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浮選機是選礦生產時間中常用的設備,其種類和型號規格眾多,有充氣機械攪拌式浮選機、自吸氣機械攪拌式浮選機以及氣壓式浮選機等。由于浮選機所處理的物料通常是含有大量固體顆粒的漿體,因此,浮選機葉片、浮選機蓋板等部件磨損和腐蝕十分嚴重,需要選擇一些耐磨性能較好的材質,并進行定期更換。下面簡要介紹浮選機葉片和蓋板磨損機理一起其材質的選擇。
葉輪高速旋轉,在中心區形成負壓,空氣導管中的空氣被吸入,礦漿從側孔或蓋板孔同時被吸入,形成固、液、氣三相流,在離心力的作用下,固、液、氣三相流向外運動,經過蓋板隔柵時,流速突變,流體被分割,氣相變成微細氣泡,這種循環使固、液、氣三相混和均勻,氣泡成彌散狀態的礦漿混和體。 由于礦漿壓力分布、運動方向、流速不同,葉輪、蓋板各個部位的磨損情況差異很大。葉輪的磨損主要發生在葉片的外沿迎流面、圓盤的外沿、圓盤的底部。A區礦漿流速最高,且與礦漿的相對速度最高,流線方向由與葉輪跟隨方向轉變為與蓋板隔柵平行的方向,這一流向的改變,使礦漿對葉片外沿迎流面產生最大的磨損,首先是上沿的直角被磨掉,然后向下發展。圓盤外沿磨損由礦漿與圓盤相對運動引起,也可能與間隙過小的假底磨擦引起。當然,離中心越遠,圓盤與礦漿的相對速度越高,由此引起的磨損越大。蓋板的磨損主要發生在隔柵的內沿,該區礦漿流向發生強制變化,內沿受強烈的沖擊,產生月牙型磨損。 葉片和蓋板產生磨損后,間隙增加,礦漿所受的切割作用下降,氣泡變粗,固、液、氣三相混合程度下降,氣泡彌散程度降低。磨損嚴重時顯著影響浮選指標。浮選機葉輪材質的選擇應符合下列幾個條件:有較好的耐磨性;20-60℃下的熱穩定性;有一定的沖擊強度;原材料的價格可為生產接受。
浮選機葉輪蓋板組成由真空室造成負壓,從而使礦漿自流并自吸空氣,浮選機性能的好壞主要取決于葉輪蓋板,葉輪蓋板的質量直接影響浮選機工作效率和選礦指標。以往浮選機葉輪蓋板材料通常選用鑄鐵材料,但存在以下問題:
1、蓋板和葉輪使用壽命短:浮選機的葉輪和蓋板一直使用鑄鐵材料。鑄鐵材料雖然硬度高,但是脆性大,不能承受沖擊載荷,且抗沖蝕磨損性能差。在浮選過程中,由于礦砂的沖蝕磨削,加上浮選藥劑的腐蝕,其使用壽命較短,一般每套浮選機葉輪蓋板最多使用3個月就必須更換。
2、葉輪蓋板檢修更換量大:浮選機的葉輪蓋板每3個月就要更換1次,設備檢修量大,嚴重影響正常生產。
3、葉輪蓋板備品備件投入費用高:目前浮選機鑄鐵葉輪蓋板以2011年市場價格為準,6A 型每套3076元,6A 改造型每套6036元,生產成本高,不利于成本控制管理。
4、對生產指標造成一定的影響:鑄鐵材料葉輪蓋板耐磨性和抗腐蝕性差,在生產過程中容易被礦砂沖擊磨擦和浮選藥劑腐蝕。當葉輪蓋板使用一段時間后,葉輪蓋板磨損較大或磨破時,葉輪和蓋板間隙增大,造成浮選充氣量不足和攪拌力不足,出現浮選礦漿流動不暢通,浮選液面“翻花”,浮選泡沫量少等不良現象,對穩定浮選指標帶來較大影響。
浮選機工作過程中,葉片發生高速的旋轉,葉片中心區域產生一定的負壓,由于負壓的作用,空氣導管不斷向外部吸入氣體,蓋板孔以及側孔不斷吸入礦漿,從而形成了固-液-氣三相流。在慣性離心力的作用下,三相流不斷向外部運動,經過蓋板格柵時,流速突變,流體被分割,氣相變成微細氣泡。在浮選機工作過程中,固-液-氣三相流體、固-液兩相流體以及單相流體對葉片和蓋板發生強烈的沖擊,產生強烈的沖擊腐蝕。此外,由于礦漿漿體中硫化物等酸性礦物的存在,或者浮選酸堿度的要求,使得礦漿呈現一定的酸性或堿性,不同酸堿性,均會對葉片和蓋板發生化學腐蝕。實踐和研究表明,浮選機葉片和蓋板的腐蝕并不均勻,葉片的腐蝕主要發生在葉片的外沿迎流面、圓盤的外沿以及圓盤的地步。浮選機蓋板的磨損主要發生在隔柵的內沿,產生月牙形腐蝕。
對于浮選機葉片和蓋板材質的選擇,應該滿足以下要求:
1、具有良好的耐磨和耐腐蝕性能,原因如上述所述。
2、具有20~60℃以上的熱穩定性能,這是因為許多浮選藥劑均要求在較高溫的條件下,才能發揮作用。
3、有一定的沖擊強度,這是因為礦漿中含有許多礦石顆粒,在攪拌過程中會對葉片和蓋板發生強烈的沖擊。
4、價格在可接受的范圍,這是因為浮選本身的成本就很高,浮選機葉片和蓋板又是易損件,需要經常更換,因此價格需要在較低的范圍。工業生產中浮選機葉片和蓋板的材質有硬質合金、碳化硅、超高分子聚乙烯、聚氨酯、耐磨橡膠等等。
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