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水力旋流器的工作原理和结构组成
在中破碎是非常重要的一步。主要技术性能：心力比重力大几十倍乃至百倍，使颗粒的沉降速度以相应的倍数增加，既可提高生产能力，又可降低分级(离)粒度下限，故水力旋流器适用于各种细粒、微细粒物料的分级，处理粒度上限为0．4～0．044 mm。
水力旋流器上部是一个中空的圆柱体，下部是一个与圆柱体相通的倒锥体，二者组成水力旋流器的工作简体。圆柱形筒体上端切向装有给矿管，顶部装有溢流管及溢流导管。在圆锥形筒体底部有沉砂口。各部分之间用法兰盘及螺钉连接。给矿口、筒体和沉砂口通常衬有橡胶、聚氨酯、碳化硅或辉绿岩铸石，以便减少磨损并在磨损后更换。沉砂口还可以制成可调的，根据需要调节其大校
工作原理：水力旋流器按给料方式分为有压和无压。一般常采用有压给矿，工作时矿浆以49～245 kPa的压力、5～12 m／s的速度。水力旋流器结构示意柱形筒体，随即绕轴线高速旋转，产生很大的离心力。矿浆中粒度和密度不同的颗粒由于受到的离心溢流导管力不同，所以它们在旋流器中的运动速度、加速度及方向也各不相同：粗而重的颗粒受的离心力大，被抛向筒壁，按螺旋线轨迹下旋到底部，作为沉砂从沉砂口排出；细而轻的颗粒受的离心力小，被带到中心，在锥形简体中心形成内螺旋矿流向上运动，作为溢流从溢流管排出。
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旋流器可以分选矿物的原因
旋流器分级是按颗粒粒度差分离的作业，而分选则是按颗粒密度差分离的作业（如分选砂金、分选煤）。旋流器何以有如此不同的作业效果？原因就是在于它们的结构不同，所有以水作介质的分选旋流器均具有较大的锥体角度，达到90-140摄氏度。
分选旋流器一般给料压力较低，液流没有太大的旋转速度，包络面外的旋转料流在达到锥体后向下排出困难，于是形成一个高浓度旋转料层，它的综合密度较大，智能允许密度大的颗粒透过间隙进入底层，而密度小的颗粒则被排挤到上层。于是发生了按密度差分层。是随着新给料的涌入，底部重物料由底流口排出，轻物料则由溢流管排出，如此达到了按密度差分选。
旋流器的近年发展
1、规格在扩大
最小的旋流器直径为10mm，在20世纪50年代后期即已出现。美国Dorr-Oliver公司和英国Richard Mlzley公司是最早生产厂家。现在经常是数十个甚至数百个微管装在一个圆柱状盒子里，同意给料并统一排放溢流和沉砂，可用于超细分级和分选。
&最大旋流器是在80年代直径即已达1500mm，90年代原苏联支撑了直径2000mm水力旋流器，在英国的瑞典Sala公司制成直径2032mm旋流器，其处理能力分别为2100立方米每时和2400立方米每时。
2、结构和样式多样化
结构和形式的改进主要是为了提高分级效率和降低能耗，还为了适应不同涌入要求而制造了不同形式的旋流器。在局部结构改进方面，旋流器的最提由单一锥度改为不同锥角的多锥体或多锥多柱体相结合，也有内凸型式，这样会有助于提高分级效率。圆柱体被制成带有螺旋沟槽或逐渐扩大直径型式的。给料管由简单的切线连接改为渐开线连接或螺旋线连接，以提早发生离心分离作用。
&溢流管由直筒式改为异径管，曲面扩张管、厚壁管或带螺旋沟形的，以减小在环形区内的局部环流湍动，节约能耗。
