1.本公开涉及分别用于在浮选槽中混合气体和泥浆(slurry,浆料)的叶轮和扩散器(diffusor)、用在浮选槽中以增强气体和泥浆的混合的装置以及这种装置在浮选槽中的用途。
背景技术：2.泡沫浮选是一种公知的用于精炼各种金属的过程。目的是将期望的矿物(被认为是有用矿物)与矿石中的不期望的矿物(称为脉石(gangue))分离。泡沫浮选依赖于疏水性和选择性表面润湿的物理现象。术语疏水性是指分子被大量的水排斥的性质。将粉碎的且研磨的小颗粒形式的矿石中的粉尘与水混合，并且通过使用润湿剂进行润湿。润湿剂(也称为表面活性剂)选择性地润湿粉尘颗粒中的有用矿物的暴露表面。润湿剂具有使待形成的疏水性表面跨越有用矿物的湿润表面而形成的分子结构。将润湿的混合物(称为泥浆)供给至浮选槽。对泥浆进行搅拌和充气。在充气期间，具有润湿的疏水表面的颗粒将粘附至气泡的表面。气泡将与有用矿物粘附的颗粒一起以泡沫的形式上升至浮选槽的表面。泡沫可以从浮选槽的表面收集并且被供给用于进一步处理(诸如额外的浮选处理)或者其他类型的处理(脱水或甚至进一步磨碎)，而脉石将保持在浮选槽的底部，其可以从该浮选槽的底部收集用于进一步处理。
3.通常，充气和搅拌通过在浮选槽的底部附近布置叶轮(也称为转子)和扩散器(也称为定子)来进行。叶轮同心地布置在扩散器内。空气流邻近叶轮布置。当叶轮被设置成相对于扩散器高速旋转时，产生将泥浆泵送至扩散器的入口中的涡流。然后，泥浆经由扩散器中径向延伸的开口在径向方向上从扩散器排出。通过经由叶轮中的气体出口添加气体(通常为空气)来进行充气。因此，如上所述，供泥浆中的有用矿物粘附的气泡形成。
4.通常，具有这种装置的多个浮选槽被一个接一个地布置以提高来自脉石的有用矿物的产率。
5.泡沫浮选的有效性取决于例如泥浆中气泡产生的速率和量。泡沫形成越好，有用矿物的分离越好。在一些情况下，可能相关的另一个参数是避免泥浆中的结块。结块的量越少，单个颗粒的将被暴露于气泡的表面积越大。然而，应当注意，结块并不总是应当被避免。在一些情况下，结块甚至可能是有利的。如这样一个示例，当粉尘中的颗粒太小而不能被气泡单独地捕获时。而且，如果能够改善分离，则可以降低浮选槽的数量，并且因此减少处理步骤。这对总能量消耗以及安装成本有影响。而且，其对来自脉石的有用矿物的产率有影响。
技术实现要素：6.本公开的目的是分别提供一种改进的叶轮和改进的扩散器，其在浮选过程中单独地和组合地提供增强的混合处理和改进能力。
7.另一个目的是分别提供一种改进的叶轮和改进的扩散器，其通过产生使泥浆从浮
选槽进入并且通过叶轮和扩散器的改进的泵送作用来提供改进的泡沫形成。
8.再一个目的是提供这样的改进的叶轮和扩散器，其在浮选槽中高速旋转的过程中提供改进的泥浆充气。
9.又一个目的是提供一种用于在浮选槽中混合气体和泥浆的装置，其允许以降低的能量消耗来增强有用矿物与泥浆的分离。
10.根据第一方面，这些和其他目的完全地或至少部分地通过用于在浮选槽中混合气体和泥浆的叶轮来实现，该叶轮包括：
11.第一区段，具有由第一包络表面互相连接的第一入口端和第一出口端；
12.第二区段，具有由第二包络表面互相连接的第二入口端和第二出口端；以及
13.中间区段，具有第一端和第二端；第一端和第二端由沿着叶轮的旋转轴线延伸的侧壁互相连接；其中，
14.第一区段的第一出口端被连接至中间区段的第一端，并且第二区段的第二出口端被连接至中间区段的第二端；并且其中，
15.中间区段的侧壁包括被配置成与气源连通的至少一个气体出口。
16.因此，提供了具有两个相对置(opposing)的入口端的叶轮，由此叶轮在其高速旋转过程中产生两个涡流，两个涡流一起从两个相对置的方向朝着中间区段泵送泥浆。当两个泥浆流到达中间区段时，泥浆将经由布置在中间区段的侧壁中的至少一个气体出口经受气流。
17.通过浮选进行分离的过程中的总效率取决于泡沫的质量。包含有用矿物的单个颗粒可以经受足够量的气泡以使其朝浮选槽的上端上升较好。通过叶轮的从两个相对方向产生涡流的新设计，提供了通过叶轮的新鲜颗粒物的更快和更高的通过量，并且随着时间的推移更多的颗粒物将经受气流。因此，增加了使足够量的气泡粘附至包含有用矿物的颗粒从而在泡沫中被捕获以从浮选槽中除去的可能性。
