[发明专利]自吸气浮选机叶轮及自吸气浮选机

说明书

本发明公开了一种自吸气浮选机叶轮及自吸气浮选机，包括中心轮毂(9)和多个叶片(2)，叶片(2)周向均布固定于沿中心轮毂(9)外圆柱面，与中心轮毂(9)轴向平行设置；所述的叶片(2)设有功能参数影响部，调节叶片的功能参数；提供了一种基于各区域叶片面积影响分析的自吸气浮选机叶轮设计方法，调节浮选机的吸气能力、泵吸能力和能耗，在叶轮线速度一定的约束条件下，可以单独调节吸气量、循环量或控制设备运转能耗。可有效解决自吸气浮选机特别是大型自吸气浮选机粗颗粒沉积问题，同时改善矿物颗粒的搅拌混合效果。吸气量提高，配合矿浆循环量增加，使得矿物颗粒和气泡碰撞概率增加，有助于提升选别性能。同时，可以满足对于大吸气量矿物分选的要求。

技术领域

本发明涉及一种机械结构技术领域，尤其涉及一种自吸气浮选机叶轮及自吸气浮选机。

背景技术

浮选机是实现矿物浮选分选的主要设备，在浮选机内通过叶轮的搅拌作用均匀悬浮、分散矿浆中的矿石颗粒，在促进空气形成微小气泡的同时均匀弥散气泡，从而使得有用矿物粘附于气泡表面实现有用矿物富集。浮选机主要分为充气式浮选机和自吸气浮选机两大类。充气式浮选机是通过鼓风机给浮选机送入空气，而自吸气浮选机则是由叶轮自身的空气卷吸能力提供浮选分选所需的空气，自吸气浮选机叶轮的功能更为复杂，相同容积的自吸气浮选机单设备本身的能耗往往更高。由于自吸气浮选机叶轮功能的复杂性，叶轮直径和转速的改变往往同时影响吸气量，循环量和能耗。

矿产资源品质日益恶化，大型浮选机技术被用于解决低品位矿产资源的大规模开发利用。对于大型自吸气浮选机而言，对叶轮的均匀搅拌混合、粗粒矿物悬浮、空气卷吸分散等提出了更高的要求。

叶轮是浮选机的核心部件，浮选机能够从气、液、固三相复杂体系中将有用矿物和无用矿物分离，叶轮起关键作用。自吸气浮选机叶轮的作用原理是叶轮旋转，离心力形成负压区或低压区。一方面，负压作为驱动力抽吸叶轮下方的矿浆，使矿浆经由叶轮腔泵出，在浮选机内流动或循环。另一方面，负压作为驱动力同时卷吸上部大气中的空气，空气进入叶轮腔后与抽吸的高速矿浆流相互作用，使得空气被矿浆流切割形成微小气泡群，进而实现矿物的浮选分选过程。由于自吸气浮选机叶轮需要从叶轮上方卷吸空气，自吸气浮选机的叶轮一般位于浮选机的上部区域以利于从外界卷吸空气。

最典型的叶轮位于上部区域的自吸气浮选机1934年由Fagergern Wemco发明(美国专利No.1986122)，该设备通过结构放大增加容积以满足大处理量的要求，其结构示意图如图1所示。该浮选机的叶轮常被称为“星形”叶轮14，如图2与图3所示，叶轮叶片径向辐射分布，叶轮成正方形状。叶轮旋转时在叶片的上部区域形成很大的涡，外界空气被涡流卷入叶轮叶片间，实现自吸空气。叶片的下部区域，由于叶轮的旋转在背浆面将形成较大的负压区抽取矿浆，而迎浆面则推动矿浆运动排出叶轮。由于叶轮长期在矿浆中搅拌，一般会在叶片表面模压或粘连橡胶等耐磨材料。叶轮则由外层耐磨层和叶轮骨架组成。该叶轮骨架由一定厚度且与叶片外形相似的钢板作为叶片骨架，叶片骨架一边则焊接在轮毂上。骨架的作用主要是保障叶轮在搅拌矿浆时叶轮有足够强度不会被矿浆流压弯、折断或疲劳断裂。

自吸气浮选机容积从1m³到320m³，槽体直径从0.8m到9m，高度1m-7m，叶轮直径从0.3m到1.5m。在设备放大的过程中，为实现空气卷吸，叶轮始终位于设备的上部区域，离叶轮上部液面的距离在300-600mm之间，变化较小，而离底部的距离则越来越大，使得颗粒特别是粗重颗粒的离底悬浮和目的矿物的均匀混合带来很大困难。因此，大型自吸气浮选机常出现矿物颗粒沉积，影响设备分选性能乃至流程稳定。另一方面，矿产资源的恶化，需要大规模处理低品位的矿石。为降低磨矿的能耗，磨矿粒度变粗，在大型自吸气浮选机内颗粒沉积的问题更为突出。

第二，充气式浮选机一般可以达到1.0m³/m²min以上气量，一般现有大型自吸气浮选机只能达到0.7m³/m²min左右，吸气能力难以提高，也就无法满足需要大气量才能更好选别的矿物的需求。