《选矿学》课程教案讲稿（重力选矿）第三章 水力分级 第一节 概述 第二节 机械分级机 第三节 水力旋流器

第4次进理程名称·《重力选矿》摘要第三章水力分级授课题目（章、节）第一节概述本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握水力分级的一些相关概念、水力分级和筛分的异同以及其应用福机械分级机的结构特点、工作原理，重点掌握水力旋流器的结构、工作原理、矿浆运动特性以及影响因素。【主要内容】1、机械分级机的结构特点、工作原理；内容【本讲课程的引入】上讲课程我们主要讲述了水力分级的一些概念和基本的理论，那么这节课我们主要着重于介绍一些典型的水力分级设备。【本讲课程的内容】第三章水力分级第一节概述一、水力分级的定义、分类1、定义分级是根据颗粒在介质中沉降速度不同，将宽级别粒群分成两个或多个粒度接近的窄级别粒群的作业。2、分类1）根据所用介质不同：水力分级和风力分级；2）由分级浓度的大小可分为：入0.03(3%)时，为干涉沉降分级。3）根据颗粒受力特性，重力分级和离心分级；3、介质运动形式在实现水力分级的过程中，分级介质的运动形式大致有三种，一是介质的流动方向与矿粒沉降方向相反的垂直上升介质流：二是介质流动方向与矿粒沉降方向接近垂直的水平介质流：三是作旋转运动的介质流

课程名称：《重力选矿》 第 4 次讲 摘要 授课题目（章、节） 第三章 水力分级 第一节 概述 第二节 机械分级机 第三节 水力旋流器 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握水力分级的一些相关概念、水力分级和筛分的异同以及其应用； 机械分级机的结构特点、工作原理， 重点掌握水力旋流器的结构、工作原理、矿浆运动特性以及影响 因素。 【主要内容】1、机械分级机的结构特点、工作原理； 2、水力旋流器的结构、工作原理、矿浆在旋流器内的速度分布； 3、水力分级的概念、水力分级和筛分的异同以及其应用。 【重 点】水力旋流器的结构、工作原理 【难 点】矿浆在旋流器内的速度分布 内容 【本讲课程的引入】上讲课程我们主要讲述了水力分级的一些概念和基本的理论，那么 这节课我们主要着重于介绍一些典型的水力分级设备。 【本讲课程的内容】 第三章 水力分级 第一节 概述 一、水力分级的定义、分类 1、定义 分级是根据颗粒在介质中沉降速度不同，将宽级别粒群分成两个或多个粒度接近的窄 级别粒群的作业。 2、分类 1）根据所用介质不同：水力分级和风力分级； 2）由分级浓度的大小可分为：λ＜0.03(3%)时，自由沉降分级；当分级浓度λ＞ 0.03(3%)时，为干涉沉降分级。 3）根据颗粒受力特性，重力分级和离心分级； 3、介质运动形式 在实现水力分级的过程中，分级介质的运动形式大致有三种，一是介质的流动方向与 矿粒沉降方向相反的垂直上升介质流；二是介质流动方向与矿粒沉降方向接近垂直的水平 介质流；三是作旋转运动的介质流

二、水力分级和筛分的粒度特性1、筛分和分级的比较筛分是根据筛孔尺寸大小，将宽级别物料分成若干个窄级别物料。分级和筛分的性质是一样的，但是，分级和筛分的产物的粒度特性是有差异的，筛分是按筛孔的几何尺寸分开，即按粒度分级，不受密度的影响，而水力分级则不同，受粒度、密度的影响，产物中包含密度不同的等降颗粒。2、分级的界限粒度分级产物的粒度以该粒级中最大与最小的颗粒尺寸量度。这里的粒度以通过95%物料量的筛孔尺寸表示，而对微细粒级则以水析法测量。有时分级产物的粒度亦用某特定粒级的含量表示（例如一0.074mm占80%）。这些表示方法只能说明产物的粒度范围，不能说明分级的界限尺寸。三、应用1、为提高重选按密度分离的效果，常先行分级，然后窄级别入选。2、与磨矿作业构成闭路，及时分出合格粒度的产品，减少过磨。3、对原料或选矿产品进行脱水或脱泥。在选煤工艺中，水力分级主要用于煤泥水的沉淀与浓缩。4、测定微细物料（多为小于200目，一0.075mm）的粒度组成，即进行水力分析。第二节机械分级机根据运输沉砂机构的型式不同，机械分级机可分为螺旋分级机、粑式分级机和浮槽分级机等。其中螺旋分级机的构造简单，操作方便，故应用比较普遍。螺旋分级机：溢流面8给矿口螺施升高后位置100nnn（R208250?强啤）00排矿-17080SB向