18.此外，通过将至少一个气体出口布置在叶轮的第一区段与第二区段之间的中间区段中，在其径向方向上离开叶轮的泥浆将被布置成可以被视为具有第一泥浆层、中间气体层和第二泥浆层的虚拟三层夹层结构(virtual three-layered sandwich structure)。试验已经表明：由于具有高径向速度的虚拟三层夹层结构与静止扩散器中的扩散器刀片相遇，其中夹层结构在扩散器中解散(dissolved)，具有使有用矿物非常有效充气的惊人结果。不仅形成在泥浆中与颗粒物相互混合的气泡，而且已经显示出任何结块的非常有效的破碎。众所周知的事实是：泥浆中颗粒物的密度取决于在浮选槽中测量密度的位置而不同。由于重力，较靠近浮选槽的底部的结块的密度和量总是高于较靠近浮选槽的上部的结块的密度和量。由于叶轮被配置成从浮选槽中的两个不同的高度泵送泥浆，因此虚拟夹层结构将包含所有充气程度上更好的颗粒物混合以及更宽的尺寸分布，这对于改进的起泡以及因此已经看到产生较快的分离是可能的驱动因素。
19.中间区段中使叶轮的第一端和第二端互相连接的侧壁可以具有直的或弯曲的延伸部。
20.当基于叶轮的旋转轴线观看时，第一和/或第二包络表面各自可以具有凹形形状。通过凹形形状，叶轮在其高速旋转过程中泵送的泥浆在径向方向上被更好地引导朝向由中间区段中的至少一个气体出口排出的气流。
21.第一包络表面可以包括多个叶片(vanes)，叶片在第一入口端与第一出口端之间的方向上具有延伸部。替代地或另外地，第二包络表面可以包括多个叶片，叶片在第二入口端与第二出口端之间的方向上具有延伸部。叶片的设置增强了朝着并且经过叶轮泵送泥浆。技术人员意识到，叶片可以以多种方式设计。例如，叶片可以在叶轮的严格径向方向上延伸或者具有螺旋延伸部。此外，叶片可以沿着整个包络表面或者仅沿着各自的包络表面的一部分延伸。另外，叶片可以具有与在第一和第二包络表面上看到的相同的或不同的设计。
22.第一包络表面的叶片可以具有背离第一包络表面的外边缘，当基于叶轮的旋转轴线观看时，所述外边缘具有凹形形状。另外，或作为替代实施例，第二包络表面的叶片可以具有背离第二包络表面的外边缘，当基于叶轮的旋转轴线观看时，所述外边缘具有凹形形状。第一和第二包络表面的外边缘的凹形形状可以具有与扩散器的径向地相对置的表面互补的曲率，叶轮被配置成布置在所述扩散器中。
23.第二包络表面的叶片可以具有面向叶轮的旋转轴线的内边缘和背离叶轮的旋转轴线的外边缘，其中，内边缘和外边缘在尖端结合(merge)，其中，所述尖端相对于叶轮的旋转轴线径向地移位。由此，第二包络表面的多个叶片限定了环绕叶轮的旋转轴线的圆顶形(dome-shape,穹顶形)隔室。圆顶形隔室便于朝着叶轮并且沿着第二包络表面在径向上引导泥浆，使其与从中间区段的至少一个气体出口排出的气体接触。
24.叶轮的第一区段中的叶片和叶轮的第二区段中的叶片可以形成叶片对，并且每个叶片对中的叶片的径向外边缘可以与叶轮的中间区段的侧壁一起具有一延伸部，该延伸部大致与叶轮的旋转轴线平行。因此，泥浆被引导向至少一个气体出口，这进一步增强了对泥浆的充气，并且因此增强了有用矿物的颗粒对气泡的粘附。
25.叶轮的中间区段还可以包括与至少一个气体出口连通的周向地延伸的凹槽。凹槽在离开至少一个气体出口的气流中提供压降。压降增加了气体体积，并且因此增加了气体与泥浆中的颗粒物之间的接触。因此，可以进一步增强对颗粒物的充气。
26.凹槽可以包括多个径向地延伸的翅片。翅片已经显示进一步增强泥浆中的对颗粒物的充气。
27.多个翅片可以具有在凹槽的径向方向上的延伸部，所述延伸部比凹槽的径向深度更小，并且多个翅片可以具有与中间区段的侧壁对准的外边缘部分。
28.根据另一方面，这些和其他目的也通过用于在浮选槽中混合气体和泥浆的扩散器完全地或至少部分地实现。
29.扩散器包括：
30.第一环形区段；
31.第二环形区段；以及
32.中间区段，包括沿着扩散器的纵向中心线延伸的多个扩散器刀片，并且其中当沿着扩散器的纵向中心线观看时，第一环形区段和第二环形区段在中间区段的相对侧上连接，其中
33.第一环形区段包括漏斗形入口端，所述漏斗形入口端形成扩散器的第一入口嘴；以及
