CN112452564A - 一种具有二次加压功能的新型水力旋流器及旋流分级方法 - Google Patents

一种具有二次加压功能的新型水力旋流器及旋流分级方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112452564A
CN112452564A CN202011245057.XA CN202011245057A CN112452564A CN 112452564 A CN112452564 A CN 112452564A CN 202011245057 A CN202011245057 A CN 202011245057A CN 112452564 A CN112452564 A CN 112452564A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrocyclone
overflow
pipe
barrel
feeding pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011245057.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112452564B (zh
Inventor
郭小飞
岳翔
艾洪乐
孙铭霏
姜晖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Liaoning USTL
Original Assignee
University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Liaoning USTL filed Critical University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority to CN202011245057.XA priority Critical patent/CN112452564B/zh
Publication of CN112452564A publication Critical patent/CN112452564A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112452564B publication Critical patent/CN112452564B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B03B5/28—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by sink-float separation
    • B03B5/30—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by sink-float separation using heavy liquids or suspensions
    • B03B5/32—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by sink-float separation using heavy liquids or suspensions using centrifugal force
    • B03B5/34—Applications of hydrocyclones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B04C5/04—Tangential inlets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
  • Cyclones (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，其特征在于，包括上筒体、下筒体、给矿管、高压给水管、溢流导流管、沉砂口和顶盖；上筒体顶部连接顶盖，上筒体下部连接下筒体，下筒体的底部设有沉砂口，上筒体上部沿切向设有给矿管和高压给水管，上筒体内设有溢流导流管与顶盖固接，溢流导流管的上部圆周设置多个溢流孔，溢流导流管设有下部排出口延伸至下筒体的外部。本发明既能减少传统技术中待分级物料高速高压输送时固体物料对管道的磨损，又能降低待分级物料输送的能量消耗。