为了获得纯净的沉砂，在沉砂口上切线方向注入清洗水，在个别情况下，为了获得高浓度沉砂，而又不堵塞沉砂口，加设了螺杆强制排料装置。为了消除空气柱的不利影响，而在旋流器中心插入一固体棒，或在底部加设水封装置。
在旋流器的整体形式方面变种也很多，如双溢流管的三产品旋流器、溢流串联的母子旋流器、沉砂串联的母子旋流器（母旋流器为柱状）、两柱体串联双漩涡旋流器、鸭蛋球状旋流器（脱砂用）、分选用短锥旋流器、磁力旋流器、带筛网的短锥旋流器等。
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水力旋流器
水力旋流器是利用离心力来加速矿粒沉降的分级设备，它需要压力给矿，故消耗动力大，但占地面积小、价格便宜，处理量大，高，可获得很细的溢流产品，多用于第二段闭路中的分级设备。
水力旋流器简介
水力旋流器是用于分离去除污水中较重的粗颗粒泥砂等物质的设备。有时也用于泥浆脱水。分压力式和重力式两种，常采用圆形柱体构筑物或金属管制作。水靠压力或重力由构筑物（或金属管）上部沿切线进入，在离心力作用下，粗重颗粒物质被抛向器壁并旋转向下和形成的浓液一起排出。较小的旋转到一定程度后随二次上旋排出。
水力旋流器构造原理
水力旋流器由上部一个中空的圆柱体，下部一个与圆柱体相通的倒椎体，二者组成水力旋流器的工作筒体。除此，水力旋流器还有给矿管，，溢流导管和沉砂口。
水力旋流器用（或高差）以一定压力（一般是0.5～2.5公斤/厘米）和流速（约5～12米/秒）将矿浆沿切线方向旋入圆筒，然后便以很快的速度沿筒壁旋转而产生离心力。通过离心力和重力的作用下，将较粗、较重的矿粒抛出。
水力旋流器在选矿工业中主要用于分级、分选、浓缩和脱泥。当水力旋流器用作分级设备时，主要用来与磨机组成分级系统；用作脱泥设备时，可用于脱泥；用作浓缩时，可用来将选矿尾矿浓缩后送去充填地下采矿坑道。
水力旋流器无运动部件，构造简单；单位容积的生产能力较大，占面积小；高（可达80%～90%），分级粒度细；造价低，材料消耗少。
悬浮液以较高的速度由进料管沿切线方向进入水力旋流器，由于受到外筒壁的限制，迫使液体做自上而下的旋转运动，通常将这种运动称为外旋流或下降旋流运动。外旋流中的固体颗粒受到离心力作用，如果密度大于四周液体的密度（这是大多数情况），它所受的离心力就越大，一旦这个力大于因运动所产生的液体阻力，固体颗粒就会克服这一阻力而向器壁方向移动，与悬浮液分离，到达器壁附近的颗粒受到连续的液体推动，沿器壁向下运动，到达底流口附近聚集成为大大稠化的，从底流口排出。分离净化后的液体(当然其中还有一些细小的颗粒)旋转向下继续运动，进入圆锥段后，因的逐渐缩小，液体旋转速度加快。由于液体产生运动时沿径向方向的不均，越接近轴线处越小而至轴线时趋近于零，成为低压区甚至为真空区，导致液体趋向于轴线方向移动。同时，由于旋液分离器底流口大大缩小，液体无法迅速从底流口排出，而旋流腔顶盖中央的溢流口，由于处于低压区而使一部分液体向其移动，因而形成向上的旋转运动，并从溢流口排出。
水力旋流器基本形式
在正常生产的水力旋流器中，流体的运动形式分为以下几种。
外旋流和内旋流
外旋流和内旋流是水力旋流器运动的主要形式，它们的旋转方向相同，但其
水力旋流器
运动方向相反。外旋流携带粗而重的固体物料由沉砂口排出，为沉砂产物；内旋流携带细而轻的固体物料有溢流口排出，为溢流产物。具体如图所示
