刚玉陶瓷重介旋流器与普通钢件旋流器的区别

水力旋流器是在水介质中根据大小不同的固体颗粒在离心力作用下沉降速度不同进行分级的。

水力旋流器具有结构简单、无运动部件、操作强度大、造价便宜、维修方便、分级效率较高等优点，在国内外为选矿厂和非金属矿产加工厂广泛采用。

一、构造和工作原理

水力旋流器是一个上部为圆柱形，下部为圆锥形的筒体，中间插入溢流管。在筒体上部的周壁上装有与筒壁成切线方向的进料管，在圆锥形筒体下部装有底流管，如图5-10所示。

料浆在压力作用下经进料管沿切线方向进入筒体。在筒体中料浆作旋转运动，料浆中的固体颗粒在离心力作用下，除了随料浆一道旋转外，还沿着筒体的半径朝远心的方向发生沉降，粗颗粒的沉降速度大，很快就到达筒体内壁并沿着内壁下行至圆锥部分，最后从底流管排出，称为沉沙。细颗粒的沉降速度小，当它们还未接近筒壁，仍处在筒体的中心附近时，就被后来的料浆所排挤，被迫上升到溢流管排出，称为溢流。这样，粗细不同的颗粒就分别从底流和溢流中收集，从而实现了分级的操作。

二、水力旋流器中固体颗粒的运动

料浆经进料管沿切线方向进入水力旋流器后，形成了三种不同的运动；绕水力旋流器中心旋转的切向运动，由周边向中心移动的径向运动以及从底流管和溢流管排出的轴向运动。因此，在水力旋流器中，固体颗粒也有三种不同的运动，即切向运动、径向运动和轴向运动。其中切向运动和轴向运动的速度及其分布可看作同液体的情况是一样的，只有径向运动不同。固体颗粒的径向运动是由液体的径向运动以及颗粒在离心力作用下，沿半径朝远心方向运动的二者合成。作用在颗粒上的离心力随颗粒所在位置半径的增大而减少，而液体的径向速度则随半径的增大而增大。由于随半径的变化，离心力的变化较大而液体径向速度的变化较小，因而在离心力较小的周边，将留下粗的固体颗粒，细的颗粒则被液体的径向流动带到半径较小的地方，在那里，颗粒的沉降速度与液体的径向速度大小相等，方向相反。由于这种原因，在水力旋流器中就出现颗粒按其粗细不同而分布在不同半径处的现象，最粗的颗粒靠近器壁积聚，较细的颗粒则离开器壁并按其粒度不同相应地分布在不同半径处。此外，不同密度的颗粒也要分离，密度大的颗粒集中在器壁处，密度小的颗粒则分布在中心附近。

这样，由于轴向运动的存在，分布在轴向速度为零的锥面以外的颗粒，将下行至底流管而成为沉沙，处在同一锥面以内的颗粒，就作为溢流从溢流管排出。如图5-11所示。

图5-10　水力旋流器

1-给矿管；2-圆柱外壳体；3-溢流管；4-锥形容器；5-排矿口；6-导管

三、主要参数的确定

1.生产能力对于国内外采用的锥角为20°的水力旋流器，生产能力

非金属矿产加工机械设备

式中　θ——水力旋流器的生产能力（m3/h）；

di——进料管的相当直径（m）；

d0——溢流管直径（m）；

△p——进料管与溢流管中料浆的压力差（Pa）。

所谓进料管的相当直径是指与进料口横截面积相等的圆的直径。设A为进料口的横截面积，则有

非金属矿产加工机械设备

对于锥角不是20°的水力旋流器，须乘以校正系数

非金属矿产加工机械设备

式中　k——锥角校正系数；

α——锥角（sr）。

图5-11　水力旋流器中料浆运动速度分解图

a-水力旋流器内的切向速度；b-水力旋流器内的径向速度；c-水力旋流器内的轴向速度1-空气柱；2-溢流管；3-筒体

2.界限粒径

在水力旋流器中，如果在半径r，高度为h的圆柱面上，液体的轴向速度正好等于零，那么，一切直径大于δ的颗粒都应成为沉砂，而直径小于δ的颗粒都将成为溢流，直径等于δ的颗粒就是水力旋流器分级的界限颗粒，直径δ就称为界限粒径。