34.第二环形区段包括形成扩散器的第二入口嘴的漏斗形入口端。
35.因此，提供了一种具有两个入口嘴的扩散器，在中间区段的每一侧上有一个入口嘴。这意味着叶轮、尤其是前述类型的叶轮可旋转地布置在扩散器内，在高速旋转过程中从两个相对置的方向将泥浆泵送至扩散器中，一个从浮选槽的底部，一个从浮选槽的顶部。该原理已在上文中描述并且通过援引包括于此。这样被泵送且充气的泥浆流将经由在径向地和纵向地延伸的多个扩散器刀片之间形成的径向开口离开扩散器。在经过扩散器刀片的过程中，当撞击扩散器刀片时，任何结块将被粉碎成更小的结块，甚至被更好地粉碎成分离颗粒。而且，上述泥浆和气体的虚拟三层夹层将被有效地分离和解散，从而增强了对颗粒物的充气，并且因此促进有用矿物粘附至气泡。将提高泡沫的形成以及泡沫的质量，从而提高通过发泡分离过程中的总效率。
36.形成扩散器的第一和第二入口嘴的相应的漏斗形入口端有助于引导扩散器内部由叶轮高速旋转而引起的泥浆的相对涡流，并且所述涡流在轴向方向上将泥浆泵送至扩散器中。
37.第一环形区段还可以包括漏斗形出口端，并且其中漏斗形入口端的窄端与漏斗形出口端的窄端结合，并且中间区段与漏斗形出口端的宽端互相连接；并且
38.第二环形区段还可以包括漏斗形出口端，并且其中漏斗形入口端的窄端与漏斗形出口端的窄端结合，并且中间区段与漏斗形出口端的宽端互相连接。
39.扩散器的相应的漏斗形出口端有助于引导扩散器内部由叶轮高速旋转而引起的泥浆的相对涡流。更加确切地，漏斗形出口端便于将轴向流改向为径向流，该径向流位于朝着在径向地和纵向地延伸的多个扩散器刀片之间形成的径向开口的扩散器的内部。
40.当从扩散器的纵向中心线观看时，第一环形区段和第二环形区段的漏斗形入口端和漏斗形出口端各自可以具有凸形包络表面。
41.相应的漏斗形入口和/或出口的凸形包络表面有助于引导扩散器内部由叶轮高速旋转引起的泥浆涡流；并且所述涡流将泥浆泵送至扩散器中。这不仅有助于泥浆在轴向方向上进入扩散器，而且还有助于朝着在径向地和纵向地延伸的多个扩散器刀片之间形成的径向开口在径向方向上引导泥浆。因此，凸形包络表面确实有助于有效引导泥浆进入和离开扩散器，而不会在任何尖锐边缘上引起任何不适当的湍流并因此引起能量损失。
42.第一和第二入口嘴各自的半径可以小于多个扩散器刀片的最内部半径。第一和第二入口嘴的半径可以相同或不同。在一个优选实施例中，第二入口嘴的半径小于第一入口嘴的半径。
43.第二环形区段和中间区段各自可以具有沿着扩散器的纵向中心线的长度，并且第二环形区段的长度可以超过或对应于中间区段的长度。
44.第一环形区段和中间区段各自可以具有沿着扩散器的纵向中心线的长度，并且第一环形区段的长度可以小于中间区段的长度。
45.第一环形区段和第二环形区段各自可以具有沿着扩散器的纵向中心线的长度，并且第一环形区段的长度可以小于第二环形区段的长度。
46.通过不同的长度，在第一和第二环形区段中产生的涡流中的离心力以及因此在两个相对置的方向上观看时泵送效果将是不同的。由于重力，浮选槽的下部中泥浆的密度高于浮选槽的上部中泥浆的密度。这意味着将泥浆从浮选槽的下部泵送至扩散器中所需要的能量高于将泥浆从浮选槽的上部泵送至扩散器中所需要的能量。通过提供具有不同长度的
第一和第二环形区段，布置在扩散器内部的同一个叶轮可以产生强度不同的两个涡流。特别地，通过使第二环形区段比第一环形区段更长，可以在浮选槽的下部产生更强的涡流，从而产生较强的泵送力。
47.扩散器的第二入口嘴的半径可以小于扩散器的第一入口嘴的半径。该半径的差异对形成不同强度的涡流具有积极的影响。
48.根据再一方面，这些和其他目的全部地或至少部分地通过一种用于在浮选槽中使用以增强气体和泥浆混合的装置来实现。装置包括具有上述特征的叶轮和具有上述特征的扩散器，并且在该装置中，叶轮被配置成可旋转地且同轴地容纳在扩散器内。
49.总之，提供了一种分别使用改进的叶轮和扩散器的装置。在独立的单元的上下文以及结合中，已经分别充分地讨论了本发明的叶轮和本发明的扩散器的操作原理。这些论点同样适用于这种叶轮被布置在这种扩散器内的装置。