给入的两相流体，由于其器壁的作用，其中一部分先向上再沿顶盖下表面向内，又沿旋涡外壁向下运动，最后同内旋流汇合由溢流管的溢流口排出。这部分盖下流就是通常所说的短路流，由于其直接进入溢流产物，未经分离作用，故而直接影响分离效果。
从外旋流以螺线涡形式内迁到内旋流的两相流体，由于溢流管的溢流口来不及将其全部排出，其中未被排出的部分流体将在旋流器的旋涡溢流管与器壁之间的空间，作由下而上再由上而下的循环运动，形成循环流。
零速包络面
由于外旋流和内旋流的流体运动方式不同，而且内旋流是由外旋流运动过程中逐渐内迁形成，那么其中必有轴向速度等于零的迹点。正常分离过程中，流体轴向速度为零的轨迹叫零速包络面。零速包络面是循环流的中心线，也是内旋流和外旋流的分界线。结构参数一定的旋流器，其零速包络面的形状和大小基本不变。
最大切线速度轨迹面
给入旋流器的两相流体，以外旋流以螺线涡形式向内旋流内迁的过程中，其的切线速度有一最大值，即最大切线速度。正常工作时，旋流器中流体质点最大切线速度的轨迹叫最大切线速度轨迹面。
给入的两相流体，以螺线涡运动时，随着旋转半径的逐渐减小，其质点切线速度越来越大，当达到某一数值时将形成低于外部空间压力的负压区。进入负压区的流体将会从中析出空气，与此同时外部空间的空气亦会通过排出口 （沉砂口和溢流口） 进入负压区形成空气柱。
水力旋流器单元参数
水力旋流器单元参数包括结构参数和操作参数。
（1） 水力旋流器直径：水力旋流器直径主要影响生产能力和分离粒度的大小。一般说来，生产能力和分离粒度随着水力旋流器直径增大而增大。
（2） 入料管直径Di：入料口的大小对处理能力、分级粒度及均有一定影响。入料管直径增大，分级粒度变粗，其直径与直径呈一定比例，Di=（0.2- 0.26）D。
（3） 锥体角度：增大，分级粒度变粗，减小锥角，分级粒度变细。一般来说对物料分级，采用较小锥角的旋流器，通常取10～15°；分级和浓缩用旋流器一般采用较大的锥角，通常在20～45°。水力旋流器内的随着锥角的增大而增大。在同一进口压力下，由于流体阻力增大，其生产能力要减小。分离粒度随其锥角的增大而增大，总分离效率降低，而底流中混入的细颗粒较少。
（4） 溢流管直径：增大直径，溢流量增大，溢流粒度变粗，底流中减少，底流浓度增加。根据筒体直径确定溢流管直径，取值范围Do=（0.2- 0.4）D，溢流管是影响水力旋流器性能的一个最重要的尺寸，它的变化会影响到水力旋流器所有的工艺指标。当进口压力不变，在一定范围内，的生产能力近似正比于溢流管直径。
（5） 插入深度：溢流管插入深度是溢流管插入到旋流器内部一节长度，指的是溢流管底部到旋流器顶盖的距离。减小溢流管插入深度，分级粒度变细；增大溢流管插入深度，分级粒度变粗；通常溢流管插入深度h=（0.3-0.7）D。
（6） 溢流管壁厚：研究表明：溢流管壁厚增加，可以在某种程度上提高旋流器的分离效率，并降低其内部能量损失，而且还能提高水力旋流器的生产能力。
（7） 进料口断面尺寸：进料口的形状和尺寸对其生产能力、分离效率等有重要的影响。进料口的作用主要是将作直线运动的液流在柱段进口处转变为圆周运动。进料口按照截面形状可以分为圆形和矩形两种。
（8） 底流口直径(d)：底流口直径增大，分级粒度变细，底流口直径减小，分级粒度变粗。根据直径确定底流口直径，取值范围d= （0.15- 0.25）D，底流口是旋流器中最易磨损的部位。底流口直径的增大，会使水力旋流器的生产能力相应的增大，但其影响比进料口尺寸及直径的影响相对来说小一些。
