CN102811819A - 浮选机转子 - Google Patents

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Abstract

一种用于浆料分离浮选室的转子，所述浆料分离浮选室具有容纳所述转子的罐。所述转子具有轴，所述轴具有适于优选为气体例如空气的流体在其中流通的管道。所述转子还具有自所述轴径向延伸的叶轮叶片和邻近所述叶轮叶片的底部的挡板。所述挡板自所述轴的端部延伸至所述叶轮叶片的外边缘处或附近，从而将所述气体导向所述叶轮叶片的外边缘以便分散到所述浆料中。所述转子位于所述罐的底板的附近，并在使用中将浆料向下吸引至所述叶轮部分中并迫使浆料随混入其中的气体一起向外移动。

Description

浮选机转子
技术领域
本发明涉及一种浮选机，尤其涉及一种用于在浮选室中使用的浮选机转子。
背景技术
普遍利用浮选设备(通常称为浮选机或浮选室)来从浆料(slurry)中分离固体材料(例如矿石(ore)，所述浆料典型地由不同比例的液体和固体组成。浮选机通常具有其中带有转子的罐和某种形式的气体传递系统。在使用中，所述转子转动并在分散来自所述气体传递系统的罐中搅动浆料，从而导致形成气泡。
典型地，所述浆料包括至少一种疏水材料，所述疏水材料通过黏附于所述气体泡而从所述浆料中被分离出来，上浮至表面并在表面处形成泡沫，所述泡沫具有比所述浆料更高浓度的黏附材料。然后将作为液体、固体颗粒和气体的组合的所述泡沫移走以便作进一步处理。
气泡与颗粒的相互作用对于所述过程的重要性在于，没有该相互作用就不能用所述浮选方法来进行分离。所述转子被视为是浮选机的以及在实现气泡与颗粒的相互作用中的最重要的方面之一，这是因为其它部件仅仅是对所述转子的运动进行反应。
所述浮选机尤其应该实现三种功能。第一种是固体悬浮。实际上，所有浮选机装置都被用来分离浆料，因此关键是使所述固体在所述液体中保持悬浮，因为否则的话气泡不能与颗粒碰撞以将其向上运送。此外，若固体累积到一定程度，则所述室的体积减小且可能产生滞留时间以及短路。固体的累积还可逐渐使所述转子过载并使所述室完全无法工作。
第二种功能是空气分散。悬浮固体所需的能量远小于分散空气所需能量。例如典型的浮选机会使用300kW来处理300m3的罐，而估计典型浆料的悬浮仅需要该功率的30kW的部分。
最后，第三种功能是循环(circulation)。所述浮选室的内容物必须得到很好的循环以确保固体颗粒与所述分散的气体尽量发生接触。这确保所述固体颗粒有充分机会黏附于气泡，并因此有助于所述固体材料的最佳回收。
已知的浮选室所具有转子，转子带有位于罐内的叶轮叶片，在所述罐内容纳并处理所述浆料。所述转子典型地具有中空轴，所述中空轴将气体输送至位于所述转子上或附近的出口。水平挡板片典型地位于所述叶轮叶片的顶部处或附近，以将所述气体横跨所述转子的宽度地分散。所述叶轮叶片典型地具有弯曲的轮廓，并具有倾向所述转子的转动轴的弧形，使得所述转子在底部比在顶部具有更小的直径。
存在很多与这些转子设置相关的缺点，导致性能和效率下降。例如所述气体离开所述轴并进入所述转子挡板下方的浆料，在该处，所述气体在所述挡板片下方向所述挡板的周边水平地移动。在所述挡板的外围处，空气与浆料在高剪切接触区域中混合。由于该区域仅位于所述转子叶片的顶部处，此后所述气体典型地向上移动离开所述转子，因此所述区域相对较小。在浆料中这样分散气体的效率很低，并且由于大量气体会逸出所述高剪切区域并形成不能黏附于固体颗粒的过大的气泡，因此经常导致泡尺寸不规则。
