水力旋流器是选矿工程中最为常见的一种分离分级设备，但其耗能较大，工作效率容易受到自身因素、人为因素和环境因素的影响。水力旋流器的工作原理简单来说是离心沉降，具体来说是矿浆在压力作用下通过矿管沿柱体切线方向进入壳内，在壳内做回转运动。矿浆中密度较大的颗粒因为受到较大的离心力进入回转流的外围，同时随着矿浆流向下流动，随后通过旋流器底部的沉砂嘴排出去，形成沉砂。细小颗粒由于受到的离心力比较小，会随着液体流向上运动，最终通过溢流管流出形成溢流。

利用旋流器进行分级是磨矿生产中必不可少的一个环节。水力旋流器是专门用于分离去除污水中的粗颗粒泥砂等物质的设备。目前水力旋流器已经广泛应用于有色金属矿山和黑色金属矿山的选矿生产中，它可以提高选矿厂金属的回收率，增加台时处理能力，从而提高选矿厂的经济效益。水力旋流器最早出现于20世纪30年代的荷兰地区，它的构造较为简单，占地面积较小，价格实惠，而且污水处理量大、分级粒度大，但是它也存在消耗动力大的缺陷。水力旋流器的主体部分由一个中空圆柱体和倒椎体上下连接组成，除此之外，还伴有矿管、溢流管和沉砂口等辅助设备。在选矿工业中，水力旋流器主要用于分级、分选、浓缩和脱泥等。水力旋流器应用于选矿工业中的作用是多种多样的，当旋流器当作分级设备使用时，它与磨机共同组成磨矿分级系统；当它用于浓缩脱水设备时可以将选矿尾矿浓缩后送到地下采矿坑道充当填充物；它还可用作脱泥设备。

1 影响水力旋流器分离性的因素

水力旋流器工作效率的鉴定以其分离能力和能量消耗为主要参考项目。一般情况，我们会根据矿浆体积和分级粒度选择水力旋流器的规格。能够对水力旋流器分离性能造成影响的因素较多，需要详细分析。概括来说主要有结构参数、物理参数、操作参数三大方面。

1.1 结构参数的影响

旋流器的结构参数主要涉及旋流器的直径、进料口、溢流口、排砂嘴直径和锥角等旋流器自身的“配置”。一般情况下水力旋流器在制造加工结束投入使用后，其结构基本上是不会发生改变的。所以，旋流器的结构参数是在生产过程中就确定下来的固定规格。

旋流器的结构参数对其工作能力的发挥具有重要的影响作用。比如，旋流器圆筒阶段的高度大小就会对分选造成影响，如果其圆筒的高度增大，那么旋流器的总长度和容积也会相应增大，从而有利于分选效率的提高。如果旋流器的圆筒过短，会增大入料短路进入溢流区的概率，从而对物质的分级效率造成影响。

如果旋流器的入口速度相同，直径大的旋流器分级效果明显较低。所以，我们应将水力旋流器圆柱部分的长度加强，从而提高分级效率。而不是使圆柱部分的直径加强。

根据离心力场颗粒分离的分级概念可知，分级粒度会跟随水力旋流器的长度H的增加而减小，生产效率更高。这是因为生产能力主要由旋流器的容积决定。比如对于相同直径的水力旋流器H增加500mm，其工作能力可增加40%左右。并且旋流器的直径越小，其分级粒度越小。

旋流器工作效率的影响因素较多。从结构参数方面来说，对于不同的矿石性质，分级所需的结构参数和操作参数有所不同，这就需要设计者对旋流器内的液体流转特性进行研究，从而高效控制旋流器的结构参数和操作参数与实际不同种类的矿石分级高度匹配，提高生产能力。

1.2 物性参数的影响

如果选矿工艺对溢流的浓度没有严格的规定，工作人员应尽量采用低浓度给料。沉砂排除的形状主要有绳状和伞状两种形态。伞状排放其实就是沉砂像伞的形状一般喷射排出。绳状排出的沉砂过于集中，容易出现堵塞的窘况。旋流器工作时的状态应为沉砂以伞状喷出，伞的中心应保留一定的空气吸入口。因为空气在向上流动的过程中会带动内层矿浆中的细小沙砾从溢流中排出，所以，沉砂呈伞状喷出更有利于提高旋流器的分级效率。

1.3 操作参数的影响

操作参数是工作人员控制旋流器工作时设置的相关指标，影响水力旋流器分级效率的操作因素主要有安装角度和进料压力。操作控制条件稳定是提高旋流器工作效率的重要保障，而操作压力在旋流器运行的过程中起着较为关键的作用，在流量一定的基本条件下，在最低进料压力下旋流器内如果还能产生涡流是最佳的工作状态。旋流器工作时进料压力不能发生任何改变，如果进料压力发生变化，那么都会使旋流器的生产效能降低，从而使旋流器分级的工作效率降低。如果旋流器的安装倾角过高或过低，都会对旋流器的分级效率造成影响，但其影响效果并不是很明显。

2 水力旋流器分选效果的提高策略

2.1 改善生产结构

分级旋流器的顶部留有溢流口，底部留有底流口。底流口的直径与入料中类似于中煤或矸石之类重产物的比例相关。如果底流口的直径增大，那么实际分选密度则会相应降低，精煤产率也会相应降低，分级能力下降。

11月27日，中国人民银行、银保监会、证监会联手发布《关于完善系统重要性金融机构监管的指导意见》（下称《意见》）——此举借鉴了金融稳定理事会（FSB）的经验，意在吸取2008年全球金融危机的主要教训，防范系统性风险。据了解，《意见》曾在2018年4月前后小范围征求意见，于9月的中央全面深化改革委员会第四次会议上获审议通过。

上述内容中提到旋流器外壳磨损会影响分级效率，通过试验认为旋流器的外壳应使用耐磨性较好的结构材质。近几年来国外采用聚氨酯、硬镍合金或胶钢、玻璃纤维增强聚酯等耐磨性较强的材料作为衬里。我们应将其材料和生产技术引进国内旋流器的生产中，或者寻找耐磨性更好的材料作为旋流器的内壁。旋流器结构材质的耐磨性增强，可以延长旋流器的使用寿命，还可以使其结构参数更加稳定，从而保障旋流器的分级效率，满足生产工艺需求，提高矿物分选的经济效益。

除此之外，旋流器设备应采取串联组合的方式安装更能提高其分级效率和生产能力。如果旋流器采用串联组合，那么我们可根据实际生产需要灵活调整分级粒度。并且研究发现，如果将超小型的旋流器并联组合可用于分级超细粒砂的分级，而且分级效果比较理想。所以，旋流器的装置应组合化发展，从而提高其分级效率。

2.2 从旋流器的操作方面提高效率

物性参数主要是指材料在制造方面能否达到指定要求的数据。旋流器的操作参数主要涉及矿浆固相浓度、粒度分布和颗粒大小等，其中，固相浓度和物料颗粒大小对水力旋流器的分级效率具有直接的影响。因为如果给矿浓度过高，分级粒度就会变粗，分级效率也会随之降低。其次，分散相颗粒尺寸差别越大，那么旋流器的分级效率会越高，所以，颗粒尺寸是可以对旋流器操作性能造成影响的重要参数。

在水力旋流器操作中，有时会由于砂泵叶轮磨损而使旋流器的矿浆量减少或给矿压力下降，从而影响旋流器工作效率的发挥。这时我们可以依据矿浆量和压力大小对旋流器开动的台数进行调节，从而稳定给矿压力。保持一定的给矿压力是旋流器效率得以保障的关键。其次，旋流器给矿采用稳压箱给矿方式提高分级效率。这种方式是利用高差用管道自流给入旋流器或者通过砂泵将矿浆输送到高处稳压箱中，随后引入旋流器，从而稳定压力。一般情况下，旋流器的工作压力在0.15Mpa为最佳压力，并且根据旋流器的工作情况调整压力。因为旋流器底流口直径越小，压力表显示的压力越大。如果生产需要大颗粒物料进浓缩池时就把旋流器的压力加大，但这时也需要关闭一个底流口保证分级旋流器的压力稳定。

在旋流器工作时应做好隔渣工作，给矿浆池或者矿泵前安装隔渣筛，并且对于隔渣筛的废物应做到及时清理。如果隔渣工作不到位，可能会使沉砂口堵塞。如果旋流器分选出的颗粒细度达不到所需要求，我们可以增加浆液稀释水，如果进料稀释不起作用，还可以增大旋流器的压降。如果要将旋流器的压降增大，首先要提高进料泵的转速，并且安装口径较小的溢流嘴。在操作时根据实际情况减小出口的静压水平，使流体在出口处顺利排除，可以降低流体携带的静压能损失。

第一，管理制度内容要规范性。制度条款内容要清晰，通俗易懂，切记出现冗余和模棱两可的条款。制度中的内容要根据企业自身的实际情况进行整体框架的勾勒和内容的填充，保证管理各项活动有参考标准和要求。

一般情况下，锥角的大小会影响分级自由面的高度和矿浆向下流动的阻力。水力旋流器的锥角越大，流体的阻力越大。根据科学研究，如果旋流器用于脱水或细颗粒的分级，那么锥角采用最小度数，以10°-15°为最佳倾角。如果分级要求不是很严格，锥角确定为20°为最佳。

2.3 CFD技术在旋流器中的应用

从旋流器的制造材料方面来看，目前市场上的大部分旋流器的外壳都是用钢板、铸铁或铸铝制作而成的，旋流器的内壁用陶瓷、天然橡胶和铸石等材料制成，但这些材料的耐磨性程度不是很强，如果旋流器工作时间较长其整体磨损会比较严重，从而会使分级效率下降。

在经济发展的信息化时代下，建筑工程行业取得了繁荣的发展。尤其是在城市交通压力日益加剧的环境中，加强对公路桥梁的施工建设，是缓解交通压力的重要基础。一般来说，混凝土桥梁在使用中，其使用寿命受桥梁涵洞病害的影响最为严重。目前，不少混凝土桥梁都存在不同程度的涵洞病害，影响桥梁的质量和使用寿命。从某种角度而言，加强对混凝土桥梁涵洞病害的分析，提出综合性的病害修补方法与加固技术，对于延长混凝土桥梁寿命，尤为重要。

CFD是计算流体动力学的简称，它是一种用熟知计算方法对流动主控方程进行直接求解从而发现各种流动现象规律的学科。CFD的基本原理为利用计算机求解流体流动的各种守恒控制偏微分方程组，从而得到流体流动的流场在连续区域上的离散分布。将CFD技术应用于旋流器的设计中可以快速及时以及更加准确地计算出旋流器内部矿浆流动的速度、压力、浓度等细节，从而预测旋流器的相关性能。不仅如此设计人员可通过对流场进行分析发现流场存在的部分问题，比如局部阻力或涡流等现象，然后根据发现的问题进行修改，而且其修改工作只需重建模拟计算就可测试其修改是否符合生产需求，简单便捷。利用CFD技术不管是对设备的灵活组合还是旋流器的系列化发展都具有可观性的指导作用。

江西省的茶叶制作以家庭为生产单位居多，整体规模小，机械化程度低。这种个体化经营和规模细小化经营给茶园整体管理上带来了不少困难，同时也不利于提高茶叶的生产效率。在防治病虫害方面，由于大多是个体户单独操作，就会导致农药的喷洒很难达到合理的要求，从而导致茶叶的农药残留量超过国际农残标准，尤其是以欧盟和日本的农残标准最为严苛。病虫害的防治问题一直是我国农业生产过程中所面临的一大难题，尤其在南方地区的农作物的病虫害问题更为严重，这就使得出口茶叶的品质受到西方国家的绿色贸易壁垒限制。出口企业面临的技术性限制增多，出口检验标准也随之增加，从而出口数量大大减少，也限制了出口的地区和范围。

