改善矿浆循环能力的浮选机叶轮

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2024-03-12 16:47:43

权利要求书： 1.一种改善矿浆循环能力的浮选机叶轮，包括布置在叶轮盘(3)下侧的叶片(2)和圆柱形的空气分配器(4)，所述叶轮盘(3)上设有中心孔(5)和螺栓孔(6)，所述空气分配器(4)的上口与所述中心孔(5)对应，多个所述叶片(2)绕所述空气分配器(4)周围均布；

所述叶片(2)的外侧轮廓包括上部竖直段(8?1)、下部竖直段(8?2)和中部内倾角段(8?

3)，内侧轮廓包括内侧竖直段(11)和内侧下部锥角段(10)，下部轮廓为下部水平段(9)；

所述空气分配器(4)嵌入到所述叶片(2)与叶轮盘(3)之间围成的叶轮腔(13)中，所述空气分配器(4)的内部具有圆形空气通道(12)，所述空气分配器(4)的底部和侧壁分别设有气孔(7)；

所述上部竖直段(8?1)形成矩形性能影响部(N1)；所述下部竖直段(8?2)与内侧下部锥角段(10)形成类倒直角梯形性能影响部(N2)；所述空气分配器(4)与内侧下部锥角段(10)共同形成锥台性能影响部(N3)；

所述上部竖直段(8?1)的竖直高度(H1)为叶片(2)总高(H)的5％?20％，半径(R1)与叶轮半径(R)相等；

所述下部竖直段(8?2)的竖直高度(H2)为叶片(2)总高(H)的25％?45％，半径(R2)为叶轮半径(R)的60％?80％；所述内侧下部锥角段(10)的锥角(α)为20°?45°，竖直高度(H3)为叶片总高(H)5％?45％；

所述空气分配器(4)的叶轮腔嵌入深度(H4)为叶片(2)总高H的30％?80％；

所述空气分配器(4)侧壁上的气孔(7?1)位于每两个叶片(2)中间，在圆周方向上均匀分布，竖直方向上按3?8排多层分布，在底部上的气孔(7?2)均匀分布；

所述叶片(2)的外侧轮廓为外侧多折线轮廓(8)或光滑曲线轮廓；

所述叶片(2)的数量为6?10个，叶片(2)的安装角(β)为顺着旋转方向向后0°?60°；

改变所述上部竖直段(8?1)的竖直高度(H1)，能改变矿浆排出流宽度，影响所述矩形性能影响部(N1)面积，从而改变矿浆循环能力；竖直高度(H1)增加时，叶轮(1)的循环能力提高；

改变所述下部竖直段(8?2)的竖直高度(H2)和半径(R2)，能加宽或减小下部外侧叶片面积，影响类倒直角梯形性能影响部(N2)面积，增加或减少叶轮抽吸矿浆的能力；高度(H2)和半径(R2)的增加，矿浆循环能力增加；

改变所述内侧下部锥角段(10)的竖直高度(H3)和锥角(α)，能改变锥台性能影响部(N3)的大小，同时，减小下部内侧低线速度区的叶片面积；

改变所述空气分配器(4)的叶轮腔嵌入深度(H4)，能改变锥台性能影响部(N3)的大小，从而影响叶轮循环量；叶轮腔嵌入深度(H4)增加时，叶轮循环量降低。

说明书：一种改善矿浆循环能力的浮选机叶轮技术领域[0001] 本发明涉及一种浮选机叶轮，尤其涉及一种改善矿浆循环能力的浮选机叶轮。背景技术[0002] 浮选机是实现矿物浮选分选的关键设备。浮选机叶轮是浮选机的核心部件，具有多重作用。充气式浮选机通过叶轮的搅拌作用，使矿物颗粒在浮选机内均匀分散悬浮。外部

鼓风机给入的低压空气，通过叶轮的搅拌剪切作用变成大量的微小气泡，并随着矿浆流在

浮选机内均匀弥散。矿浆中的矿物颗粒和气泡发生碰撞和粘附后，会最终形成泡沫产品。叶

轮循环矿浆的能力是实现矿物颗粒均匀分散、微小气泡成形并均匀弥散和两者之间高效碰

撞和粘附的基础。通常情况下，大的矿浆循环能力有助于改善浮选机的分选性能。

[0003] 现有技术一：专利ZL200910242129.2是一种典型的充气式浮选机叶轮如图1，主要由骨架圆盘和叶片组成，该骨架圆盘为上凹形如马鞍型，叶片呈双倒锥台结构，该叶轮可以

