华北理工选矿学教案04重力选矿-4水力分级

课程名称：《重力选矿》第4次讲摘要授课题目（章、节）第三章水力分级第一节概述第二节机械分级机第三节水力旋流器本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握水力分级的一些相关概念、水力分级和筛分的异同以及其应用；机械分级机的结构特点、工作原理，重点掌握水力旋流器的结构、工作原理、矿浆运动特性以及影响因素。【主要内容】1、机械分级机的结构特点、工作原理；2、水力旋流器的结构、工作原理、矿浆在旋流器内的速度分布；3、水力分级的概念、水力分级和筛分的异同以及其应用。【重点】水力旋流器的结构、工作原理【难点】矿浆在旋流器内的速度分布内容【本讲课程的引入】上讲课程我们主要讲述了水力分级的一些概念和基本的理论，那么这节课我们主要着重于介绍一些典型的水力分级设备。【本讲课程的内容】第三章水力分级第一节概述一、水力分级的定义、分类1、定义分级是根据颗粒在介质中沉降速度不同，将宽级别粒群分成两个或多个粒度接近的窄级别粒群的作业。2、分类1）根据所用介质不同：水力分级和风力分级；2）由分级浓度的大小可分为：λ＜0.03(3%)时，自由沉降分级；当分级浓度λ＞0.03(3%)时，为干涉沉降分级。3）根据颗粒受力特性，重力分级和离心分级；3、介质运动形式在实现水力分级的过程中，分级介质的运动形式大致有三种，一是介质的流动方向与矿粒沉降方向相反的垂直上升介质流；二是介质流动方向与矿粒沉降方向接近垂直的水平介质流；三是作旋转运动的介质流。二、水力分级和筛分的粒度特性1、筛分和分级的比较筛分是根据筛孔尺寸大小，将宽级别物料分成若干个窄级别物料。分级和筛分的性质是一样的，但是，分级和筛分的产物的粒度特性是有差异的，筛分是按筛孔的几何尺寸分开，即按粒度分级，不受密度的影响，而水力分级则不同，受粒度、密度的影响，产物中包含密度不同的等降颗粒。2、分级的界限粒度分级产物的粒度以该粒级中最大与最小的颗粒尺寸量度。这里的粒度以通过95％物料量的筛孔尺寸表示，而对微细粒级则以水析法测量。有时分级产物的粒度亦用某特定粒级的含量表示（例如－0.074mm三、应用1、为提高重选按密度分离的效果，常先行分级，然后窄级别入选。2、与磨矿作业构成闭路，及时分出合格粒度的产品，减少过磨。3、对原料或选矿产品进行脱水或脱泥。在选煤工艺中，水力分级主要用于煤泥水的沉淀与浓缩。4、测定微细物料（多为小于200目，－0.075mm第二节机械分级机根据运输沉砂机构的型式不同，机械分级机可分为螺旋分级机、耙式分级机和浮槽分级机等。其中螺旋分级机的构造简单，操作方便，故应用比较普遍。螺旋分级机：构造：外形为矩形倾斜长槽，底部倾角12°~18.5°，槽底呈半圆形，槽内沿纵向安装有螺旋，由上部传动机构带动转动。二、工作过程：矿浆从靠近下端槽的旁侧给入后，在槽的下部形成分级液面，粗粒沉到底部，被螺旋推到上方排出。在运输过程中同时脱水，未能沉降的细颗粒随矿浆流经溢流堰排出。在分级槽的下端有一框架，框架的上部横梁上设有提升装置，用以调节螺旋叶片距槽底的距离，并在停机时将螺旋轴提起，以防矿砂沉淀将螺旋叶片埋住。三、分类：按分级液面的高低，螺旋分级机又可以分为三种：高堰式：溢流堰高于下端螺旋轴的中心，低于螺旋叶片的上缘。分级液面长度小，搅动作用强，适合较粗矿石分级。>0.15mm浸入式：下端螺旋叶片完全浸入液面以下，分级面积大、平稳，适合于细粒级分级。<0.15mm低堰式：分级液面低于下端螺旋轴承，液面很小，搅动很大，主要适合于洗矿。四、螺旋分级机与磨矿机的连接:高堰式适合分出大于0.15mm粒级的溢流，故多用于第一段磨矿，而沉没式适于分出小于0.15mm粒级产品，多在第二段磨矿中与磨机组成闭路。