水力旋流器的选择与计算

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:820
    一、水力旋流器的选择    水力旋流器广泛用于分级、脱泥、脱水等作业。其主要优点是结构简单、本身无运动部件、占发面积小;在分级粒度较细的情况下,分级效率较螺旋分级机高。其主要缺点是给矿需泵扬送,电耗较高;操作比螺旋分级机复杂。水力旋流器适宜分级粒度范围一般为0.3~0.01mm。    水力旋流器的规格取决于需要处理的矿量和溢流粒度要求。当需要处理的矿量大、溢流粒度粗时,选择大规格水力旋流器;反之宜选用小规格水力旋流器。在处理矿量大又要求溢流粒度细时,可采用小规格水力旋流器组。    旋流器的结构参数和操作参数对溢流粒度及分级效果有较大影响,选用时应认真考虑。旋流器的主要结构参数与旋流器直径D的关系,一般范围;给矿口当量直径df=(0.15~0.25)D; 溢流管直径do=(0.2~0.4)D;沉砂口直径du=(0.06~0.20)D;锥角a≤20°.    进口压力是水力旋流器的主要参数之一,通常为49~157kPa(0.5kgf/cm2~1.6kgf/cm2).进口压力与溢流粒度的一般关系见表1。表1     进口压力溢流粒度一般关系表
溢流粒度d95/min0.590.420.300.210.150.100.0740.0370.0190.010
进口压力/kPa(kgf/cm2)29.40.3490.539~78(0.4~0.8)49~98(0.5~1.0)59~118(0.6~1.2)78~137(0.8~1.4)98~147(1.0~1.5)118~167(1.2~1.7)147~196(1.5~2.0)196~245(2.0~2.5)
    二、水力旋流器计算    水力旋流器的计算多采用如下两种方法。    A 原苏联波瓦罗夫(JIoBapoB)计算法波瓦罗夫计算法的主要步骤和计算公式如下:    (1)选择旋器直径,计算旋流器体积处理量和需要台数。    体积处理量按下式计算    式中  qV——按给矿体积计的处理量,m3/h;           Ka——水力旋流器锥角修正系数;    当a=10°时,Ka+1.15;当a=20°时,Ka=1.0;           KD——水力旋流器直径修正系数;         df——给矿口当量直径,cm        b、h——分别为给矿口宽度和高度,cm;           po——旋流器给矿口工作压力,MPa;           do——溢流管直径,cm;           D——旋流器筒体直径,cm.    (2)按样体给出的范围确定沉砂口直径,并验算其单位截面积负荷(按固体量计),使其在0.5~2.5t/(cm2·h)范围内。    (3)计算旋流器实际需要的给矿压力。    (4)计算溢流上限粒度d95,使其满足溢流粒度的要求。旋流器给矿及溢流中各个不同粒级含量之间关系可参见表2。    式中  d95——溢流上限粒度,μm;           Cf——给矿重量浓度,%;          du——沉砂口直径,cm;           ρ——矿浆中固体物料密度,t/m3;          D、do、po、KD、——同式(1).[next]表2    旋流器给矿及溢流中各个不同粒级含量之间关系
粒级/μm含量/%
-7410203040506070809095
-405.611.317.32431.539.5485871.580.5
-20   13172326354655
上限粒度,d95   4303202401801409474