通过对大量实际操作数据的整理，得到以水为介质的水力旋流器计算界限粒径的实用公式：

非金属矿产加工机械设备

式中　δ——界限粒径（m）；

D——水力旋流器直径（m）；

d0——溢流管直径（m）；

du——底流管直径（m）；

△p——水力旋流器进口压力（Pa）；

T——料浆中固体颗粒的质量百分数（%）；

ρs——颗粒的密度（kg/m3）；

ρ——液体的密度（kg/m3）。

必须指出，实际上在溢流中还有5%左右的颗粒，其直径为计算值的1.5～2倍。

3.进口压力

由式（5-25）和式（5-28）可知，水力旋流器的进口压力影响其生产能力和界限粒径。进口压力增大则生产能力增加，界限粒径减小。为了得到细粒的溢流，有时会用较大的进口压力。但是，随着进口压力增大，动力消耗增加很多，水力旋流器磨损加剧。实际上，用增大进口压力的方法来满足生产能力和界限粒径的要求是不经济的。

进口压力一般按界限的大小在30～200kPa之间选取。

为了得到良好的分级效果，最重要的是要使进口压力保持稳定。进口压力波动会引起分级效率的降低，在沉沙中会混入大量的细小颗粒，进口压力愈低，压力波动的影响愈大。为了使进口压力稳定，最好的办法是采用高位槽自流给料。

4.直径

水力旋流器的直径与生产能力、界限粒径有关。直径的选择应根据界限粒径的大小而定。直径大的水力旋流器有较粗的溢流，如要得到细粒的溢流，应当采用直径较小的水力旋流器，在这种情况下，为了满足生产能力的需要，可将几只旋流器并联使用。

作为细物料分级用的旋流器，其直径通常是50～150mm。根据情况的不同，也有用直径为10～15mm的旋流器。

水力旋流器圆柱形筒体的高度一般为直径的0.5～1.5倍。

5.溢流管直径

溢流管直径的变化影响到水力旋流器的所有工作参数，一般取为旋流器直径的0.2～0.4倍。溢流管直径在旋流器的调整阶段选定，投入操作后不再改变。

溢流管插入深度会影响旋流器的溢流粒度。插入深度增加，溢流粒度变细，但插入深度以圆柱形筒体的下部边缘为界，如超过下部边缘增加插入深度，溢流反而变粗。

6.底流管直径

底流管直径变化对水力旋流器的生产能力几乎没有什么影响。

底流管直径的减小会产生以下情况：

（1）在沉沙中固体含量增加到某一极限之前，随着底流管直径的减小，沉沙中固体含量增加，但当固体含量已增加到一极限值（80%～82%）后，继续减少底流管的直径，不会使沉沙中固体含量进一步增加，旋流器反而被沉沙堵塞，失去分级作用。

（2）增大溢流粒度。

（3）增大溢流的生产率，相应地减少了沉沙的生产率。

（4）分级效率增加到最大值后降低。

底流管的直径为溢流管直径的0.2～0.7倍。设计时应设计一个可以调节孔径的底流管，以便调整时能找到分级效率最大的合适尺寸。

7.进料管的相当直径

进料管的相当直径可在下面的范围内选取：

0.5d0＜di＜d0

8.锥角

实践证明，作为分级用的旋流器，合适的锥角为20°左右。对于稀薄的料浆，为了得到细粒的溢流，可以采用较小的锥角。

四、使用

1.溢流导管

水力旋流器的溢流要通过导管送出，溢流导管是旋流器和贮浆设备的联接部分，对旋流器的操作有较大影响，在任何情况下，导管直径都应大于溢流管直径。

如果经过导管往旋流器中心部分吸入空气，那么会发生导管时而充满料浆，时而不充满的现象，在这种情况下，旋流器出现脉动式的运作，分级效率大大降低。

为了使旋流器能正常操作，必须在其中心部分保持恒定的真空度。中心部分出现正压时，会使空气柱消失，并有大量料浆进入沉沙；真空度过大，又会引起部分沉沙吸到溢流中去。因此，通过调整工作，使空气柱的真空度保持恒定，消除脉动运作的现象。

2.调整底流管

改变底流管直径，在满足对溢流和沉沙粒度要求的前提下，使分级效率达到最大值。

旋流器正常操作时，沉沙应成伞状排出，这样，空气可从底流管中心处吸入，已分级的粗颗粒将自由排卸，固体浓度可以达到50%（质量分数）以上。沉沙口太少，则会形成所谓“绳索”状态，形成与沉沙口直径相等的非常稠密的矿浆流，空气旋涡可能消失，分级效率会下降，粗粒物粒将通过溢流管排出。排砂孔太大，会形成较大的中空锥形，底流将变得太稀，过多的水带出本应排入溢流的未分级的细颗粒。

旋流器在工作中的主要毛病是底流管或进料管堵塞。如果沉沙停止排出而溢流继续不变，并且在进料管道上安装的压力表读数没有变化，这就说明底流管已被堵住；如溢流显著减少或停止排出，压力表读数稍有增大，就证明进料管堵塞。

