CN204544493U - 一种固液两相流水力旋流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种固液两相流水力旋流器，属选矿用水力旋流器。其特征是所述固液两相流水力旋流器直径为Ф75mm，由上部筒锥连体同轴度锥体（6A）、中部分级锥体（8A）和下部分离锥体（10A）相互贯通后依序连接构成一个整体，其中上部筒锥连体同轴度锥体（6A）与中部分级锥体（8A）通过连接卡箍（7A）连接，中部分级锥体（8A）与下部分离锥体（10A）通过连接卡箍（9A）连接，分离锥体（10A）底部通过连接卡箍（11A）接沉沙咀（12A）；在筒锥连体同轴度锥体（6A）筒体部份的侧部开有进浆口（2A），进浆口（2A）与矿浆管道通过连接卡箍（1A）连接，溢流弯管（6A）穿过溢流帽（5A）后与筒锥连体同轴度锥体（6A）筒体部份的顶部接通。

Description

一种固液两相流水力旋流器

技术领域

本实用新型涉及一种固液两相流水力旋流器，属选矿用水力旋流器。

背景技术

现有的中低品位胶磷矿1000~0μm粒级采用三段水力旋流器开路流程生产粉磷精矿的方法一段Ф500、二段Ф250和三段Ф125mm水力旋流器，该方法从2005年应用2013年已经有8年，生产实践证明有如下三方面缺陷。

1、水力旋流器适应性差

先介绍一个专业术语：等降颗粒或等降现象。在同一介质中，密度、粒度和形状不同的颗粒在特定条件下，可以有相同的沉降末速，这样的对应颗粒称之为等降颗粒，其中密度小的颗粒与密度大的颗粒的粒度比称为等降比。例如密度2.65g/cm³、粒径74μm的石英与密度6.9 g/cm³、粒径38μm锡石具有相同的沉降末速，于是把74~38μm归为一级。根据这一原理像中低品位胶磷矿1000~0μm宽粒级的粉矿石可划分出1000~74、 74~38、38~19、19~10、10~5和-5μm六个窄粒级。这当中74、38、19μm为分级点，19~10和10~5μm为脱泥点，一共三个分级点和两个脱泥点。晋宁中低品位胶磷矿擦洗厂就是按照有色金属矿种有等降现象对粒级进行划分，设置了74、38、19μm三个分级点，未设置脱泥点，称之为三段旋流器开路流程生产粉磷精矿的方法，简称“三开方法”。所谓的适应性差是指水力旋流器设计时的各粒级粒级含量与实际生产中各粒级含量不一致，有较大的变化时，就会直接影响到设计的水力旋流器结构参数脱离了生产实际水力旋流器结构参数的需要。例如2005年1000~74μm粒级含量为36%，2013年下降至14%，此粒级使用的Ф500mm水力旋流器作业效率也从53%下降至40%。结果是除本作业受到较大的影响外，二段、三段水力旋流器也受到了很大的影响。

2、同轴度差、分离锥长度单位较短

Ф500、Ф250和Ф125mm水力旋流器筒体7与锥体9是采用法兰8连接筒体与锥体，同轴度是通过法兰螺栓定位后拧紧，因此，水力旋流器同轴度得不到保证，据测定Ф500mm水力旋流器不同轴为15mm，Ф250mm水力旋流器不同轴为11mm，Ф125mm水力旋流器不同轴为9mm。由于水力旋流器不同轴值如此之大，直接影响到水力旋流器溢流管与沉砂嘴不同轴度值产生严重偏差。理论指出，同轴度是水力旋流器的生命线，两根生命线应重合一起，可实际中制造水力旋流器厂商都做不到这一点。

Ф500、Ф250和Ф125mm水力旋流器结构特点，筒体7与锥体9是单独体，水力旋流器分级过程是在筒体和锥体内完成的。筒体是预分级，锥体除分级外，更重要的是沉砂产品与溢流产品的分离。其位置在下锥与沉砂嘴接口处一段长度单位，这一段长度单位是指水力旋流器的外旋流转变成内旋流的分离区。在此分离区，由于水力旋流器三维速度场中的轴向速度行至此分离区时，向下的速度矢量发生了急剧的增加，致使大量的液流夹带着已分级的比重小且颗粒细产生流向偏转，向着溢流口方向运动至排出器外，成为溢流产品。而沉砂产品继续沿外旋流夹带少量的液流从沉砂嘴喷出成沉砂产品。按等降现象设计出来的锥体是概念性的锥体，换言之，未对锥体进行分锥，那部分是分级锥，那部分是分离锥，统而设之为锥体。根据对外旋流转变成内旋流分离区的观察和对磨痕实测数据，Ф500、Ф250和Ф125mm水力旋流器分离长度单位分别为L₁215、L₁185和L₁170mm，分别占总锥长H1276mm的16.8%，H630mm的29.4%和H528mm的32.2%。数据表明分离长度单位较短，除适应性差外，分离强度较弱。