（9） 内及：水力旋流器的内表面粗糙度及装配精度对其生产能力、分离效率等性能参数的影响较小，但是在生产实践及研究发现，水力旋流器的内表面内衬鑫海耐磨橡胶，耐磨防腐，比较光滑，将会增大，同时分离效率也有所增加，同时采用较粗糙内壁的水力旋流器，其流动阻力将会降低，同时底流量增大。
（10） 进料粘度：分离粒径和进料粘度的平方根成正比，亦即进料粘度的增加会导致分离粒径的增大。水力旋流器的生产能力和也会随着粘度的提高而增加。
（11） 锥比：锥比是底流口直径和溢流口直径之比，是设计的主要参数，也是操作调整分级指标的重要因素。锥比大，分级粒度小，锥比小，分级粒度大；锥比取值范围在0.35～0.65），由于溢流口直径是不可调参数，所以在生产中主要通过更换不同的底流口来选择适宜的锥比。[1]
（1） 入料压力：入料压力是旋流器工作的重要参数。提高入料压力，可以增大流速，物料所受离心力增大，可以提高和底流浓度，但通过增大压力来降低分级粒度收效甚微，动能消耗却大幅度增加，整体特别是底流嘴磨损更加严重。处理粗物料时采用低压力（0.05～0.1MPa） 操作，处理细粒及泥质物料时采用高压力 （0.1～0.3MPa） 操作。
（2） 入料量：增大入料量，分级粒度变粗，减小入料量，分级粒度变细。
（3） 浓度：当旋流器尺寸和压力一定时，入料浓度对溢流粒度及分级效率有重要影响。入料浓度高，流体的增加，分级粒度变粗，分级效率降低。实践表明，分级粒度为0.074mm时，入料浓度以10%～20%为宜。
（4） 入料粒度：入料粒度的变化会明显地影响水力旋流器的分级效果。在其它参数不变时，入料中小于分级粒度的物料含量少时，则底流中的细粒含量少，浓度高，而溢流中的粗颗粒含量增加，的下降；当入料中接近分级粒度的物料多时，则底流中的细粒物料多，溢流中的物料多，分级效果下降。[1]
水力旋流器技术参数
（长×宽×高）
14,18,25,35
260×320×646
20,40,32,25
570×426×1123
26,34,50,69
852×516×1273
852×525×1940
115,105,95
955×680×2299
180,160,140
水力旋流器简史
水力旋流器最早在20世纪30年代末在荷兰出现.水力旋流器
水力旋流器构造
是利用回转流进行分级的设备,并也用于浓缩,脱水以致选别,它的构造很简单,主要是由一个空心圆柱体l和圆锥2连接而成.圆柱体的直径代表的规格.它 的尺寸变化范围很大,由50mm到1000mm,通常为125-500mm.在圆柱体中心插入一个5,沿切线方向接有给矿管3,在下部留有沉砂口4.矿浆在压力作用下,沿给矿管给入旋流器内,随即在圆筒形器壁限制下 作回转运动.粗颗粒因大而被抛向器壁,并逐渐向下流动由底部排出成为沉砂.细颗粒向器壁移动的速度较小,被朝向中心流动的液体带动由中心溢流管流出,成为溢流.
水力旋流器是一种高效率的分级,脱泥设备,由于它的构造简单,便于制造,处理量大,在国内外已广泛使用.它的主要缺点是消耗动力较大,且在高压给矿时磨损严重.采用新的,如硬质合金,等制作沉砂口和 给矿口的耐磨件,可部分地解决这一问题,此外,当用于闭路的分级时,因其容积小,对矿量波动没有缓冲能力.不如机械工作稳定.
陈伟，李基仁.水力旋流器分离理论及影响因素研究[J].科技风,.