此外所述叶轮叶片上部上的挡板阻止流进所述转子的竖直运动并因此限制了罐内尤其是所述挡板上方的循环。为了试图克服这个问题，进行了一些沿所述转子的轴朝上在半途引入其它叶轮叶片的尝试。
以上设计的浮选室中的普遍问题是“沙淤”(sanding)。沙淤在固体在罐的底部集中并累积在滞流的或至少移动极慢的层中时发生。进行了一些尝试以通过例如使用自所述叶轮叶片中途向下的导向元件来同时向上(从底部)和向下(从所述转子)抽吸所述浆料以增加所述转子的上方和下方的搅动来缓和沙淤问题。这改善了某些所述问题，例如改善了转子上方的循环。但是，因为自下方的抽吸存在被浆料流动绕过的低活动或无活动的区域，因此仍然会发生沙淤。
这些问题连同其它问题严重降低了浮选室的效率和有效性。这增加了操作所述室的成本并降低了自所述浆料中回收希望的固体的回收率。
发明内容
本发明旨在提供一种浮选机转子，所述浮选机转子克服或缓解了上述一个或多个缺点或问题，或至少提供了有用的替换方案。
根据本发明的第一方面，提供一种用于浮选室中的转子，所述浮选室具有罐，所述转子在使用中容纳在所述罐中，所述转子包括：
具有管道的轴，所述管道适用于流体在该管道中流通；
叶轮，所述叶轮具有一系列绕所述轴向外延伸的叶轮叶片；以及
位于所述叶轮的底部附近的挡板，所述挡板相对于所述轴横向地延伸并至少大致延伸所述叶轮的宽度，
其中所述管道具有出口，所述出口位于所述挡板下方。
所述叶轮叶片优选从所述轴延伸，且所述转子优选用于允许所述流体从源经所述管道流动到所述出口，以在所述叶轮叶片的下外边缘附近被分散到所述罐中。
所述叶轮叶片的一部分，优选较小部分，可在所述挡板下方延伸。所述部分可具有排除器构件(expeller member)的形式，并可大致履行刮刀的功能。替换地，所述挡板可与所述叶轮叶片的下边缘接合。然后还可在所述挡板的底面上提供可以对应于或者可以不对应于叶轮叶片的一个或多个排除器构件。
所述挡板还可相对于所述转子静止并固定到所述罐的内表面上。
所述挡板优选固定到下述至少之一上：所述轴和一个或多个所述转子叶片。所述挡板优选大致平坦，并优选为圆形板状元件。所述挡板可具有一个或多个孔。
所述叶轮叶片优选限定在所述转子的轴向轴线上具有恒定的直径的叶轮。在优选的形式中，各叶轮叶片大致为矩形。
所述轴优选限定所述管道。具体地，所述轴优选为中空的，形成所述管道。
根据本发明的第二方面，提供了一种浮选罐组件，包括：
罐，所述罐具有共同限定腔的底板和至少一个侧壁；以及
根据前述权利要求中任意一项所述的转子。
优选地，所述转子位于所述罐的所述底板的附近。在本发明的一个形式中，所述转子紧邻(directly adjacent)所述底板，仅在下面留出足以允许所述转子适当转动的空隙。
根据本发明的第三方面，提供了一种将流体分散到在浮选室中的浆料中的方法，所述方法包括以下步骤：
转动在容纳有浆料的罐中的转子，所述转子具有：
具有管道的轴，所述管道适用于流体在该管道中流通；
叶轮，所述叶轮具有一系列绕所述轴向外延伸的叶轮叶片；和
位于所述叶轮的底部附近的至少一个挡板，所述挡板相对于所述轴横向地延伸并至少大致延伸所述叶轮的宽度；
将流体通过所述管道供给到所述挡板下方的出口；以及
在所述叶轮叶片的下外边缘附近从所述出口分散所述流体。
所述转子优选位于所述罐的底板附近，并且优选在所述叶轮叶片的较大部分以下的所述挡板的外围边缘处分散所述流体。
在所有所述方面中，优选所述流体为气体例如空气，所述气体被分散到所述浆料中以形成气泡，所述气泡带着附着于其上的固体上升至所述罐的表面。一旦到达所述表面处或附近，所述泡则被移走并被处理以回收所述固体。
优选所述转子由金属例如钢制成。更优选地，尤其对于浆料应用来说，用耐磨损涂层涂覆所述转子部件。所述耐磨损涂层可为聚氨酯或橡胶。