50.叶轮被设计成产生在两个相对置的轴向方向上作用的两个涡流，由此泥浆可以从两个相对置的方向被泵送至扩散器中。为了解释该双向泵送作用，本发明的扩散器设置有两个相对置的漏斗形入口嘴。不仅两个入口嘴是漏斗形的，而且进入扩散器的布置有叶轮的主要部分的中间区段的相应的漏斗出口也是漏斗形的。此外，在扩散器的每一端中，形成入口的漏斗部的包络表面和形成出口的漏斗部的包络表面沿着腰部结合，所述腰部的半径小于扩散器刀片的内部半径。因此，发明的扩散器被设计成在轴向方向上引导进入的泥浆流，然后以减少能量损失的方式将泥浆流重新引导到径向方向上。因此，泥浆将以较高的能量与气流相遇，并且还以较高的能量与扩散器刀片相遇，这表明通过将气流打成可能粘附到有用矿物颗粒上的气泡而导致更有效地将结块破碎成更小的部分和更有效地形成泡沫。
51.叶轮的在第一区段上的叶片的外边缘可以具有与扩散器的第一环形区段的漏斗形出口端的一部分大致互补的形状；和/或
52.叶轮的在第二区段上的叶片的外边缘可以具有与扩散器的第二环形区段的漏斗形出口端的一部分大致互补的形状。
53.通过叶轮的叶片的外边缘与扩散器的漏斗形出口端的大致互补的形状，当泥浆离开叶轮的中间区段并且进入在径向地和纵向地延伸的多个扩散器刀片之间形成的径向开口时，可以形成被视为具有第一泥浆层、中间气体层和第二泥浆层的虚拟三层夹层结构。在通过扩散器刀片的过程中，结块可以被破碎成较小的结块，并且在一些情况下，在撞击扩散器刀片时，甚至可以被破碎成分离颗粒。而且，泥浆和气体的虚拟三层夹层将被有效地分离和解散，从而增强了颗粒物的充气，并且因此促进有用矿物粘附至气泡。增强泡沫的形成以及泡沫的质量，从而提高通过发泡的分离过程中的总效率。
54.因此，在叶片与扩散器的漏斗形出口端之间形成的间隙可以是恒定的，或者更优选地，在径向向外的方向上是窄的。
55.在叶轮的中间区段的侧壁与扩散器的多个扩散器刀片之间可以形成径向地延伸的间隙。
56.根据又一方面，本公开涉及在浮选槽中使用具有上述特征的装置以增强气体和泥浆的混合。
57.在独立项目的上下文以及结合中，已经分别充分地讨论了叶轮和扩散器的操作原理。这些论点同样适用于使用这种装置，其中，在这种扩散器内部布置有这种叶轮。
58.其他目的、特征和优点将从以下详细的公开内容、所附的权利要求以及附图中显现。应当注意，本发明涉及所有可能的特征组合。
59.通常，权利要求中使用的所有术语将根据其在技术领域中的普通含义来解释，除非在本文中另有明确定义。除非另外明确说明，否则对“一/一个/所述[元件、设备、组件、构件、步骤等]”的所有引用将被开放地解释为指代所述元件、设备、组件、构件、步骤等的至少一个实例。
[0060]
如在本文中使用的，术语“包括”和该术语的变化不旨在排除其他的添加物、组件、整体或步骤。
[0061]
如在本文中使用的，例如短语中“适于被容纳在通孔中的第一元件”中的表述“适于被容纳”是指所述第一元件的至少一部分适于在空间上定位在通孔内。
附图说明
[0062]
将参照所附示意图更加详细地描述本公开，该所附示意图示出了本公开的当前优选实施例的示例。
[0063]
图1示出了根据一个实施例的布置在浮选槽中的装置的示意性剖视图。
[0064]
图2公开了叶轮的从其第一端观看的一个实施例的立体图。
[0065]
图3公开了叶轮的从其第二端观看的一个实施例的立体图。
[0066]
图4公开了扩散器的示意性剖视图。
[0067]
图5公开了扩散器的一个实施例。
[0068]
图6公开了装置和气源的示意性截面图。
[0069]
图7公开了装置和通过其的泥浆流的示意性截面图。
[0070]
图8公开了叶轮的可替代实施例。
具体实施方式
[0071]
现在，在下文中将参照附图更加全面地描述本公开，在该附图中示出了本公开的当前优选实施例。然而，本公开可以以多种不同的形式实施，并且不应该被解释为限于在本文中阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底性和完整性，并且将本公开的范围全面地传达给本领域技术人员。相同的附图标记始终表示相同的元件。
[0072]
