改造XJM—4型浮选机的新技术组合式叶轮定子结构

摘要　借鉴XJM—S系列浮选机搅拌机构的结构特点和成功经验，提出了一种简单、经济、实用的改造XJM—4型浮选机的方案，改造后通过能力达到180～206m³／h^。台。
关键词　浮选机　技术改造　组合式叶轮定子

1　前　言
　　XJM—4型浮选机是我国70年代初研制成功的一种自吸机械搅拌式浮选机，在我国选煤厂使用最为广泛，但其处理能力较低，一般为100m³/h左右。针对这个问题，研制单位曾对叶轮的基本参数进行过一次调整，矿浆的通过能力有所提高。有的选煤厂将原来6室1组的浮选机改成4室1组，并在槽与槽之间开设了直流孔，以提高矿浆的通过能力，实践证明，这样改造的结果使得浮选效果变差。随着浮选技术的发展，人们对问题的认识越来越深刻，尤其是XJM—S系列浮选机的分体式叶轮定子技术的成功应用，为解决该浮选机存在的问题奠定了基础。利用煤科总院唐山分院最新研制成功的组合式叶轮定子结构，改造了七台河矿务局选煤厂的XJM—4型浮选机，矿浆处理量可达180～206m³/h^。台。

2　问题分析
　　从表面上来看，问题主要表现在矿浆的通过能力较小，空心轴易堵塞，进气调节不便等方面。更深一层分析，有以下几个主要问题：①XJM—4型浮选机是自吸式浮选机，矿浆通过量取决于叶轮吸入新鲜矿浆的能力。当叶轮结构和参数一定时，叶轮下吸口与吸浆管之间的间隙大小以及两者对中程度直接影响着新鲜矿浆的吸入量。由于制造及安装误差，使这一间隙往往大于设计所要求的6mm，这样叶轮下层所吸入的矿浆有一部分是槽内的循环矿浆，并非全部是新鲜矿浆。这一点可通过吸浆管的磨损位置和形状得到验证。实际上，由于定子及槽底上紊流板的位置所限，叶轮下吸口与吸浆管的同轴度误差无法检测，观察也非常困难，只有通过转动叶轮，用是否有碰撞声音来衡量安装的到位程度，很显然，这是不能满足原设计要求的。②浮选机的液面尤其是第一槽液面出现翻花时，就有刮水现象，再加大入料量已不可能。主要原因：一是中矿箱闸板的高度调节不当；二是定子叶片与稳流板的相对位置不正确。从设计图纸上来看，定子叶片与定子上的六个定位孔没有固定的角度，安装后，定子叶片在圆周方向上的位置是任意的，与稳流板之间的夹角不是一个定值，所以当矿浆从定子叶片间出来后，未能沿稳流板的弯曲方向导向槽边，而是通过两块稳流板之间撞向槽边，以致矿浆流的能量未能逐步得到释放，从而在槽体的四边出现翻花现象。③空心轴进气调整不便，易堵塞。空心轴是一个转动部件，在正常工作时不能进行调节，也就是说不能根据泡沫层的具体情况来及时调整进气量。停车时，在叶轮腔内负压作用下，矿浆会反串至空心轴内，日久会造成煤泥淤积堵塞，从而影响充气量和浮选效果。

3　技术改造措施
　　在原有设备上进行技术改造，要求方法简单，易实施，投资少，见效快。因此，我们借鉴了XJM—S系列浮选机成熟的技术经验，并且结合XJM—4型浮选机的实际情况，提出了如图1所示的改造方案，称之为组合式叶轮定子结构（中线左边为改造前的结构，右边为改造后的结构），其特点如下：

图1　改造前后示意图

　　（1）解决了叶轮下吸口与吸浆管的对中问题，并且使两者的轴向间隙成为负值，保证叶轮下层吸入的矿浆为新鲜矿浆。从图1可以看出，原有的定子已被现在的连接管、定子盖板和定子体所取代，定子与下吸管为同一定位基准，安装时首先保证两者同轴，而连接管、定子盖板与套筒和定子之间是有配合的连接，当定子盖板落入定子体后，叶轮下吸口与吸浆管就自然对中，而且落入吸浆管一定深度（约5～8mm），也就是说间隙为负值。其目的是为了消除制造和安装带来的误差，提高叶轮下层叶片吸入新鲜矿浆的能力。
　　（2）叶轮上层叶片与定子盖板之间的轴向间隙由原来的8±1mm可减小到3mm，提高了叶轮的工作效率，减轻了叶片表面的磨损。原定子由于结构和安装形式所限，为了叶轮正常运转，叶轮上叶片与定子盖板之间的轴向间隙定为8±1mm，改造后将原定子分成定子盖板和定子两部分，定子盖板的内锥面进行了加工，叶轮的上层叶片表面也按同一锥度进行了加工，从而提高了装配精度，降低了两者的轴向间隙。
　　（3）固定定子叶片与槽底上的稳流板的相对位置，使其不随定子的拆装而改变。安装时先将定子体放入相应的位置，然后旋转定子，将两者的相对位置调整合适后，再把定位板与槽底焊接。这样，检修或更换定子时不需要再进行调整。
　　（4）对叶轮的主要结构参数进行优化。用一特殊背母取代原叶轮的中间隔桥，优点是：①使叶轮结构简单化，制造容易，质量易保证。②降低拆装难度，检修叶轮时，不需要拆下定子。③背母与叶轮腔组成圆滑流道，减小矿浆流动阻力，使流态更趋合理；④重新调整了叶轮上下层的排流量，在装机功率不变的情况下，适当降低循环矿浆量，增加新鲜矿浆吸入量，也就是提高浮选机通过能力；⑤对磨损较严重的部位，通过增加材料量的办法来延长整个叶轮的使用寿命。
　　（5）保证叶轮上下层都能吸气，但不再使用空心轴进气。新叶轮的轮毂处设有进气孔，空气从套筒进入后，一路穿过叶轮轮毂上的通气孔进入叶轮下层，另一路沿连接管进入叶轮上层。在运动状态下，只要调节套筒的进气量就可以了，既方便又安全。
　　（6）使循环矿浆流态更趋合理。原结构中，套筒内空气流向与循环矿浆流向相垂直，在叶轮轮毂处相遇，相互干扰，影响进气的均匀程度。改造后，两者的流向相同，互不影响。另外，连接管上的循环孔可设调节环，根据工艺要求在一定范围内调节循环量的大小。

4　实施效果
　　1998年9月，用组合式叶轮定子技术完成了七台河矿务局选煤厂1台XJM—4型浮选机（6室）的改造。正常运转2个月后，于11月24日进行了单机检查，结果见表1。从表1可以看出：在入料浓度为90g/L，入料灰分为11.92%时，处理能力为206m³/h，超过了原设备鉴定时的处理能力，这也说明用该项技术改造XJM—4型浮选机是非常成功的。

表1　改造后单机检查结果　　　　（％）