水力旋流器(hydrocyclone)

一种借离心力实现按颗粒沉降速度分级的设备。在此种分级设备中，矿浆旋转产生的离心力比重力大几十倍乃至百倍，使颗粒的沉降速度以相应的倍数增加，既可提高生产能力，又可降低分级(离)粒度下限，故水力旋流器适用于各种细粒、微细粒物料的分级，处理粒度上限为0.4～0.043mm。在选矿厂中广泛用于分级、脱泥、浓缩等作业。应用最多之处是第二、三段磨矿回路，用它作分级设备与磨矿机构成闭路磨矿。用于磨矿回路，分级粒度较粗，通常为0.074～0.043mm，用于脱泥、浓缩作业，分级粒度较细，通常为0.02～0.01mm。旋流器的分级效率因物料性质、作业目的和操作条件而异。用于磨矿回路难分物料时，分级效率为30％～45％，用于易分级物料时，为45％～60％。用于脱泥、浓缩作业时，为50％～70％。

水力旋流器有多种型式，有普通型、倒置型、涡轮型和双溢流型等，其中应用最多的是普通型。旋流器内衬是易磨损部件，内衬的耐磨性是旋流器质量的重要一环。应用最多的是耐磨橡胶内衬，但20世纪80年代末开始应用烧结碳化硅作内衬，其使用寿命可比橡胶高几倍。旋流器具有结构简单，生产能力大，占地面积小，分级粒度细等优点；其不足之处是，因按沉降速度分级，用于磨矿回路中密度不同的多种矿物组成的物料分级时，沉砂中常含有大量粒度合格的重矿物，这些重矿物被返回磨矿机中再磨会造成有害的过粉碎。因此，旋流器沉砂有时需用高频细筛或圆锥水力分级机进行再分级。

克雷布斯水力旋流器    美国克雷布斯机械公司研制的应用最广的普通型旋流器；其结构特点是具有渐开线型给矿口和多段式柱体。(图1)内衬材质为耐磨橡胶，锥角20。。渐开线型给矿口与普通切线型相比，可减少柱体给矿部位的涡流和该部位的磨损。多段式柱体可根据需要增减柱体高度，高度增加，溢流细度提高。物料以矿浆形态在一定压力下从给矿口以切线方向给入，随后以高速度旋转。在旋转过程中，矿浆借助于旋流器特有的形状和结构产生两种旋转流：一是自上而下的外旋流；另一是自下而上的内旋流。在离心力作用下，矿浆中的颗粒按沉降速度进行分级。速度大的去向外旋流，最后从沉砂口排出成为粗粒沉砂，速度小的去向内旋流，从溢流口排出成为细粒溢流。

倒置水力旋流器    又称涡流水力旋流器。结构特点是旋流器倒置，沉砂口向上，溢流口向下，并从沉砂口中插入一根空气导管，同时增大给矿口和排矿口。(图2)空气导管的作用是保持旋流器内空气柱直径不变，保持旋流器工作状态稳定，保持高的分级效率。增大给矿口和排矿口可提高生产能力。与普通旋流器相比，倒置旋流器的结构较为复杂，制造不便，故应用不多；一般仅用于较粗物料的分级，以及用作重介质旋流器按颗粒密度分选矿物。

涡轮水力旋流器    前苏联研制的用叶轮旋转代替加压给矿产生离心力的水力旋流器。有顺流型和逆流型两种。顺流型溢流和沉砂均从锥体方向排出，溢流从插入中心的溢流管排出，沉砂从锥体底部切向排砂口排出。逆流型排矿方向与普通旋流器相同。顺流型涡轮旋流器结构见图3。矿浆自流给入给矿柱体后被吸入叶轮旋转区。在离心力作用下，颗粒按沉降速度进行分级，细粒从溢流管排出，粗粒从沉砂口排出。

涡轮旋流器由于叶轮转速较高，产生的离心力较大，使溢流粒度变细，沉砂质量改善，分级效率提高。同时由于给矿浓度可增高，给矿体积可减小，以及不用砂泵给矿能量转换损失小，因之省水，省电。此外，与磨矿机配套时可水平安装，且其标高可低于磨矿机，旋流器的余压可将沉砂提升一定高度，配置不损失高差。但与普通旋流器相比，存在叶轮和轴承易磨损，需定期维护和更换的问题。涡轮旋流器的用途大体与普通旋流器相同。

双溢流水力旋流器    由芬兰研制的一种沉砂再分级水力旋流器。结构特点是两段旋流器串联。(图4)第一段旋流器由两个柱体组成，上柱体为分级柱体，下柱体为混合柱体；第二段旋流器为普通型旋流器。双溢流旋流器由于沉砂再分级，可降低沉砂中细粒级含量，提高溢流中细粒级回收率，提高分级效率。矿浆在压力下给入第一段旋流器，在上柱体中分出一次溢流。沉砂则下落，当经过调节锥缝隙时受到上升水流的作用，其中细颗粒返回至上柱体；粗颗粒落入下柱体，与新水混合后进入第二段旋流器，在其中分出二次溢流和最终沉砂。通常，两个溢流均为合格产品。改变调节锥缝隙和新水加入量可改变分级粒度。双溢流旋流器与普通旋流器相比，结构较为复杂，影响因素较多，需严格控制。它适用于要求细粒级回收率高、溢流浓度无严格要求的分级作业。