基本介紹
- 中文名：礦用攪拌筒
- 外文名：Mine mixing drum
- 工作原理：由電動機三角帶傳動代動葉輪旋轉
- 易損件：葉輪，定子
- 學科：選礦學
- 結構：攪拌器、擋板等
研究背景,基本結構,對浮選工藝的影響,安裝與維護,機器的維護,安裝試車,發展展望,
研究背景
礦用攪拌桶是浮選工藝中重要的輔助設備之一，在礦漿的懸浮和與藥劑的混勻作業中扮演重要角色，隨著我國國民經濟的發展對資源的需求量越來越大，對礦產資源開發規模不斷擴大，浮選設備的重要性日趨突出，作為浮選工藝中主要的輔助設備，其攪拌效果將直接影響著後續的浮選流程，因此，對進行研究與開發，對於提高我國選礦水平具有重要意義。
主要是以機械攪拌的方式實現物料與藥劑的混合與混均作業，從而保證藥劑與礦物的攪拌和接觸時間，實現礦物充分分散和與藥劑的完全反應。由於礦物顆粒自身的特性是無法改變的，比如礦物的化學組成、溶解性、表面性質等。但可以通過調節控制攪拌等外力因素，以實現更好的分散和反應效果。
“貧、細、雜”是我國礦產資源的主要特點，礦石在浮選前往往需要進行細磨，待磨碎到一定粒級後才能進入浮選設備，以提高浮選指標。細粒礦物在攪拌槽內容易發生聚集，形成小規模的微粒團，而脈石顆粒比較容易混合其中，進而會影響到礦物表面與藥劑反應的效果。另一方面，如果攪拌過程中產生的周向流比較大，就會導致藥劑和礦漿直接溢出攪拌槽而達不到充分混合的目的。因此，在浮選前進行良好地調漿作業，可以有效提高浮選指標。
基本結構
為實現選前礦漿與藥劑的混均效果，礦漿一般會根據要求不同採用不同的結構（右圖），最低程度和中等程度懸浮的攪拌一般採用單葉輪無導流筒結構，且葉輪轉速較低；最高程度懸浮的攪拌需採用導流筒結構或多葉輪結構，且葉輪轉速較高，以滿足大循環量的要求。
1、攪拌器
調漿的基本目的之一就是使固相懸浮起來，因此，固相懸浮問題作為調漿作業中的基本問題而被沿用了很長一段時間，而徑向流和軸向流葉輪都具備使固相懸浮的功能，直到Chudacke提出以固相是否完全離底為判據的理論後，徑向流和軸向流攪拌器的攪拌機理才得以區分開，並得出流速是控制固相懸浮的關鍵因素的結論。而巨觀混合恰恰是實現固相懸浮的主要作用形式，因此，調漿單元主要使用軸向流葉輪。
常用軸流式葉輪有直葉片斜葉輪、螺旋曲面葉輪、異形下掠式葉輪等。常用軸流式葉輪及結構特點如右圖1。
圖1
在調漿過程中一方面要求葉輪提供高的循環流量，另一方面又要要求能耗降到最低，而傳統軸流型葉輪顯然無法同時滿足這兩個要求。為此，許多廠商開始開發新型葉輪攪拌器。這些軸向流攪拌器因徑向位置的不同其葉片寬度和葉片傾角也隨之變化，並把葉片面積在水平投影面上的投影面積比作為區分和選用攪拌器的一個重要指標。
另外，國內外其他的公司與研究機構也紛紛開發出了具有自己特色的許多軸向流攪拌器，比如INTERPRO系列攪拌器，由主葉片和輔助葉片組成，在特大型（數千立方米）中套用廣泛。法國HPM系列攪拌器，葉片傾斜角度因位置不同而不同，也適用於大型攪拌槽（容積數百立方米）。在國內，浙江長城減速機、北京礦冶研究總院等也分別開發了自己的軸向流攪拌器。
2、擋板
擋板的基本作用，是將液體的旋轉運動改為垂直翻轉運動，消除旋渦，同時改善所施加功率的有效利用率。擋板限制了液體的切向速度，增加了軸向徑向速度分量，其淨作用是使攪拌器排出流具有更寬的流動半徑，使流動更規則，功率可以較好的預測。攪拌器旋轉所形成的礦漿流，受到槽壁和擋板的作用，在攪拌槽內形成特殊的流場，在攪拌器葉輪與擋板的相互作用下，速度大小、方向和流型等均會有所變化，可以有效增強混合效果。
