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简述对浮选机叶轮的选择

我们大家应该都清楚,叶轮是机械搅拌浮选机的关键部件,叶轮担负着搅拌并循环矿浆、吸入并分散空气的作用。其设计与制造质量决定浮选机的机械性能与浮选工艺性能。叶轮设计又是决定悬浮能力、空气分散能力(表现为充气量大小;常用单位为按槽子横断面积计算的空气流量,亦即流速)、吸浆能力、动力消耗和液面稳定性的关键。叶轮和定子的组合体称为叶轮-定子系统。

1、叶轮结构的选择;通常叶轮造型是在确定了矿浆循环路线之后考虑的,循环路线的选择着眼于矿粒悬浮。给矿粒度的组成、最大粒度以及重矿物含量直接影响矿粒悬浮。槽体形状也会影响矿粒悬浮,槽体愈深,愈难保证良好的悬浮状态,通常应采用较大的循环流量;槽体愈宽,愈易产生死角,应合理地提高叶轮周边线速度。对于特别容易沉淀的矿浆,如脱了泥的铁精矿、粗粒的长石-石英混合物等,为了造成沿槽底的强烈扰动,要选择是“W”形的循环路线,并相应的降低槽体深度,这样就决定了必须选择锥形叶轮或者锥形棒轮。对于一般的浮选矿浆,循环路线呈“U”形,循环矿浆可以从上方或下方进入叶轮。如果既要求自吸气,又不愿意采用浅槽,则还可以选择双循环路线。在主轮上安装两个独立工作的叶轮,上面的叶轮位于矿浆中部,与带盖板的定子配合,用于吸气及生产气泡;下面的叶轮接近槽底,单纯用于搅拌矿浆。由于叶轮造型种类繁多,在讨论叶轮结构设计及其参数时,以平直叶片叶轮为主。浮选机的叶轮设计与水泵叶轮设计有类似之处。然而,两者的差距是明显的,水流在水泵中沿着规则而又封闭的流道流动,依据水力学原理较容易地推导出流量、压头、功率消耗的计算方式,而浮选中固-液-气三相混合物是在敞开的容器中循环流动,很难在模型研究之间应用理论公式进行预测。设计的参考资料以经验数据为主。

浮选机的叶轮和定子系统可看成是漏气、漏浆的立式砂泵。然而,设计者重视的不是出口压头,而是叶轮出口处矿浆流速。叶轮是一个具有直立径向翘班的圆盘。叶轮旋转时,离心力将叶轮里面的矿浆甩出,在吸浆室与套筒中造成负压吸气,大气从进气管经套筒和吸浆室进入叶轮,槽内矿浆则通过盖板上的一些圆孔进入叶轮叶片,浆、气在叶轮中良好的混合,离开叶轮时,形成气泡。应该指出,槽内矿浆还可以通过叶轮的叶片与盖板平面之间的缝隙从周边回流到叶轮中,回流矿浆的体积流量明显地影响吸浆室的真空度。因此,轴向间隙不宜超过规定值。选定叶轮造型之后,再考虑合理的定予结构。

2、叶轮直径;(1)搅拌力要适中,不应在槽内造成较大的速度头(叶轮圆周速度)。这是因为速度头大会造成分选区不稳定、液面翻花,影响气泡矿化,降低有用矿物的回收,同时增加了不必要的功率消耗。(2)通过叶轮的矿浆循环量要大,这有利于矿粒悬浮、空气分散和改善选别指标。(3)矿浆在叶轮中的流线合理,磨损轻且均匀。(4)采用结构合理、参数优化的叶轮,在提高选别工艺指标的同时,尽可能降低叶轮圆周速度,达到降低能耗、提高叶轮、定子等易损件的使用寿命的要求。(5)形式合理,结构简单,功耗低。用这种表示方法,在对比不同型号的浮选机时很容易看出各主要尺寸之间的相互关系。

叶轮的线速度是影响机械搅拌式浮选机性能指标的重要参数。叶轮线速度之所以是影响浮选机的重要参数之一,是因为它决定了浮选机的吸气量、气泡分散度、浮选机的功率消耗、浮选机对矿浆的搅拌强度和最大矿浆吸入量等重要指标。根据叶轮的设计原则,矿浆要得到一定的搅拌力,又不应在槽内造成较大的速度头。

3、叶品进端与出端;叶轮轮毂与主轴相连,为便于更换,一般采用锥形孔;当主轴为空心轴时,也采用螺纹连接。轮毂应有一定的厚度,以保证其机械强度。为保护主轴免受矿浆的磨损,轮毂要离开叶片。叶片与轮毂之间留有足够的空隙,以利于矿浆与空气的流动。若不计及叶片厚度,在连续流动的情况下叶片进端与出端的高度之间存在着下列关系;浮选机设计中往往在叶片上方的盖板上设置循环孔,其位置对应与叶片中部,用于引入槽内循环矿浆,这样就增加了进入叶轮叶片的通道面积,此时进端叶片高度可适当减少。为保持矿浆离开叶片时具有向上的垂直分宿舍,叶轮盘常制成皿形,叶片顶部则是水平的。

4、叶片厚度与流道;多数叶轮的叶片呈辐射状布置在叶轮圆盘上。如果定子叶片是径向的,则叶片的一边经磨损后可将叶轮反转,以延长它的使用寿命,否则,叶轮不能反转。

5、叶轮盖板和进浆室;对大多数叶轮采用半封闭设计,在叶轮上方应设置盖板,以保持矿浆流道的闭封性,维持较大的负压,以利于从盖板中央部位上方的进浆室内抽吸矿浆和空气,此外,在浮选机停机时盖板可以阻挡吸浆和空气。此外,在浮选机停机时盖板可以阻挡沉降的矿砂进入叶轮,避免叶轮被“压死”。为保持足够的密封性,叶轮与盖板之间的间隙存在一个最佳值,应该通过试验来确定。

根据我们上述的方法和理论设计的浮选机叶轮在实际应用中达到了很好的效果,搅拌力适中,泡沫层温度,叶轮和定子等易损件的使用寿命有所提高,改善了浮选机的整机性能,是有一定的实际应用价值。

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