Description

一种具有二次加压功能的新型水力旋流器及旋流分级方法
技术领域
本发明涉及矿物加工或冶金化工领域的水力旋流分级技术领域，特别涉及一种具有二次加压功能的新型水力旋流器。
背景技术
水力旋流器是一种利用流体压强产生旋转运动的装置，可用于对存在粒度差的不同物料进行分级，由于离心力场的加速度远大于重力加速度，因此水力旋流器的分级效率远高于普通重力分级设备。水力旋流器因其结构简单，使用成本低，处理量大，占地面积小等优点广泛应用于矿物加工的分级、脱泥、浓缩、澄清、洗矿和选别等作业，但由于需要压力给矿，造成水力旋流器分级系统消耗的动力较大。
影响水力旋流器分级效果的关键参数主要包括给料剩余压强、分散相浓度和安装角度等。给入物料剩余压强是水力旋流器最重要的操作参数，直接决定旋流器内流场的压强分布。对于固定尺寸的旋流器，给入矿浆的剩余压强越大，旋流器内流体的流速越大，旋流器分级效果提升，相应的工作能耗和磨损也会加剧。
从水力旋流器流场理论分析可知，在水力旋流器半自由涡区域，随着流动半径的减小，压力逐渐转变为流体动能和能量损失。到了某一半径处，旋转流动由半自由涡运动转变为强制涡运动，当静压头降为零时，流体域内出现负压区，在水力旋流器中心区域形成空气柱。空气柱的形成实质上是从沉砂口吸入空气，并从溢流口排出，由于负压溢流口也会产生空气回流。空气柱在沉砂管上端发生最大幅度的径向偏摆，与之对应的是此处中心轴线上轴向速度开始变小。对于水力旋流器内空气柱的作用，比较流行的观点是空气柱本身不参与水力旋流器的分离过程，但却无谓的消耗能量；同时，由于流场的不稳定和不对称造成空气柱位置与形状的不确定性，会造成旋流器最终分离效果的波动，从而影响后续生产过程的稳定性。
随着冶金矿业领域对分级作业的愈发重视，科研工作者对水力旋流器分级效率的改进愈发重视。ZL200620084869.X公开了一种平底水力旋流器，在旋流器壳体下方用柱筒体结构取代传统的锥形筒体，在处理高浓度、粗、重物料时，能够减少粗重物料在椎体内的堆积，降低溢流跑粗和沉砂夹细，提高分级效率和分级精度。但是存在矿浆输送能耗高、输送管道磨损快、分级效率波动大等问题。
研究表明，针对水力旋流器分级的系统能耗和磨损以及稳定运行等问题，研究既能降低能量消耗、减少管道磨损，又能保证分级作业稳定运行的分级方法及新型水力旋流器，对于冶金矿业领域内分级效率的提高非常有利。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，通过改进水力旋流器的结构，降低空气柱对分级稳定性的影响，提高分级效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，包括上筒体、下筒体、给矿管、高压给水管、溢流导流管、沉砂口和顶盖；上筒体顶部连接顶盖，上筒体下部连接下筒体，下筒体的底部设有沉砂口，上筒体上部沿切向设有给矿管和高压给水管，上筒体内设有溢流导流管与顶盖固接，溢流导流管的上部圆周设置多个溢流孔，溢流导流管设有下部排出口延伸至下筒体的外部。
所述的给矿管和高压给水管同向平行设置。
所述的给矿管和高压给水管设置在同一水平面上时，二者相互垂直。
所述的下筒体为圆柱体。
所述的下筒体为锥形筒体，锥形筒体外壁与竖直方向的夹角为10°-25°。
所述的溢流导流管直径为上筒体直径的0.2-0.6倍。
所述的溢流孔数量为4-6个。
一种具有二次加压功能的新型水力旋流器的旋流分级方法，待分级物料从给矿管输送至水力旋流器的上筒体内，同时高压给水管通入高压水，物料在高压水的作用下产生高速旋转涡流，在离心力和重力作用下，物料中的粗颗粒向水力旋流器的外壁移动并逐渐旋转向下至沉沙口排出，成为粗粒级产品；物料中的细颗粒沿溢流导流管的外周旋转向下运动，当运动至零速包络面以内时转而向上运动，从溢流孔进入溢流导流管向下排出，成为细粒级产品。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明既能减少传统技术中待分级物料高速高压输送时固体物料对管道的磨损，又能降低待分级物料输送的能量消耗。上筒体中部设计溢流导流管，对传统水力旋流器的空气柱产生占位，一方面能够减少空气柱扰动导致的分级效率的波动，提高分级效率；另一方面，顺流而下的溢流排出方式较传统水力旋流器中逆流而上的溢流排出方式能够进一步降低分级能耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明平面结构图。
图3为本发明的俯视图。
图4为实施例2的结构示意图。
图中：上筒体1、下筒体2、给矿管3、高压给水管4、溢流导流管5、沉砂口6、顶盖7、溢流孔8、下部排出口9。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：
如图1-图4，一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，包括上筒体1、下筒体2、给矿管3、高压给水管4、溢流导流管5、沉砂口6和顶盖7；上筒体1顶部连接顶盖7，上筒体1下部连接下筒体2，下筒体2的底部设有沉砂口6，上筒体1的上部沿切向设有给矿管3和高压给水管4，上筒体1内设有溢流导流管5与顶盖7固接，溢流导流管5的直径为上筒体1直径的0.2-0.6倍。溢流导流管5的上部圆周设置多个溢流孔8，溢流孔8数量为4-6个。溢流导流管5设有下部排出口9延伸至下筒体2的外部。
给矿管3和高压给水管4同向平行设置。
当给矿管3和高压给水管4设置在同一水平面上时，二者相互垂直。
下筒体4为圆柱体或锥形筒体，锥形筒体外壁与竖直方向的夹角为10°-25°。
一种具有二次加压功能的新型水力旋流器的旋流分级方法，待分级物料从给矿管输送至水力旋流器的上筒体内，同时高压给水管通入高压水，物料在高压水的作用下产生高速旋转涡流，在离心力和重力作用下，物料中的粗颗粒向水力旋流器的外壁移动并逐渐旋转向下至沉沙口排出，成为粗粒级产品；由于旋流器内涡流运动时沿径向方向的压力分布不均，物料中的细颗粒沿溢流导流管的外周旋转向下运动，当运动至零速包络面以内时转而向上运动，从溢流孔进入溢流导流管向下排出，成为细粒级产品。
实施例1
如图1-图3，一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，包括上筒体1、下筒体2、给矿管3、高压给水管4、溢流导流管5、沉砂口6和顶盖7；上筒体1顶部连接顶盖7，上筒体1下部连接下筒体2，下筒体4为锥形筒体，锥形筒体外壁与竖直方向的夹角为15°。下筒体2的底部设有沉砂口6。
上筒体1的上部沿切向设有给矿管3和高压给水管4，给矿管3和高压给水管4设置在同一水平面上，二者相互垂直。上筒体1内设有溢流导流管5与顶盖7固接，溢流导流管5的直径为上筒体直径的0.4倍。溢流导流管5的上部圆周设置4个溢流孔8，溢流导流管5设有下部排出口9延伸至下筒体2的外部。
实施例2
如图4，一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，包括上筒体1、下筒体2、给矿管3、高压给水管4、溢流导流管5、沉砂口6和顶盖7；上筒体1顶部连接顶盖7，上筒体1下部连接下筒体2，下筒体4为圆柱体，下筒体2的底部设有沉砂口6。
上筒体1的上部沿切向设有给矿管3和高压给水管4，给矿管3和高压给水管4同向平行设置。上筒体1内设有溢流导流管5与顶盖7固接，溢流导流管5的直径为上筒体直径的0.4倍。溢流导流管5的上部圆周设置4个溢流孔8，溢流导流管5设有下部排出口9延伸至下筒体2的外部。
应用例
一种具有二次加压功能的新型水力旋流器的旋流分级方法，铁矿石选矿中小于3mm的球磨排矿，经渣浆泵输送至上述水力旋流器的给料管中，给入物料的剩余压强仅需大于保持矿浆能够自流进入上筒体即可。水力旋流器的高压水管中水的剩余压强达0.1-0.4MPa，流速达10-20m/s，高压水能够与矿浆迅速混合后在筒内产生高速旋转涡流。矿浆中的粗颗粒由于受到较大的离心力和重力作用，迅速向旋流器的外壁移动并逐渐旋转向下至沉沙口排出，成为粗粒级产品；矿浆中的细颗粒亦会产生旋转向下运动，由于旋流器内涡流运动时沿径向方向的压力分布不均，当运动至零速包络面以内时转而向上运动，经溢流孔进入溢流导流管中向下运动排出成为细粒级产品。
针对待分级的-3mm铁矿石物料，采用上述水力旋流器分级，输送矿浆的渣浆泵功率降低40％以上，矿浆输送管道无需承受高速运动矿石颗粒的磨损，使用寿命延长30％以上。由于水力旋流器中采用内置溢流导流管对易于波动的原有空气柱位置进行占位，分级效率较传统水力旋流器提高5-10个百分点。同时，稳定的分级过程也使沉砂中小于74μm的夹细率降低约5个百分点，对于后续磨矿作业处理能力的提高和避免过磨也十分有利。
上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。