提高矿物颗粒矿化效率，降低能耗，在浮选机内形成适宜的流场环境。

[0004] 现有技术二：中国专利申请说明书(CN201811120174.6)公布了一种充气式浮选机叶轮(如图2)，主要由盖板1、叶片2和出气导流体3组成。该叶轮的主要特点是叶片的内侧缘

与出气导流体固定连接以及空心或实心的锥体结构或半圆形结构。该叶轮结构强度增加，

满足大型浮选机内运转要求。

[0005] 现有技术三：PCT专利中国阶段的专利申请说明书(CN104470638A)公布了一种充气式浮选机叶轮(如图3)，该叶轮叶片48具有特殊形状的外边缘49，公布了叶片外轮廓曲线

的方程。该叶轮可以降低能耗，提供较好的流场环境。

[0006] 现有技术四：PCT专利中国阶段的专利申请说明书(CN101541434A)公布了一种充气式浮选机叶轮(如图4)，该叶轮的叶片3朝向下端呈弧形渐缩，叶片之间交替形成空气通

道5与矿浆通道6，两者之间相互隔离。空气通过空气通道5进入后与矿浆通道6吸入的矿浆

混合。在叶片的下端有底部套圈14，将矿浆引入矿浆空间13，再从矿浆空间13到矿浆通道6。

该叶轮可以提供更大的矿浆循环能力。

[0007] 上述现有技术缺陷：[0008] 低品位矿石的高效分选是矿产资源行业面临的主要挑战之一。大规模处理低品位矿石时，为了降低磨矿成本，需要增大磨矿粒度。这种情况下，粗粒矿物在浮选机中常常因

为叶轮搅拌强度不足和浮选机矿浆循环能力弱而出现沉积。在浮选机大型化时，叶轮直径

3

相对缩小，叶轮循环能力相对降低。容积小于10m 的浮选机，在清水条件下，叶轮在单位时

3

间内的循环能力甚至可以达到设备容积的2?3倍，而对于大型浮选机，如320m浮选机，其单

位时间内的叶轮循环能力与设备容积的比小于1。另一方面，对于细粒矿物，通常需要较高

的湍流强度来促进颗粒和气泡的碰撞和粘附，因此，改善矿浆的循环能力对于细粒矿物分

选同样是有利的。

[0009] 现有的浮选机叶轮专利从能耗、结构强度、分选指标等方面推动叶轮创新。但部分叶轮结构复杂(如CN101541434A)，部分没有平衡好能耗与循环能力增加之间的关系。在工

程实践中，大部分采用提高转速的方法来解决沉积问题。但由于浮选过程的复杂性，这样往

往导致能耗增加，分选效果恶化。

发明内容[0010] 本发明的目的是提供一种改善矿浆循环能力的浮选机叶轮。[0011] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：[0012] 本发明的改善矿浆循环能力的浮选机叶轮，包括布置在叶轮盘下侧的叶片和圆柱形的空气分配器，所述叶轮盘上设有中心孔和螺栓孔，所述空气分配器的上口与所述中心

孔对应，所述叶片有多个并绕所述空气分配器周围均布；

[0013] 所述叶片的外侧轮廓包括上部竖直段、下部竖直段和中部内倾角段，内侧轮廓包括内侧竖直段和内侧下部锥角段，下部轮廓为下部水平段；

[0014] 所述空气分配器嵌入到所述叶片与叶轮盘之间围成的叶轮腔中，所述空气分配器的内部具有圆形空气通道，所述空气分配器的底部和侧壁分别设有气孔；

[0015] 所述上部竖直段形成矩形性能影响部；所述下部竖直段与内侧下部锥角段形成类倒直角梯形性能影响部；所述空气分配器与内侧下部锥角段共同形成锥台性能影响部。

[0016] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的改善矿浆循环能力的浮选机叶轮，提高了浮选机叶轮循环能力，改善了矿物颗粒和气泡的分散效果，增加颗粒

与气泡的碰撞概率，改善浮选机的分选性能。

附图说明[0017] 图1为现有技术一专利ZL200910242129.2叶轮示意图；[0018] 图2为现有技术二CN201811120174.6中的浮选机叶轮示意图；[0019] 图3为现有技术三CN104470638A中的浮选机叶轮示意图；[0020] 图4为现有技术四CN101541434A中的浮选机叶轮示意图；[0021] 图5为本发明实施例提供的改善矿浆循环能力的浮选机叶轮结构示意图；[0022] 图6为本发明实施例中叶片的结构示意图；[0023] 图7为本发明实施例中叶轮盘的结构示意图；[0024] 图8为本发明实施例中叶轮的仰视图。[0025] 附图1至4中的附图标记均为其在原公开文件中的标记，不构成与本申请的附图标记之间及其相互的附图标记之间的指示冲突和和重复指示；

[0026] 附图5至附图6中的附图标记为：[0027] 1、浮选机叶轮，2、叶片，3、叶轮盘，4、空气分配器，5、中心孔，6、螺栓孔，7、气孔，8、外侧多折线轮廓，9、下部水平段，10、内侧下部锥角段，11、内侧竖直段，12、空气通道，13、叶

轮腔，H、叶片总高，R、叶轮半径；

[0028] 7?1、空气分配器在侧壁上的气孔，7?2、空气分配器在底部上的气孔；8?1、上部竖直段，8?2、下部竖直段，8?3、中部内倾角段；

[0029] H1、上部竖直段的竖直高度，R1、上部竖直段的半径；H2、下部竖直段的竖直高度，R2、下部竖直段的半径；H3、内侧下部锥角段的竖直高度；H4、空气分配器的叶轮腔嵌入深

度；

[0030] N1、上部竖直段形成的矩形性能影响部；N2、下部竖直段与内侧下部锥角段形成的类倒直角梯形性能影响部；N3、空气分配器与内侧下部锥角段共同形成的锥台性能影响部；

[0031] α、内侧下部锥角段的锥角，β、叶片的安装角。具体实施方式[0032] 下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

[0033] 本发明的改善矿浆循环能力的浮选机叶轮，其较佳的具体实施方式如图5至8所示：

[0034] 包括布置在叶轮盘3下侧的叶片2和圆柱形的空气分配器4，所述叶轮盘3上设有中心孔5和螺栓孔6，所述空气分配器4的上口与所述中心孔5对应，所述叶片2有多个绕所述空

气分配器4周围均布；

[0035] 所述叶片2的外侧轮廓包括上部竖直段8?1、下部竖直段8?2和中部内倾角段8?3，内侧轮廓包括内侧竖直段11和内侧下部锥角段10，下部轮廓为下部水平段9；

[0036] 所述空气分配器4嵌入到所述叶片2与叶轮盘3之间围成的叶轮腔13中，所述空气分配器4的内部具有圆形空气通道12，所述空气分配器4的底部和侧壁分别设有气孔7；

[0037] 所述上部竖直段8?1形成矩形性能影响部N1；所述下部竖直段8?2与内侧下部锥角段10形成类倒直角梯形性能影响部N2；所述空气分配器4与内侧下部锥角段10共同形成锥

台性能影响部N3。

[0038] 所述上部竖直段8?1的竖直高度H1为叶片2总高H的5％?20％，半径R1与叶轮半径R相等。

[0039] 所述下部竖直段8?2的竖直高度H2为叶片2总高H的25％?45％，半径R2为叶轮半径R的60％?80％；所述内侧下部锥角段10的锥角α为20°?45°，竖直高度H3为叶片总高H25％?

45％。

[0040] 所述空气分配器4的叶轮腔嵌入深度H4为叶片2高度H的30％?80％。[0041] 所述空气分配器4侧壁上的气孔7?1位于每两个叶片2中间，在圆周方向上均匀分布，竖直方向上按1?8排多层分布，在底部上的气孔7?2均匀分布。

[0042] 所述叶片2的外侧轮廓为外侧多折线轮廓8或光滑曲线轮廓。[0043] 所述叶片2的数量为6?12个，叶片2的安装角β为顺着旋转方向向后倾斜0°?60°。[0044] 改变所述上部竖直段8?1的竖直高度H1，能改变矿浆排出流宽度，影响所述矩形性能影响部N1面积，从而改变矿浆循环能力；竖直高度H1增加时，叶轮1的循环能力提高；

[0045] 改变所述下部竖直段8?2的竖直高度H2和半径R2，能加宽或减小下部外侧叶片面积，影响类倒直角梯形性能影响部N2面积，增加或减少叶轮抽吸矿浆的能力；高度H2和半径

R2的增加，矿浆循环能力增加；

[0046] 改变所述内侧下部锥角段10的竖直高度H3和锥角α，能改变锥台性能影响部N3的大小，同时，减小下部内侧低线速度区的叶片面积；

[0047] 改变所述空气分配器4的叶轮腔嵌入深度H4，能改变锥台性能影响部N3的大小，从而影响叶轮循环量；叶轮腔嵌入深度H4增加时，叶轮循环量降低。

[0048] 本发明的改善矿浆循环能力的浮选机叶轮，提高了浮选机叶轮循环能力，改善了矿物颗粒和气泡的分散效果，增加颗粒与气泡的碰撞概率，改善浮选机的分选性能。

[0049] 具体实施例：[0050] 如图5所示的浮选机叶轮1，由具有外侧上、下部竖直段和下部内侧带锥角的叶片2，圆形叶轮盘3和带孔圆柱形空气分配器4组成，并形成性能影响部。