可提供浮选转子套件，所述套件用于在预先存在的罐中装配浮选转子，所述转子套件包含：
具有管道的轴，所述管道适用于流体在该管道中流通；
叶轮叶片，所述叶轮叶片被构造为基本垂直于所述轴的轴线从所述轴延伸；以及
至少一个挡板，所述至少一个挡板被构造为位于所述叶轮的底部附近，在使用中，所述挡板从所述轴的端部基本垂直地延伸到所述叶轮叶片的外边缘处或附近；
其中所述管道具有出口，在使用中所述出口被构造为在所述挡板下方释放所述流体。
还可以提供一种安装所述浮选转子套件的方法，其中所述方法包含安装所述转子套件，使得所述挡板邻近所述罐的底板。
通过以下详细说明将明了本发明的其他特征和优点。
附图说明
为协助理解本发明并使本领域技术人员能实施本发明，将通过实例参照附图对本发明的优选实施例进行说明，其中
图1显示在罐中的根据本发明实施例的转子；以及
图2显示图1中描绘的转子的示意性透视图。
具体实施方式
本发明的实施例主要在于用于浮选室的浮选室转子。相应地，在附图中以简明的示意性形式展示了本发明，仅示出对于理解本发明实施例来说必要的那些具体细节，而不用过多的对本领域技术人员来说显而易见具有本说明的益处的细节去掩盖本发明。
在该说明书中，形容词例如第一和第二、顶部和底部，左和右，水平和竖直等可仅用于将一个元件或动作与另一个元件或动作区分开来，而不必要求或意味着任何实际的这样的关系或顺序。词语例如“包括”或“包含”用于限定非排它的包含，使得包括要素的列表的过程、方法、物件或设备不仅包含这些要素，还可包含其它未明确列出的要素，包括这样的过程、方法、物件或设备固有的要素。
图1和图2显示根据本发明实施例的转子30。其中限定管道32的轴34在其邻近所述罐的底板40的端部处具有叶轮36。所述叶轮36具有垂直于所述轴的轴线延伸的多个叶轮叶片36′。各叶轮叶片36′是大致矩形构件，并垂直于所述轴的轴线纵向延伸但位于与所述轴的轴线重合的平面内。叶轮36大致为平坦圆柱形，在所述转子的轴向轴线上具有恒定的直径。叶轮叶片36′的数目(具体如图5中示出的)仅用于展示的目的，且本领域技术人员应理解可以根据需要或希望来提供更多或更少的叶片。
设置有邻近叶轮36的底部的挡板38。所述挡板38自所述轴34的下端径向延伸至叶轮叶片36′的外边缘处或附近。挡板38为大致垂直于轴34的纵向轴线的基本平坦的圆形板状元件。虽然挡板38和叶轮叶片36′都纵向地垂直于轴34，但它们位于彼此垂直的平面内(即叶轮叶片36′位于大体上竖直的平面内而挡板38则位于大体水平的平面内)。
所示实施例中，挡板38固定于所述轴上和/或一个或多个所述转子叶片上，从而随着叶轮36转动，所述挡板随其转动。在替换的实施例中(未示出)，所述挡板可固定在所述罐的一部分(典型地，某内表面)上，使得所述挡板相对于叶轮36静止。在这样的实施例中，优选将挡板38一定程度地抬离底板40，以允许气体在下方通过。替换地，挡板38可整合于底板40并可具有包含在其中的一个或多个气体出口。
管道32与出口适配器流体连通以在挡板38下方(一般在所示实施例中标记为“B”的区域中)释放所述流体。这允许流体(优选为气体)自源(未示出)向下经所述管道流动至所述挡板下方的出口，在所述出口处所述流体可随后在所述罐中被分散。在所实施示例中，所述气体出口在挡板38下方中央处(一般标为“B”)直接流出。所述气体然后沿所述挡板38底面移动至叶轮叶片36′的下外边缘处或附近，并在该处被分散到在所述罐内进行混合的浆料中。
