關于大型浮選機葉輪的討論

林寶新　楊學忠

摘 要 “十一五”、“十二五”期間，國內(nèi)選礦行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，尤其是浮選工藝生產(chǎn)能力達到了前所未有的歷史高度?？焖俚臄U大生產(chǎn)和不斷提高產(chǎn)能，必然會產(chǎn)生符合相關工藝的大型設備。大型設備的快速投產(chǎn)使用，必然會產(chǎn)生大型設備關鍵零部件的理論設計與實際應用相偏差的應用效果，同時也沒有及時總結(jié)相關經(jīng)驗及數(shù)據(jù)的積累。本文針對國內(nèi)外幾家知名院所生產(chǎn)浮選設備的關鍵零件、結(jié)合實際生產(chǎn)運行情況進行類比，統(tǒng)計相關數(shù)據(jù)。

關鍵詞 葉輪 浮選機 彌散器 定子 傾角 拋物線 倒梯形

近十幾年來，新型浮選機不斷出現(xiàn)，種類較多，在世界各地使用上，占優(yōu)勢的首推荷蘭奧托昆普浮選機，在浮選機不斷推出新型的年代，有爭衡之勢的是美國道爾—奧利維浮選機。因此，僅就二者進行討論。

OK型（芬蘭奧托昆普）與DORR型（美國道爾—奧利維）葉輪、外形雖稍有差異，但均近似一個回轉(zhuǎn)拋物線，如圖1與圖2。

北京礦冶研究總院與北京有色冶金設計研究總院（簡稱北礦院、北設院）設計的葉輪分別采用了兩種各異但外形近似一個回轉(zhuǎn)倒梯型，如圖3、圖4。

OK型尋求空氣與礦漿在葉輪部分別流動，以便更好地找出優(yōu)化條件，而DORR型與北礦院、北設院尋求在葉輪腔中混合流動，以便更好地達到早期形成礦漿與氣體之混合的目的。北礦院與北設院將葉片傾斜一個角度，成后向角，并在葉輪中間加一個帶有多孔的圓簡體，稱作空氣彌散器。而OK型與DORR型采用較為普遍的無傾角葉片，亦無彌散器。

通過北礦院、北設院過去一個時期試驗、生產(chǎn)表明，OK型葉輪空氣分散的不理想，在相同轉(zhuǎn)速，相同直徑的條件下，功率消耗大，礦液面不夠穩(wěn)定。關于加彌散器的優(yōu)缺點，在我們探討中亦未得出定論。關于葉輪葉片傾角問題，亦有不同之看法，現(xiàn)就這些問題，提出一點初步看法，請同行專家們給予指正。

1葉輪外形

近似回轉(zhuǎn)拋物線—OK與DORR型；近似回轉(zhuǎn)倒梯型（或雙梯）—北礦院與北設院型。

OK型根據(jù)K·法勒內(nèi)斯（Fallellns）在浮選一書中介紹，他們是基于液體力學公式推導與試驗得出最佳葉輪形狀，其計算結(jié)果與選優(yōu)試驗之結(jié)果相近似，今無法去討論其試驗的結(jié)果是否是較為優(yōu)化的條件，就其液體力學之推導的基理出發(fā)點，提出幾點疑問。

目前一些液體機械，淌無法由純數(shù)理計算方法得出最佳值（不加修正），一般都是在試驗的基礎上，用流體力學的基理，用模式定律等方法進行設計，然后再到試驗中修正，最終得到較為優(yōu)化之條件。例如水泵、螺旋槳、飛機、船舶等。例如他在報道中，采用旋轉(zhuǎn)動量守恒的公式即V=V0并不加修正，塔理安教授50年代在旋流器試驗中，已證V≠V0而是V=V0，n與粘度及其他條件有關，更主要的是這一守恒的概念是建立在無干攪的離心力場中，今葉輪與定子之間的情況有所不同，葉輪是在不停地旋轉(zhuǎn)，又如假定水頭是線型，（這種假定也是無根據(jù)的），況且這些概念也無法說明它是優(yōu)化條件（他的推導過程與公式詳見中譯本浮選下冊199頁—201頁）。

總之何種型式為最合理，尚有待于進一步研究試驗，用小型設備進行模擬，真實性較差，用較大設備做清水試驗，受測度條件所限亦較困難。據(jù)聞近年來有用激光進行測定X觀察的說法，如能實現(xiàn)，應有補益。

北礦院與北設院的葉輪型近似回轉(zhuǎn)倒梯型，二者又稍有差異，但在生產(chǎn)中均得到了較好的效果，可以進一步進行優(yōu)化，至于哪一種形式為最佳，目前尚不能定論，有時稍加調(diào)整一下每種型式的各參數(shù)，均達到工藝之要求，但這并非否定優(yōu)化條件的客觀存在或?qū)で髢?yōu)化的必要性。