[0051] 如图6所示，所述叶片2具有外侧多折线轮廓8，下部水平段9，内侧下部锥角段10和内侧竖直段11组成。

[0052] 所述叶片2的外侧多折线轮廓8由上部竖直段8?1，下部竖直段8?2和中部内倾角段8?3组成。所述上部竖直段8?1形成矩形性能影响部N1，竖直高度H1为叶片总高H5％?20％，

半径R1与叶轮半径R相等。该特征拓宽了叶片上部射流区宽度。由于该处叶片直径最大，大

线速度使得叶轮排出矿浆的流量更大。通过改变竖直高度H1，改变矩形性能影响部N1面积，

从而影响矿浆循环能力。竖直高度H1增加时，叶轮1的循环能力提高。

[0053] 所述下部竖直段8?2竖直高度H2为叶片总高H25％?45％，半径R2为叶轮半径R的60％?80％。所述叶片2的内侧下部锥角段10锥角α为20°?45°，竖直高度H3为叶片总高

H25％?45％。下部竖直段8?2和内侧下部锥角段10形成类倒直角梯形性能影响部N2。与常规

浮选机叶轮相比，下部竖直段8?2增加了叶片下部外侧大线速度区的面积，可以增强叶轮抽

吸矿浆的能力。通过控制高度H2和半径R2可以改善浮选机抽吸矿浆的能力。叶片内侧区域

离叶轮中心近，线速度低，导致该叶片区域抽吸矿浆效率低，减小该区域叶片面积有助于控

制叶轮能耗。同时可以降低叶片制造成本。

[0054] 中部内倾角段8?3连接叶片外侧上部8?1和下部8?2，斜向外使得沿叶轮外轮廓线向上，线速度增加，起到提升矿浆的作用。

[0055] 所述叶片2的内侧竖直段11与带孔圆柱形空气分配器4的外侧壁固接在一起。[0056] 如图7所示，所述带孔圆柱形空气分配器4内部具有圆形空气通道12，浮选所需的空气通过叶轮盘3上部的中心孔5进入，通过气孔7进入叶轮腔13(图8)。

[0057] 所述带孔圆柱形空气分配器4的叶轮腔嵌入深度H4为叶片高度H30％?80％。与叶片2的内侧下部锥角段10共同形成了锥台性能影响部N3(图7)，使得叶轮1下部内侧空间更

开放。叶轮下部空间的增加有利于矿浆的抽吸。通过控制叶轮腔嵌入深度H4可以调整锥台

性能影响部N3的大小，从而影响叶轮循环量。叶轮腔嵌入深度H4增加时，叶轮循环量降低，

[0058] 所述带孔圆柱形空气分配器4在侧壁上有气孔7?1，在底部有均匀分布的气孔7?2。气孔7?1位于每两个叶片2中间(图5)，在圆周方向上均匀分布。外壁竖直方向上多层分布，

3?8排。气孔7?2在底部均匀分布(图8)。

[0059] 所述叶片2在叶轮盘3上均匀分布(图8)，叶片数量6?10，叶片2的安装角β为顺着旋转方向向后0°?60°(图8)。

[0060] 所述叶片2和带孔圆柱形空气分配器4固定在叶轮盘3上。[0061] 所述叶轮盘3上部有对外连接的螺栓孔6，与浮选机的主轴或主轴上法兰连接。[0062] 所述的矩形性能影响部N1、类倒直角梯形性能影响部N2和锥台性能影响部N3的联合作用，便可以根据矿物特点设计适宜的矿浆循环能力，达到能耗和分选效果的最佳平衡。

[0063] 本发明的效果：[0064] 1、能够提高浮选机叶轮泵吸矿浆的效率，提高叶轮循环能力，从而改善矿物颗粒和气泡的分散效果，增加颗粒与气泡的碰撞概率，改善浮选机的分选性能。

[0065] 2、叶轮叶片上部外侧的竖直段特征，使得线速度最大的矿浆射流区增加，增加叶轮排矿流量。

[0066] 3、叶轮叶片下部外侧的竖直段特征，增加了下叶片抽吸矿浆的叶片面积。由于该区域直径大，线速度大，抽吸矿浆的效率高。

[0067] 4、叶轮叶片下部内侧去角和叶轮下方形成了整个叶轮下部更加开放的空间，这有利于矿浆的抽吸。叶片下部的内侧区域，直径小，线速度低，抽吸矿浆的效率低。叶片下部内

侧去角减小了低效率叶片的作用面积，可以控制能耗，降低叶片的制造成本。

[0068] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，

都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范

围为准。