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&旋流器溢流管& & & &旋流器溢流管（ultra-high&molecular&weight&polyethylene&pipe）是由乙烯、丁二烯单体在催化剂的作用下，聚合而成的平均分子量大于200万的热塑性线型工程塑料。该材料综合性能优越，耐磨损、耐低温、耐腐蚀、自身润滑、抗冲击性能在所有塑料中为最高值，耐磨性能优于聚四氟乙烯、尼龙、碳钢等材料，可长期在-269至+80℃条件下工作，被称为&令人惊异&的工程塑料。& & & & 旋流器溢流管技术在我国日渐成熟，越来越多的工程采用了这种管道，成为一种价格适中性能优良的新型热塑性工程塑料，它几乎集中了各种塑料的优点，耐磨抗冲击，自润滑，耐腐蚀、耐低温、卫生无毒、不粘附、不吸水等综合性能，是一种较为理想的管材，可广泛应用于冶金矿山(矿浆输送、注浆回填）、电力（粉煤灰输送）、疏浚抽沙（湖泊清淤的泥浆输送，抽沙船的抽沙管）、石油、天然气、纺织、造纸、食品（粮食加工输送）、化工、机械、电气等行业。旋流器溢流管的特性&1、耐低温性&&旋流器溢流管耐低温性能优异，其耐冲击性、耐磨性在零下269摄氏度时基本不变。是目前唯一可在接近绝对零度的温度下工作的一种工程塑料。同时，旋流器溢流管的适温性宽，可长期在-270℃到80℃的温度下工作。&2、不易结垢性&&旋流器溢流管由于摩擦系数小和无极性，因此具有很好的表面非附着性,管道光洁度高。现有的材料一般在PH值为9以上的介质中均结垢，超高分子量聚乙烯管则不结垢，这一特性对火电站用于排粉煤灰系统有重大意义。在原油、泥浆等输送管道方面也非常适用。&3、使用寿命长&超高分子量聚乙烯分子链中不饱和基因少，抗疲劳强度大于50万次，耐环境应力开裂性最优，&抗环境应力开裂&4000h&，是PE100的2倍以上&&,埋地使用50年左右，仍可保持75%以上的机械性能。&4、安装简便&&旋流器溢流管单位管长比重仅为钢管重量的八分之一，使装卸、运输、安装更为方便，且能减轻工人的劳动强度，UHMW-PE管道抗老化性极强，50年不易老化。不论地上架设，还是地下埋设均可。安装时无论是焊接或者是法兰连接均可，安全可靠、快捷方便、无需防腐、省工省力，充分体现出使用旋流器溢流管“节能、环保、经济、高效”的优越性。旋流器溢流管的功能特性分&&&&类项&&&&目UHMWPEASMT试验法物理性质相对分子质量/万200-300D2857密度/(g/cm3)0.945-0.975D1505粉料密度/(g/cm3)0.46D392平均粒度/μm100-200—机械性质断裂强度/MPa40-45D638断裂延伸率/%300-400D638弯曲模量/MPa600D747冲击强度/(KJ/m2)＞140D250络氏硬度/HRM40-60D747磨损量/（mg/1000次）70D1175热性质熔点/℃136D2117热变形温度/℃85D648线膨胀系数/10-4℃-11.5-2.5D696导热系数/[w/(m·k)]8.5D177电性质体积电阻率/（Ω·cm）10D257击穿电压/(Kv/mm)50D149介电常数/106Hz2.3D150&旋流器溢流管的工程案例中国黄金集团黑龙江乌拉嘎金矿尾矿管项目&（2000m&&Φ110旋流器溢流管）黑龙江同江市三江口沙场&（1000m&&Φ325&旋流器溢流管及Φ700*1200管道浮体）辽宁柳河县向阳镇铁矿（2000米&Φ219旋流器溢流管）中国黄金集团内蒙古满洲里乌山铜矿尾矿管项目（1000m&Φ110旋流器溢流管&）四川南江五铜包铁矿尾矿管道项目&&（3200m&Φ159旋流器溢流管&）&
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溢流管对旋流器分离粒度的影响
溢流管直径对旋流器分离粒度的影响
溢流管直径是影响性能的重要参数，在许可范围之内减少溢流管直径，将导致分离精度降低，分离粒度减小，当溢流管径小于旋流器内流场最大切向速度所在半径时，分离粒度反而会增大。
溢流管插入深度对旋流器分离粒度的影响
对于溢流管的插入深度，其下端面应高于柱锥界面，否则会加剧流动流场的紊乱；也不得高于进料管下缘水平面，以免失去其应有的作用。随着溢流管插入深度减小，由于短路流的影响，效率降低，而粗颗粒分离效率会增加。
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