擋板改進了混合效果的同時往往也伴隨著攪拌器功率的消耗，對於不同型式的槳葉，擋板影響不同。在其他條件相同情況下，可以得出以下擋板對功率的影響：
1）擋板係數對產生徑向流的槳葉影響最大，對同時產生徑向流和軸向流的槳葉次之，對產生軸向流的槳葉影響最小；
2）對於同一類型的槳葉，擋板係數的增大，也導致功率準數的增加；
3）當葉輪型式及擋板係數相同時，擋板結構的改進，同樣可以改變功率準數，並在滿足功率輸入的條件下改善介質的混合性能。
4）過小的擋板雖然功率消耗小，卻達不到消除旋渦的目的，通常採用垂直於槽壁的4塊寬度b為D/12至D/10的擋板（一般稱之為標準擋板）來滿足條件。
3、循環導流筒
導流筒可以使礦漿在導流筒內部與外部（導流筒與槽的環隙內）形成循環流動。一方面，它可以強迫更多的礦漿參與到循環當中，使攪拌更加均勻；另外，由於導流筒的存在，使攪拌強度增大，循環流量也因此上升，混勻作業更加快速（如右圖2所示流場區別）。在高粘性流體以及高濃度固液懸浮體系中效果顯著。常見循環筒結構及布置有三種形式：
圖2
1）葉輪位於導流筒內
葉輪在導流筒內旋轉形成一定的負壓，產生一定的泵吸作用，將礦漿由上端吸入，從下端排出。葉輪旋轉使礦漿在導流筒內形成徑向流和軸向流，部分徑向流在導流筒壁的作用下改變流向並與軸向流一起沿循環桶下端射出。這種結構可以強迫更多的礦漿參與到循環中，使混合更加均勻。但是，如果導流筒的下端離槽底的相對位置過大，導流筒下端出流到達槽底底部時，已經無法滿足礦漿顆粒懸浮的的條件，就會導致沉槽。如果距離過小，就會堵塞循環通道，無法形成循環，最終也會造成沉槽。所以合適的離底距離是保證攪拌效果的重要參數。
2）葉輪位於下端導流筒外
此種結構導流筒的典型特點是導流筒上端高於溢流液面，進礦口布置在葉輪上方，葉輪則安裝於循環桶下部外面，同時在導流筒的外側裝有循環口。在葉輪的旋轉作用下，葉輪附近形成負壓區和高壓區，將導流筒內部礦漿抽吸到導流筒外側，以達到礦漿提升的目的；另一方面在葉輪的旋轉作用下礦漿經循環口形成局部循環，以實現攪拌混均的目的。但是此種結構導流筒由於不能形成整體循環流，並且由於泵吸作用所形成的礦漿提升在一定程度上也消耗了一部分的攪拌能量，因此，不適合用於大流量的攪拌作業中。
3）特殊型式導流筒
圖3
為了實現固相完全懸浮以及礦漿與藥劑快速混合均勻的目的，很多企業和研究單位研製出了效果更好的特殊結構型式的導流筒，其中以北京礦冶研究總院研製的BK系列導流筒和長沙礦冶研究院的CK系列導流筒最具代表性：北京礦冶研究總院研製的BK系列導流筒（如右圖3），下端為錐形結構，並安裝有分配板，葉輪在導流筒內部旋轉產生一定的虹吸作用，礦漿經過導流筒的強制導流作用沿錐形體下端排出，一方面使礦漿排出更加順暢，阻力更加小；另一方面使礦漿流沿槽體底面循環排出，沖刷底部固體顆粒，防止沉槽。另外，在分配板的作用下，底部旋轉流轉變為徑向出流，進而轉變為上升流，對於形成整體“W”循環，防止沉槽具有重要作用，此種結構導流筒在大循環量的攪拌作業中套用廣泛。
對浮選工藝的影響
1、對浮選機的影響
