《选矿厂设计》课程授课教案（讲稿）第12讲 分级设备

课程名称：《选矿厂设计》第10周，第12次摘要：授课题目（章、节）第六章主要工艺设备的选择与计算6.5分机设备本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，了解分级设备的类型及应用，水力旋流器的计算。掌握分级设备的选择以及螺旋分级机的计算。[重点1分级设备的选择，螺旋分级机的计算，水力旋流器的计算【难点】水力旋流器的计算内容【本讲课程的引入】引入：磨机是选厂能耗最高的设备，其能耗占选厂总能耗的40～60%，为了提高磨机的处理能力，磨机与分级设备构成闭路，可以让磨机及时排除合格产品，减小过粉碎，同时也能增加磨机的处理能力。下面我们就介绍下常用的分级设备。【本讲课程的内容】6.5分级设备选矿厂常用的分级设备有：螺旋分级机、水力旋流器、细筛、水力分级机等。选择的主要依据是：处理能力、分级粒度、物料性质、设备配置条件及设备性能等。6.5.1螺旋分级机（一）螺旋分级机的选择螺旋分级机用于磨矿回路的分级、洗矿、脱泥脱水等作业。其主要优点：工作可靠、操作方便、可与磨机自流连接；主要缺点是分级效率低、设备笨重、占地面积大。构造上区分为：低堰式（用的很少，实际用于含泥少得砂矿和脱水作业）高堰式和沉没式（4-5的螺旋叶沉没在矿浆中）。高堰式用于粗粒分级，溢流最大粒度一般为0.4～0.15mm，常在第一段磨机中作分级设备；沉没式用于细粒分级，溢流最大粒度在0.15mm以下，常用溢流型球磨机构成闭路磨矿。受设备规格和生产能力的限制，一般不能与直径3.6米以上的磨机构成闭路

课程名称：《选矿厂设计》 第 10 周 ，第 12 次 摘要：授课题目（章、节） 第六章 主要工艺设备的选择与计算 6.5 分机设备 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】通过本讲课程的学习，了解分级设备的类型及应用，水力旋流器的计算。 掌握分级设备的选择以及螺旋分级机的计算。 【重 点】分级设备的选择，螺旋分级机的计算, 水力旋流器的计算 【难 点】水力旋流器的计算 内容 【本讲课程的引入】 引入: 磨机是选厂能耗最高的设备，其能耗占选厂总能耗的 40～60%，为了提高磨机 的处理能力，磨机与分级设备构成闭路，可以让磨机及时排除合格产品，减小过粉 碎，同时也能增加磨机的处理能力。下面我们就介绍下常用的分级设备。 【本讲课程的内容】 6.5 分级设备 选矿厂常用的分级设备有：螺旋分级机、水力旋流器、细筛、水力分级机等。 选择的主要依据是：处理能力、分级粒度、物料性质、设备配置条件及设备性能等。 6.5.1 螺旋分级机 （一）螺旋分级机的选择 螺旋分级机用于磨矿回路的分级、洗矿、脱泥脱水等作业。其主要优点：工作 可靠、操作方便、可与磨机自流连接；主要缺点是分级效率低、设备笨重、占地面 积大。 构造上区分为：低堰式（用的很少，实际用于含泥少得砂矿和脱水作业）高堰 式和沉没式（4-5 的螺旋叶沉没在矿浆中）。高堰式用于粗粒分级，溢流最大粒度一 般为 0.4～0.15 ㎜，常在第一段磨机中作分级设备；沉没式用于细粒分级，溢流最 大粒度在 0.15 ㎜以下，常用溢流型球磨机构成闭路磨矿。受设备规格和生产能力的 限制，一般不能与直径 3.6 米以上的磨机构成闭路

（二）螺旋分级机的计算螺旋分级机的处理量主要与设备类型、规格、溢流粒度、物料密度等因素有关。计算方法：①已知螺旋分级机规格，计算按溢流中固体量计的处理量高堰式Q=mK.Kz(94D*+16D)/24240D=-0.08+0.103,mK,K,沉没式Q=mK.K22（75D*+10D)/2424QD=-0.07+0.115VmK,K,式中：Q一按溢流中固体重量计的处理量，t/hm一分级机螺旋个数D一分级机螺旋直径，mKr—矿石密度修正系数，见表6.5—1或按K=1+0.5（p-2.7）K2,K2一分级粒度校正系数，见表6.5一2p一矿石密度螺旋分级机还起到传输返沙的作用。要对②对返沙中以固体质量记的处理量进行验算Q返=135mk，nD3/24≥Q设返6.5.2水力旋流器（一）水力旋流器的选择水力旋流器采用压力给矿49～157kPa（一般0.5～1.6Kg/cm）过去多为恒压给矿，现在常用变速砂泵给矿，设计中要注意为给如水力旋流器的矿浆设置除渣设施，以保护扬送矿浆的砂泵和防止堵塞旋流器。水力旋流器用于分级、脱泥脱水。主要优点：结构简单，占地面积小，细粒分级时分级效率高；主要缺点：给矿需用泵扬送，电耗较高，工作不稳定。其分级粒度范围为0.3~0.01mm。水力旋流器的规格取决于要求的处理量和溢流粒度：处理量大、溢流粒度粗时选大规格；处理量小、溢流细时选小规格：处理量大而溢流又细时选小规格旋流器组（并联使用）。-2-