3、水力旋流器结构上存在清除沉砂嘴堵塞困难问题：由于沉砂嘴采用法兰螺栓固紧，在锥体上一旦发生沉砂嘴堵塞，就要及时清堵。首先是用水来清通，当沉砂嘴被稍大的颗粒堵住，就需卸四颗螺丝，螺丝生锈了麻烦的事接踵而来，在实际操作中，小规格Ф125mm水力旋流器的堵塞几乎无时无刻都在发生，因为它的沉砂嘴大小只有Ф12~Ф14mm，Ф12mm技术指标较好，Ф14mm技术指标就差了很多。为了减少堵塞机会，操作上宁愿舍去技术指标，而采用较大的沉砂嘴，这是操作工人最愿意干的事，但是堵塞仍然存在。如果水力旋流器规格再小些，例如Ф75或Ф50mm，沉砂嘴径就公更小，分别为Ф7和Ф5mm，可想而知，解决沉砂嘴的堵塞不是一般问题，而是世界级难题。因此，必须千方百计设计出快捷方便清堵塞的结构形式。

原三段式方法粒级划分是按等降现象划分为+74、74~38、38~19、19~10、10~5和-5μm六个窄粒级，设置了+74、+38和+19μm三个分级点，未设置+10和-5μm两个脱泥点。+74μm分级点的粒级含量变化相当大，造成作业效率波动相当大，给+38和+19μm分级点造成很大的压力和影响是“三开方法”生产流程不稳定的原因。未设置+10μm粒级脱泥点和设置+74μm分级点造成了“三开方法”精矿产率较低和尾矿品位较高的主要原因。也就是按等降现象划分粒级的问题所在。

发明内容

本实用新型目的在于将现有三段旋流器开路流程生产粉磷精矿设备不足，提供一种固液两相流水力旋流器。

本实用新型固液两相流水力旋流器结构是：固液两相流水力旋流器直径为Ф75mm，由上部筒锥连体同轴度锥体（6A）、中部分级锥体（8A）和下部分离锥体（10A）相互贯通后依序连接构成一个整体，其中上部筒锥连体同轴度锥体（6A）与中部分级锥体（8A）通过连接卡箍（7A）连接，中部分级锥体（8A）与下部分离锥体（10A）通过连接卡箍（9A）连接，分离锥体（10A）底部通过连接卡箍（11A）接沉沙咀（12A）；在筒锥连体同轴度锥体（6A）筒体部份的侧部开有进浆口（2A），进浆口（2A）与矿浆管道通过连接卡箍（1A）连接，溢流弯管（6A）穿过溢流帽（5A）后与筒锥连体同轴度锥体（6A）筒体部份的顶部接通；

    沉沙咀（12A）套接在压力分级管（18A）内，压力分级管（18A）插入水封箱内部，水封箱由上部的水封箱上体（17A）与水封箱下锥（20A）组成，其中水封箱上体（17A）通过连接法兰（14A）与压力分级管（18A）连接，水封箱上体（17A）上部分别装有压力表（15A）和放空管（16A），水封箱上体（17A）的侧部装有加水管（19A），水封箱下锥（20A）底部依序装有短管（21A）、阀门（22A）和总底口（23A）。

所述采用Φ75mm固、液两相流旋流器中又分为锥体离心力场和压力脱泥管压力泥砂分离场，用两级脱泥场实现±10μm粒级泥砂分离，其中锥体离心力场由筒锥连体同轴度锥（6A）、脱泥锥（8A）和泥砂分离锥（10A）组成，根据所尽的脱泥功能外，兼顾了同轴度、沉砂产品与溢流产品的分离功能，筒锥连体同轴度锥（6A）与脱泥锥（8A）的锥长h₁占总锥长H的46%，用于准确控制两相流旋流器同轴度；泥砂分离锥（10A）锥长h₂占总锥长H的54%。