叶轮叶片36′的较小部分36″可在挡板38下方延伸。由于转子30在所述罐内被定位为使得叶轮36位于所述罐的底部的底板40附近，所述叶轮叶片36′的较小部分36″优选大致起到刮刀(scraper)的作用。叶轮叶片36′的较小部分36″还可对在“B”处被释放到叶轮36的外下边缘的气体提供引导。
任何情况下，所述较小部分36″都应该足够小并足够接近所述罐的底板40，使得不发生如图2中流动箭头‘A’所示的明显的抽吸或混合。但要理解，由所述较小部分36″可固有地产生一小的流动，但所述流动应显著地少于由叶轮叶片36′的上部的较大部分所产生的流动。
在替换的实施例(未示出)中，挡板38可紧邻叶轮叶片36′的下边缘，使得挡板38与叶轮36的下边缘接合并且在挡板38下方不具有较小部分36″。在这样的实施例中，可在所述挡板38的底面上提供一个或多个排除器构件(所述排除器构件可以不必须对应于所述叶轮叶片36′)。
转子30典型地由金属例如钢材制成。对于高磨损应用(例如处理磨蚀性浆料的)，用耐磨损涂层(例如聚氨酯或橡胶)来涂覆转子部件。
所述罐可具有与叶轮36的至少外周相邻的一个或多个静止构件39。优选存在共同地形成定子的多个静止构件39。这样的定子通常用于协助(从“B”处)切剪所述气体并搅动所述浆料。
在使用中，在罐内的浆料混合物中转动转子30。气体(优选空气)沿所述轴34的管道32向下供给并在挡板38下方(大体由箭头“B”标出)被释放在底板40附近的所述罐的下部区域中。所述气体可能在离心力和叶轮叶片36′的较小部分36″的协助下沿挡板38移动至邻近叶轮叶片36′的下外边缘的外周边处。
所述气体然后与所述浆料在大体标注为“C”的气泡接触区域中混合。所述挡板还可具有一个或更个孔(未示出)，所述孔有助于和/或增加了所述气泡接触区域“C”的大小。所述浆料混合物不受位于下方的挡板38的阻碍而被从上方吸入所述叶轮36，并如大致由流动箭头“A”标出地被叶轮36向外推动。
图4中所示用于转子30的气泡接触区域‘C’显著大于之前的浮选机中的气泡接触区域。根据转子配置，因为所述接触面积延伸至转子36的整个外边缘，转子30的气泡接触区域‘C’典型地大于相关技术系统中的10倍以上。由于所述空气在邻近叶轮36的底部的挡板38下方被释放，当到达挡板38的外边缘处时，所述空气沿叶轮36的外边缘上升，从而沿着整个叶轮36的整个高度产生气泡，而不仅是如具有位于顶部处的挡板的相关技术系统中发生的那样仅在非常小的上部区域中产生气泡。
有利地，尤其当邻近所述罐的底板40时，转子30改善了固体悬浮、空气分散和循环。对于固体悬浮来说，叶轮36将浆料从上往下吸，其中入流不受约束，并产生强烈的侧向出流，如图4中箭头‘A’所示。
这些出流沿所述罐的底板40，尤其是绕叶轮36的外围施加通过和超过定子39的扫动动作。所述强烈扫动的出流移动并带走任何沉淀的固体，从而防止(或至少显著减少)所述罐的沙淤。此外，由于所述浆料入流通过不受阻碍的通道被向下吸入叶轮36，因此加强了流动，并且浮选机内的死区被大致消除或至少被大大减少。‘C’
最后，通过在位于叶轮36的底部附近的挡板38下方释放所述气体，显著改善了空气分散，这是因为所述气体具有显著增加的气泡接触区域‘C’，所述气体可在所述区域中被分散到所述浆料中。
转子30可在构造期间被安装在罐内或之后被装入已有的罐内。对于两种方式的任一种来说，尤其是对于之后装入的方式来说，所述转子均可以以如上述的在使用现场进行装配的套件的形式提供。
一般而言，此处提及的流体/气体典型地为空气，所述空气被分散到所述浆料中以形成气泡，所述气泡带着附着于其上的固体上升至所述罐内的所述浆料的表面。一旦到达所述表面处或附近，则所述气泡被移走用以进一步处理以便回收所述固体(例如矿石)。
