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山川重工介绍大型浮选机的设计和开发

从2000年开始,国内首次将计算机数值模拟的方法用于浮选设备研究,对大型浮选机的结构及不同操作条件下的流体动力学特性进行计算流体力学模拟,创建了我国浮选机CFD模拟和仿真技术。经过多年的研究探索,逐步形成了独特的浮选设备研制技术路线和手段。大型浮选机研制的关键在于设计可达到和满足所需流体动力学状态和满足泡沫输送要求的叶轮定子系统和槽体结构。

1、槽体设计

对于充气式浮选机,由于不需要靠叶轮造成负压来吸气,槽体可适当加深,这有利于增加气泡与矿粒碰撞机会,减小叶轮直径,降低功耗,形成平稳的泡沫区和较长的分离区,减小占地面积,减少基建投资。大型浮选机槽体载面设计为圆形,其对称性可提高充气的分散度和矿浆表面的平稳度,可改善浮选机的效率。为避免槽底矿砂堆积,将槽底设计为锥底形,有利于粗重矿粒向槽中心移动以便返回叶轮区再循环,减少矿浆短路现象。

2、叶轮设计

叶轮是机械搅拌式浮选机最主要的部件,它担负着搅拌矿浆,循环矿浆和分散空气的作用。采用后倾叶片,高比转速叶轮,流量大,压头低,符合浮选机流体动力学的要求。因此,该大型浮选机的叶轮设计成叶片后向、高比转速离心式,并在叶轮中心配以空气分配器,预先分散空气,提高叶轮弥散空气的能力。叶轮参数是通过理论计算和小型试验取得合理参数后,通过以浮选机内平均叶轮搅拌雷诺数相等,基于逐步回归和相似放大为核心的趋势外推浮选设备放大理论和方法得出。

3、定子设计

根据大型浮选机的设计原则,定子应有利于将叶轮产生的旋转矿流变成径向矿流,形成细微空气泡,稳定液面,防止翻花并降低能耗。该浮选机采用了低阻尼直悬式定子,安装在叶轮周围斜上方,由支脚固定在槽底。定子下部区域周围的矿浆流通面积增大,消除了下部零件对矿浆的不必要干扰,有利于矿浆向叶轮下部区域流动,同时降低了矿浆循环阻力及动力消耗,增强了槽体下部循环区的循环强度和固体颗粒的悬浮能力。叶轮中甩出的矿浆—空气混合物可顺利进入矿浆中,空气分散效果好。定子的关键参数为直径,亦通过放大方法计算。

4、泡沫槽设计

泡沫回收是评价大型浮选机分选性能的重要指标。大型浮选机单槽容积较大,无论是泡沫层厚度还是泡沫输送距离相对较中小型浮选机既厚且长,不能及时回收将影响浮选指标。大型浮选设备采用了创新的双泡槽、双推泡锥的设计,即靠近槽体边缘的泡沫从外泡沫槽溢流出去,而靠近中间的泡沫则通过泡沫槽溢流出去,这样就把泡沫一分为二,既缩短了泡沫输送距离,又减少了局部停滞。

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