另一个压力脱泥管压力泥砂分离场又分两级脱泥场，第一级脱泥场是将外旋流转变成内旋流泥砂分离区，其h3长度为220mm，占总压力脱泥管h总长的14%；第一级脱泥场位置是从沉砂嘴（12A）与压力脱泥管连接处为起点计算延伸至220mm点处止范围内；第二级脱泥场以第一级脱泥场止点220mm处为起点到压力脱泥管出口处为止点的范围，第二级脱泥场占压力脱泥管总长h的86%。

所述直径为Ф75mm固、液两相流旋流器，其总锥长H为408mm；锥长h₁为188mm，锥长h₂为220mm，第一级脱泥场h3长度为220mm；第二级脱泥场的长度为1380mm，h长度为1600mm。

采用Φ75mm固、液两相流旋流器各部份之间采用五个连接卡箍（1A、3A、7A、9A、11A）连接，大大提高了一旦沉砂嘴被堵塞的清堵能力，快捷方便。

本实用新型脱泥点采用两相流旋流器二级分离长度单位共423mm和138mm水柱阻力新思路设计两相流旋流器，把尾矿P₂O₅品位控制在小于16%，实现了“一降两提高”（降低尾矿品位，提高粉磷精矿产率和回收率）改造目标。

附图说明

图1为本实用新型两段旋流器开路流程生产粉磷精矿的流程图。

图2为本实用新型直径为Φ350mm固、液、气三相流水力旋流器结构示意图。

图3为本实用新型直径为Φ70mm固、液两相流水力旋流器结构示意图。

图4为图3中A部位的放大图。

图5为三段旋流器开路数质量流程图（2005年）。

图6三段旋流器开路数质量流程图（2014年11月）。

图7采用本实用新型设备处理的两段旋流器开路数质量流程图。

图1中各标号：1—Φ350mm旋流器，2—Ⅰ段溢流，3—管道筛，4—Φ75mm两相旋流器，5—压力分级管，6—水封箱，7—Ⅱ段沉砂，8—砂浆泵，9—Ⅰ段溢流搅拌槽，10—Ⅰ段沉砂，11—砂浆泵，12—搅拌槽。

图2中各标号：1B—矿浆管道，2B—进浆管连接法兰，3B—进浆口，4B—连接法兰，5B—压盖，6B—外溢流B7B—内溢流管，8B—筒锥连体同轴度锥体，9B—连接法兰，10B—分级锥体，11B—连接卡箍，12B—分离锥体，13B—连接卡箍，14B—沉砂咀。

图3和图4中各标号：1A—连接卡箍，2A—进浆口，3A—连接卡箍，4A—溢流弯管，5A—溢流帽，6A—筒锥连体同轴度锥，7A—连接卡箍，8A—脱泥锥，9A—连接卡箍，10A—泥砂分离锥，11A—连接卡箍，12A—沉砂咀13A—密封橡胶管，14A—连接法兰，15A—压力表，16A—放空管，17A—水封箱上体，18A—压力分级管，19A—加水管，20A—水封箱下锥体，21A—短管，22A—阀门，23A—总底口。

具体实施方式

本实用新型两段工艺流程流程如图1所示，中低品位胶磷矿原矿经螺旋分级机分级后，让分级为1000~0μm粒级粉矿进入搅拌槽（1），砂浆泵（14）将粉矿浆泵入第一段直径为Φ350mm固、液、气三相流水力旋流器（13）中，三相流水力旋流器（13）用于分离+38μm粒级，三相流水力旋流器（13）分离过程中获得的粗粒级沉砂通过管道进入分配箱（11），获得的细颗粒溢流经管道筛（4）后进入第一段溢流搅拌槽（5）中；砂浆泵（10）再将第一段溢流搅拌槽（5）中的细颗粒经过管道筛（6）后泵入第二段直径为Φ75mm两相旋流器（7）进料口，两相旋流器（7）用于分离+10μm粒级，两相旋流器（7）分离后的粗粒级沉砂再流入分配箱（11），两相旋流器（7）分离后的细颗粒溢流进入尾矿槽，进入分配箱（11）的沉砂平均分配到带式过滤机（12）上进行过滤，过滤后的矿即为精矿。

中低品位胶磷矿磷矿石与脉石矿物比重差极小，不像有色金属矿有用矿物与脉石矿物比重差相当大，因而视为无等降现象的矿种，当然也就不能按等降现象进行粒级划分，而应按它的自然规律划分它的分级点和脱泥点。它的自然规律一是+38μm粒级含量相当稳定，一般在58~68%之间；二是38~10μm粒级品位P₂O₅与-10μm粒级品位P₂O₅差值很大，前者是24~29%，后者是13~16%。针对中低品位胶磷矿粒级含量最为稳定的粒级和品位差值最大这两个特性决定了此矿种只有一个+38μm分级点和-10μm粒级脱泥点，这样便形成了两段旋流器开路生产粉磷精矿的方法生产流程。

