氧化鋁生產中旋流器的選取與應用

摘要：在氧化鋁行業中，旋流器被廣泛應用，在除砂、氫氧化鋁的分級處理，以及磨礦、過濾、分解槽排空等工藝流程中都離不開旋流器的應用。既然旋流器的應用這么廣泛，那么如何針對生產中的需求進行旋流器的選取顯得尤為重要，本文通過對旋流器的一些基本知識的了解，結合氧化鋁的工藝流程，進行旋流器的選取。

關鍵詞：氧化鋁；旋流器；磨礦；工藝流程

中圖分類號：TQ133.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-6675（2013）15-

一、旋流器的基本介紹

旋流器是一種利用離心力和重力原理進行分離或分級分選、濃縮物料和進行脫泥的設備，它的應用非常廣泛，在煤炭廠、火電廠、礦山礦石廠、冶金廠以及氧化鋁廠都能見到旋流器的身影。按照旋流器的不同應用領域，將其分為水力旋流器、重介質旋流器、除砂分離旋流器和油水分離旋流器等多個種類。旋流器結構較為簡單，其本身沒有運動部件，常見的結構主要包括筒體（圓形筒和錐形筒）、給料口（也較進料口，根據不同行業在叫法上也不盡相同）、溢流口、導管和沉沙口，在這些工作部件中，比較主要的就是筒體，它的結構決定了水流的旋轉是否能形成中空的漩渦，所以它的結構為上面是中空的圓筒形，下面是倒著的圓錐體與之相連。簡單來說，旋流器就是一個帶有圓柱部分的錐形容器。

二、旋流器的工作原理

旋流器的工作原理是離心力來進行沉降和分離。由于旋流器結構的特點是內部為中空的圓柱體，在工作中，需要進行分離處理的物料或者混合液體在泵體的作用下從給料口進入中空的圓柱體以后就會形成在筒體的內壁上隨著軸心做旋轉剪切湍流運動。在這過程中比較重要的就是，給料口給料的時候是沿著圓柱體的外壁的切向方向，這樣才能得到更大的離心作用。

旋流器在啟動以后，進入到內部的混合物在離心力和重力的共同作用下，就會出現分離現象?；旌衔镏械念w粒由于質量、密度以及大小的不同，在旋轉過程中，受到的離心力、向心浮力和流體曳力的大小就會有所差異，這樣導致顆粒的運動方向就會不同，就會出現顆粒大而又重的會在離心力及重力的作用下，流到旋流器的底部，從沉沙口排出，質量輕的就會受向心浮力和離心力的作用，從上方的溢流口流出，這樣就輕易地將輕重不同的顆粒分離開來。

下面就利用物理學中的離心力公式和重力公式來進一步進行旋流器工作原理的解釋，這樣能更清晰明了一些，離心力公式：F=m*v*v/r，在這個公式中，F代表離心力，m代表顆粒的質量，v代表切向的速度，r代表旋轉的半徑。重力公式：G=mg，G代表重力，m代表顆粒質量。這樣，當顆粒從旋流器的切向進入以后，如果切向速度和旋轉半徑相等，那么質量越大的顆粒受到的離心力就越大，這樣就會使質量大的顆粒沿著旋流器的內壁進行旋轉，再加上重力作用，質量大的顆粒會有很大的重力，所以在旋轉的同時也做向下的運動，在圓錐形的裝置中，這些向下運動的顆粒又受到圓錐型的壓力作用，在軸心會產生由下到上激烈的內漩渦流，軸心位置的氣壓相對于空氣來說是一種負壓狀態，會使底流口處進入空氣，這樣就會形成一個空氣柱，使質量小的顆粒隨空氣柱的向心浮力而上升，從溢出口排除，而質量大就從底部排出。這就是完整的工作過程。

