矿用搅拌筒

更新时间:2023-12-23 23:32

矿用搅拌筒是指用于浮选作业前的矿浆搅拌,使矿浆与药剂充分混合,也可用于其他非金属矿物的搅拌的一种搅拌设备。

研究背景

矿用搅拌桶是浮选工艺中重要的辅助设备之一,在矿浆的悬浮和与药剂的混匀作业中扮演重要角色,随着我国国民经济的发展对资源的需求量越来越大,对矿产资源开发规模不断扩大,浮选设备的重要性日趋突出,作为浮选工艺中主要的辅助设备,其搅拌效果将直接影响着后续的浮选流程,因此,对进行研究与开发,对于提高我国选矿水平具有重要意义。

主要是以机械搅拌的方式实现物料与药剂的混合与混均作业,从而保证药剂与矿物的搅拌和接触时间,实现矿物充分分散和与药剂的完全反应。由于矿物颗粒自身的特性是无法改变的,比如矿物的化学组成、溶解性、表面性质等。但可以通过调节控制搅拌等外力因素,以实现更好的分散和反应效果。

“贫、细、杂”是我国矿产资源的主要特点,矿石在浮选前往往需要进行细磨,待磨碎到一定粒级后才能进入浮选设备,以提高浮选指标。细粒矿物在搅拌槽内容易发生聚集,形成小规模的微粒团,而脉石颗粒比较容易混合其中,进而会影响到矿物表面与药剂反应的效果。另一方面,如果搅拌过程中产生的周向流比较大,就会导致药剂和矿浆直接溢出搅拌槽而达不到充分混合的目的。因此,在浮选前进行良好地调浆作业,可以有效提高浮选指标。

基本结构

为实现选前矿浆与药剂的混均效果,矿浆一般会根据要求不同采用不同的结构(右图),最低程度和中等程度悬浮的搅拌一般采用单叶轮无导流筒结构,且叶轮转速较低;最高程度悬浮的搅拌需采用导流筒结构或多叶轮结构,且叶轮转速较高,以满足大循环量的要求。

1、搅拌器

调浆的基本目的之一就是使固相悬浮起来,因此,固相悬浮问题作为调浆作业中的基本问题而被沿用了很长一段时间,而径向流和轴向流叶轮都具备使固相悬浮的功能,直到Chudacke提出以固相是否完全离底为判据的理论后,径向流和轴向流搅拌器的搅拌机理才得以区分开,并得出流速是控制固相悬浮的关键因素的结论。而宏观混合恰恰是实现固相悬浮的主要作用形式,因此,调浆单元主要使用轴向流叶轮。

常用轴流式叶轮有直叶片斜叶轮、螺旋曲面叶轮、异形下掠式叶轮等。常用轴流式叶轮及结构特点如右图1。

在调浆过程中一方面要求叶轮提供高的循环流量,另一方面又要要求能耗降到最低,而传统轴流型叶轮显然无法同时满足这两个要求。为此,许多厂商开始开发新型叶轮搅拌器。这些轴向流搅拌器因径向位置的不同其叶片宽度和叶片倾角也随之变化,并把叶片面积在水平投影面上的投影面积比作为区分和选用搅拌器的一个重要指标。

另外,国内外其他的公司与研究机构也纷纷开发出了具有自己特色的许多轴向流搅拌器,比如INTERPRO系列搅拌器,由主叶片和辅助叶片组成,在特大型(数千立方米)中应用广泛。法国HPM系列搅拌器,叶片倾斜角度因位置不同而不同,也适用于大型搅拌槽(容积数百立方米)。在国内,浙江长城减速机、北京矿冶研究总院等也分别开发了自己的轴向流搅拌器。

2、挡板

挡板的基本作用,是将液体的旋转运动改为垂直翻转运动,消除旋涡,同时改善所施加功率的有效利用率。挡板限制了液体的切向速度,增加了轴向径向速度分量,其净作用是使搅拌器排出流具有更宽的流动半径,使流动更规则,功率可以较好的预测。搅拌器旋转所形成的矿浆流,受到槽壁和挡板的作用,在搅拌槽内形成特殊的流场,在搅拌器叶轮与挡板的相互作用下,速度大小、方向和流型等均会有所变化,可以有效增强混合效果。

挡板改进了混合效果的同时往往也伴随着搅拌器功率的消耗,对于不同型式的桨叶,挡板影响不同。在其他条件相同情况下,可以得出以下挡板对功率的影响:

1)挡板系数对产生径向流的桨叶影响最大,对同时产生径向流和轴向流的桨叶次之,对产生轴向流的桨叶影响最小;

2)对于同一类型的桨叶,挡板系数的增大,也导致功率准数的增加;

3)当叶轮型式及挡板系数相同时,挡板结构的改进,同样可以改变功率准数,并在满足功率输入的条件下改善介质的混合性能。

4)过小的挡板虽然功率消耗小,却达不到消除旋涡的目的,通常采用垂直于槽壁的4块宽度b为D/12至D/10的挡板(一般称之为标准挡板)来满足条件。

3、循环导流筒

导流筒可以使矿浆在导流筒内部与外部(导流筒与槽的环隙内)形成循环流动。一方面,它可以强迫更多的矿浆参与到循环当中,使搅拌更加均匀;另外,由于导流筒的存在,使搅拌强度增大,循环流量也因此上升,混匀作业更加快速(如右图2所示流场区别)。在高粘性流体以及高浓度固液悬浮体系中效果显著。常见循环筒结构及布置有三种形式:

1)叶轮位于导流筒内

叶轮在导流筒内旋转形成一定的负压,产生一定的泵吸作用,将矿浆由上端吸入,从下端排出。叶轮旋转使矿浆在导流筒内形成径向流和轴向流,部分径向流在导流筒壁的作用下改变流向并与轴向流一起沿循环桶下端射出。这种结构可以强迫更多的矿浆参与到循环中,使混合更加均匀。但是,如果导流筒的下端离槽底的相对位置过大,导流筒下端出流到达槽底底部时,已经无法满足矿浆颗粒悬浮的的条件,就会导致沉槽。如果距离过小,就会堵塞循环通道,无法形成循环,最终也会造成沉槽。所以合适的离底距离是保证搅拌效果的重要参数。

2)叶轮位于下端导流筒外

此种结构导流筒的典型特点是导流筒上端高于溢流液面,进矿口布置在叶轮上方,叶轮则安装于循环桶下部外面,同时在导流筒的外侧装有循环口。在叶轮的旋转作用下,叶轮附近形成负压区和高压区,将导流筒内部矿浆抽吸到导流筒外侧,以达到矿浆提升的目的;另一方面在叶轮的旋转作用下矿浆经循环口形成局部循环,以实现搅拌混均的目的。但是此种结构导流筒由于不能形成整体循环流,并且由于泵吸作用所形成的矿浆提升在一定程度上也消耗了一部分的搅拌能量,因此,不适合用于大流量的搅拌作业中。

3)特殊型式导流筒

为了实现固相完全悬浮以及矿浆与药剂快速混合均匀的目的,很多企业和研究单位研制出了效果更好的特殊结构型式的导流筒,其中以北京矿冶研究总院研制的BK系列导流筒和长沙矿冶研究院的CK系列导流筒最具代表性:北京矿冶研究总院研制的BK系列导流筒(如右图3),下端为锥形结构,并安装有分配板,叶轮在导流筒内部旋转产生一定的虹吸作用,矿浆经过导流筒的强制导流作用沿锥形体下端排出,一方面使矿浆排出更加顺畅,阻力更加小;另一方面使矿浆流沿槽体底面循环排出,冲刷底部固体颗粒,防止沉槽。另外,在分配板的作用下,底部旋转流转变为径向出流,进而转变为上升流,对于形成整体“W”循环,防止沉槽具有重要作用,此种结构导流筒在大循环量的搅拌作业中应用广泛。

对浮选工艺的影响

1、对浮选机的影响

从浮选机的工作原理来看,浮选机在一定程度上也具有调浆的功能,但从过程角度来说,自身的调浆功能势必在一定程度上损失了分选过程的部分能量,使浮选机的整体分选效果下降。另一方面,如果浮选机中存在较强的紊流,其浮选效果势必也会受到影响,因此,同时实现较低的紊流环境和良好的调浆效果,单纯依靠浮选机是无法实现的,在浮选前增加调浆过程对降低能耗和提高分选效果均具有重要意义。

2、对浮选柱的影响

浮选柱与浮选机相比由于具有简单的工艺流程、低投资、低能耗等特点,近年来受到很大的发展和关注。

在浮选柱整个分选体系中,其动力来源主要来自外部的充气系统。矿浆进入浮选柱后在气流的作用下立刻进行反应分离,其反应效果严重依赖前段的调降作业。因此,调浆作业的好坏将直接影响到浮选柱的分选效果。

3、细粒矿物浮选对高效调浆的需求

矿石被破碎细磨之后比表面和棱角都相应增大,增多,而棱角的增多和比表面的增大会使矿物活性得到加强,使矿物在浮选过程中很容易产生团聚造成脉石颗粒夹杂在中间,导致药剂与矿物不能够充分反应,进而影响分选效果。因此,在浮选前通过调浆作业,利用搅拌流场作用克服矿粒间的作用力,使矿物表面尽可能的多的与药剂进行接触反应,以实现对细粒矿物的高回收率,因此高效调浆对于提高细粒矿物回收率具有重要作用。

安装与维护

机器的维护保养是一项极其重要的经常性的工作,它应与极其的操作和检修等密切配合,应有专职人员进行值班检查.

机器的维护

1、轴承担负机器的全部负荷,所以良好的润滑对轴承寿命有很大的关系,它直接影响到机器的使用寿命和运转率,因而要求注入的润滑油必须清洁,密封必须良好,机器的主要注油处(1)转动轴承;(2)轧辊轴承;(3)所有齿轮;(4)活动轴承、滑动平面。

2、新安装的轮箍容易发生松动必须经常进行检查.

3、注意机器各部位的工作是否正常.

4、注意检查易磨损件的磨损程度,随时注意更换被磨损的零件.

5、放活动装置的底架平面,应出去灰尘等物以免机器遇到不能破碎的物料时活动轴承不能在底架上移动,以致发生严重事故.

6、轴承油温升高,应立即停车检查原因加以消除。

7、转动齿轮在运转时若有冲击声应立即停车检查,并消除

安装试车

1、该设备应安装在水平的混凝土基础上,用地脚螺栓固定。

2、安装时应注意主机体与水平的垂直。

3、安装后检查各部位螺栓有无松动及主机仓门是否紧固,如有请进行紧固。

4、按设备的动力配置电源线和控制开关。

5、检查完毕,进行空负荷试车,试车正常即可进行生产。

发展展望

1)大型化

随着社会的进步与发展,对资源的需求量越来越大,矿产资源开发规模不断扩大,千万吨级的选厂不断出现,浮选设备逐渐向大型化发展。

浮选工艺流程一般需要选前调浆,从而来保证浮选指标。进入21世纪以来,浮选设备不断向大型化发展。100m3、160m3、200m3、320m3浮选机相继研究成功,我国浮选机的大型化进程已处于国际领先水平,因此,作为浮选工艺的重要配套设备,大型化将是未来一大趋势。

2)高效化

传统一方面由于搅拌机制单一而无法同时满足固相悬浮和快速混均的目的,另外,由于传统不具备大循环流量的特点,在高浓度,高粘度的调降作业中因此受到限制。然而,调浆作业的质量及效率的目前还没有可靠的评价标准来衡量,其作用机理也没有形成系统的理论,很多研究工作是在简化的条件下进行的,与实际工况相差较大。因此,研究的作用机理,实现高效调浆,使矿浆与药剂快速混合的同时达到节约能耗的目的,将是调浆搅拌技术研究的新方向。

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