二、水力分级和筛分的粒度特性 1、筛分和分级的比较 筛分是根据筛孔尺寸大小，将宽级别物料分成若干个窄级别物料。分级和筛分的性质 是一样的，但是，分级和筛分的产物的粒度特性是有差异的，筛分是按筛孔的几何尺寸分 开，即按粒度分级，不受密度的影响，而水力分级则不同，受粒度、密度的影响，产物中 包含密度不同的等降颗粒。 2、分级的界限粒度 分级产物的粒度以该粒级中最大与最小的颗粒尺寸量度。这里的粒度以通过 95％物 料量的筛孔尺寸表 示，而对微细粒级则以水析法测量。有时分级产物的粒度亦用某特定 粒级的含量表示（例如－0.074mm 占 80％）。这些表示方法只能说明产物的粒度范围，不 能说明分级的界限尺寸。 三、应用 1、为提高重选按密度分离的效果，常先行分级，然后窄级别入选。 2、与磨矿作业构成闭路，及时分出合格粒度的产品，减少过磨。 3、对原料或选矿产品进行脱水或脱泥。在选煤工艺中，水力分级主要用于煤泥水的 沉淀与浓缩。 4、测定微细物料（多为小于 200 目，－0.075mm）的粒度组成，即进行水力分析。 第二节 机械分级机 根据运输沉砂机构的型式不同，机械分级机可分为螺旋分级机、耙式分级机和浮槽分 级机等。其中螺旋分级机的构造简单，操作方便，故应用比较普遍。 螺旋分级机：

构造：外形为矩形倾斜长槽，底部倾角12°~18.5°，槽底呈半圆形，槽内沿纵向安装有螺旋，由上部传动机构带动转动。二、工作过程：矿浆从靠近下端槽的旁侧给入后，在槽的下部形成分级液面，粗粒沉到底部，被螺旋推到上方排出。在运输过程中同时脱水，未能沉降的细颗粒随矿浆流经溢流堰排出。在分级槽的下端有一框架，框架的上部横梁上设有提升装置，用以调节螺旋叶片距槽底的距离，并在停机时将螺旋轴提起，以防矿砂沉淀将螺旋叶片埋住。三、分类：按分级液面的高低，螺旋分级机又可以分为三种：高堰式：溢流堰高于下端螺旋轴的中心，低于螺旋叶片的上缘。分级液面长度小，搅动作用强，适合较粗矿石分级。>0.15mm浸入式：下端螺旋叶片完全浸入液面以下，分级面积大、平稳，适合于细粒级分级。<0.15mm低堰式：分级液面低于下端螺旋轴承，液面很小，搅动很大，主要适合于洗矿。:C)图3-15螺旋分级机的分类(a）高堰式：（b）漫人式：（e）低堰式四、螺旋分级机与磨矿机的连接高堰式适合分出大于0.15mm粒级的溢流，故多用于第一段磨矿，而沉没式适于分出小于0.15mm粒级产品，多在第二段磨矿中与磨机组成闭路