图磨机转向与螺旋转向的匹配a、b—双螺旋分级机与左旋磨机和右旋磨机的配置；c—右旋单螺旋分级机与左旋磨机的配置；d—左旋单螺旋分级机与右旋磨机的配置1—传动齿轮；2—磨机；3—螺旋分级机五.影响螺旋分级机工艺效果的因素①矿石性质矿石密度:矿石密度越大生产能力也越高(几乎正比)。粒度组成和含泥量:②分级机结构分级面积——影响分级机处理能力并决定分级粒度。螺旋的转速：影响液面的搅动程度和运输返砂的能力，转速与螺旋直径成反比。③给矿浓度常在磨机排矿口加水调节。实际生产中控制分级机的给矿浓度是控制分级溢流粒度的有效手段。同时，又制约着处理能力。第三节水力旋流器一、概述水力旋流器是利用旋转矿浆流，使矿浆中的固体颗粒在离心力场中完成分级过程，但也可用于浓缩、脱水以及分选等作业。结构：如图所示。圆锥体的锥度一般为20°，大的45°~60°，小的10°。给矿为压力给矿，压力为0.5~3.0kg/cm2。图6-6水力旋流器a—水力旋流器构造b—水力旋流器构的工作情形1—圆柱体2—锥体3—给矿管4—沉砂口5—溢流管6—溢流管口工作过程：矿浆在压力作用下，从给料口以切线方向给入旋流器内，在器壁的限制下，作回转运动，粗粒因惯性离心力大而抛向器壁，并逐渐向下滑动从底部排出为沉砂。细粒移向器壁的速度小，被中心向上流动的液体带走，成为溢流。优点：A.分级粒度细；B.分级效率较高；C.结构简单，无运转部件，易于制造；D.占地面积小；缺点：A.动力消耗大；B.设备磨损快；C.给矿压力、给矿浓度和给矿粒度的波动，对旋流器的工作指标影响较敏感。应用：广泛应用于分级、浓缩、脱水及选别。在冶金、化工、煤炭、建材、环保等都得到广泛应用。二、矿浆在旋流器内的速度分布液体在旋流器内的运动状况很复杂，若将它简化采用流线图说明，如96页图6－19所示。该图准确地说明流线在通过水力旋流器轴线平面上的投影。（1）流动形式：图6-7图6-7矿浆在水力旋流器内流动示意图（2）速度分布旋流器内速度为三维空间速度，即切向速度，径向速度，轴向速度ua，下面介绍速度分布。A切向速度分布图6-8液流在水力旋流器内的切向速度分布1—溢流管2—锥壁3—空气柱n――指数，旋流器的工作条件不同，n值也不同；K――常数。B径向速度分布图6-9液流在水力旋流器内的径向速度分布C轴向速度ua分布图6-10液流在水力旋流器内的轴向速度分布三、影响旋流器工作的参数（1）结构因素A.旋流器直径矿浆体积处理量与旋流器直径的关系为:Q∝D2B.给矿管直径df对旋流器工作的影响C.溢流管直径dov对旋流器工作的影响D.沉砂口直径dS对旋流器工作的影响F.锥角对旋流器工作的影响(2)操作参数A.给矿压力对旋流器工作的影响B.给矿性质对旋流器工作的影响四、用途：（1）广泛用于分级粒度为0.003～0.25mm的湿式分级作业，常与二段溢流型球磨机构成闭路磨矿作业。在大型选厂中也有用作与一段球磨机构成闭路磨矿作业。（2）用作分级粒度小于15μm的浓缩脱水作业，如煤泥脱水和浮选前的矿浆浓缩。（3）非金属矿物原料如高岭土的分级选别。五、使用旋流器应掌握的要点首先，根据Q和d确定旋流器的直径D。一般溢流较粗和生产能力较大时，选用大规格的旋流器，反之采用小规格旋流器。当要求的生产能力很大而溢流又很细时，可采用小规格的旋流器相并联组成旋流器组。其次，据已确定的旋流器直径(D)，选择其结构参数：溢流管直径(d溢)、沉砂口径(d沉)、给矿口径(d给)、圆柱体高度(H)、溢流管插入深度(h)、锥角(a)，可按以下顺序计算：d溢=(0.2～0.4)Dd沉=(0.2～0.7)d溢d给=(0.4～1.0)d溢H=(0.7～1.6)Dh=(0.5～0.8)Ha=10°～45°(粗粒分级时取大值，细粒分级取小值)。第二，选择适当的旋流器给矿方式。给矿有三种方式：①借高差自流给矿，如图a所示。②稳压箱给矿，如图b所示。③砂泵直接给矿，如图c所示。第一种给矿方式要求有较大的高差(一般在