3.磨损问题

料浆在水力旋流器中以很高的速度旋转，对器壁有强烈的研磨作用，磨损最大的地方是圆锥形筒体靠底流管的附近，特别是底流管本身。进料管与圆柱形筒体也有较大的磨损。

进口压力对旋流器的磨损速度有很大影响，据资料介绍，在进口压力为170～200kPa的工作条件下工作，旋流器的使用寿命为7～10昼夜；在进口压力为50kPa左右工作，其寿命增加到两年以上。

为了减少磨损，延长使用寿命，多半使用耐磨材料来制造旋流器，当然，在不同部位，由于摩擦情况不同，对材料的选用应有区别。

对非金属矿产加工，为了防止铁质污染，旋流器通常用陶瓷、铸石等材料制造，也可以用铸铁制成外壳，而在里面衬以橡胶等材料。现有以聚胺脂材料制作旋流器，其耐磨性比铸铁提高四倍以上。如图5-12所示。

水力旋流器的规格和主要技术性能如表5-10。

表5-10　水力旋流器的规格和主要技术性能

为了提高生产能力，可把若干个小旋流器联成一个环形组，共一个给矿管呈径向配置确保均匀给矿。例如将90支直径为10mm的陶瓷旋流体并联安装在一个密闭的不锈钢容器中，旋流体产生的加速度为地球重力加速度的4500倍，每只处理量为200～250L/h，对高岭土矿浆进行超细分级，5μm含量达95%以上，2μm含量达88%。该机没有旋转零件，运行可靠，耐腐蚀，与WL-350离心机相比分级效果好，处理量大，当浓度为20%时，生产力为6t/h干料。结构图如5-13所示。

图5-12　聚胺脂旋流器外形图

图5-13　组合水力旋分机示意图

该装置的技术参数如表5-11所列。

表5-11　组合水力旋流器的主要技术参数

河北耐磨陶瓷衬板耐磨陶瓷片是以AL2O3为主要原料，以稀有金属氧化物为熔剂，经一千七百度高温焙烧而成的特种刚玉陶瓷。

耐磨陶瓷片性能特点

1. 硬度大 其洛氏硬度为HRA80-90，硬度仅次于金刚石，远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能。

2. 耐磨性能极好 其耐磨性相当于锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。根据我们十几年来的客户跟踪调查，在同等工况下，可至少延长设备使用寿命十倍以上。

3. 重量轻 其密度为3.5g/cm3，仅为钢铁的一半，可大大减轻设备负荷。

4. 粘接牢固、耐热性能好 耐磨陶瓷片采用耐热强力胶粘贴在设备内壁。在350℃下可长期运行不老化，用于粘固型产品的无机粘合剂耐温750℃。粘接剂耐温性能和粘接力性能指标在国内遥遥优秀。

5.适用范围广 适合火电、钢铁、冶炼、机械、煤炭、矿山、化工、水泥、港口码头等企业的输煤、输料系统、制粉系统、排灰、除尘系统等一切磨损大的机械设备上，均可根据不同的需求选择不同类型的产品。我公司拥有一流的施工防磨队伍，精工细作，所进行的耐磨陶瓷防磨工程均质量优良，为出现陶瓷炸裂和脱落现象，解决了陶瓷防磨贴合不老的技术难题。

    工业设备防磨材料主要有：耐磨陶瓷涂料、ZTA陶瓷、ARZ陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅、高分子衬板、金属复合衬板、铸石、耐磨钢、耐磨胶泥、高铬合金衬板等复合材料。其中内衬氧化铝陶瓷以其高耐磨性、高硬度、耐氧化、耐腐蚀性好和极高的耐高低温强度性能,已成为一种应用最广泛耐磨材料。

    用途最广泛防磨材料主要是氧化铝耐磨陶瓷、ZTA陶瓷、耐磨钢和耐磨涂料！

    耐磨陶瓷主要应用在火电行业、钢铁行业、水泥建材行业、冶炼行业、机械行业、煤炭行业、矿山行业、化工行业、有机硅行业、煤化工行业、港口码头、有机硅、洗煤厂、粉磨站、混凝土搅拌站、汽车制造等磨损严重的行业。

