水力旋流器是利用回转流进行分级的设备,还可以用于浓缩、脱泥(也可以脱砂)、以至于分选。由于它的构造简单,便于制造,处理量大,且工艺效果良好,因此在研制成功后就迅速得以推广和应用。本文的侧重点是详细分析水力旋流器的分级原理。
水力旋流器的分级原理如图1。矿浆在一定压力下通过切向进料口给入旋流器,于是在旋流器内形成一个回转流。在旋流器中心处矿浆回转速度达到最大,因而产生的离心力亦最大。矿浆向周围扩展,并形成一个低压空气柱。
作用于旋流器内矿粒上的离心力与矿粒的质量成正比,因而在矿粒密度接近时便可按粒度大小分级(密度不同则得到的是等降颗粒)。
矿浆在旋流器内既有切向回转运动,又有向内的径向运动,而靠近中心的矿浆又沿轴向向上(溢流管)运动,外围矿浆则主要向下(沉砂口)运动。所以它属于三维空间运动。在轴向,矿浆存在一个方向转变的零速点,连接各点在空间构成一近似锥形的面,称作零速包络面(见图1)。细小颗粒离心沉降速度小,被向心的液流推动进入零速包络面由溢流管排出成为溢流产物;而较粗颗粒则借较大离心力作用,保留在零速包络面外,最后由沉砂口排出,成为沉砂产物。零速包络面的位置大致决定了分级粒度。