從浮選機的工作原理來看，浮選機在一定程度上也具有調漿的功能，但從過程角度來說，自身的調漿功能勢必在一定程度上損失了分選過程的部分能量，使浮選機的整體分選效果下降。另一方面，如果浮選機中存在較強的紊流，其浮選效果勢必也會受到影響，因此，同時實現較低的紊流環境和良好的調漿效果，單純依靠浮選機是無法實現的，在浮選前增加調漿過程對降低能耗和提高分選效果均具有重要意義。
2、對浮選柱的影響
浮選柱與浮選機相比由於具有簡單的工藝流程、低投資、低能耗等特點，近年來受到很大的發展和關注。
在浮選柱整個分選體系中，其動力來源主要來自外部的充氣系統。礦漿進入浮選柱後在氣流的作用下立刻進行反應分離，其反應效果嚴重依賴前段的調降作業。因此，調漿作業的好壞將直接影響到浮選柱的分選效果。
3、細粒礦物浮選對高效調漿的需求
礦石被破碎細磨之後比表面和稜角都相應增大，增多，而稜角的增多和比表面的增大會使礦物活性得到加強，使礦物在浮選過程中很容易產生團聚造成脈石顆粒夾雜在中間，導致藥劑與礦物不能夠充分反應，進而影響分選效果。因此，在浮選前通過調漿作業，利用攪拌流場作用克服礦粒間的作用力，使礦物表面儘可能的多的與藥劑進行接觸反應，以實現對細粒礦物的高回收率，因此高效調漿對於提高細粒礦物回收率具有重要作用。
安裝與維護
機器的維護保養是一項極其重要的經常性的工作，它應與極其的操作和檢修等密切配合，應有專職人員進行值班檢查．
機器的維護
1、軸承擔負機器的全部負荷，所以良好的潤滑對軸承壽命有很大的關係，它直接影響到機器的使用壽命和運轉率，因而要求注入的潤滑油必須清潔，密封必須良好，機器的主要注油處（1）轉動軸承；（2）軋輥軸承；（3）所有齒輪；（4）活動軸承、滑動平面。
2、新安裝的輪箍容易發生鬆動必須經常進行檢查．
3、注意機器各部位的工作是否正常．
4、注意檢查易磨損件的磨損程度，隨時注意更換被磨損的零件．
5、放活動裝置的底架平面，應出去灰塵等物以免機器遇到不能破碎的物料時活動軸承不能在底架上移動，以致發生嚴重事故．
6、軸承油溫升高，應立即停車檢查原因加以消除。
7、轉動齒輪在運轉時若有衝擊聲應立即停車檢查，並消除
安裝試車
1、該設備應安裝在水平的混凝土基礎上，用地腳螺栓固定。
2、安裝時應注意主機體與水平的垂直。
3、安裝後檢查各部位螺栓有無鬆動及主機倉門是否緊固，如有請進行緊固。
4、按設備的動力配置電源線和控制開關。
5、檢查完畢，進行空負荷試車，試車正常即可進行生產。
發展展望
1）大型化
隨著社會的進步與發展，對資源的需求量越來越大，礦產資源開發規模不斷擴大，千萬噸級的選廠不斷出現，浮選設備逐漸向大型化發展。
浮選工藝流程一般需要選前調漿，從而來保證浮選指標。進入21世紀以來，浮選設備不斷向大型化發展。100m、160m、200m、320m浮選機相繼研究成功，我國浮選機的大型化進程已處於國際領先水平，因此，作為浮選工藝的重要配套設備，大型化將是未來一大趨勢。
2）高效化
傳統一方面由於攪拌機制單一而無法同時滿足固相懸浮和快速混均的目的，另外，由於傳統不具備大循環流量的特點，在高濃度，高粘度的調降作業中因此受到限制。然而，調漿作業的質量及效率的目前還沒有可靠的評價標準來衡量，其作用機理也沒有形成系統的理論，很多研究工作是在簡化的條件下進行的，與實際工況相差較大。因此，研究的作用機理，實現高效調漿，使礦漿與藥劑快速混合的同時達到節約能耗的目的，將是調漿攪拌技術研究的新方向。