耐磨陶瓷广泛使用在火电、钢铁、冶炼、水泥、机械、煤炭、矿山、化工、港口码头等磨损严重的行业。

(一) 用于中低温气力（风力）输送系统的—精城直粘型系列（NMC-Z，5mm厚）

用于350℃以下气力（风力）输送粉末设备作为防磨内衬

旋风筒筒体及进出口风管、选粉机壳及锥体、循环风机壳体、立磨出口风管、立磨选粉机导向叶片

1、产品构造

将精城氧化铝陶瓷用无机耐高温粘合剂直接粘贴在设备内壁的钢板上，经加温固化，形成牢固防磨层。该产品适合气力（风力）输送粉体，在350℃以下的高温环境下长期运行不老化，不脱落。

2、旋风筒，针对旋风筒的工况，我们推荐采用NMC-Z型耐磨陶瓷。NMC-Z1型耐磨陶瓷是用无机耐高温粘合剂GWJ-350将特种氧化铝陶瓷错位粘贴在设备内壁的钢板上，经过加温固化，形成牢固防磨层。该产品适合气力输送粉体，在350℃以下的高温环境下长期运行不脱落。

3、选粉机壳及立磨选粉机导向叶片

(二)高温气力输送系统防磨产品--精城粘固型系列（NMC-G）

适用于300℃～700℃以上高温环境，或动态运行离心力大的设备

增湿塔进\出口管、篦冷机至电收尘器管道、篦冷机至煤磨风管、旋风筒

蓖冷机至沉降室管道、沉降室内壁、立磨选粉机回粉内锥体

1、产品构造

粘固型产品是为解决温度高、冲击大或动态运行等工作条件恶劣的设备磨损问题而设计的，陶瓷的固定方式综合利用了粘胶和机械焊接方法。

2、高温风管

余热发电管道、篦冷机至收尘器管道等用于输送夹杂硬质颗粒的高温气体，其特点是温度高、流速高、颗粒硬度高，设备磨损严重，特别是弯头部分，一般不到一年就磨穿。根据理论及实践模拟研究发现，钢铁在高温下分子比较活跃，比常温或低温更易磨损，因此部分弯头也就成为薄弱环节。因为设备一般在高空支架上，检修非常不方便，影响设备的安全使用，停机检修又严重影响产量。

一般的解决办法是被动修补或覆浇注料，这些方法虽然能一定程度上延长设备使用寿命，但效果有限。实践证明，内壁装贴耐磨陶瓷是最好的解决办法，可延长设备寿命20倍以上，但因为此部分温度高，关键是解决陶瓷在高温下不脱落问题。精城根据多年实践，从国外引进先进工艺，将陶瓷固定方式由传统的单纯粘贴改为耐高温无机粘合剂粘贴、拱接和螺柱焊接三重固定，将使用温度提高到750℃，彻底解决了陶瓷在高温下的脱落问题，可靠性大大增强，一般可延长设备寿命20倍以上。

(三) 精城胶粘型系列（NMC-J）

用于中低温环境下（150℃）物料输送设备作防磨内衬，可承受一定物料冲击。

?各种入磨溜槽、提升机溜槽

1、产品构造

对于受到大块物料冲击的设备和部件用普通的陶瓷片难以承受物料强力的冲击，容易出现陶瓷碎裂或脱落现象，而用金属基的耐磨材料又达不到耐磨性要求，如料斗、溜槽等。胶粘型耐磨陶瓷衬板兼备了陶瓷的高耐磨性和橡胶的抗冲击性，同时采用胶粘和螺栓连接双重固定保证受到强力冲击时也不会脱落。

将小方块特种陶瓷片镶嵌在特种橡胶内，构成方形耐磨橡胶衬板，再使用高强度有机粘合剂将衬板粘接在设备的内壳钢板上，形成坚固且有缓冲力的防磨层。为便于安装及维护，亦可设计带螺栓衬板。我公司可根据客户提供的溜槽图纸设计内衬衬板规格，保证安装质量，并可制作各种溜槽，实现整体交货。

