重介質(zhì)旋流器分選原理

 目前，對(duì)重介質(zhì)旋流器的分選機(jī)理還沒(méi)有一致的解釋。第一種觀點(diǎn)認(rèn)為，入選物料作螺旋回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不同密度的螺旋角不同。因此，物料和懸浮液一起由器壁沿切線進(jìn)入旋流器后逐漸散開(kāi)，在徑向和軸向沿對(duì)數(shù)螺旋線軌跡運(yùn)動(dòng)，粗而重的顆粒螺旋角大，輕而細(xì)的顆粒螺旋角小。在經(jīng)過(guò)旋流器內(nèi)液體的軸向速度為零的等位線（軸向速度零位線）所形成的分界面（即上升內(nèi)螺旋流與下降外螺旋流的分界面）以前，粗而重的顆粒，沿器壁向下滑動(dòng)，直到底流口排出。其余的顆粒在下降外螺旋流中向下移動(dòng)并逐漸接近分界面在這里進(jìn)行分層，具有臨界密度的顆粒在軸向速度零位線附近波動(dòng)式地來(lái)回運(yùn)動(dòng)。如果顆粒在旋流器某一高度上穿過(guò)軸向速度零位線并落入內(nèi)螺旋上升流中，則在上升流中按密度進(jìn)行第二次分層。在內(nèi)螺旋溜中，由于螺旋半徑減小使離心加速度增大，從而使某些顆粒返回外螺旋下降流中，并在旋流器內(nèi)循環(huán)一段時(shí)間后從底流口排出。所有留在內(nèi)螺旋上升流中的顆粒都作為精煤產(chǎn)品經(jīng)溢流管排出。

第二種觀點(diǎn)認(rèn)為內(nèi)螺旋中的分選其主要作用。入料中大部分顆粒沿器壁運(yùn)動(dòng)，直到錐體下部。在底流口附近有一個(gè)高密度懸浮液阻擋層，使輕顆粒進(jìn)入內(nèi)螺旋上升流中去。在上升流中既有按密度分層的分選作用，也有按初加速度的分選作用。持這種觀點(diǎn)的人中，也有人從分級(jí)的觀點(diǎn)出發(fā)認(rèn)為，在軸向速度為零的包絡(luò)面上，由于離心力和徑向流的流體動(dòng)力作徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)按該密度進(jìn)行分選。第三種觀點(diǎn)是蘇聯(lián)皮捷爾斯基等人通過(guò)試驗(yàn)確定了高入料濃度、高入料壓力、小直徑旋流器中的速度場(chǎng)和密度場(chǎng)后提出的觀點(diǎn)。在上述條件下所得的實(shí)驗(yàn)資料證實(shí)：等密度線與旋流器中心線形成一定的角度，而這些等密度線貫穿于內(nèi)外旋流。在椎體下半部中，切線速度的分布是：器壁處最大，并向旋流器中心逐漸減??；濃縮度高達(dá)1.85。持這種觀點(diǎn)者認(rèn)為，入選物料進(jìn)入旋流器后，因?yàn)槠渲写蟛糠诸w粒的密度大于上部懸浮液的密度，所以在離心力作用下被拋向器壁，在外螺旋下降流中項(xiàng)底流口移動(dòng)。入選物料進(jìn)入高密度懸浮液區(qū)后，當(dāng)顆粒密度與懸浮液密度相等時(shí)，顆粒由外螺旋沿等密度線移向內(nèi)螺旋，并隨之移向溢流管。這一過(guò)程是一個(gè)開(kāi)始是輕的顆粒、然后是重顆粒的多次分選過(guò)程。

但是上述各種觀點(diǎn)都有不足之處。第一種觀點(diǎn)對(duì)重液和懸浮液未加區(qū)別，只考慮了速度場(chǎng)，而未考慮密度場(chǎng)。它只適于以某些極為穩(wěn)定的懸浮液，如黃土、細(xì)矸石作加重質(zhì)的重介質(zhì)旋流器。第二種觀點(diǎn)曾用以解釋旋流器選煤時(shí)分選密度大于入料懸浮液密度這一現(xiàn)象。但美國(guó)的實(shí)驗(yàn)表明，這種現(xiàn)象不僅僅是使用不均質(zhì)的懸浮液時(shí)才有，即使是使用重液這樣一種均質(zhì)的介質(zhì)時(shí)也會(huì)有。在水介質(zhì)旋流器方面，關(guān)于因循環(huán)著的泥煤積聚而使分選密度增大的觀點(diǎn)，也已逐步為大量高密度分選（即分選密度高于泥煤積聚時(shí)所能達(dá)到的最高密度）的實(shí)驗(yàn)資料所否認(rèn)。在重介質(zhì)旋流器方面，蘇聯(lián)文獻(xiàn)以分選密度與入料懸浮液密度之比表示分選密度的變化率。

經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)表明，重介質(zhì)旋流器的分選機(jī)理是：
（1）物料在旋流器中是以徑向的兩種力，即離心力和阿基米德力來(lái)分選的。徑向泄力和因慣性而造成的額外的壓力梯度，對(duì)3mm以上顆粒的分選不起重要作用。
（2）在一般的旋流器中，決定分選密度的分選區(qū)，是在軸向速度零位線附近。這一區(qū)域內(nèi)的懸浮液密度是隨著工作制度（壓力、濃縮度）的變化而變動(dòng)的。
（3）鄰近密度物運(yùn)動(dòng)軌跡具有隨機(jī)性，這種隨機(jī)性也影響著可能偏差值Ep。