水力旋流器是一种用途十分广泛的湿式机械分离分级设备，具有结构简单、无运动部件、占地面积小、处理量大、设备制造和维修成本低等诸多优点[1]。近年来，随着非金属矿行业的快速发展，它在非金属选矿领域中的应用日趋广泛，尤其是小直径旋流器被越来越多地应用于超细分级中。中国高岭土公司是我国较早将水力旋流器应用于高岭土超细分级的企业，多年来的研究和生产实践证明，采用φ10mm水力旋流器能够对苏州高岭土资源进行湿法超细分选加工，有效地控制产品的粒度分布，但仍存在一些弊端，主要是该旋流器的顶盖内表面为圆环形平面，从切线方向进入的原料旋转流动1周后，与新进入的原料产生平面交叉流动，搅乱了已初步形成的旋转流动场，导致分离效率下降。为了进一步提高小直径水力旋流器的分级效率，本课题组研究设计了一种新型的小型水力旋流器，可将溢流产品中的-2μm含量提高到92%以上，有害杂质的含量也得到了较好的控制。
一、螺旋突台顶盖式小型水力旋流器的特点
这种新型水力旋流器——螺旋突台顶盖式小型水力旋流器，是在目前中国高岭土公司大生产中采用的底流口径为1.9mm的φ10mm水力旋流器(以下简称普通旋流器)的基础上改进而成，即在普通旋流器的顶盖内表面圆环形平面上设置了螺旋突台，改进后，待分离的原料从原料入口处按切线方向高速流入后沿螺旋突台面作旋转流动，由于螺旋突台的作用，原料在旋转流动1周后，与刚从原料入口处进入的新原料在不同的流层面上作相同旋转方向的旋转流动，有效解决了现有普通旋流器在顶盖内表面圆环形平面上因没有设置螺旋突台而存在的平面交叉流动这一弊端，提高了分级效率。螺旋突台顶盖式小型水力旋流器结构，见图l。
二、试验装置及条件
（一）试验原料 试验选用中国高岭土公司观山选矿厂φ25mm旋流分级机的溢流产品作为进浆原料，原料的各项指标(%)为：Si02，46.97；Fe203，0.31；A1203，37.49；S03，1.12；K20，0.34；Na20，0.06；CaO，0.07；MgO，0.13；Ti02，0.35；I L，14.90；α石英，1.49；-2μm含量(离心法)，74.03。D50(离心法)0．92μm，矿浆pH值7．2、进浆浓度(固含量)9.8%。
（二）试验装置 试验选用1个普通旋流器和4个底流口径分别为1.7mm、1.8mm、1.9mm和2.0mm的螺旋突台顶盖式小型水力旋流器进行对比试验，为了保证每个单体旋流器的工况条件完全一致，将上述5个单体旋流器均匀地安装在同一个试验装置中进行试验，试验装置结构见图2。
三、结果与讨论
（一）不同底流口径新型旋流器的分级效果比较 旋流器的底流口径是水力旋流器的一个重要结构参数，它对水力旋流器的分级性能有显著影响[2]。本次试验参照中国高岭土公司现大生产中φ10mm水力旋流器的生产工艺参数，设置进浆压力(MPa)分别为0.65、0.7、0.75和0.8，在这4种压力下，底流口径分别为1.7mm、1.8mm、1.9mm和2.0mm的新型旋流器的分级效果见图3。
从图3可知，随着新型旋流器底流口径的增大，溢流产品中-2μm含量逐渐上升。当底流口径为1.9mm时，4种压力下溢流产品中的-2μm含量最高；进一步增大底流口径为2.0mm时，溢流产品中-2μm含量反而略有下降。
（二）不同压力下新型旋流器和普通旋流器的分级效果比较 由于底流口径为1.9mm的新型旋流器，其溢流产品中的-2μm含量最高，现将该新型旋流器与普通旋流器进行比较。进浆压力(MPa)分别为0.65、0.7、0.75和0.8时，新型旋流器与普通旋流器的溢流产品中-2μm含量和D50(中位径)，分别见图4、图5。
从图4可知，新型旋流器的溢流产品比普通旋流器具有更高的-2μm含量，均在92%以上，最高达94.62%。
图5的结果表明，新型旋流器的溢流产品比普通旋流器具有更低的D50，这进一步体现了新型旋流器在超细分级中的优势。
（三）除硫效果比较 苏州高岭土矿是一种富含明矾石的矿产资源，降低其产品的硫含量是开发和应用该类资源的首要前提。中国高岭土公司利用φ10mm水力旋流器处理苏州高岭土，能将产品中的S03含量控制在0.8%以下[3]。本次试验检测了4种不同压力下4种底流口径的新型旋流器的除硫效果，结果见图6。从图6可知，新型旋流器具有良好的除硫效果，能够将溢流产品中的SO3含量控制在0.65%以下，完全满足了生产的要求。
（四）产率比较 在不同进浆压力下，对比不同底流口径的新型水力旋流器的溢流产率，结果如图7。
从图7可知，底流口径为1.9 mm的新型旋流器的产率低于其它底流口径旋流器的产率，进浆压力的升高对各旋流器的产率影响不大。
四、结论
（一）新型螺旋突台顶盖式小型水力旋流器比普通旋流器具有更好的超细分级性能，能够将溢流产品中-2μm含量提高到92%以上，最高达94.62%，达到了国家“十一五”科技计划的要求，且进浆压力只需控制在0.75MPa左右。 ．
（二）新型螺旋突台顶盖式小型水力旋流器能够应用于苏州高岭土的选矿工艺中，无需改变现有生产工艺参数。
（三）新型螺旋突台顶盖式小型水力旋流器只需改变底流口径，即可应用于其它高岭土资源或非金属矿种的选矿，推广应用前景良好。
参考文献：
[1]王元文，张少明，方莹.水力旋流器分离性能实验研究[J]．化工矿物与加工，2005(11)：25-28．
[2]合廷树，张永红．水力旋流器沉砂口直管段对性能的影响[J]．金属矿山，2003(2)：43-45．
[3]张忠飞，李勇，浦正行，等．小直径旋流器在苏州高岭土分级除硫工艺中的应用[J].非金属矿，2003，26(2)：39-41，47．
QQ交流群