关于旋流器数值模拟种类的选择需要根据实际设计需求而定。一般CFD模拟技术会在FLUENT软件中完成，此款软件已经拥有大部分较为成熟的紊流模型，比如最常用的单方程模型、双方程模型和大涡模型等。旋流器内的流体运动是多种多样的，由短路流、内旋流、外旋流和空气柱等多种类型，而分离区域也可分为预分离和预主分区。不同区域内流体的运动方式不同，从而使对固体颗粒有直接影响的运动特征也有所不同。关于多相流模型目前主要有欧拉-欧拉方法和欧拉-拉格抗日方法。这两种方法的不同之处在于前者将离散相当作拟连续介质来处理，在其求解中不对每个分散相颗粒的运动进行追踪；而后者则是将分散相看做离散介质来处理。欧拉-欧拉方法对计算机得要求小于欧拉-拉格朗日法，所以，这种模型更适合作为处理多相流的求解方法。

项目式教学的目的是将知识、技能的学习融入任务完成过程中，调动学生的学习积极性，让学生积极地学习，自主地进行知识建构，培养学生的创造能力和独立工作能力。它综合了当前任务驱动教学、案例教学、探究教学(问题式)的特点，对培养高技能人才效果明显，在发达国家职业教育中已普遍应用[2]。

2.4 调整旋流器结构降低能耗

水力旋流器总能耗可大致归类为进口损失、内部损失和出口损失三大类。旋流器的进口损失主要表现在流体进入筒内由于截面突然扩大而使射流阻力或流体内部的剧烈摩擦、流体和器壁的碰撞摩擦引起的损失，这种原因造成的能量损失在旋流器总体损失中所占的比重不可小觑。而内部损失则指由于流体粘性内摩擦、离心压头消耗或湍流消耗等引起的能量损失。而出口损失主要是指流体的动能和压力能引起的损失。在这三者中，进口部位的能量损耗是最多的也是最难控制的环节。所以，降低进口能量损耗是提高旋流器工作效率的重中之重。根据液流的运动特性，矿浆在进入旋流器后呈现螺旋线状运动。一面回转的同时一面向中心推移，然后由上下两端排除旋流器。进料流体通过进料管进入水力旋流器的过程中会因为流道的转向和截面积的瞬时扩张，造成管道内出现转向损失和涡流损失等局面阻力，并且还会引起流体的扰动和湍流脉动。针对此现象，中国石油大学已经研制出一款新型的轴向导叶式的入口结构，而且经过专业检测证明轴流式入口结构的处理量较大，能耗相对低，涡流和转向损失也比较低。旋流器的生产可以采用轴流式入口，从而降低其损失。

2.2 两组产妇泌乳始动时间、血清泌乳素(PRL)水平比较 观察组产妇泌乳始动时间明显早于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。两组产妇体内PRL水平比较，产后4 h PRL水平比较，差异有统计学意义(P<0.05)。产后24 h PRL水平比较，观察组明显高于对照组，差异有统计学意义(P<0.01)。见表2。

如果仔细观察，我们会发现在水力旋流器工作时，其内部有时会出现一根中心空气柱，这种空气柱的横剖面面积容易对底流排出造成影响。空气柱对于旋流器的分离是有百害而无一利的存在，因为在空气柱内部不会发生任何形式的分级过程，只会消耗包括流体动能在内的所有能量，而且空气柱会占据一定空间，也会使溢流路的流动面积减小。消除旋流器内的空气柱，并且改善中心部位的湍流结构成为提高工作效率的重要方法。我国著名的徐继润先生提出用固体棒占据原来空气柱的位置，从而取消空气柱。专业团队经过多次实验证明，如果使用固体棒占满空气柱，内部损失可以降低将近51%，并且分离的效果也显著提高。所以，在生产中旋流器的中心加入固体棒一定程度上减少能量消耗。但是，加设中心固体棒会使溢流量减少。

结语

水力旋流器作为选矿生产中作用和耗能都比较大的生产设备，其分选效果的提高应当受到工作人员的重视。购买旋流器时应根据分级对象的情况选择最为合适参数的设备，根据生产所需正确操作旋流器，合理控制旋流器的操作参数和物性参数，从而提高旋流器的工作效率，提高企业的生产效益。

参考文献

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[2]赵东.水力旋流器发展概况及趋势[J].矿业工程，2008(7).

[3]闫小康.CFD技术在旋流器设计方面的应用[J].煤矿机械，2011(12).

[4]吴业巍，刘仁桓.高效节能水力旋流器的研究进展[J].化工装备技术，2009(30).