本发明涉及一种机械结构技术领域，尤其涉及一种高浓度大型矿浆调浆搅拌槽。
背景技术：
冶金、矿山
浮选作业矿浆浓度多数为25％-35％之间，但少数矿物(如
稀土、钛铁矿、铜炉渣等)浮选作业浓度要求较高，达到50％-65％。由于矿浆浓度增加，矿浆粘度增加，矿浆流动性变差，高浓度矿浆循环运动阻力增加，药剂分散差。一般通过增加搅拌功率，增强搅拌强度，达到均匀混合的目的。这种提高叶轮转速，增加矿浆循环流量和矿浆动能，导致搅拌能耗增加、叶轮和导流筒使用寿命降低。
导流筒型矿浆调浆搅拌槽叶轮一般为轴流式叶轮，叶轮位于导流筒内部，叶轮高速旋转，大型导流筒型矿浆调浆搅拌槽叶轮线速度达到10.2m/s,尽管采用衬耐磨橡胶措施，叶轮使用寿命也不超过1年，磨损严重的叶轮寿命只有6个月。
大型导流筒型矿浆调浆搅拌槽导流筒很高，一般导流筒分为3-4节圆筒通过螺栓连接为一个整体，结构复杂；叶轮位置处的导流筒最易磨损，且导流筒更换困难。
大型导流筒型调浆搅拌槽导流筒高度设计不当会产生以下问题：
1)导流筒过低，矿浆流、药剂短路，搅拌槽上层矿浆不能进入循环进行混合，
浮选药剂随矿浆溢流短路流出；
2)导流筒过高，卷吸空气进入循环，矿浆循环量降低，药剂宏观混合效率降低。
大型导流筒型高浓度调浆搅拌槽存在缺点：
1)叶轮转速高，线速度大，导流筒和叶轮磨损严重，叶轮寿命短；
2)导流筒安装、检修不便；
3)能耗高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高浓度大型矿浆调浆搅拌槽，用于冶金、矿山选矿浮选药剂与矿浆混合调浆搅拌，药剂快速均匀分散到高浓度矿浆里，搅拌能耗低，叶片寿命长的大型高浓度调浆搅拌槽。适用于稀土矿、钛铁矿、铜渣等高浓度矿浆调浆搅拌。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高浓度大型矿浆调浆搅拌槽，包括搅拌机构、槽体9、稳流板12、进矿管8和粗砂排放系统；
所述的搅拌机构安装在槽体9上方，所述槽体9内侧壁设有稳流板12；所述进矿管8设于槽体9中部；
所述的搅拌机构包括搅拌轴6、两个轮毂16、上叶轮7与下叶轮17；上叶轮7与下叶轮17各通过轮毂16安装于搅拌轴6上；上叶轮7设于槽体9中上部，下叶轮17设于槽体9中下部；
所述的下叶轮17排量大于或等于上叶轮7排量加上矿浆流量；
所述的槽体8侧壁下部设有粗砂排放系统，排出粗颗粒矿物。
所述的上叶轮7与下叶轮17均为轴流式叶轮，包括2-5个叶片18，叶片18固定连接到轮毂16上；
所述的叶片18的宽度方向为螺旋变截面宽度，叶片18截面宽度由内向外逐渐减少；叶片18根部与搅拌轴6中心线夹角为45°，叶片由内向外均匀逆时针扭转，至叶片尖端与水平轴夹角为28°。
所述的上叶轮7与下叶轮17在搅拌轴6上的安装间距为1.0-1.5d，d为叶轮的直径。
所述的叶片18外表面衬耐磨材料。
所述的稳流板12数量为3～6个，沿槽体8内壁周向均匀分布，垂直焊接在槽体9内壁上。
所述稳流板12径向宽度b＝0.1dt，稳流板5与槽体9内壁间隙e＝0.01dt；dt为槽体9内壁直径。
所述进矿管8焊接在槽体9筒壁中部，进矿管8在槽体内倾斜向下，倾斜管中心线的延长线交于上叶轮7与下叶轮17中间。
所述的粗砂排放系统包括粗砂管15与粗砂管接管13；
所述的粗砂管接管13内端伸入槽体9内壁一段焊接于槽体9上；粗砂管15通过外套的环状法兰通过连接螺栓14固定于粗砂管接管16内端，粗砂管15外端伸入槽体9，粗砂管15内端向下弯，弯向槽体9底部。
所述的搅拌机构还包括电机1、联轴器2与减速机3；所述的电机1通过联轴器2连接减速机2，减速机3装于支撑横梁5上，支撑横梁5安装于槽体8上方；
所述的减速机2输出轴连接搅拌轴6上端。
所述的槽体9筒壁的上部设有溢流管11。
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一种高浓度大型矿浆调浆搅拌槽，用于冶金、矿山选矿浮选药剂与矿浆混合调浆搅拌，药剂快速均匀分散到高浓度矿浆里，搅拌能耗低，叶片寿命长的大型高浓度调浆搅拌槽。适用于稀土矿、钛铁矿、铜渣等高浓度矿浆调浆搅拌。
具有以下优点：
1)增加矿浆循环量，降低单位矿浆循环量功耗；
2)降低叶轮转速，增加叶轮使用寿命；
3)简化设备结构，安装维护更简单；
4)对高浓度搅拌药剂分散性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的高浓度大型矿浆调浆搅拌槽的主视结构示意图；
图2为本发明实施例提供的高浓度大型矿浆调浆搅拌槽的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的高浓度大型矿浆调浆搅拌槽的轮毂主视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的高浓度大型矿浆调浆搅拌槽的轮毂视左结构示意图；
图5为本发明实施例提供的高浓度大型矿浆调浆搅拌槽的叶轮主视结构示意图；
图6为本发明实施例提供的高浓度大型矿浆调浆搅拌槽的叶轮俯视结构示意图；
图7为本发明实施例提供的高浓度大型矿浆调浆搅拌槽的矿浆流场图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
如图1与图2所示，一种高浓度大型矿浆调浆搅拌槽，包括搅拌机构、槽体9、稳流板12、进矿管8和粗砂排放系统；所述的粗砂排放系统包括粗砂管15与粗砂管接管13；所述的粗砂管接管13内端伸入槽体9内壁一段焊接于槽体9上；粗砂管7通过外套的环状法兰通过连接螺栓14固定于粗砂管接管16内端，粗砂管15磨损后便于更换。粗砂管15外端伸入槽体9，粗砂管15内端向下弯，弯向槽体9底部。所述粗砂管15将粗颗粒矿物从调浆搅拌槽排出，避免粗颗粒矿物在搅拌槽内累积沉槽。
所述溢流管11焊接在槽体9筒壁的上部，矿浆与药剂混合均匀后从溢流口11流出，进入浮选流程。
所述槽体9圆柱形上开口槽，由多段圆筒焊接而成，圆筒壁厚一般相同，对于大型调浆搅拌槽，圆筒壁厚自上而下逐渐加厚。
所述的搅拌机构安装在槽体9上方，所述的搅拌机构包括搅拌轴6、两个轮毂16、上叶轮7与下叶轮17；还包括电机1、联轴器2与减速机3；所述电机1一般为4级电机，v1安装方式，通过联轴器与减速机直联，所述的电机1通过联轴器2连接减速机3，所述联轴器2为标准梅花弹性联轴器；所述减速机3为平行轴减速机，减速机3承载所有载荷(包括轴向力、径向力、扭矩及由径向力产生的弯矩)减速机3装于支撑横梁5上，具体的减速机3安装在减速机安装架4上减速机安装架4装于支撑横梁5上，支撑横梁5安装于槽体9上方。所述横梁支撑横梁5为“h”形型钢焊接制作而成，横梁呈“井”字形结构，固定在槽体上方。
所述搅拌轴6为厚壁钢管制作而成，搅拌轴6上端与减速机3输出轴直联，搅拌轴6中间和下端焊有轮毂16；如图3与4所示，所述轮毂16为正多边形结构。轮毂16由连接钢板20、隔板21、筋板22组装焊接而成，轮毂16呈正多边形结构，连接钢板20上开有若干个螺栓孔或螺纹孔23，用以连接叶片18。轮毂16含有2个隔板20，隔板20中间设有孔或键槽孔24，搅拌轴6插入隔板(20)键槽孔24内，安装到位后将轮毂16与搅拌轴6焊接为一体。
所述的上叶轮7与下叶轮17各通过轮毂16安装于搅拌轴6上；上叶轮7设于槽体9中上部，下叶轮17设于槽体9中下部；所述的下叶轮17排量大于或等于上叶轮7排量加上矿浆流量；维持矿浆循环量的平衡，防止矿浆循环短路。
如图5与6所示，所述的上叶轮7与下叶轮17均为轴流式叶轮，包括2-5个叶片18，叶片18固定连接到轮毂16上；所述的叶片18的宽度方向为螺旋变截面宽度，叶片18截面宽度由内向外逐渐减少；叶片18根部与搅拌轴6中心线夹角为45°，叶片由内向外均匀逆时针扭转，至叶片尖端与水平轴夹角为28°。
所述的上叶轮7与下叶轮17在搅拌轴6上的安装间距为1.0-1.5d，d为叶轮的直径。
所述的叶片18外表面衬耐磨材料。耐磨材料可以是橡胶、聚氨酯、陶瓷等。
所述槽体9内侧壁设有稳流板12；所述的稳流板12数量为3～6个，沿槽体9内壁周向均匀分布，垂直焊接在槽体9内壁上。所述稳流板12径向宽度b＝0.1dt，稳流板5与槽体9内壁间隙e＝0.01dt；dt为槽体9内壁直径。
