的分级（按颗粒（相同密度）粒度差分离的作业;
液—液萃取操作中两种不互溶液体的分离；
物料密度差进行分选 （按颗粒密度差分离的作 业 （如分选砂金 、分
选煤 ）；分选旋流器一般给料压力均较低，液流没有太大的旋转速度。)
澄清、脱泥等。
分类
按分散相：固一液旋流器和液一液旋流器；
溢流跑粗的另一个原因。
影响其分离粒度和分级效率的因素：旋流器的结构参数和
水力旋流器分级原理(二)
3.4水力旋流器分级原理水力旋流器最早在20世纪30年代末在荷兰出现。
水力旋流器是利用回转流进行分级的设备，并也用于浓缩、脱水以致选别。
它的构造很简单，如图3-16(a)、(b)所示。
主要是由一个空心圆柱体1和圆锥2连接而成。
圆柱体的直径代表旋流器的规格，它的尺寸变化范围很大，由50 mm到1000 non，通常为125~500 oun。
在圆柱体中心插入一个溢流管5，沿切线方向接有给矿管3，在圆锥体下部留有沉砂口4。
矿浆在压力作用下，沿给矿管给入旋流器内，随即在圆筒臃器壁限制下作回转运动。
粗颗粒因惯性离心力大而被抛向器壁，并逐渐向下流动由底部排出攻为沉砂。
细颗粒向器壁移动舶速度较小，被朝向中心流动的液体带动由中心溢流管排出，成为溢流。
水力旋流器是一种高效率的分级、脱泥设备，由于它的构造简单，便于制造，处理量大，在国内外已广泛使用。
它的主要缺点是消耗动力较大，且在高压给矿时磨损严重。
采用新的耐磨材料，如硬质合金、碳化硅等制作沉砂口和给矿口的耐磨件，可部分地解决这一问题。
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。
3.4.2水力旋流器分级原理为明了矿物颗粒在旋流器内的分离过程，有必要先说明液流的运动特性。
矿浆给入旋流器后呈螺旋线状，一面回转一面向中心推移，最后由上下两端排出，如图3-17所示。
矿浆的这种流动属于空间运动体系，为此要查明液流的速度分布，须将旋流器内任一点的速度分解为三个互相垂直的方向，即切线方向、径向方向和平行于轴线的方向。
盖勒萨尔(D.F.Kel阻Ⅱ，1952年)曾以内径76 nun的透明水力旋流器，用光学方法观测加入水中的铝粉运动速度，在给水量约为50 L/min条件下，得到了下述三个方向速度的变化规律。
3.4.2.1切向速度分布及旋流器内压强变化3.4.2.2径向速度分布及颗粒粒度沿径向排列3.4.2.3轴向速度u.的分布及对分级粒度的影响液体进入旋流器的初期沿轴向的运动方向基本是向下的，但由于下面的流动断面愈来愈小，内层矿浆即转而向上流动。
水力旋流器.
水力旋流器水力旋流器是水力分级设备中的一种。
与筛分设备严格按照几何尺寸分级不同，它是根据矿粒在运动介质中沉降速度的不同进行分级的。
因此分级效果的决定因素有两个方面，一个是自身重量、另一个是形状。
粒度不同的物料，其受到离心力和相对阻挡力不同。
水力旋流器就是根据这个原理，通过提高颗粒的运动速度来实现分级的。
在回转流中颗粒的惯性离心加速度a与同步运动的流体向心加速度方向相反，数值相等。
即：（1-1）式中：r——圆形分选器的半径，m；ω——回转运动的角速度，rad/s；u——回转运动的切向速度，m/s；因此离心力强度为：（1-2）重力选矿中所用的离心力可比重力大数十倍以上，因此大大强化了分选过程。
水力旋流器是利用回转流进行分级的设备，可以通过调节参数用于分级、浓缩、脱泥。
一它具有结构简单，生产能力大，占地面积小和易于实现自动控制等优点。
现在选煤厂使用的流体分级设备主要为水力旋流器。
一、水力旋流器的结构及工作原理1、水力旋流器的发展据报道，浓缩和脱泥用的水力旋流器最早是在1939-05月发表在世界矿山评论杂志上（比利时里埃芝城），作者德赖森（M.G.Drissen）。
当时被用于浓缩选煤用的黄土悬浮液，结构见图1。
以后经德赖森改进，增设了溢流管。
到1948年传入美国时已具有了现在的结构形式。
我国是在20世纪50年代初开始试验并首先在云锡公司选矿厂获得工业应用。
所有用于分级、浓缩、脱泥的旋流器均是在执行的按颗粒粒度差分离的作业。
给料压力一般在0.06—0.2MPa范围内，在给料口处的流速为5—12m/s。
进入旋流器后由此构成的切线速度将有所降低。
料浆在旋流器内停留时间很短，例如锥觉20°的直径350mm旋流器，内部容积为0.06m³，处理能力为85m³/h,由此可算出料浆在旋流器内的停留时间只有2.5s在如此短的时间内，料浆大约只旋转4—5圈即可排出，而不会象某些资料中介绍的那样做多圈运动（见图2）。
水力旋流器
水力旋流器目录水力旋流器构造及原理：流体运动的基本形式单元参数设计技术参数：水力旋流器简史水力旋流器水力旋流器水力旋流器[1]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。
水力旋流器是用于分离去除污水中较重的粗颗粒泥砂等物质的设备。
有时也用于泥浆脱水。
分压力式和重力式两种，常采用圆形柱体构筑物或金属管制作。
水靠压力或重力由构筑物（或金属管）上部沿切线进入，在离心力作用下，粗重颗粒物质被抛向器壁并旋转向下和形成的浓液一起排出。
较小的颗粒物质旋转到一定程度后随二次上旋涡流排出。
构造及原理：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。
水力旋流器介绍PPT幻灯片
水力旋流管结构与作用
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常规水力旋流管结构
巨涛改进后水力旋流管结构
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流态模拟对比
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改进后的优点
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巨涛水力旋流管特点
Inlet oil < 2000ppm
没有移动部件，维护工作量小 停留时间很短，占地面积小 适用于重度低于0.92油品 进口压力600kPag以上
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Ou理 控制逻辑与保护 操作与维护程序 问题与讨论
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问题与讨论
1、生产水进口3寸冲洗管线能否有效解决旋流管堵塞问题？ 2、分离后水相出口无回流管线对操作有什么影响？
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谢 谢！
（2）必须保证足够的背压（ 控制PDV ），以便使油由 溢流口流出。
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（1）流速的控制
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（2）差压比PDR控制
水力旋流器应在稳定的排出比条件下工作。排出比太小，分离效 率减低；排出比太大，将导致对排放系统产生不必要的负荷。差压比 主要用来控制排出比，通过控制出口管线上的控制阀（PDV）控制背
影响水力旋流器分离效果的因素
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控制逻辑与保护
结构与工作原理 控制逻辑与保护 操作与维护程序 问题与讨论
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控制逻辑与保护
水力旋流器在运行中，必须控制好两个主要参数 ：
（1）操作必须控制在最大和最小流速之间（对于泵送 系统，必须保持稳定的流速）
水力旋流器有一个最小速度。最大流速根据进口压力的升高而 增大。若流速太低，小于最小流速，导致离心力低，不能很好的分离 。因此：水力旋流器必须在最大和最小速度之间工作。
在进口流量和压力一定的情况下，通过调节油出口管 线上的调节阀（PDV)，控制合适的差压比，从而保证分 离效率。（分离的油进污油罐，分离后的水进入CFU进行 进一步处理。）
矿山分级设备-水力旋流器
机械之美—神奇的矿冶机械水力旋流器主讲教师：吴彩斌江西理工大学·资源与环境工程学院•水力旋流器的发展历程•水力旋流器的基本功能•水力旋流器的应用范围（一）水力旋流器的发展史传统水力旋流器新型聚氨酯水力旋流器（二）水力旋流器的基本功能◆规格水力旋流器的规格以圆柱体的直径表示。
如FX660，FX710，FX840。
圆锥的锥角可以不同，一般最小为10°、最大为45°。
FX 660-4◆结构其下部是一圆锥形壳体2，上部连接一圆柱形壳体l，圆柱壳体上口封死，中间有一层底板，底板中央插入一短管溢流管5，在底板下部沿圆柱壳面的切线方向连接有给矿管3，在底板之上沿壳体切线方向连接有溢流排出管6，锥体最下端有可更换的沉砂嘴4。
◆工作原理矿浆在0.4-3.5大气压从给矿管沿切线方向给入，在内部高速旋转，因而产生很大的离心力。
在离心力和重力的作用下，较粗的颗粒被抛向器壁，作螺旋运动，最后由下部排砂嘴排出。
较细的颗粒及大部分水分，形成旋流沿中心向上升，至溢流管流出。
✓分级：用来分出800～74（43）微米的粒级✓脱泥：用来脱出74（43）～5微米的细泥。
◆分类✓优点：构造简单、占地面积小、生产率高。
✓缺点：易磨损、工作不稳定、需专门给料砂泵。
◆优缺点与磨机构成闭路磨矿水力旋流器机组✓可用于一段、二段、再磨等磨矿分级工艺。
✓适用于任一系列选矿厂规模。
✓超过3000吨选矿厂一般采用旋流器进行分级。
（三）水力旋流器的应用范围(1)入料压力(2) 入料量(3) 浓度(4) 入料粒度◆操作参数(1)如锥体角度(2)溢流管直径(3)溢流管插入深度(4)底流口直径◆结构参数机械之美—神奇的矿冶机械谢谢观看。
水力旋流器
1．3.2水力旋流器选型结构的确定
在水力旋流器系统中,结构因素中最重要的就是如 何在众多平行运行的水力旋流器中分配浆液。在该系 统中，应该选用一种母管，浆液可以从中心混合室通 过母管呈放射状流入各个水力旋流器。 如果应用“内嵌式”母管，当浆液流经管道时，每 个水力旋流器里的给料都在母管内流动，这样，大质 量的颗粒就会经过第一个水力旋流器而进入最后一个 水力旋流器。因为这些颗粒有足够的能量“拐弯”。 结果导致最后一个水力旋流器中粗糙颗粒的浓度较高。 内嵌式母管的另一个问题是,如果最后一个水力旋流器 关闭的话，母管的末端很可能会由于堵塞而报废。
1．3水力旋流器的选型
1．3.1水力旋流器选型参数的确定 水力旋流器选型的主要任务就是选择水力旋 流器的入口压力和直径。 对于水力旋流器分离分级效果的好坏，主 要取决于分离粒度D50，当水力旋流器的入口压 力一定时，尽量选用小直径的设备，这样必须 增加旋流子的数量和相应的管件、阀门、仪器 仪表等设备，从而增加一次投资。
在石膏一级脱水中，旋流器的目的是浓缩石膏浆液。 旋流器入口浆液的固体颗粒含量一般为15%左右，底流 液固体颗粒物含量可达50%以上，而溢流液固体颗粒物 含量为4%以下，分离浆液的浓度大小取决于石膏颗粒 尺寸分布。底流液送到二级脱水设备真空皮带过滤机 进一步脱水。大部分溢流液返回吸收塔，少部分送至 废水旋流器再分离出较小的颗粒。采用旋流器进行脱 水的另一个特点是，浆液中没有反应的石灰石颗粒的 粒径比石膏小，它倾向进入旋流器的溢流部分再返回 吸收塔，使没有反应的石灰石进一步反应。因此，吸 收塔浆液固体物中石灰石含量略高于最终产物石膏中 的石灰石含量，这样，既有利于获得高脱硫效率，又 可以是副产物中的石灰石含量降到最低程度，提高石 灰石利用率。
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特 点
构造筒单，无活动部分；体积小，占地面积也小；操作方便； 运行可
靠；生产能力大；成本低；分离的颗粒范围较广，易于实现自动控制。但 能耗较高，分离效率较低。 在化工、石油(油水分离、污水处理等)、轻工、环保、采矿、食品、医 药、纺织与染料业、生物工程及建材等众多领域也已经或正在获得富有成 效的实际应用 。 常采用几级串联的方式或与其他分离设备配合应用，以提高其分离效率。
旋流器结构参数：旋流器柱段直径D、进料口直径d，溢流管直径d，沉砂口直径d、溢流
管插入深度h、圆柱体高度H及锥角a的大小。（已经安装的旋流器可以调整的参数，只有溢流管直
径和沉砂口直径。）
旋流器的结构越好，分离性能越好！
水力旋流器的选择
1、粗分级。 应采用较大直径和较大锥角旋流器。并可在较高给料浓度和较低压力下工 作。由于旋流器的高度较小，离心力较低，较粗颗粒亦可进入到溢流中。 2、细分级和超细分级。
水力旋流器
杨** 2017年4月17日
08:20:20
一、水力旋流器的基本概述
二、水力旋流器பைடு நூலகம்工作原理
三、影响分级效率和分离精度的主要原因
水力旋流器
又称水力旋风分离器、旋液分离器，是 旋流分离器的一种。 是利用离心力来分离 具有一定密度差 以 液体为主(液—液、液—固、液—气等两相或 多相混合物 ) 的悬浮液或乳浊液(液态非均相 混合物)的分离设备。
应采用直径小、锥角亦小的旋流器，以增大颗粒的离心加速度(与半径成
反比)和在器内的停留时间。并采取低的给料浓度和高的给料压力。 3、在满足分离能力的条件下，应该采用尽可能大直径的旋流器。 4、防止大块物料的堵塞，在进料之前加滤网，处理量大时可用并联小旋流 器组。
谢
谢
溢流跑粗的另一个原因。
影响其分离粒度和分级效率的因素：旋流器的结构参数和
操作参数
操作参数主要是指给料浓度和给料压力。
给料浓度 越低，分级效率越高，溢流颗粒越细。（在稀薄浆液中颗粒 的离心沉降速度增大，颗粒间的干扰减小），反之亦然。 给料压力 越大，处理量越大， 溢流颗粒越细。
影响其分离粒度和分级效率的因素：旋流器的结构参数和操作参数
工作原理
介质从圆筒上部的切向 进口（进料管）以一定压力 进入器内（产生高速旋转流 场），高速旋转向下流动。
一、水力旋流器的基本概述
二、水力旋流器的工作原理
三、影响分级效率和分离精度的原因
影响水力旋流器分级效率和分离精度的主要原因
1、溢流跑粗：指溢流中夹带的粗颗粒过多。 2、底流夹细：指底流中夹带的细颗粒过多 底流夹细：在运动中有极少数细颗粒本应该向上运动从溢流口排出， 但受到各种强烈的随机作用的干扰而改变方向，甚至是折返运动，进入了外 旋流而从底流口排出。 溢流跑粗 ：一些颗粒进入旋流器的位置恰好是在进料管的中心位置 （溢流管外壁以及溢流管管端附近），进入旋流器后受到盖下流或二次 涡流的影响下，直接溢流排出，从而形成颗粒的短路流运动。从而造成 分离过程的溢流跑粗，降低分离效率。溢流管插入旋流器一定深度以防 止由短路流引起的溢流跑粗和降低压力。（改变溢流管的结构形状） 在此过程中，原本应该向下运动的大粒径颗粒在随机力的作用下突然 改变方向向上进入内旋流，做螺旋运动，最终从溢流口排出，这是形成
器、尾矿干排专用旋流器。
溢流管
进料管
基本构造
一个柱锥形腔体 一个切向进口（进料管） 两个轴向出口(底流管、溢 流管) 底流管
一、水力旋流器的基本概述
二、水力旋流器的工作原理
三、影响分级效率和分离精度的主要原因
工作原理
介质从圆筒上部的切向 进口（进料管）以一定压力 进入器内（产生高速旋转流 场），高速旋转向下流动。
作 用
悬浮液中固体颗粒的增稠（浓缩）； 悬浮液中固体粒子的分级（按颗粒（相同密度）粒度差分离的作业;
液—液萃取操作中两种不互溶液体的分离；
物料密度差进行分选 （按颗粒密度差分离的作 业 （如分选砂金 、分
选煤 ）；分选旋流器一般给料压力均较低，液流没有太大的旋转速度。)
澄清、脱泥等。
分类
按分散相：固一液旋流器和液一液旋流器；
按混合物组分密度：轻质分散相旋流器和重质分散相旋流器；
按结构：单锥旋流器、双锥旋流器和圆柱形旋流器； 按分散相浓度：普通旋流器和分离浓稠介质用旋流器； 按有无运动部件：静态旋流器和动态旋流器； 按用途：澄清旋流器、增稠旋流器、固体颗粒浓度分级旋流器、固体颗粒 分选旋流器、颗粒冲洗旋流器、油水分离旋流器以及液体的脱气旋流器等。 按功能：分级旋流器、脱水旋流器、脱泥旋流器、除渣旋流器、浓缩旋流