从图1开始，公开了布置在浮选槽100中的根据一个实施例的装置1000的示意性剖视图。供装置布置在其中的浮选槽在本领域中通常被认为是浮选室或浮选室的部分。为了便于理解，仅公开了浮选槽100的一部分。浮选槽100包括底壁101和竖直延伸的侧壁102。侧壁102优选为柱形。浮选槽100的上端103可以是开放的或者是封闭的。浮选槽100被配置成容纳粉碎的矿石的小颗粒粉尘(在本领域中也被称为脉石)、液体和润湿剂的未公开混合物。
[0073]
装置1000还包括扩散器200。扩散器200由竖直延伸的支撑件201固定地支撑在浮选槽100中。因此，扩散器200可以被视为定子。扩散器200优选地布置靠近浮选槽100的底壁101。本领域技术人员意识到，扩散器200可以以多种具有保持功能的方式支撑。作为示例，扩散器在具有保持的功能情况下可以被从浮选槽的底壁延伸的支撑件支撑。
[0074]
扩散器200安置有可旋转的叶轮300。可以被视为转子的叶轮300能由中空轴301旋
转地支撑，该中空轴同心地布置在扩散器200的支撑件201内。中空轴301连接至气源gs和电机m。电机m被配置成以本领域技术人员公知的方式使叶轮300在扩散器200内高速旋转。气源gs被配置成经由中空轴301向叶轮300供应气体(诸如空气)，由此对叶轮300旋转时形成的粉尘和液体的泥浆进行充气。
[0075]
根据本公开的装置与现有技术的装置的不同之处在于叶轮300和扩散器200被设计成使得本发明的叶轮300高速旋转产生两个相对置的涡流(参见箭头a和b)，该两个相对置的涡流导致泥浆在轴向方向上被双向泵送至扩散器200中。泥浆流在扩散器200内部被改变方向并且在径向方向上离开该扩散器，参见箭头c和d。由此产生通过叶轮300和扩散器的泥浆循环流。
[0076]
当循环继续时，形成包含已经粘附至气泡的有用矿物的分离颗粒的泡沫(未示出，non-disclosed)。由于泡沫的密度较低，其将由可以被去除以进一步处理的地方上升至浮选槽100的上端103。通过起泡的方式分离有用矿物的整个过程在本领域中是公知的，不再进一步讨论。
[0077]
在开始实施例的细节之前，将在整个说明书和权利要求书中使用术语“第一”和“第二”。除非另有说明，否则术语“第一”是指当在部件被安装在浮选槽中的情况下观看时，特定部件的上端/部分。相应地，术语“第二”是指当在部件被安装在浮选槽中的情况下观看时，特定部件的下端/部分。该装置的叶轮和扩散器通常被配置成沿着竖直延伸的旋转轴线在竖直方向上延伸。这也是附图中公开的方向。
[0078]
此外，将使用术语“漏斗”。术语“漏斗”应当被理解为轴向延伸的中空构件，该轴向延伸的中空构件具有圆形的横截面、宽开口端、窄开口端和在两个开口端之间延伸并且使两个开口端互相连接的包络表面。
[0079]
现在转向图2和图3，将描述根据一个实施例的叶轮300的一个实施例。图2公开了从叶轮的上方观看的立体图，并且已经设置有延伸通过两个相邻的叶片的示意性切口，以更好地示出气体通道。图3公开了从下方观看的立体图。
[0080]
叶轮300包括第一区段302，该第一区段具有第一入口端303和第一出口端304。第一入口端303和第一出口端304由第一包络表面305互相连接。此外，叶轮300包括第二区段306，该第二区段具有第二入口端307和第二出口端308。第二入口端307和第二出口端308由第二包络表面309互相连接。
[0081]
第一区段302的第一出口端304被连接至中间区段311的第一端310，并且第二区段306的第二出口端308被连接至中间区段311的第二端312。中间区段311的第一和第二端310、312由侧壁314互相连接。侧壁314沿着叶轮300的旋转轴线ra延伸。侧壁314可以是直的或者是弯曲的。
[0082]
中间区段311的侧壁314被例示为包括多个气体出口315。每个气体出口315被配置成经由叶轮300中的内部通道330与图1中所示的气源gs连通。本领域技术人员意识到，一个连接至气源的单个气体出口315就足够了。内部气体通道330被配置成经由中空轴301与气源gs连通，参见图1。叶轮300的顶壁318包括被配置成用于将叶轮300安装至中空轴301的多个孔316，参见图1。顶壁318由外周颈部319围绕。
[0083]