Claims (8)

1.一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，其特征在于，包括上筒体、下筒体、给矿管、高压给水管、溢流导流管、沉砂口和顶盖；上筒体顶部连接顶盖，上筒体下部连接下筒体，下筒体的底部设有沉砂口，上筒体上部沿切向设有给矿管和高压给水管，上筒体内设有溢流导流管与顶盖固接，溢流导流管的上部圆周设置多个溢流孔，溢流导流管设有下部排出口延伸至下筒体的外部。
2.根据权利要求1所述的一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，其特征在于，所述的给矿管和高压给水管同向平行设置。
3.根据权利要求1所述的一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，其特征在于，所述的给矿管和高压给水管设置在同一水平面上时，二者相互垂直。
4.根据权利要求1所述的一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，其特征在于，所述的下筒体为圆柱体。
5.根据权利要求1所述的一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，其特征在于，所述的下筒体为锥形筒体，锥形筒体外壁与竖直方向的夹角为10°-25°。
6.根据权利要求1所述的一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，其特征在于，所述的溢流导流管直径为上筒体直径的0.2-0.6倍。
7.根据权利要求1所述的一种具有二次加压功能的新型水力旋流器，其特征在于，所述的溢流孔数量为4-6个。
8.根据权利要求1所述的一种具有二次加压功能的新型水力旋流器的旋流分级方法，其特征在于，待分级物料从给矿管输送至水力旋流器的上筒体内，同时高压给水管通入高压水，物料在高压水的作用下产生高速旋转涡流，在离心力和重力作用下，物料中的粗颗粒向水力旋流器的外壁移动并逐渐旋转向下至沉沙口排出，成为粗粒级产品；物料中的细颗粒沿溢流导流管的外周旋转向下运动，当运动至零速包络面以内时转而向上运动，从溢流孔进入溢流导流管向下排出，成为细粒级产品。
CN202011245057.XA 2020-11-10 2020-11-10 一种具有二次加压功能的新型水力旋流器 Active CN112452564B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011245057.XA CN112452564B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种具有二次加压功能的新型水力旋流器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011245057.XA CN112452564B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种具有二次加压功能的新型水力旋流器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112452564A true CN112452564A (zh) 2021-03-09
CN112452564B CN112452564B (zh) 2022-09-23