- 2 - （二）螺旋分级机的计算 螺旋分级机的处理量主要与设备类型、规格、溢流粒度、物料密度等因素有关。 计算方法： ① 已知螺旋分级机规格，计算按溢流中固体量计的处理量 高堰式 Q=mK1K2(94D2 +16D)/24 1 2 24 0.08 0.103 mK K Q D = − + 沉没式 Q=mK1K2 ’ (75D2 +10D)/24 ' 1 2 24 0.07 0.115 mK K Q D = − + 式中：Q—按溢流中固体重量计的处理量，t/h m—分级机螺旋个数 D—分级机螺旋直径，m K1—矿石密度修正系数，见表 6.5—1 或按 K1=1+0.5(ρ-2.7) K2,K2 ’—分级粒度校正系数，见表 6.5—2 ρ—矿石密度 螺旋分级机还起到传输返沙的作用。要对 ② 对返沙中以固体质量记的处理量进行验算 Q返 =135mk nD / 24  Q设返 3 1 6.5.2 水力旋流器 （一）水力旋流器的选择 水力旋流器采用压力给矿 49～157kPa（一般 0.5～1.6Kg/cm2）过去多为恒压给 矿，现在常用变速砂泵给矿，设计中要注意为给如水力旋流器的矿浆设置除渣设施， 以保护扬送矿浆的砂泵和防止堵塞旋流器。 水力旋流器用于分级、脱泥脱水。主要优点：结构简单，占地面积小，细粒分 级时分级效率高；主要缺点：给矿需用泵扬送，电耗较高，工作不稳定。其分级粒 度范围为 0.3～0.01 ㎜。 水力旋流器的规格取决于要求的处理量和溢流粒度：处理量大、溢流粒度粗时 选大规格；处理量小、溢流细时选小规格；处理量大而溢流又细时选小规格旋流器 组（并联使用）

实践和理论分析表明，水力旋流器的结构参数及其之间的比例关系和操作条件对溢流粒度及分级效率有较大影响。分级粒度细，给矿浓度就越低，溢流浓度也就越低，洗矿用浓度为10%。（二）水力旋流器结构参数和工作指标（1）结构参数：d一给矿口当量直径d一溢流管直径，cmD一旋流器筒体直径，cm6ad.一沉砂口直径，cmhh一柱高Dh。一溢流管插入深度各参数之间的关系d = (0.15~0.2) D= (0.4~1.0) do;北do= (0. 2~0.4) D当d=（0.20.7）h.当d=（0.30.5）h.效率最高。（2）工作指标水力旋流器的工作指标主要是处理量和分离粒度，他们直接与给矿压力有关，分离粒度（dg）与入口压力之间存在的关系见P86表6.5-6，对于分级设备通常要求其溢流细度（特定级别含量如0.074mm含量）dgs之间存在如下关系：见P87表6.5-7.（三）水力旋流器的计算计算方法很多，没有公认的计算方法，此处只介绍两种计算法A波瓦罗夫计算法该方法时预定给矿压力条件下，根据要求处理量预先设定旋流器直径D（按产品目录）并确定相应的dr，do，α。在进行相应的计算。计算步骤如下：（1）选择旋流器直径，计算旋流器体积处理量和需要台数旋流器直径参考样本目录选择，主要看处理能力，选定D后即可确定各结构参数，如给矿口尺寸、溢流管直径、锥角等。按下式求每台的体积处理量：O,=3K。K,d,doP-计算的关键是注意公式中的单位式中：Q一按给矿体积计的处理量m/hK。一旋流器锥角修正系数-3-

- 3 - 实践和理论分析表明，水力旋流器的结构参数及其之间的比例关系和操作条件 对溢流粒度及分级效率有较大影响。 分级粒度细，给矿浓度就越低，溢流浓度也就越低，洗矿用浓度为 10%。 （二）水力旋流器结构参数和工作指标 （1）结构参数： df—给矿口当量直径 d0—溢流管直径，㎝ D—旋流器筒体直径，㎝ du—沉砂口直径，㎝ h—柱高 ho—溢流管插入深度 各参数之间的关系 df =（0.15～0.2）D=（0.4～1.0）d0； d0=（0.2～0.4）D 当 du=（0.2～0.7）ho当 du=（0.3～0.5）ho效率最高。 （2）工作指标 水力旋流器的工作指标主要是处理量和分离粒度，他们直接与给矿压力有关， 分离粒度（d95）与入口压力之间存在的关系见 P86 表 6.5-6，对于分级设备通常要求 其溢流细度（特定级别含量如 0.074mm 含量）d95之间存在如下关系：见 P87 表 6.5-7. （三）水力旋流器的计算 计算方法很多，没有公认的计算方法，此处只介绍两种计算法 A 波瓦罗夫计算法 该方法时预定给矿压力条件下，根据要求处理量预先设定旋流器直径 D（按产 品目录）并确定相应的 df，d0， 。在进行相应的计算。计算步骤如下： ⑴ 选择旋流器直径，计算旋流器体积处理量和需要台数 旋流器直径参考样本目录选择，主要看处理能力，选定 D 后即可确定各结构参 数，如给矿口尺寸、溢流管直径、锥角等。按下式求每台的体积处理量： Qv = 3KKDd f d0 P0 -计算的关键是注意公式中的单位 式中：Qv—按给矿体积计的处理量 m 3 /h Kα—旋流器锥角修正系数

0.044K。=0.79+00.0397+tg2当α=10，K。=1.15很少用；当a=20，K。=1.0，常用K.一旋流器直径修正系数1.2(D单位cm)K,=0.8+（D=50cm时，等于1）1+0.1D4bhd一给矿口当量直径，当给矿口为方形时d,=，nb、h一给矿口宽度和高度cmP。一旋流器给矿口工作压力，Mpa（自已设计时考虑的因素：溢流越细，压力越大，见表6.5—6)。do一溢流官直径，cmD一旋流器筒体直径，cm（2）按产品目录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/cm·h范围内。(3）按公式：Q=3K。K,d,d。/P。计算实际给矿量时的给矿实际压力（4）用下式计算溢流上限粒度dg5，使其满足溢流粒度的要求DdoCfdgs =1.5(rm)VduKpP0.5(p-1)式中：dgs一溢流上限粒度（μm）C一给矿重量百分浓度（自己设计时考虑：溢流越细，浓度越低）d.一沉砂口直径，cmp一固体密度，t/m其它符号意义同前。求出dgs后根据表6.5一7可知此上限粒度所对应的溢流细度。B克雷布斯法（1）按溢流细度的要求，计算校正分离粒度（见表6.5-8）（2）计算旋流器直径DD= 0.0234d;51, p0.424(p1)0758 x(10.0189c,)2167dso(e)---分离校正粒度，um-4-

- 4 - 2 0.0397 0.044 0.79   tg K + = + 当α=100，Kα=1.15 很少用；当α=200，Kα=1.0，常用 Kd—旋流器直径修正系数 ( ) 1 0.1 1.2 0.8 D cm D KD 单位 + = + （D=50cm 时，等于 1） df—给矿口当量直径，当给矿口为方形时  = bh d f 4 b、h—给矿口宽度和高度 ㎝ P0—旋流器给矿口工作压力，Mpa（自己设计时考虑的因素：溢流越细，压 力越大，见表 6.5—6）。 d0—溢流官直径，㎝ D—旋流器筒体直径，㎝ (2) 按产品目录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/㎝·h 范围内。 (3) 按公式： Q = 3KKDd f d0 P0 计算实际给矿量时的给矿实际压力 (4) 用下式计算溢流上限粒度 d95,使其满足溢流粒度的要求 ( ) ( 1) 1.5 0.5 0 0 95 m d K P Dd C d u D f   − = 式中：d95—溢流上限粒度（μm） Cf—给矿重量百分浓度（自己设计时考虑：溢流越细，浓度越低） du—沉砂口直径，㎝ ρ—固体密度，t/m3 其它符号意义同前。 求出 d95后根据表 6.5—7 可知此上限粒度所对应的溢流细度。 B 克雷布斯法 （1）按溢流细度的要求，计算校正分离粒度（见表 6.5-8） （2）计算旋流器直径 D 0.424 0758 2.167 0 1.515 50( ) 0.0234 ( 1) (1 0.0189 ) c v D = d p  −  − c d50(c) -分离校正粒度， m

Po一旋流器给矿口工作压力，kpa，p--固体密度，t/mC--给矿体积浓度，%（3）由给矿压力查出旋流器处理量，计算旋流器台数（p88图6.5-2）；（4）按沉砂口流量查出沉砂口直径（p89图6.5-3）C实例计算（见p88）由题意的流程图，溢流浓度40%，细度-0.074占60%，密度2.9，可计算出沉砂量Q5=225%*250=562.5，250t/h7.5%3C=225%250t/h54.0%返砂溢流200目60%矿浆比重=（干矿量+水量）/矿浆体积首先根据流程图计算旋流器各指标值，如表6.5-9，自学书上的两种计算方法。下面讲另外一种方法，这个方法是建立上两个方法之上的一种方法。计算步骤：（1）以流程计算各指标，如表6.5-9。d soc = 2.08dr（2）计计算分离粒度：dsoc=74×2.08=157dgs=(1.5~2.0) d soc=1.8ds0c=277（3）由表6.5-7dgs=277，再由表6.5-6得P=55kPa（4）据dso计算水力旋流器D=0.0234dd:515 p0.424(p-1)0.758x(1-0.0189C,)2.167= 50.6cm选口为50cm的水力旋流器，据产品性表得：d,=13cmd。=17cm2d,=6.7~6.8cmα=20°-5-

- 5 - P0—旋流器给矿口工作压力，kpa，  -固体密度，t/m3 v c -给矿体积浓度，% （3）由给矿压力查出旋流器处理量，计算旋流器台数（p88 图 6.5-2）； （4）按沉砂口流量查出沉砂口直径（p89 图 6.5-3） C 实例计算（见 p88） 由题意的流程图，溢流浓度 40%，细度-0.074 占 60%，密度 2.9，可计算出沉砂量 Q5=225%*250=562.5， 矿浆比重=（干矿量+水量）/矿浆体积 首先根据流程图计算旋流器各指标值，如表 6.5-9，自学书上的两种计算方法。 下面讲另外一种方法，这个方法是建立上两个方法之上的一种方法。 计算步骤： （1） 以流程计算各指标，如表 6.5-9。 （2） 计算分离粒度： d 1.5 ~ 2.0 1.8 277 74 2.08 157 2.08 95 50 50 50 50 = = = =  = = c c c T c d d d d d （ ） （3） 由表 6.5-7 d95 = 277 ，再由表 6.5-6 得 P=55kPa （4） 据 c d50 计算水力旋流器 D 0.0234d c Po ( 1) (1 0.0189Cv ) 50.6cm 1.515 0.424 0.758 2.167 = 50  −  − = 选口为 50cm 的水力旋流器，据产品性表得： d f = 13cm do =17cm du = 6.7 ~ 6.8cm  = 20 °

可能是型计算处理量及台数式，大小各q,=3K.K,d,d。/p。=3x1.0x1.0×13×17×/0.055=155m2/h不相同2设_842可知：n== 5.4取6台，备用3台155qr.16.43Qw+1.10ln（6）计算沉砂口直径：d，=4.162-100p0.907p2.65-p+Cw（7）计算实际的P水力分级机自己课下看（略）【本讲课程的小结】本讲主要讲述分级设备的选择与计算，螺旋分级机，水力旋流器，掌握螺旋分级机计算，了解水利旋流器的计算。【本讲课程的作业】自己看书上P88，水力旋流器的实例计算-6-

- 6 - （5） 计算处理量及台数 qv 3K K Dd f do po 3 1.0 1.0 13 17 0.055 155m / h 3 =  =      = 可知： 5.4 155 842 q = = = v Q n 设 取 6 台，备用 3 台 （6）计算沉砂口直径: 1.10 100 2.65 16.43 4.162 + − + = − w u c d   ㏑ 0.907 Qw （7）计算实际的 P 水力分级机自己课下看（略） 【本讲课程的小结】 本讲主要讲述分级设备的选择与计算，螺旋分级机，水力旋流器，掌握螺旋分级机计算。 了解水利旋流器的计算。 【本讲课程的作业】 自己看书上 P88，水力旋流器的实例计算 设备数量取 决于所选设 备的型号和 规格。选用 小型设备， 将增加建筑 面积和管 理、维护的 困难，一般 不多于六个 系列，采用 大型设备有 利于减少基 建投资，降 低生产成 本，并能促 进选矿厂自 动化管理， 但要增加厂 房高度和起 重设备的起 重能力，因 此 主要指标包 括设备总重 量 、 总 投 资、 总安装 功率、 厂房 总面积和体 积等 只能采用 一种型号 设备 ， 而有集中 大小不同 的设备 可能是型 式，大小各 不相同