构造： 外形为矩形倾斜长槽，底部倾角 12°~18.5°，槽底呈半圆形，槽内沿纵向安装有螺 旋，由上部传动机构带动转动。 二、工作过程： 矿浆从靠近下端槽的旁侧给入后，在槽的下部形成分级液面，粗粒沉到底部，被螺旋 推到上方排出。在运输过程中同时脱水，未能沉降的细颗粒随矿浆流经溢流堰排出。在分 级槽的下端有一框架，框架的上部横梁上设有提升装置，用以调节螺旋叶片距槽底的距离， 并在停机时将螺旋轴提起，以防矿砂沉淀将螺旋叶片埋住。 三、分类： 按分级液面的高低，螺旋分级机又可以分为三种： 高堰式：溢流堰高于下端螺旋轴的中心，低于螺旋叶片的上缘。分级液面长度 小，搅动作用强，适合较粗矿石分级。 >0.15mm 浸入式：下端螺旋叶片完全浸入液面以下，分级面积大、平稳，适合于细粒级 分级。 <0.15mm 低堰式：分级液面低于下端螺旋轴承，液面很小，搅动很大，主要适合于洗矿。 四、螺旋分级机与磨矿机的连接: 高堰式适合分出大于 0.15mm 粒级的溢流，故多用于第一段磨矿，而沉没式适于分出 小于 0.15mm 粒级产品，多在第二段磨矿中与磨机组成闭路

图磨机转向与螺旋转向的匹配a、b一双螺旋分级机与左旋磨机和右旋磨机的配置；C一右旋单螺旋分级机与左旋磨机的配置；d一左旋单螺旋分级机与右旋磨机的配置1一传动齿轮：2一磨机：3一螺旋分级机五.影响螺旋分级机工艺效果的因素①矿石性质矿石密度矿石密度越大生产能力也越高（几乎正比）。粒度组成和含泥量②分级机结构分级面积一一影响分级机处理能力并决定分级粒度。螺旋的转速：影响液面的搅动程度和运输返砂的能力，转速与螺旋直径成反比。③给矿浓度常在磨机排矿口加水调节。实际生产中控制分级机的给矿浓度是控制分级溢流粒度的有效手段。同时，又制约着处理能力。第三节水力旋流器一、概述水力旋流器是利用旋转矿浆流，使矿浆中的固体颗粒在离心力场中完成分级过程，但也可用于浓缩、脱水以及分选等作业。结构：如图所示。圆锥体的锥度一般为α=20°，大的α=45°~60°，小的α=10°。给矿为压力给矿，压力为0.5~3.0kg/cm2

图 磨机转向与螺旋转向的匹配 a、b—双螺旋分级机与左旋磨机和右旋磨机的配置； c—右旋单螺旋分级机与左旋磨机的配置； d—左旋单螺旋分级机与右旋磨机的配置 1—传动齿轮；2—磨机；3—螺旋分级机 五.影响螺旋分级机工艺效果的因素 ①矿石性质 矿石密度: 矿石密度越大生产能力也越高(几乎正比) 。 粒度组成和含泥量: ②分级机结构 分级面积——影响分级机处理能力并决定分级粒度。 螺旋的转速： 影响液面的搅动程度和运输返砂的能力，转速与螺旋直径成反比。 ③给矿浓度 常在磨机排矿口加水调节。实际生产中控制分级机的给矿浓度是控制分级溢流粒度的 有效手段。同时，又制约着处理能力。 第三节 水力旋流器 一、概述 水力旋流器是利用旋转矿浆流，使矿浆中的固体颗粒在离心力场中完成分级过程，但 也可用于浓缩、脱水以及分选等作业。 结构：如图所示。 圆锥体的锥度一般为  = 20°，大的  = 45°~ 60°，小的  = 10°。给矿为压力 给矿，压力为 0.5~3.0kg/cm2

沉砂砂(a)(6)图6-6水力旋流器a一水力旋流器构造b一水力旋流器构的工作情形1一圆柱体2一锥体3一给矿管4一沉砂口5一溢流管6一溢流管口工作过程：矿浆在压力作用下，从给料口以切线方向给入旋流器内，在器壁的限制下，作回转运动，粗粒因惯性离心力大而抛向器壁，并逐渐向下滑动从底部排出为沉砂。细粒移向器壁的速度小，被中心向上流动的液体带走，成为溢流。优点：A分级粒度细：B.分级效率较高：C.结构简单，无运转部件，易于制造：D.占地面积小：缺点：A.动力消耗大：B.设备磨损快：C.给矿压力、给矿浓度和给矿粒度的波动，对旋流器的工作指标影响较敏感。应用：广泛应用于分级、浓缩、脱水及选别。在冶金、化工、煤炭、建材、环保等都得到广泛应用。二、矿浆在旋流器内的速度分布液体在旋流器内的运动状况很复杂，若将它简化采用流线图说明，如96页图6一19所示。该图准确地说明流线在通过水力旋流器轴线平面上的投影。（1）流动形式：

图 6-6 水力旋流器 a —水力旋流器构造 b —水力旋流器构的工作情形 1—圆柱体 2—锥体 3—给矿管 4—沉砂口 5—溢流管 6—溢流管口 工作过程：矿浆在压力作用下，从给料口以切线方向给入旋流器内，在器壁的限制下， 作回转运动，粗粒因惯性离心力大而抛向器壁，并逐渐向下滑动从底部排出为沉砂。细粒 移向器壁的速度小，被中心向上流动的液体带走，成为溢流。 优点： A.分级粒度细； B.分级效率较高；C.结构简单，无运转部件，易于制造； D.占地 面积小； 缺点： A.动力消耗大；B.设备磨损快；C.给矿压力、给矿浓度和给矿粒度的波动，对旋流器 的工作指标影响较敏感。 应用：广泛应用于分级、浓缩、脱水及选别。在冶金、化工、煤炭、建材、环保等都 得到广泛应用。 二、矿浆在旋流器内的速度分布 液体在旋流器内的运动状况很复杂，若将它简化采用流线图说明，如 96 页图 6－19 所示。该图准确地说明流线在通过水力旋流器轴线平面上的投影。 （1）流动形式：

流管给矿管+阅维体图6-7矿浆在水力旋流器内流动示意图砂口（2）速度分布旋流器内速度为三维空间速度，即切向速度u,，径向速度u,，轴向速度ua，下面介绍速度分布。A切向速度u,分布120100水米80H108秒招菜2H40H米/秒-1086103020旋盗器半经高米图6-8液流在水力旋流器内的切向速度分布1一溢流管2一锥壁3一空气柱n一一指数，旋流器的工作条件不同，n值也不同：K-一常数。B径向速度u,分布

（2）速度分布 旋流器内速度为三维空间速度，即切向速度 t u ，径向速度 r u ，轴向速度 ua，下面介 绍速度分布。 A 切向速度 t u 分布 图 6-8 液流在水力旋流器内的切向速度分布 1—溢流管 2—锥壁 3—空气柱 n――指数，旋流器的工作条件不同，n 值也不同；K――常数。 B 径向速度 r u 分布 图6-7 矿浆在水力旋流器 内流动示意图

3i100.0米L2$奢采电78.0福4美餐20楼50.01025.02.57.512.517.522.527-5旋流器半径米图6-9液流在水力旋流器内的径向速度分布C轴向速度ua分布*#37营10549585旅7565h色$2.0fes米1.0f4530.0/352-1.0f 25BY速0-2.0f15Y推3.051015202530旋流器半径毫米图6-10液流在水力旋流器内的轴向速度分布三、影响旋流器工作的参数（1）结构因素A.旋流器直径矿浆体积处理量与旋流器直径的关系为QαD2B.给矿管直径df对旋流器工作的影响C.溢流管直径dov对旋流器工作的影响D.沉砂口直径dS对旋流器工作的影响F.锥角对旋流器工作的影响(2)操作参数A.给矿压力对旋流器工作的影响B.给矿性质对旋流器工作的影响四、用途：

图 6-9 液流在水力旋流器内的径向速度分布 C 轴向速度 ua 分布 图 6-10 液流在水力旋流器内的轴向速度分布 三、影响旋流器工作的参数 （1）结构因素 A.旋流器直径 矿浆体积处理量与旋流器直径的关系为: Q ∝ D2 B. 给矿管直径 df 对旋流器工作的影响 C.溢流管直径 dov 对旋流器工作的影响 D.沉砂口直径 dS 对旋流器工作的影响 F.锥角对旋流器工作的影响 (2)操作参数 A.给矿压力对旋流器工作的影响 B.给矿性质对旋流器工作的影响 四、用途：

（1）广泛用于分级粒度为0.003～0.25mm的湿式分级作业，常与二段溢流型球磨机构成闭路磨矿作业。在大型选厂中也有用作与一段球磨机构成闭路磨矿作业。（2）用作分级粒度小于15μm的浓缩脱水作业，如煤泥脱水和浮选前的矿浆浓缩。（3）非金属矿物原料如高岭土的分级选别。五、使用旋流器应掌握的要点首先，根据Q和d确定旋流器的直径D。一般溢流较粗和生产能力较大时，选用大规格的旋流器，反之采用小规格旋流器。当要求的生产能力很大而溢流又很细时，可采用小规格的旋流器相并联组成旋流器组。其次，据已确定的旋流器直径(D)，选择其结构参数：溢流管直径(d溢)、沉砂口径(d沉)、给矿口径(d给)、圆柱体高度(H)、溢流管插入深度(h)、锥角(a)，可按以下顺序计算：d溢=(0.2~0.4)Dd沉=(0.2~0.7)d溢d给=(0.4~1.0)d溢 H=(0.7~1.6)Dh=(0.5～0.8)Ha=10°～45°（粗粒分级时取大值，细粒分级取小值)。第二，选择适当的旋流器给矿方式。给矿有三种方式：①借高差自流给矿，如图a所示。②稳压箱给矿，如图b所示。③砂泵直接给矿，如图c所示。第一种给矿方式要求有较大的高差(一般在5m以上)，地形条件不允许时难以实现；第二种给矿的优点是压力稳定，但缺点是管路多，矿浆回流大，经济效果较差；第三种给矿管路少，经济效果好，但给矿压力波动较大。目前多用第三种给矿方式（即所谓动压给矿)。【本讲课程的小结】这讲课我们主要讲述了水力分级的一些概念、机械分级机的结构、工作原理以及水力旋流器的工作原理、结构以及液流在水力旋流器内的速度分布

（1）广泛用于分级粒度为 0.003～0.25mm 的湿式分级作业，常与二段溢流型球磨机 构成闭路磨矿作业。在大型选厂中也有用作与一段球磨机构成闭路磨矿作业。 （2）用作分级粒度小于 15μm 的浓缩脱水作业，如煤泥脱水和浮选前的矿浆浓缩。 （3）非金属矿物原料如高岭土的分级选别。 五、使用旋流器应掌握的要点 首先，根据 Q 和 d 确定旋流器的直径 D。一般溢流较粗和生产能力较大时，选用大 规格的旋流器，反之采用小规格旋流器。当要求的生产能力很大而溢流又很细时，可采用 小规格的旋流器相并联组成旋流器组。 其次，据已确定的旋流器直径(D)，选择其结构参数：溢流管直径(d 溢)、沉砂口径 (d 沉)、给矿口径(d 给)、圆柱体高度(H)、溢流管插入深度(h)、锥角(a)，可按以下顺序计 算： d 溢=(0.2～0.4)D d 沉=(0.2～0.7)d 溢 d 给=(0.4～1.0)d 溢 H=(0.7～1.6)D h=(0.5～0.8)H a=10°～45°(粗粒分级时取大值，细粒分级取小值)。 第二，选择适当的旋流器给矿方式。 给矿有三种方式：①借高差自流给矿，如图 a 所示。②稳压箱给矿，如图 b 所示。③ 砂泵直接给矿，如图 c 所示。 第一种给矿方式要求有较大的高差(一般在 5m 以上)，地形条件不允许时难以实现； 第二种给矿的优点是压力稳定，但缺点是管路多，矿浆回流大，经济效果较差；第三种给 矿管路少，经济效果好，但给矿压力波动较大。目前多用第三种给矿方式(即所谓动压给 矿)。 【本讲课程的小结】 这讲课我们主要讲述了水力分级的一些概念、机械分级机的结构、工作原理以及水力 旋流器的工作原理、结构以及液流在水力旋流器内的速度分布