XFD型單槽浮選機的改進設計

摘 要：為滿足客戶及市場化的需求，文章根據現有的幾種類型的單槽浮選機設計，進行了XFD型單槽浮選機的設計改進，對傳動、機體、主軸、定子轉子等進行了改進，并進行了加熱等可選功能的預留設計，最后對設計的優點及不足進行了總結。

關鍵詞：機械設計；單槽浮選機；定子轉子；通用性

1 單槽浮選機的基本性能要求

浮選機是實現浮選過程的重要設備，單槽浮選機主要用于選別銅、鋅、鉛、鎳、金等有色金屬，也可以用于黑色金屬和非金屬的粗選和精選。

根據浮選的工業實踐經驗、氣泡礦化理論研究以及對浮選機流體動力學特性研究的結果，浮選機的性能需滿足如下基本要求：

（1）良好的充氣作用

在泡沫浮選過程中，氣泡是疏水性礦物的一種運載工具。為了增加礦粒與氣泡接觸碰撞的機會，造成有利于附著的條件，并能將疏水性礦粒及時運載到礦漿表面，在浮選機內必須具有足夠大的氣泡表面積，氣泡亦應有適宜的浮升速度。為此，浮選機必須保證能向礦漿中吸入足量的空氣，并使這些空氣在礦漿中充分地彌散，以便形成大量大小適中的氣泡，同時這些彌散的氣泡，又能均勻地在浮選槽內分布。充氣量愈大，空氣彌散愈好，氣泡分布愈均勻，則礦粒與氣泡接觸碰撞的機會也愈多，這種浮選機的工藝性能也就愈好。

（2）攪拌作用

礦粒在浮選機內的懸浮效率，是影響礦粒向氣泡附著的另一個重要方面。為使礦粒能與氣泡充分接觸，應該使全部礦粒都處于懸浮狀態。攪拌作用除了造成礦粒懸浮外，并能使礦粒在浮選槽內均勻分布，從而創造礦粒和氣泡充分接觸和碰撞的良好條件。此外，攪拌作用還可以促進某些難溶性藥劑的溶解和分散。

（3）能形成比較平穩的泡沫區

在礦漿表面應保證能夠形成比較平穩的泡沫區，以使礦化氣泡形成一定厚度的礦化泡沫層。在泡沫區中，礦化泡沫層既能滯留目的礦物，又能使一部份夾雜的脈石從泡沫中脫落。

（4）能連續工作及便于調節

工業生產上使用的浮選機，應能連續給礦和排礦，以適應礦漿流在整個浮選生產過程連續性的特點。為此，浮選機上應有相應的受礦、刮泡和排礦的機構。為了調節礦漿水平面，泡沫層厚度以及礦漿流動的速度，亦應有相應的調節機構。

2 浮選機各部件設計

為滿足上述設計要求，對已有的單槽浮選機各部分進行改進設計，依據分選槽容量分為0.5L、0.75L、1.0L、1.5L四種型號，具體設計如下：

2.1 傳動部分及機體

為保證機體運行穩定以及外觀設計需求，本機傳動部分采用了后置電機，以皮帶帶動主軸旋轉。機體采用不銹鋼板制作，初期設計為1.5mm厚不銹鋼板，后經試制實驗發現，存在機體過輕，主軸轉速高于2000r/min時機體搖晃不穩定的情況，遂改為2mm厚不銹鋼板，并在機體下部加裝10kg配重塊。

同時，為了增加設計的通用性以及降低制造成本，四種型號浮選機采用了可通用的機體以及傳動部分，現有系列浮選機采用有機玻璃防護裝置，有較好的視覺效果，但是在使用過程中經常損壞，同時存在一定的安全隱患。本次優化設計擬對防護裝置的材質和安裝形式進行優化，其中材質由有機玻璃改為碳素鋼板，安裝方式由四個立柱支撐改為兩邊U口插接式。

2.2 主軸組件及定子轉子

單槽浮選機主軸為本機核心部分，浮選機所需要的吸氣，攪拌以及產生泡沫功能均由此部分實現。而定子轉子的設計決定了產生負壓的大小即吸氣量，以及礦漿泡沫的形成情況，對本機的性能好壞起到決定性作用。

本設計在現有的定子轉子基礎上進行了一定調整，定子轉子的間隙可調節，使用了硬度更高的橡膠材料，主軸組件分為三種型號，即0.5-0.75L、1L、1.5L。

2.3 槽體

槽體保留了原設計，將槽體材料由常見的鑄鐵不銹鋼等改為有機玻璃，以降低重量且便于觀察液面，并使用了手把彈簧式固定裝置，方便用戶對槽體的安裝拆卸。

2.4 整機裝配與技術參數

本機主體部分還包括刮板、防護罩、電器等，整機外形見圖1。

2.5 其他配件

本機還預留了加裝加熱系統的空間與相應設備，用戶如有需要，經簡單改裝即可加裝加熱裝置，滿足部分實驗所需的加熱操作。

3 試制及實驗效果總結

3.1 試制實驗結果

本機完成設計與試制工作之后，進行了水實驗以及投料實驗，基本達成了設計目標，吸氣流量達到用戶給出的相應標準，具體數據見表1。

在投料實驗中可以形成較為穩定的泡沫層，基本達到了泡沫大小均勻，波動較小的浮選技術要求，由刮板刮出的礦漿達到浮選實驗標準，且可以實現連續投料以及連續浮選。

3.2 出現的問題及后期處理

在實驗過程中本機也暴露出了一些待改善的缺點，最主要的問題是小容量的兩個型號，即0.5L、0.75L的吸氣量有所不足。其原因是小容量水槽的空間及水量偏小，導致其負壓小于大水槽的兩個型號。

此外目前的定子轉子的間隙調節較為繁瑣，需多次實驗以找出最佳位置，后期需考慮對定子轉子系統進行進一步的改進設計，以消除目前存在的缺陷。

4 結束語

XFD型單槽浮選機根據要求進行的改進設計，采用了全不銹鋼機架、變頻數碼顯示，調整了以往設計中不合理、達不到用戶要求的部分，使得整機滿足了用戶使用要求，增強了用戶對產品的操縱性。達到了外形美觀，調整方便精確，使用方便的目的。

參考文獻

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[2]沈政昌，劉振春.粗粒浮選機設計原則[J].有色金屬：選礦部分， 1996（3）：23-27.

作者簡介：張 （1988-），男，湖北省武漢市人，工作單位：湖北省地質勘查裝備中心，職務：工程師，研究方向：機械設計。