水力旋流器的应用,最早是从固液分离开始的。经过国内外许多学者近百年的
研究,已建立起较为完善的固-液旋流分离的理论体系。有关固-液水力旋流器的分离性能和数学模型,可参见国内外大量的文献,在此不再赘述。这里重点介绍充气型固-液水力旋流器的研究进展。
固-液水力旋流器中充入气体,最早是由美国的Miller在 20 世纪 80年代初提出来的。他设计了一种叫“Air Sparged Hydrocyclone(ASH)” 的水力旋流器,用于泥浆的浮选。将固-液水力旋流器的筒壁做成双层结构,使之形成一个密闭的气室,内壁上均匀分布一些小孔,气体由压缩机压入气室,经过内壁上的小孔进入旋流器内,在内部压力梯度的作用下,这些小气泡携带细小颗粒,向中心运动,从溢流口排出,其它重质成分由下部底流口排出。实验结果表明,充气条件下可使细小颗粒的回收率提高 30%;他们用X射线断层扫描技术对ASH的流态分布进行了研究,结果表明空气核直径的大小同A*成反比,与Q*成正比。在国内,也对充气型固-液水力旋流器进行了研究,他们所设计的充气型固-液水力旋流器结构形式与Miller的ASH基本相同。
他采用充气型固-液水力旋流器来提高大密度、小粒径颗粒的回收率。认为:① 充气水力旋流器结构及操作参数,对 0.037mm粒级物料中铜矿物在溢流中的回收率的影响程度从大到小的顺序为:底流口直径→进料压力、溢流口直径→充气量。溢流管插入深度过浅或过深都不利于细粒级有用矿物分进溢流。
浮选药剂用量的增大,能使更多较粗粒级的疏水性矿物分进溢流,但同时降低了分选过程的选择性。充气水力旋流器更适宜处理较低浓度的矿浆。② 充气水力旋流器具有将入料中疏水性矿物充分分选出来的能力。由改进型充气水力旋流器与普通水力旋流器串联组成的新型分级系统,在细磨回路中能有效地避免大密度有用矿物过磨,并把去精选的矿石粒度控制在有效浮选粒度范围之内,从而达到提高有用矿物回收率的目的。