Family

ID=74825388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011245057.XA Active CN112452564B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种具有二次加压功能的新型水力旋流器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112452564B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU973174A1 (ru) * 1981-02-13 1982-11-15 Дальневосточный технический институт рыбной промышленности и хозяйства Гидроциклон-флотатор
JPH05104032A (ja) * 1990-11-07 1993-04-27 Stein Ind Sa 熱を回収しながら気体と固体粒子との混合物を遠心分離によつて分離するサイクロン
CN2207227Y (zh) * 1994-11-02 1995-09-13 冶金工业部马鞍山矿山研究院 三产品水力旋流筛
CN1927469A (zh) * 2006-10-12 2007-03-14 华中师范大学 一种下排气式旋风气固分离器
CN103240160A (zh) * 2013-04-18 2013-08-14 北矿机电科技有限责任公司 一种矿浆分级装置
CN203235574U (zh) * 2012-12-28 2013-10-16 刘晔 旋流装置
CN108296032A (zh) * 2018-02-06 2018-07-20 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种低阻高效的水力旋流器
CN110918276A (zh) * 2019-12-27 2020-03-27 桂林矿山机械有限公司 节能旋风除尘器
CN211865478U (zh) * 2020-02-17 2020-11-06 辽东学院 超声波气流增速旋流选矿器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU973174A1 (ru) * 1981-02-13 1982-11-15 Дальневосточный технический институт рыбной промышленности и хозяйства Гидроциклон-флотатор
JPH05104032A (ja) * 1990-11-07 1993-04-27 Stein Ind Sa 熱を回収しながら気体と固体粒子との混合物を遠心分離によつて分離するサイクロン
CN2207227Y (zh) * 1994-11-02 1995-09-13 冶金工业部马鞍山矿山研究院 三产品水力旋流筛
CN1927469A (zh) * 2006-10-12 2007-03-14 华中师范大学 一种下排气式旋风气固分离器
CN203235574U (zh) * 2012-12-28 2013-10-16 刘晔 旋流装置
CN103240160A (zh) * 2013-04-18 2013-08-14 北矿机电科技有限责任公司 一种矿浆分级装置
CN108296032A (zh) * 2018-02-06 2018-07-20 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种低阻高效的水力旋流器
CN110918276A (zh) * 2019-12-27 2020-03-27 桂林矿山机械有限公司 节能旋风除尘器
CN211865478U (zh) * 2020-02-17 2020-11-06 辽东学院 超声波气流增速旋流选矿器

Also Published As

Publication number Publication date
CN112452564B (zh) 2022-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109746112B (zh) 一种粗煤泥重力分选设备与方法
CN205731673U (zh) 一种多产品旋流器
WO2021203752A1 (zh) 一种降低沉砂夹细比值提高磨矿分级产能的方法
CN201342376Y (zh) 一种用于纳米级颗粒多段分级的离心式分级机
CN201357145Y (zh) 高效转子式金属矿粉选粉机
CN103240160B (zh) 一种矿浆分级装置
CN115815101A (zh) 一种石英精砂筛选装置及具有其的生产线
CN115193598A (zh) 一种主动和被动复合湍涡多级强化的煤泥分级设备
CN101890393A (zh) 旋流连续离心分选机
CN112452564B (zh) 一种具有二次加压功能的新型水力旋流器
CN205587170U (zh) 一种新型旋流器陶瓷沉砂嘴
CN203235574U (zh) 旋流装置
CN212943468U (zh) 一种提高矿浆旋转速度的高效脱泥脱水槽
CN110013910B (zh) 一种分选密度在线调节的水介质分选旋流器
CN200939434Y (zh) 可调强制涡流粉煤灰分选机
CN200974043Y (zh) 一种用于纳米级颗粒分级的离心式分级机
CN110013911B (zh) 一种粗煤泥水介质分选旋流器
CN210304163U (zh) 三产品旋流器
CN109225687B (zh) 一种锥体开缝结构的水力旋流器
CN103008122B (zh) 旋流器
CN108405135B (zh) 一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法及其装置
WO2019178653A1 (ru) Гидроциклон для цепи измельчения
CN215507257U (zh) 一种极低品位钛铁矿选矿过程中用水力旋流器
CN208230140U (zh) 一种圆柱形大锥角水力旋流器
CN112619910A (zh) 一种提高旋流器铁矿浆分级效率的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant