重介質(zhì)旋流器分選原理

 目前，對重介質(zhì)旋流器的分選機理還沒有一致的解釋。第一種觀點認為，入選物料作螺旋回轉(zhuǎn)運動時，不同密度的螺旋角不同。因此，物料和懸浮液一起由器壁沿切線進入旋流器后逐漸散開，在徑向和軸向沿對數(shù)螺旋線軌跡運動，粗而重的顆粒螺旋角大，輕而細的顆粒螺旋角小。在經(jīng)過旋流器內(nèi)液體的軸向速度為零的等位線（軸向速度零位線）所形成的分界面（即上升內(nèi)螺旋流與下降外螺旋流的分界面）以前，粗而重的顆粒，沿器壁向下滑動，直到底流口排出。其余的顆粒在下降外螺旋流中向下移動并逐漸接近分界面在這里進行分層，具有臨界密度的顆粒在軸向速度零位線附近波動式地來回運動。如果顆粒在旋流器某一高度上穿過軸向速度零位線并落入內(nèi)螺旋上升流中，則在上升流中按密度進行第二次分層。在內(nèi)螺旋溜中，由于螺旋半徑減小使離心加速度增大，從而使某些顆粒返回外螺旋下降流中，并在旋流器內(nèi)循環(huán)一段時間后從底流口排出。所有留在內(nèi)螺旋上升流中的顆粒都作為精煤產(chǎn)品經(jīng)溢流管排出。

第二種觀點認為內(nèi)螺旋中的分選其主要作用。入料中大部分顆粒沿器壁運動，直到錐體下部。在底流口附近有一個高密度懸浮液阻擋層，使輕顆粒進入內(nèi)螺旋上升流中去。在上升流中既有按密度分層的分選作用，也有按初加速度的分選作用。持這種觀點的人中，也有人從分級的觀點出發(fā)認為，在軸向速度為零的包絡(luò)面上，由于離心力和徑向流的流體動力作徑向運動時按該密度進行分選。第三種觀點是蘇聯(lián)皮捷爾斯基等人通過試驗確定了高入料濃度、高入料壓力、小直徑旋流器中的速度場和密度場后提出的觀點。在上述條件下所得的實驗資料證實：等密度線與旋流器中心線形成一定的角度，而這些等密度線貫穿于內(nèi)外旋流。在椎體下半部中，切線速度的分布是：器壁處最大，并向旋流器中心逐漸減小；濃縮度高達1.85。持這種觀點者認為，入選物料進入旋流器后，因為其中大部分顆粒的密度大于上部懸浮液的密度，所以在離心力作用下被拋向器壁，在外螺旋下降流中項底流口移動。入選物料進入高密度懸浮液區(qū)后，當顆粒密度與懸浮液密度相等時，顆粒由外螺旋沿等密度線移向內(nèi)螺旋，并隨之移向溢流管。這一過程是一個開始是輕的顆粒、然后是重顆粒的多次分選過程。

但是上述各種觀點都有不足之處。第一種觀點對重液和懸浮液未加區(qū)別，只考慮了速度場，而未考慮密度場。它只適于以某些極為穩(wěn)定的懸浮液，如黃土、細矸石作加重質(zhì)的重介質(zhì)旋流器。第二種觀點曾用以解釋旋流器選煤時分選密度大于入料懸浮液密度這一現(xiàn)象。但美國的實驗表明，這種現(xiàn)象不僅僅是使用不均質(zhì)的懸浮液時才有，即使是使用重液這樣一種均質(zhì)的介質(zhì)時也會有。在水介質(zhì)旋流器方面，關(guān)于因循環(huán)著的泥煤積聚而使分選密度增大的觀點，也已逐步為大量高密度分選（即分選密度高于泥煤積聚時所能達到的最高密度）的實驗資料所否認。在重介質(zhì)旋流器方面，蘇聯(lián)文獻以分選密度與入料懸浮液密度之比表示分選密度的變化率。

經(jīng)過大量實驗表明，重介質(zhì)旋流器的分選機理是：
（1）物料在旋流器中是以徑向的兩種力，即離心力和阿基米德力來分選的。徑向泄力和因慣性而造成的額外的壓力梯度，對3mm以上顆粒的分選不起重要作用。
（2）在一般的旋流器中，決定分選密度的分選區(qū)，是在軸向速度零位線附近。這一區(qū)域內(nèi)的懸浮液密度是隨著工作制度（壓力、濃縮度）的變化而變動的。
（3）鄰近密度物運動軌跡具有隨機性，這種隨機性也影響著可能偏差值Ep。