针对无等降现象中低品位胶磷矿1000~0μm粒级含量与品位固有特性按等降现象原理设计出来的Ф500、Ф250和Ф125mm水力旋流器的三大缺陷实际，将Ф500和Ф250 mm水力旋流器两段合并为一段，本实用新型采用Ф350mm水力旋流器代之，把Ф125mm水力旋流器+19μm粒级分级点去掉，改用Ф75mm两相流旋流器把+19μm粒级分级点改为+10μm粒级的脱泥点。

一、Ф350mm固、液、气三相流水力旋流器如图2所示，其分级点1000~38μm粒级，粒级含量58~68%，粒级品位P₂O₅26~31%。Ф350mm固、液、气三相流水力旋流器特征是：分级锥体除所尽的分级功能外，兼顾了同轴度、沉砂产品与溢流产品分离功能。设计了筒锥连体同轴度锥8B、分级锥10B和分离锥12B。筒锥连体（一次浇注成型）中的锥体长L₁610mm，占总长H1650mm的37%左右，足够长的锥长足以控制住Ф350mm固、液、气三相流的筒体与锥体的同轴度，换言之，解决了旋流器的同轴度。根据外旋流转换成内旋流分离长度单位（可以观察，也可以实测磨痕数据，下同）设置了一个分离锥，锥长L₂300mm，占总锥长H1650mm的18%左右。

二、中低品位胶磷矿1000~0μm粒级粉矿设二段±10μm粒级脱泥点，采用Φ75mm固、液两相流旋流器，其特征是：有锥体离心力场和压力脱泥管压力泥砂分离场，用两级脱泥场实现±10μm粒级泥砂分离。

1、Ф75mm固、液两相流旋流器如图3和图4所示，第一级锥体离心力场的锥体，根据所尽的脱泥功能外，兼顾了同轴度、沉砂产品与溢流产品的分离功能，设计了筒锥连体同轴度锥6A、脱泥锥8A和泥砂分离锥10A。筒锥连体同轴度锥6锥长h₁为188mm，占总锥长H408mm的46%，准确控制住Φ75mm两相流旋流器同轴度。沉砂分离锥锥长h₂为220mm，占总锥长H408mm的54%。

2、Ф75mm固、液两相流旋流器如图3和图4所示，第二级压力脱泥管的压力脱泥场，此场又分两级脱泥场。第一级是外旋流转变成内旋流泥砂分离区，长度单位约为220mm，占总压力脱泥管总长的14%。第一级压力脱泥场的位置在沉砂嘴12A与压力脱泥管连接处为起点算起至h3为220mm处。压力脱泥管第二级压力脱泥场从220mm起点算起至压力脱泥管出口，全长为1380mm，前者占压力脱泥管总长h(1600mm)的14%，后者占压力脱泥管总长h(1600mm)的86%。

3、Ф75mm固、液两相流旋流器采用连接卡箍1A、连接卡箍3A、连接卡箍7A、连接卡箍9A、连接卡箍11A五个卡箍连接点活动连接，大大提高了一旦沉砂嘴被堵塞的清堵能力，快捷方便。

实施例1：晋宁磷矿擦洗厂年处理160万吨原矿

擦洗磷矿石的比重与铝硅酸盐和碳酸盐脉石矿物的比重相差无几，因而无等降现象，有等降现象的分级产品一般都是中间产品，是选别作业前的预先分级，而擦洗磷矿分级产品都不是这样。分级产品或是精矿或是中矿或是尾矿都是最终产品，这是擦洗磷矿固有特性。除此之外，擦洗磷矿粒级与品位之间有着非常密切的关系。

粒级μm     产率%       P₂O₅%

+74粒级    14.49~70.62    27.58~31.86

+38粒级    58.31~67.93    27.08~31.23

+10粒级    20.90~81.51    24.61~29.31

-10粒级    14.73~19.08    13.25~14.07

从上述数据中看出，擦洗磷矿从粒级含量的稳定性和品位分布来看可分成三级，第一级+38μm粒级、第二级+10μm粒级和第三级-10μm粒级。如果按等降现象来分，粒级回收界线为10μm的话，那么就要分成+74、74~38、38~19、19~10和-10μm五级，显然，无等降现象的擦洗磷矿只要分+38、+10和-10μm三个粒级就可以了，也就是越了两级进行分级。