2葉輪的葉片傾角

以葉片為形位特點的葉輪有兩種型式：一是葉片無傾角—OK、DORR型（見圖1、圖2）；二是葉片有后向傾角—北礦院、北設院，（見圖3、圖4）。

葉輪的功能，是將礦漿由下部吸入，由上部甩出，經(jīng)過定子形成礦化泡沫與礦漿相互均一混合，并使礦粒能在槽中處于懸浮狀態(tài)，保證在槽的上部具有必要的穩(wěn)定液面。葉輪作用原理有些類似水泵，水泵有前向與后向傾角之葉片，其性能曲線亦各異。值得提出的是，浮選機葉輪的作用、要求與水泵有所不同，水泵葉輪只有一個任務，即最大限度無紊流，將水揚出。而浮選機葉輪身兼三個任務，即一方面要揚出礦漿，又要造成紊流使氣與礦充分混合形成礦化泡沫。根據(jù)8m3浮選機葉輪試驗表明，用前向葉輪與后向葉輪，均能達到相同較好的工藝結(jié)果。只前向比后向多2個安培電流，如適當?shù)卣{(diào)整一下葉輪轉(zhuǎn)速，均可達到同一功率消耗之目的，用直葉片其工藝效果亦同。

從客觀上粗略地講，為達到一定礦漿與空氣混合，形成礦化泡沫，礦漿與定子要有一定的沖擊、紊流，葉片向前、向后、直的都能應用，只要調(diào)整一下速度或葉輪直徑將會達到相同之目的，參見圖5、圖6礦漿速度三角型。

五十年代林大輔工程師（日籍）在東北岫巖礦曾作過機械攪拌式浮選機葉輪葉片形式的試驗。如曲線、直線、前向傾角、后向傾角，試驗表明在浮選機的特定條件下，實際意義不大。

直葉片有可以反正轉(zhuǎn)均可的優(yōu)點，不僅可以提高本身的壽命，也可增加定子的使用壽命，在襯膠工藝上也會帶來簡化的優(yōu)點，建議在可能的范圍內(nèi)，盡量采用直葉片。

3葉輪的混氣型式

葉輪空氣混合型式分為：空氣由葉輪腔中給入—DORR型、北礦院、北設院型和空氣在葉輪外緣給出—OK型兩種。

3.1空氣由葉輪腔中給入

這種給入空氣方法，是較為普遍的傳統(tǒng)型式。如：我國常用的A型浮選機，DR型浮選機、DORR型、北礦院型、北設院型等。A型是自吸氣，其余是充氣式，設計者的意圖是想使空氣在葉輪腔中借助紊流與礦漿自身速度造成負壓吸入空氣使其混合，但由于空氣的比重比水小1千多倍，部分空氣會在腔中被礦漿擠出，自然的靠向另一邊，見圖2，就是說雖然全部空氣由葉輪中給入，但在腔中未能全部混合，一部分亦需在葉輪外緣或定子及其他地方混合。

3.2空氣在葉輪外緣給出

這種OK型葉輪，其設計意圖是希望在葉輪內(nèi)部盡量多地形成礦漿循環(huán)，在葉輪外緣以外與空氣再進行混合，以期達到大循環(huán)量之目的。實際由于循環(huán)礦漿中就有空氣，或在循環(huán)中帶來空氣，葉輪腔中形成的情況與DORR型亦相同，只是各有多少之別（圖1）。北設院、北礦院的試驗結(jié)果均證明此OK型不如DORR型，但在布干維爾選礦廠使用是成功的（磨礦粒度-200目占45-50%），在38m3的試驗中OK型的電流比DORR型大10安培左右，且礦液面不穩(wěn)，氣泡過大。

以上這兩種葉輪，正如C.C.哈里斯所指出，“此兩種葉輪，前者達不到完全混合之目的，后者也達不到全部分開之目的”。只能使哪一項多一點或少一點而已。

關于這兩種葉輪型式的評價與適用范圍，還有待于進一步研究。

4葉輪空氣彌散器

關于葉輪加彌散器，其目的想使空氣的壓力梯度在局部增加，使空氣分布由上向下，或由空氣面向礦漿面分散均勻一些，這個想法是可以的，但需有一定的壓力梯度，目前使用的彌散器是難以達到這一目的的，局部增壓如下式：

△H= €%]=

今所用板孔為例，取V=8m/s，計算結(jié)果△H只有8mm，這幾乎難以起多大作用，且葉輪中空氣與礦漿的作用情況尚較復雜多變，考慮到制造工藝簡化望盡量不采用彌散器。

參考文獻

[1] 長沙黑色冶金礦山設計研究院.選礦設計手冊[M].冶金工業(yè)出版社出版，1988.

[2] 胡為柏.浮選[M].冶金工業(yè)出版社，1982.

[3] 中國有色金屬學會冶金設備學術委員會.大型浮選機學術研討會論文集[C].1988.