当基于叶轮300的旋转轴线ra观看时，第一包络表面305和第二包络表面309确实各自具有凹形形状。第一包络表面305从中间区段311的第一端310延伸至外周颈部319的自
由边缘。第二包络表面309从中间区段311的第二端312延伸并且形成与叶轮300的旋转轴线ra同心的向下定向的锥体。
[0084]
第一包络表面305包括多个叶片320，该多个叶片具有在第一区段302的第一入口端303与第一出口端304之间的方向上的延伸部。叶片320被示出在径向方向上具有直的延伸部。本领域技术人员意识到，具有保持的功能的叶片320可以具有其他的延伸部(诸如未示出的螺旋延伸部)。而且，叶片320可以沿着第一包络表面305的整个轴向延伸部或者仅沿着其一部分延伸。
[0085]
第一包络表面305的叶片320具有背离第一包络表面305的外边缘321。当基于叶轮300的旋转轴线ra观看时，外边缘321具有凹形形状。
[0086]
如下面将进一步描述的，第一包络表面305上的叶片320的外边缘321的凹形形状可以具有与扩散器200的径向相对置的表面互补的曲率，其中叶轮300被配置成布置在该扩散器中。
[0087]
第二包络表面309包括多个叶片322，该多个叶片具有在第二区段306的第二入口端307与第二出口端308之间的方向上的延伸部。叶片322被示出在径向方向上具有直的延伸部。本领域技术人员意识到，具有保持的功能的叶片322可以具有其他的延伸部(诸如未示出的螺旋延伸部)。叶片322可以沿着第二包络表面309的整个轴向延伸部或者仅沿着其一部分延伸。
[0088]
第二包络表面309的叶片322可以具有背离第二包络表面309的外边缘323。当基于叶轮300的旋转轴线ra观看时，外边缘323具有凹形形状。
[0089]
如下面将描述的，第二包络表面309上的叶片322的外边缘323的凹形形状可以具有与扩散器200的径向相对置的表面互补的曲率，其中，叶轮300被配置成布置在该扩散器中。
[0090]
如图3最佳示出，第二包络表面309的叶片322具有面向叶轮300的旋转轴线ra的内边缘324和背离旋转轴线ra的外边缘323。内边缘324具有基于叶轮300的旋转轴线ra的凹形延伸部。外边缘323和内边缘324结合在基于叶轮300的旋转轴线ra径向地移位x的尖端325中。因此，第二包络表面309上的多个叶片322限定了环绕叶轮300的旋转轴线ra的圆顶形隔室326。该圆顶形隔室便于朝着叶轮300并且沿着第二包络表面309在径向方向上引导泥浆，将泥浆与从中间区段311中的多个气体出口315排出的气体接触。
[0091]
叶片320、322在第一包络表面305和第二包络表面309上可以具有相同的或不同的设计。
[0092]
现在转向图2，第一区段302中的叶片320和第二区段306中的叶片322一起形成叶片对327。每个叶片对327中的叶片320、322的径向外边缘328、329与中间区段311的侧壁314一起具有大致与叶轮300的旋转轴线ra平行的延伸部。这已经表明导致如下效果：在叶轮300的高速旋转过程中，朝着气体出口315有效地引导泥浆，由此使泥浆充气并且因此在叶轮300的运行过程中，增强了有用矿物的颗粒与气泡之间的接触。
[0093]
现在转向图8，并且公开了叶轮300’的可替代实施例。除了中间区段311’之外，叶轮还具有与图2和图3中所示的叶轮整体相同的设计。
[0094]
在可替代实施例中，中间区段311’设置有与多个气体出口315’连通的周向延伸的凹槽350’。凹槽350’在离开气体出口315’的气流中提供压降，这增加了气体体积并且因此
增加了在所述凹槽350’中以及围绕所述凹槽350’的区域中的泥浆中的气体与颗粒物的接触。由此，可以进一步增强对颗粒物的充气。本领域技术人员意识到，尽管公开了多个气体出口，但是仅一个气体出口就足够了。
[0095]
凹槽350’可以包括多个可选的径向延伸的翅片351’。通过翅片351’，可以进一步增强泥浆中的对颗粒物的充气。
[0096]
多个翅片351’可以具有在凹槽350’的径向方向上的延伸部，该延伸部比凹槽350’的径向深度更小。此外，多个翅片351’可以具有与中间区段311’的侧壁314’对准的外边缘部352’。