两段旋流器开路流程生产粉磷精矿方法经济效益

1、原矿、块精矿、粉精矿指标

2、粉矿

3、经济效益指标

年处理原矿160万吨，按产率提高1.99%计算，可增加3.18万吨精矿，每吨精矿按300元计，可增加954万元。

晋宁磷矿擦洗厂一段Ф500旋流器给矿粒级分析表见表1所示：

一段Ф500旋流器给矿粒级分析表（2005.10）           表1

原有第一段Ф500旋流器给矿粒级分析表（2014.1.16 72小时  表2

从表1、表2可以看出：+38μm粒级含量介于64.75~67.45%之间，+10μm粒级含量介于80.88~81.51%之间，-10μm粒级含量介于18.49~19.01%之间。

尖山擦洗厂一段Ф500旋流器给矿粒度分析见表3所示：

一段Ф500旋流器给矿粒级分析表（2005.10）      表3

一段Ф500旋流器给矿粒级分析表（2009.12）      表4

从表3、表4可以看出，+38μm粒级含量介于58.31~68.93%之间，+10μm粒级含量约为80.92%，-10μm粒级含量约为19.08%。

Claims (4)

1.一种固液两相流水力旋流器，其特征是所述固、液两相流水力旋流器直径为Ф75mm，由上部筒锥连体同轴度锥体（6A）、中部分级锥体（8A）和下部分离锥体（10A）相互贯通后依序连接构成一个整体，其中上部筒锥连体同轴度锥体（6A）与中部分级锥体（8A）通过连接卡箍（7A）连接，中部分级锥体（8A）与下部分离锥体（10A）通过连接卡箍（9A）连接，分离锥体（10A）底部通过连接卡箍（11A）接沉沙咀（12A）；在筒锥连体同轴度锥体（6A）筒体部份的侧部开有进浆口（2A），进浆口（2A）与矿浆管道通过连接卡箍（1A）连接，溢流弯管（6A）穿过溢流帽（5A）后与筒锥连体同轴度锥体（6A）筒体部份的顶部接通；

      沉沙咀（12A）套接在压力分级管（18A）内，压力分级管（18A）插入水封箱内部，水封箱由上部的水封箱上体（17A）与水封箱下锥（20A）组成，其中水封箱上体（17A）通过连接法兰（14A）与压力分级管（18A）连接，水封箱上体（17A）上部分别装有压力表（15A）和放空管（16A），水封箱上体（17A）的侧部装有加水管（19A），水封箱下锥（20A）底部依序装有短管（21A）、阀门（22A）和总底口（23A）。

2.根据权利要求1所述的固液两相流水力旋流器，其特征在于所述采用Φ75mm固液两相流旋流器中又分为锥体离心力场和压力脱泥管压力泥砂分离场，用两级脱泥场实现±10μm粒级泥砂分离，其中锥体离心力场由筒锥连体同轴度锥（6A）、脱泥锥（8A）和泥砂分离锥（10A）组成，根据所尽的脱泥功能外，兼顾了同轴度、沉砂产品与溢流产品的分离功能，筒锥连体同轴度锥（6A）与脱泥锥（8A）的锥长h₁占总锥长H的46%，用于准确控制两相流旋流器同轴度；泥砂分离锥（10A）锥长h₂占总锥长H的54%；

另一个压力脱泥管压力泥砂分离场又分两级脱泥场，第一级脱泥场是将外旋流转变成内旋流泥砂分离区，其h3长度为220mm，占总压力脱泥管h总长的14%；第一级脱泥场位置是从沉砂嘴（12A）与压力脱泥管连接处为起点计算延伸至220mm点处止范围内；第二级脱泥场以第一级脱泥场止点220mm处为起点到压力脱泥管出口处为止点的范围，第二级脱泥场占压力脱泥管总长h的86%。

3.根据权利要求1或2所述的固液两相流水力旋流器，其特征在于所述直径为Ф75mm固、液两相流旋流器，其总锥长H为408mm；锥长h₁为188mm，锥长h₂为220mm，第一级脱泥场h3长度为220mm；第二级脱泥场的长度为1380mm，h长度为1600mm。

4.根据权利要求1所述的固液两相流水力旋流器，其特征在于采用Φ75mm固、液两相流旋流器各部份之间采用五个连接卡箍（1A、3A、7A、9A、11A）连接。