基于旋流器在氧化鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

摘 要：鋁作為生產(chǎn)鋁合金、汽車以及飛機(jī)等工業(yè)品的金屬材料，作為生產(chǎn)鋁的原料，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展非常重要。我國(guó)擁有較豐富的鋁土礦資源，因此氧化鋁行業(yè)發(fā)展迅速，在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中如何生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)氧化鋁是非常重要的。本文探討的是基于旋流器在氧化鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞：氧化鋁；旋流器；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.019

現(xiàn)下國(guó)家對(duì)氧化鋁的要求越來越嚴(yán)格，其原因，一是因?yàn)閲?guó)際市場(chǎng)的變化，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)涌進(jìn)越來越多的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的氧化鋁對(duì)國(guó)內(nèi)造成刺激，二是國(guó)內(nèi)自身必須改善條件進(jìn)行創(chuàng)新。傳統(tǒng)工藝不能滿足生產(chǎn)要求。砂狀氧化鋁生產(chǎn)中最基本的就是要對(duì)其進(jìn)行分級(jí)，在此條件下，旋流器在其中的應(yīng)用就至關(guān)重要。

1 什么是旋流器

旋流器是利用壓力流體進(jìn)而產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)的裝置。在選礦中，主要的用途就是進(jìn)行分級(jí)、分選、濃縮以及脫泥，因此，旋流器的類型較多，按照其功能就可分為分級(jí)旋流器、脫水旋流器、濃縮旋流器以及脫泥旋流器等。本文介紹的旋流器是在氧化鋁生產(chǎn)中對(duì)氧化鋁進(jìn)行分級(jí)作用的工具，在其中至關(guān)重要。在氧化鋁的生產(chǎn)中，若想生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，那么旋流器在其過程中不可或缺。

2 工作原理

旋流器是利用離心力場(chǎng)，加速礦漿中固體顆粒沉降和強(qiáng)化分離過程的有效分離設(shè)備，是由上部筒體和下部錐體兩大部分組成的非運(yùn)動(dòng)型分離設(shè)備。當(dāng)?shù)V漿以漸開線或切線或螺旋線方式由進(jìn)料管射入旋流器筒體后，形成強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于料漿中的顆粒受到的離心力、向心浮力、液體曳力不同，大部分密度小的或者粒度細(xì)的料漿從旋流器的溢流管排出，密度大的或者粒度大的料漿從旋流器底流口排出，達(dá)到分級(jí)分離的目的。

旋流器中的流體運(yùn)動(dòng)主要是三維速度場(chǎng)，其中的切向速度對(duì)其中的分離影響最大。

3 旋流器結(jié)構(gòu)及材料

（1）水力旋流器直徑：生產(chǎn)能力和分離粒度隨著直徑增大而增大。

（2）入口直徑Di：入口的尺寸對(duì)處理能力、分級(jí)粒度、分級(jí)效率均有影響。比例Di=（0.21- 0.25）D。

（3）錐角：錐角減，分級(jí)粒度變細(xì)，錐角加大，分級(jí)粒度變粗。對(duì)細(xì)粒物料分級(jí)，通常取8～14°；粗粒分級(jí)濃縮，通常在19～35°。內(nèi)部的流體阻力隨著錐角的加大而增加。進(jìn)料壓力一樣條件下，由于流體阻力增加，其生產(chǎn)能力要降低。分離粒度隨其錐角的加大而增加，整體分離效率降低，而底流中混入的細(xì)顆粒較少。