要理解以上采用的术语是用于说明，并且除非明确相反地指明，不应视为是限制性的。
上下文允许的话，引用整体或部件或步骤(等)不应解释为仅限于一个所述整体、部件或步骤，而是可能是一个或多个所述整体、部件或步骤等。
此处对背景或现有技术的引用不应解释为承认所述技术构成公知的一般知识。

Claims (18)

1.一种用于浮选室中的转子，所述浮选室具有罐，所述转子在使用中容纳在所述罐中，所述转子包括：
具有管道的轴，所述管道适用于流体在该管道中流通；
叶轮，所述叶轮具有一系列绕所述轴向外延伸的叶轮叶片；以及
位于所述叶轮的底部附近的挡板，所述挡板相对于所述轴横向地延伸并至少大致延伸所述叶轮的宽度；
其中所述管道具有出口，所述出口位于所述挡板下方。
2.根据权利要求1所述的转子，其中所述叶轮叶片从所述轴延伸。
3.根据权利要求1或2所述的转子，其中所述叶轮叶片的较小部分在所述挡板下方延伸。
4.根据权利要求1或2所述的转子，其中所述挡板与所述叶轮叶片的下边缘接合。
5.根据权利要求1或2所述的转子，其中所述挡板相对于所述转子静止并固定到所述罐的内表面上。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的转子，其中所述挡板固定到下述至少之一上：所述轴和一个或多个所述转子叶片。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的转子，其中所述挡板大致平坦。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的转子，其中所述挡板具有孔。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的转子，其中所述叶轮在所述转子的轴向轴线上具有恒定的直径。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的转子，其中各叶轮叶片大致为矩形。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的转子，其中所述轴限定所述管道。
12.根据权利要求1或2所述的转子，进一步包括在所述挡板下方的一个或多个排除器构件。
13.根据权利要求12所述的转子，其中所述一个或多个排除器构件由延伸至所述挡板下方的所述叶轮叶片的至少一部分形成。
14.一种浮选罐组件，包括：
罐，所述罐具有共同限定腔的底板和至少一个侧壁；以及
根据前述权利要求中任意一项所述的转子。
15.根据权利要求14所述的浮选罐组件，其中所述转子位于所述罐的所述底板附近。
16.一种将流体分散到在浮选室中的浆料中的方法，所述方法包括以下步骤：
转动在容纳有浆料的罐中的转子，所述转子具有：
具有管道的轴，所述管道适用于流体在该管道中流通；
叶轮，所述叶轮具有一系列绕所述轴向外延伸的叶轮叶片；和
位于所述叶轮的底部附近的至少一个挡板，所述挡板相对于所述轴横向地延伸并至少大致延伸所述叶轮的宽度；
将流体通过所述管道供给到所述挡板下方的出口；以及
在所述叶轮叶片的下外边缘附近从所述出口分散所述流体。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述转子位于所述罐的底板附近。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中在所述叶轮叶片的较大部分以下的所述挡板的外围边缘处分散所述流体。
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