三、旋流器在氧化鋁生產過程中的工藝流程

在氧化鋁的生產過程中，旋流器是與磨機流程相匹配的。具體的工藝流程如下，在磨機將物料研磨之后，出來的便是漿狀的混合物，這些混合物在緩沖泵的作用下，從旋流器的切向方向被緩慢送入旋流器中，旋流器的底流物質再回到磨機的磨頭，重新進行研磨，再進行循環；而溢流口流出的物體沿著溢流槽進行外送，在溢流槽的盡頭，進入另一個工序的時候，還要對流出的物體進行篩選，防止有雜物堵塞機器，造成嚴重的后果。這就是旋流器的一個完整的工藝流程。

四、旋流器的選取

在氧化鋁生產過程中，如何進行旋流器的選擇，不是一件容易的事情，它需要對多個參數進行計算、分析以及比對，才能找出更適合的旋流器。

這些參數包括產能參數、循環負荷參數等主要參數，還包括旋流器的其他一些尺寸的要求。

（一）旋流器的產能參數決定旋流器的產能的大小的指標，除了由旋流器的臺數有關，還要與工藝流程中的磨機相適應，如果磨機的產能很高，那就可以在旋流器的數量上進行搭配，可以使用兩臺或者多臺進行自由組合。這種組合，不但可以提高產能，更加能提高工作效率，是旋流器數量選擇的好的途徑。

（二）循環負荷參數在氧化鋁的生產過程中有一道是礦漿制備工序，它需要根據礦漿磨的形式來選擇循環負荷。在這過程中，礦漿磨的分為兩種，一種是循環負荷較低的管磨，一種是采用高循環量的短磨。管磨一般來說，磨徑要長一些，并且分多個倉體進行研磨，磨出的礦漿相對也均勻，研磨性能好，基本采用15%-30%的低負荷循環工作，如果一旦超出這個負荷，就會導致產能下降，或者是出現磨頭倒料現象。相對于管磨，短磨的磨徑會短一些，但其破碎性能要好些，但由于是單倉作業，所以研磨性能及產能要相對差一些，在進料過程中，也有一定的局限，它為強制型進料，所以磨出的礦漿不均勻，如果想改變這種局面，那就需要進行高循環量的研磨，是普通的2-3倍，經過多次的循環研磨，但同時需要將較細的物料快速分離出來。通過循環負荷參數來根據具體需要進行旋流器的選擇。

（三）在旋流器的直徑定好后，根據實際需要和經驗來確定具體的尺寸，在實際生產過程中也可以根據具體的情況進行具體的調整與修改。針對上述的各項參數，在氧化鋁生產過程中，根據實際的具體情況進行旋流器的選擇，最主要的選擇依據就是適合并且產能在可控范圍內越大越好，消耗越小越好。

五、結論：

綜上所述，旋流器本身沒有運動部件，它所要分離的混合物的動力是靠外部的動力泵（緩沖泵）提供的，它只是給這些混合物提供了一個可以進行自我運動及分離的空間和場所。與其他的分離設備相比，旋流器具有自身的優勢，比如結構簡單、占地面積小、產能大、分離效率高和易實現自動化控制等優點，所以才會在大多數的行業中具有一席之地。凡是都有兩面性，其本身的缺點也是它的致命點，那就是部件的磨損比較嚴重，在后期的維護費用就相對較高，使用壽命也因此而減少。所以針對此缺點，就需要在科研發面著手，如何用更加耐磨的材料進行旋流器的更新換代，是一個新的課題和發展趨勢。目前，旋流器內襯已經開始用高純氧化鋁陶瓷或者聚安酯來進行新的嘗試，這種提高會大大延長旋流器的使用壽命，尤其是沉沙嘴的壽命。隨著科學的不斷發展，研發技術水平的提高，新型的耐磨材料會不斷地出現，這樣，旋流器的使用壽命延長了，就會使其在更多的領域進行開拓和發展。

參考文獻：

[1]龐學詩.水利旋流器技術與應用[M].中國石化出版社，2011.

[2]成瓊文，李小斌等.氯酸鈉溶液的粘度[J].中南大學學報，2005，2.

[3]邵濤，劉峰.新型無壓給料三產品重介質旋流器的模擬研究[J].選煤技術，2008，（3）：12.