[0097]
现在转向图4和图5，公开了扩散器200的一个实施例。扩散器200具有整体旋转对称的设计，并且被配置成同心地环绕叶轮300。图4公开了扩散器200的剖视图，以更好地示出其内部设计。图5公开了扩散器200的立体图。
[0098]
扩散器200包括第一环形区段202、第二环形区段203和中间区段204，该中间区段在第一区段202与第二区段203之间延伸并且将第一区段202和第二区段203互相连接。因此，第一环形区段202和第二环形区段203在中间区段204的相对侧上连接。中间区段204包括沿着扩散器200的纵向中心线l延伸的多个扩散器刀片205，该多个扩散器刀片径向地且纵向地延伸。在多个扩散器刀片205之间形成有径向地且轴向地延伸的间隙206。
[0099]
如图4最佳示出，第一环形区段202包括漏斗形入口端207，该漏斗形入口端形成扩散器200的第一入口嘴208。第一环形区段202还包括漏斗形出口端209。根据定义，漏斗具有宽开口端、窄开口端和在两端之间延伸的包络表面。漏斗形入口端207的窄端210与漏斗形出口端209的窄端211结合。此外，中间区段204与漏斗形出口端209的宽端212互相连接。
[0100]
当基于扩散器200的纵向中心线l观看时，漏斗形入口端207和漏斗形出口端209的包络表面213、214分别是凸形的。
[0101]
此外，第一入口嘴208的半径r1小于多个扩散器刀片205的最内部半径r。
[0102]
相应地，第二环形区段203包括漏斗形入口端215，该漏斗形入口端形成扩散器200的第二入口嘴216。第二环形区段203还包括漏斗形出口端217。漏斗形入口端215的窄端218与漏斗形出口端217的窄端219结合。此外，中间区段204与漏斗形出口端217的宽端220互相连接。
[0103]
当基于扩散器200的纵向中心线l观看时，漏斗形入口端215和漏斗形出口端217的包络表面221、222分别是凸形的。
[0104]
此外，第二入口嘴216的半径r2小于多个扩散器刀片205的最内部半径r。扩散器200的第二入口嘴216的半径r2可以小于扩散器200的第一入口嘴208的半径r1。
[0105]
第一环形区段202、第二环形区段203和中间区段204沿着扩散器200的纵向中心线l确实各自具有长度。第一环形区段202的长度l1可以小于中间区段204的长度l3。第二环形区段203的长度l2可以超过中间区段的长度l3或者与中间区段的长度l3相当。而且，第一环形区段202的长度l1可以小于第二环形区段203的长度l2。
[0106]
现在转向图6，公开了装置1000的第一示意性截面图。该截面图是由两个相对置的间隙206截取的，该两个相对置的间隙形成在扩散器200中的周向分布的多个扩散器刀片中的两个靠后的扩散器刀片205之间。为了便于理解，已经省略了浮选槽，并且仅公开了中空轴301的被配置成支撑叶轮300的一部分。
[0107]
扩散器200具有整体旋转对称的设计，并且沿着纵向中心线l同心地环绕叶轮300。叶轮300的中间区段311基本上被容纳在由扩散器200的中间区段204的纵向延伸部所限定的区域中。叶轮300的第一和第二侧上的叶片320、322基本上被容纳在由扩散器200的两个相对置的漏斗形出口端209、217的纵向延伸部所限定的区域中。
[0108]
叶轮300可旋转地且同轴地容纳在扩散器200内。叶轮300的第一区段302上的叶片320的外边缘321具有与扩散器200的第一环形区段202的漏斗形出口端209的一部分大致互补的形状。而且，叶轮300的第二区段306上的叶片322的外边缘323具有与扩散器200的第二环形区段203的漏斗形出口端217的一部分大致互补的形状。
[0109]
第一通路p1形成在叶轮300的第一区段302上的叶片320与扩散器200的第一环形区段202的漏斗形出口端209之间的空隙中。相应地，第二通路p2形成在叶轮300的第二区段306上的叶片322与扩散器200的第二环形区段203的漏斗形出口端217之间。第一和第二通路p1、p2与径向地延伸的间隙g结合，该间隙形成在叶轮300的中间区段311的侧壁314与多个扩散器刀片205的内边缘223之间。