    B 美国克雷布斯公司(Krebs)计算法    (1)分离粒度d50、校正分离粒度d50(c)的计算分离粒度d50系指在沉砂和溢流中回收率(分配率)各为50%的极窄级别的粒度值。在旋流器实际分级效率曲线(图1中的曲线1)上与沉砂中粒级回收率50%相对应的粒度即为分离粒度d50.    在旋流器分级过程中,进入沉砂的物料包括两部分:一部分由水夹带进入沉砂的物料,该部分物料实际上未经过分级,其相对量与沉砂中的水占给矿中水的比率(小数)相当;另一部分为经过分级进入沉砂的物料。因此在计算旋流器沉砂粒级回收率时,应将水夹带的这部分未经分级的物料扣除,即:    式中  yc、y——分别为沉砂中某粒级的校正回收率和实际回收率,%;             Rf——沉砂中的水占给矿中水的比率,以小数计。    用yc代替y做出的分级效率曲线(图1中的曲线2)称为校正分级效率曲线或校正回收率曲线。该曲线上的分离粒度称为校正分离粒度以d50(c)表示。    在磨矿回路中,旋流器的溢流粒度一般是以某一特定粒度dr的百分含量来表示的,它与d50(c)之间关系如表3所示。如已知溢流中某一特定粒度的百分含量,即可按表3数据计算出校正分离粒度d50(c).表3    水力旋流器溢流粒度d50(c)的关系
溢流中某一特定粒度(dr)百分含量/%98.895.090.080.070.060.050.0
d50(c)/dr0.540.730.911.251.672.082.78
    (2)按下式计算水力族流器直径D:               D=0.0234d50(c)1.515Po0.424(ρ-1)0.758×(1-0.0189cυ)2.167     (4①)    式中  D——旋流器内径,cm;          d50(c)——校正分离粒度,μm;          Po——旋流器给矿压力,kPa;           ρ——物料密度,t/m3;          cυ——给矿体积浓度,%。[next]    (3)按标准水力旋流器的处理量(见图2)计算旋流器台数,应该指出图2中所示的处理量是按水计的,处理矿浆时要稍高于此数据。因此按此计算旋流器台数偏于保险,这在工程设计上是允许的。    (4)按沉砂口流量与沉砂口直径的关系,用图3确定沉砂口直径。[next]    C  水力旋流器计算实例    某一磨矿回路,用水力旋流器分级与球磨机组成闭路,回路新给矿量为250t/h,旋流器溢流浓为40%,要求溢流粒度为-74μm占60%,矿石密度为2.9t/m3,旋流器入口压力为55kPa,磨矿回路循环负荷为225%。按上述条件计算的物料平衡结果见表4。试选择计算水力旋流器的规格和台数。表4     水力旋流器物料平衡计算结果
项目单位溢流沉砂给矿
固体量t/h250562812
水量m3/h375187562
矿浆量t/h6257491374
重量浓度%407559.1
体积浓度%5033.2 
矿浆密度t/m31.3551.9661.632
矿浆体积量m3/hL/s461128381106842234
    现采用两种方法进行计算    (1)波瓦罗夫法计算    根据设备样本可选用D=50cm、锥角a=20°的水力旋流器,其给矿口尺寸11cm×12cm(直径df=13cm),选用溢流管直径do=18cm,沉砂口直径du=9cm.    处理量计算:    根据计算结果选用6台D=50cm旋流器,另处备用3台。    沉砂口直径du=9cm,其截面积为63.6cm2,沉砂口单位截面固体负荷为,在允许范围之内。    计算实际需要的给矿压力:    参见表2,此上限粒度呆满足-74μm占60%的要求。    (2)克雷布斯法计算    按溢流粒度-74μm60%的要求,查表3,计算校正分离粒度:                                   d50(c)=2.08×74=154(μm)    计算旋流器直径:                D=0.0234d50(c)1.515Po0.424(ρ-1)0.758(1-0.0189cυ)2.167                 =0.0234×1541.515×550.424(2.9-1)0.758(1-0.0189×33.2)2.167                 =50.6(cm)    可选用D=51cm克雷布斯标准旋流器。    于图2中查出,在给矿压力55kPa时,D=51cm旋流器处理量为44L/s,则旋流器台数台,可选用6台,外备用3台。    按沉砂矿浆体积流量选择沉砂口尺寸:每台旋流器沉砂矿浆体积流量为,根据图3查出,沉砂口直径为9.5cm.
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