یک پروانه شناورسازی عمدتاً از طریق تلاطم و گردش ایجاد شده در پالپ، بر اندازه حباب تأثیر می‌گذارد. سرعت بالاتر پروانه معمولاً باعث افزایش شکست حباب و کاهش میانگین اندازه حباب در شرایط جریان هوای ثابت می‌شود، در حالی که جریان هوای بالاتر تمایل به افزایش میانگین اندازه حباب دارد. با این حال، هندسه پروانه، طراحی استاتور، غلظت کف‌ساز و خواص دوغاب نیز رفتار پراکندگی نهایی گاز را شکل می‌دهند، بنابراین سرعت پروانه به تنهایی هرگز عملکرد شناورسازی را تعیین نمی‌کند.

نکات کلیدی

• افزایش سرعت پروانه باعث افزایش تلاطم و شکست حباب می‌شود و حباب‌های کوچکتری تولید می‌کند - اما با بازده کاهشی و هزینه انرژی رو به افزایش.

• افزایش نرخ جریان هوا در دور ثابت معمولاً میانگین اندازه حباب را افزایش می‌دهد، بنابراین سرعت و نرخ هوا باید متعادل شوند.

• قطر پروانه، هندسه تیغه، سرعت نوک و طراحی استاتور حتی در دورهای یکسان بر توزیع حباب تأثیر می‌گذارند.

• پروانه و استاتور به عنوان یک سیستم عمل می‌کنند؛ طراحی استاتور می‌تواند قطر میانگین ساتر حباب را کاهش داده و پایداری کف را بهبود بخشد.

• سایش پروانه به طور نامحسوس هندسه جریان را تغییر می‌دهد و به مرور زمان گردش، پراکندگی هوا و ثبات شناورسازی را کاهش می‌دهد.

• 

جدول خلاصه

تعریف: پروانه شناورسازی چیست؟

پروانه شناورسازی جزء چرخان در داخل سلول شناورسازی مکانیکی است که هوا را به داخل دوغاب معدنی می‌کشد و پراکنده می‌کند. این پروانه میدان جریان متلاطم مورد نیاز برای شکستن هوا به حباب و حفظ ذرات جامد در حالت تعلیق را ایجاد می‌کند. پروانه با همکاری استاتور ثابت، محیط هیدرودینامیکی را که در آن اتصال حباب-ذره رخ می‌دهد، تعریف می‌کند. در مدارهای فرآوری مواد معدنی، پروانه بخشی از مرحله گسترده‌تر شناورسازی است و معمولاً به عنوان یک مجموعه روتور-استاتور مطابق در داخل سلول‌های شناورسازی عرضه می‌شود.

اصل کار

پروانه در داخل سلول شناورسازی می‌چرخد و یک منطقه کم‌فشار در نزدیکی شفت ایجاد می‌کند که هوا را به داخل پالپ می‌کشد. هنگامی که هوا با تیغه‌های چرخان برخورد می‌کند، میدان برشی متلاطم حباب‌های بزرگ را تغییر شکل داده و به حباب‌های کوچکتر می‌شکند. همزمان، حباب‌ها برخورد کرده و به هم می‌پیوندند - بنابراین توزیع نهایی اندازه حباب منعکس کننده تعادل پویایی بین شکست و پیوستگی است.

حباب‌های کوچکتر سطح بینابینی گاز-مایع بیشتری را برای اتصال ذرات فراهم می‌کنند که معمولاً از بازیابی پشتیبانی می‌کند. با این حال، حباب‌های بسیار ریز می‌توانند شناوری را کاهش داده و سینتیک شناورسازی را کند کنند. استاتور پروانه را احاطه کرده و جریان شعاعی را منحرف می‌کند و انرژی چرخشی را به یک الگوی گردش کنترل شده تبدیل می‌کند که حباب‌ها را در حجم پالپ توزیع می‌کند به جای اینکه آنها را در نزدیکی پروانه متمرکز کند.