 2、采用耐磨陶瓷二合一衬板，防磨并且解决抗冲击，有两种形式：

  一是耐磨陶瓷和钢板的复合，采用沉头螺栓固定或者焊接固定到设备里；

  另一种是橡胶和陶瓷的复合，采用冷粘胶粘接到溜槽落料斗里。

(四) 精城高温抗冲击型（NMC-WK）

用于安装在工作温度高、物料大、冲击力强的设备上作防磨内衬。

 立磨进料溜槽、三次锁风阀阀板、各种高温溜槽、V选打散板、辊压机扬料板、进辊压机溜槽、三次风阀板。

1、产品构造

将球面或平面陶瓷用耐高温橡胶硫化在钢板上，然后用穿透式螺栓透过陶瓷的螺孔焊接在钢板上，螺栓上面再旋上陶瓷盖。

根据工作环境不同，可更换缓冲层材料，以使耐温性能和抗冲击性能获得最佳的平衡，如将耐高温橡胶更换为石棉，可使产品在500℃的高温及重冲击、重磨损的条件下使用。

(五)精城风机叶轮及壳体防磨

1.解决方案

1)在叶片的严重磨损区域嵌贴燕尾瓷块；

2)在后盘与叶片接合焊缝处沿叶片型线嵌贴L型瓷块；

3)在叶片进风口处用U型瓷块加强；

4)在护盘螺帽上粘贴陶瓷帽，并打入螺钉固定；

2.循环风机蜗壳防磨处理

采用NMC-Z型耐磨陶瓷，耐磨陶瓷是用耐磨陶瓷专用有机粘合剂保证使用寿命为5年。

（六）精城耐磨陶瓷滚筒包胶

 耐磨陶瓷包胶传动滚筒是以表面有暗格刚玉陶瓷为抗磨损层，以增加其表面摩擦力，以具有耐磨橡胶著称的聚氨基甲酸乙酯为硫化层，再用进口高强度胶粘剂粘接而成。正常使用寿命是橡胶包胶滚筒的10倍以上。

  1.火电行业

输送系统防磨：耐磨陶瓷滚筒包胶；

块料输送系统防磨：斗轮堆取料机筒体及轮盘、皮带头料斗、原煤斗、给煤机闸板、落煤管、磨煤机出口斜管；

气力输送系统防磨：磨煤机筒体、磨煤机出口至分离器、回粉管、送粉管、除尘管、烟道壁、排灰管、排渣管、脱硫管；

超高温设备防磨：燃烧器方喷管、W火焰喷燃器锥体、尾部烟道、空预器挡板、空预器支撑杆、磨煤机静环；

  2.钢铁行业

输料系统：斗轮机圆盘，料斗，料仓，皮带机裙板，台车三通斗，受料斗、陶瓷滚筒包胶；

配料系统：混合料仓，一次混合圆筒，二次混合圆筒，混合圆盘，拌料筒刮刀，造球盘；

烧结系统：振动筛下选矿料斗，原料运输溜槽，旋风收尘器及管道，风机叶轮；

  3.水泥行业：

石灰石破碎系统和原燃料预均化系统：溜槽，料斗，陶瓷滚筒包胶；

生料磨系统：选粉机导流叶片，选粉机锥体，立磨至旋风筒管道，旋风筒，燃料磨（钢球磨），选粉机壳体，内锥体，煤粉管道

燃料磨（钢球磨）：选粉机壳体，内锥体，煤粉管道，回粉管

  4.港口行业

泊位固定漏斗，斗轮机固定漏斗，皮带机转运站固定漏斗，卸船机料斗、陶瓷滚筒包胶

  5.冶炼行业

输料系统：头部溜子，料仓（中间仓，尾仓），振动筛料槽，焦炭斗，计量斗、陶瓷滚筒包胶；

配料系统：配料斗，一次（二次）混合机

焙烧系统：单仓泵焙砂管，配料斗，灰斗，中间仓料斗

  6.化工行业：输料系统：料斗，料仓  除尘系统：除尘管道、弯头，风机机壳及叶轮，旋流器、陶瓷滚筒包胶；

  7.煤碳行业：输煤系统：溜槽，料斗，料仓

洗煤系统：有压旋流器，无压三产品重介质旋流器，无压四产品重介质旋流器，浓缩旋流器组  输料系统：管道，弯头，管道，料斗，料仓，分配口、陶瓷滚筒包胶；

  8.矿业行业：

输料系统：陶瓷料斗料仓、陶瓷滚筒包胶；

  9.有机硅行业

物料输送管道、陶瓷旋风除尘器、陶瓷弯头、陶瓷三通、陶瓷直管、陶瓷滚筒包胶；

   精城taoci具拥有以下设备防磨的丰富经验，特别是重磨损的设备防磨，主要有耐磨陶瓷管、陶瓷耐磨管、耐磨陶瓷衬板、重介旋流器、旋风分离器、耐磨陶瓷滚筒包胶、耐磨陶瓷二合一衬板、耐磨陶瓷三合一衬板溜槽、溜槽、料斗、管道等。

关键词：ZTA、ZTA陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、陶瓷弯头、陶瓷耐磨管、耐磨陶瓷衬板、重介旋流器、旋风分离器、耐磨陶瓷滚筒包胶、耐磨陶瓷二合一衬板、耐磨陶瓷三合一衬板溜槽、管道等等。只要应用于火电、钢铁、水泥建材、冶炼、机械、煤炭、矿山、化工、有机硅、煤化工、煤制油、港口码头等磨损严重的行业。