所述进矿管8设于槽体9中部；具体的所述进矿管8焊接在槽体9筒壁中部，进矿管8在槽体内倾斜向下，倾斜管中心线的延长线交于上叶轮7与下叶轮17中间。
本发明实施后，矿浆混合均匀度：对高浓度矿浆混合矿浆浓度分布误差小于±1.5％，无粒度分层；浮选药剂分散性好；叶轮寿命长；无粗颗粒矿物沉槽。
工作原理，矿浆从进矿管8进入搅拌槽内，首先进入上叶轮7和下轮叶17之间,新进入的矿浆与上叶轮7排出轴向矿浆流混合，螺旋向下运动，进入下叶轮17的矿浆流区，经下叶轮17搅拌混合排出，下叶轮17排出的矿浆螺旋向下运动，矿浆流触底后改变流向，轴向流变为径向流，径向流矿浆碰到槽体9内壁时，径向流矿浆流再次改变流向，变为向上的轴向流，大部分轴向流矿浆沿槽体9内壁附近向上运动，进入上叶轮7的矿浆流区，经上叶轮搅拌混合，矿浆向下运动再与新入的矿浆混合，完成一个矿浆循环。如此多次循环，实现矿浆与药剂均匀混合。高浓度大型矿浆调浆搅拌槽矿浆流场如图7所示。
轴流式上叶轮7和下叶轮17旋转，上叶轮7和下叶轮17排出的矿浆除了向下流动外，还存在较大的周向运动速度；在槽体9内壁设有稳流板12，稳流板12将旋转的矿浆流改变流向，将周向速度动能分解，形成轴向流、涡流等，将动能耗散，这个动能耗散过程促进了矿浆混合。
叶轮7转速一般为30-60rpm之间，叶轮7直径越大，则转速越低，叶轮7线速度大幅降低，一般不超过5m/s，叶轮使用寿命成倍增加。工业生产实践中的高浓度调浆搅拌槽搅拌混合矿浆浓度均匀、药剂分散良好、能耗节省20-25％、叶轮使用寿命超过3年。
如图5所示，叶片18通过螺栓19连接在轮毂16上，轮毂16焊接在搅拌轴6上。叶轮排量qv与叶轮直径d的立方和转速n成正比(公式1)，前切动能h与叶轮线速度(nd)平方成正比例(公式2)。要获得高剪切搅拌混合宜采用小直径叶轮，高转速方案；大流量宏观搅拌混合的宜采用低转速，大直径叶轮方案；本发明采用大直径叶轮、低转速设计方案，适用于水溶性药剂与高浓度矿浆混合调浆搅拌。
qv∝nd3(1)
h∝n2d2(2)
设计下叶轮17排量大于或等于上叶轮7排量加上矿浆流量，维持矿浆循环量的平衡，防止矿浆循环短路。
叶片18为螺旋变截面宽度轴流式，叶片18宽度为螺旋变截面宽度，叶片18根部与搅拌轴6中心线夹角为45°，叶片均匀逆时针扭转，叶片尖端与水平轴夹角为28°，叶片18截面宽度由内向外逐渐减少；比传统直叶片叶轮降低能耗20％-25％。
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。
技术特征：
技术总结
本发明公开了一种高浓度大型矿浆调浆搅拌槽，搅拌机构安装在槽体(9)上方，所述槽体(9)内侧壁设有稳流板(12)；矿管(8)设于槽体(9)中部；所述的搅拌机构包括搅拌轴(6)、两个轮毂(16)、上叶轮(7)与下叶轮(17)；上叶轮(7)与下叶轮(17)各通过轮毂(16)安装于搅拌轴(6)上；上叶轮(7)设于槽体(9)中上部，下叶轮(17)设于槽体(9)中下部；所述的下叶轮(17)排量大于或等于上叶轮(7)排量加上矿浆流量；所述的槽体(8)侧壁下部设有粗砂排放系统，排出粗颗粒矿物。用于冶金、矿山选矿浮选药剂与矿浆混合调浆搅拌，药剂快速均匀分散到高浓度矿浆里，搅拌能耗低，叶片寿命长的大型高浓度调浆搅拌槽。适用于稀土矿、钛铁矿、铜渣等高浓度矿浆调浆搅拌。
技术研发人员：王青芬;张建辉;陈强;高轩;曾晖;董干国;樊学赛;陈飞飞
受保护的技术使用者：北矿机电科技有限责任公司;北京矿冶科技集团有限公司
技术研发日：2019.07.30
技术公布日：2019.10.29
声明：
“高浓度大型矿浆调浆搅拌槽的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：北矿机电科技有限责任公司;北京矿冶科技集团有限公司
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2024年08月07日 ~ 09日 