تحقیقات در مقیاس صنعتی نشان داده است که با افزایش سرعت پروانه، میانگین اندازه حباب کاهش می‌یابد، در حالی که افزایش نرخ جریان هوا میانگین اندازه حباب را افزایش می‌دهد. یک مثال آزمایشگاهی کاهش قطر متوسط حباب را از تقریباً ۷۲۷ میکرومتر به ۲۸۴ میکرومتر هنگام افزایش سرعت پروانه از ۷۰۰ به ۱۲۰۰ دور در دقیقه تحت شرایط هوادهی و کف‌ساز کنترل شده گزارش کرده است.

مزایای انتخاب صحیح پروانه و استاتور

• اتصال بهبود یافته حباب-ذره: حباب‌های کوچکتر و با پراکندگی خوب، احتمال برخورد با ذرات آبگریز را افزایش می‌دهند.

• کف پایدار: طراحی استاتور صحیح، تلاطم بیش از حد در سطح مشترک پالپ-کف را محدود می‌کند و از پایداری کف محافظت می‌کند.

• تعلیق پایدار جامدات: هندسه مناسب پروانه از رسوب و مناطق مرده در سلول جلوگیری می‌کند.

• هزینه انرژی کمتر: تطبیق سرعت پروانه با وظیفه از تلاطم بیش از حد و اتلاف توان جلوگیری می‌کند.

• عمر سایش طولانی‌تر: انتخاب مواد صحیح برای شیمی دوغاب، فواصل سرویس روتور و استاتور را افزایش می‌دهد.

• نگهداری قابل پیش‌بینی: سایش کنترل شده با هندسه، امکان تعویض برنامه‌ریزی شده به جای توقف‌های واکنشی را فراهم می‌کند.

کاربردها

پروانه‌ها و استاتورهای شناورسازی در طیف گسترده‌ای از وظایف فرآوری مواد معدنی استفاده می‌شوند:

• شناورسازی سنگ معدن مس: سلول‌های رافنر، اسکاونجر و کلینر که در آنها پراکندگی هوا مستقیماً بر بازیابی تأثیر می‌گذارد.

• شناورسازی سنگ معدن طلا: مدارهای طلای مرتبط با سولفید که نیاز به تولید حباب پایدار دارند.

• شناورسازی سنگ معدن سرب-روی: شناورسازی افتراقی که در آن اتصال انتخابی حباب-ذره حیاتی است.

• شناورسازی سنگ معدن نیکل: مدارهای سولفید دانه‌ریز که به توزیع اندازه حباب حساس هستند.

• شناورسازی فسفات: سلول‌های با حجم بزرگ که در آنها باید تعلیق جامدات و توزیع هوا در سراسر مخزن حفظ شود.

• شناورسازی زغال سنگ: مدارهای زغال سنگ ریز که در آنها پایداری کف و اندازه حباب بر بازده زغال سنگ تمیز تأثیر می‌گذارد.

پروانه به تنهایی عمل نمی‌کند. آماده‌سازی خوراک از طریق آسیاب کردن و طبقه‌بندی توزیع اندازه ذرات ورودی به شناورسازی را تعیین می‌کند، در حالی که مراحل بعدی آب‌گیری و فیلتراسیون کنسانتره‌ها و باطله‌های تولید شده را مدیریت می‌کنند.

مقایسه مواد

قطعات روتور و استاتور لاستیکی در پالپ‌های درشت و کم اسید که در آنها مقاومت در برابر ضربه بیش از سایش ذرات ریز اهمیت دارد، عملکرد خوبی دارند. پلی‌اورتان مقاومت بهتری در برابر دوغاب ساینده ریز دارد و دقت ابعادی را طولانی‌تر حفظ می‌کند، که زمانی که هندسه جریان باید بین تعویض‌ها پایدار بماند، اهمیت دارد. گزینه‌های آلیاژی و سرامیکی معمولاً برای مناطق با سایش بالا که عمر الاستومر قابل قبول نیست، رزرو می‌شوند.

مقایسه کاربرد