（4）溢流管直徑：直徑變大，溢流量變大，溢流粒度變大，底流中細(xì)粒級(jí)變少，底流濃度增加。取值范圍Do=（0.2- 0.4）D。

（5）溢流管插入深度：插入淺分級(jí)粒度變細(xì)；插入深分級(jí)粒度變粗；通常溢流管插入深度h=（0.3-0.7）D。

（6）沉砂口直徑d：沉砂口直徑變大，分級(jí)粒度變細(xì)，沉砂口直徑變小，分級(jí)粒度變粗。取值范圍d=（0.15- 0.25）D。

（7）錐比：錐比是設(shè)計(jì)旋流器的主要參數(shù)，錐比取值范圍在（0.35～0.65）D。

（8）內(nèi)襯材料分為：碳基重結(jié)晶；耐磨橡膠；剛玉；聚氨酯。

4 旋流器的選擇

在氧化鋁的生產(chǎn)過程中，如何選擇旋流器是一件十分重要的、有難度的事，它需要計(jì)算各個(gè)參數(shù)，包括主要參數(shù)，例如產(chǎn)能參數(shù)、循環(huán)負(fù)荷參數(shù)等，還有旋流器的尺寸要求，然后進(jìn)行分析和對(duì)比，擇優(yōu)選擇，尋找出更適合的旋流器。

旋流器產(chǎn)能大小的指標(biāo)是由旋流器的產(chǎn)能參數(shù)決定的。但產(chǎn)能參數(shù)除了與旋流器的臺(tái)數(shù)有關(guān)之外，還必須與磨機(jī)相適應(yīng)，如果磨機(jī)擁有很高的產(chǎn)量，就可以對(duì)旋流器的數(shù)量進(jìn)行搭配，也就是說可以使用兩臺(tái)或者多臺(tái)的旋流器進(jìn)行自由組合搭配。所需旋流器的使用臺(tái)數(shù)為n=Qm/qm，式中，n為旋流器實(shí)用臺(tái)數(shù)；Qm為 本作業(yè)的礦漿體積流量；qm為查得的單臺(tái)旋流器生產(chǎn)能力。這種方式，不但可以提高我們的工作效率，更能大大地提高產(chǎn)量，是可以對(duì)旋流器數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化選擇的良好途徑。

循環(huán)負(fù)荷參數(shù)指標(biāo)，是根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和形式進(jìn)行設(shè)定。我們可以通過高循環(huán)量的研磨來改善，將其提升為生產(chǎn)量的3倍，并多次循環(huán)研磨，將較細(xì)的物料快速的分離出來。我們可以根據(jù)具體的需要，通過循環(huán)負(fù)荷參數(shù)來計(jì)算出處理量對(duì)旋流器進(jìn)行選擇。

由基本校正分離粒度與旋流器直徑的關(guān)系查得與其相應(yīng)的旋流器直徑。整理得出的計(jì)算公式為：D=0.024d1.5250cP0.43（-）0.76（1-0.019Civ）2.17。式中，D為旋流器直徑；d50c為校正分離粒度；P為給礦壓力；、為礦石和介質(zhì)的密度；Civ為給礦礦漿體積濃度。在選定了旋流器的直徑后，則需要根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合我們的需要和經(jīng)驗(yàn)來確定具體的尺寸，并且也可以根據(jù)具體的情況在生產(chǎn)的過程中進(jìn)行更為具體的調(diào)整與修改。

根據(jù)以上的各項(xiàng)參數(shù)，在氧化鋁的生產(chǎn)過程中，我們需要根據(jù)具體的實(shí)際情況來對(duì)旋流器進(jìn)行選擇，而最適合并且產(chǎn)能在可控范圍內(nèi)越大越好，消耗越小越好是最重要的。

5 總結(jié)

旋流器被廣泛應(yīng)用于氧化鋁行業(yè)中，礦漿制備、除砂、氫氧化鋁分級(jí)處理等都離不開旋流器的使用。旋流器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、產(chǎn)能大、分離效率高、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的目標(biāo)，但旋流器自身沒有可以運(yùn)動(dòng)的部件，它需要靠外部的動(dòng)力泵來提供動(dòng)力對(duì)混合物進(jìn)行分離，它自身只是給混合物提供了一個(gè)能夠進(jìn)行自我運(yùn)動(dòng)及分離的空間和場(chǎng)合。與此同時(shí)，旋流器也有致命的缺點(diǎn)，它的部件磨損十分嚴(yán)重，因此后期所需要的維護(hù)費(fèi)用就會(huì)很高，使用壽命也會(huì)較低。所以針對(duì)這一缺點(diǎn)，我們需要研究如何使用更加耐磨的材料對(duì)旋流器進(jìn)行一個(gè)提升。

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作者簡(jiǎn)介：王暢（1982-），男，河南平頂山人，?？?，助理工程師。