[0110]
中空轴301被连接至叶轮300的第一端。中空轴301的相对置的端被连接至气源gs。中空轴301被连接至叶轮300，使得气源gs可以将气体从气源gs经由中空轴301的内部供给到叶轮300中，气体从叶轮300经由气体通道330在径向方向上被分配到多个气体出口315，该多个气体出口沿着叶轮300的中间区段311的周边分布。气体被释放至径向延伸的间隙g中。如上所述，可以仅有一个气体出口。
[0111]
现在转向图7，公开了装置1000的第二示意性截面图。该截面图是由在叶轮300的两个靠后的叶片对320、322之间以及在两个相对置的间隙206之间的空隙截取的，该两个相对置的间隙形成在扩散器200中的周向地分布的多个扩散器刀片中的两个靠后的扩散器刀片205之间。为了便于理解，已经省略了浮选槽，并且仅公开了中空轴301的被配置成支撑叶轮300的一部分。
[0112]
尽管以下举例说明的方法构成了间歇方法，但是本领域技术人员意识到，该方法同样可以作为连续方法运行。当叶轮300被设置成通过电机m围绕纵向中心线l旋转时，开始搅动包含液体和颗粒物的泥浆以形成泥浆，并且当速度增加时，形成两个涡流a、b，这两个涡流通过两个相对置的第一漏斗形入口端207和第二漏斗形入口端209将泥浆泵送至扩散器200中。因此，两个涡流朝着扩散器200的内部在相对置的方向上被定向。通过离心力迫使泥浆在径向方向上通过在叶片320、322与第一漏斗形出口端209和第二漏斗形出口端217之间形成的间隙p1和p2，进入叶轮300的中间区段311的侧壁314与扩散器200的多个扩散器刀片205的内边缘223之间的径向间隙g中。
[0113]
应当理解，当在纵向方向上观看时，间隙p1和p2的高度取决于其是否在叶片320、322的外边缘321、323与漏斗形出口209、217的包络表面305、309之间或者在叶轮300的第一和第二区段的包络表面305、309与漏斗形出口209、217的包络表面之间被测量。而且，应当理解，当在径向方向上观看时，间隙p1和p2的高度不一定是均匀的。该高度可以有利地在径向向外的方向上逐渐减小。
[0114]
当两股泥浆流进入间隙g时，其将与经由多个气体出口315在径向方向上排出的气流相遇。研究该区域中泥浆与气体之间的相互作用的模拟揭示了可以被视为具有第一泥浆层、中间气体层和第二泥浆层的三层夹层结构。随着泥浆和气体混合物在径向方向上继续，
其将在形成于多个扩散器刀片205之间的径向延伸的间隙206之间受力。由于叶轮300相对于静止的扩散器200高速旋转，因此三层夹层结构将被破坏，并且泥浆和气体将经受非常有效的连续混合，其中，将任何结块破碎成较小的部分，并且在最佳情况下破碎成单个颗粒，而同时将气流打成气泡，有用矿物的颗粒可以粘附至气泡。随着循环继续，将形成包含气泡和有用矿物的泡沫，并且随着时间的推移，泡沫将达到足够低的密度，以使其朝着浮选槽的顶端上升，从该顶端去除泡沫。随着该连续旋转继续，泥浆中有用矿物的量将随着时间的推移而减少。当剩余的量已经达到目标水平时，叶轮停止旋转，并且剩余的粉尘将下沉至浮选槽的底部，其被从该底部去除用于进一步处理。
[0115]
因此，总的来说，提供了一种分别使用改进的叶轮和扩散器的装置。叶轮被设计成产生在两个相对置的轴向方向上作用的两个涡流，由此可以将泥浆从两个相对置的方向泵送至扩散器中。为了解释这种双向泵送作用，扩散器设置有两个相对置的漏斗形入口嘴。不仅两个入口嘴是漏斗形的，而且还布置有进入扩散器的中间区段的相应的漏斗出口，在该扩散器的中间区段布置有叶轮的主要部分。此外，在扩散器的每一个相对置的端中，形成入口的漏斗部的包络表面和形成出口的漏斗部的包络表面沿着腰部结合，该腰部的半径r1、r2小于扩散器刀片的内部半径r。因此，本发明的扩散器被设计成在轴向方向上引导进入的双向泥浆流，从而以降低的能量损失将双向流改向为在径向方向上的一个均匀流。因此，泥浆将以较高能量与气流相遇，并且也以较高的能量与扩散器刀片相遇，这表明通过将气流打成可以粘附到有用矿物的颗粒上的气泡而导致更有效地将结块破碎成更小的部分和更有效地形成泡沫。
[0116]
本领域技术人员意识到，在不脱离所附权利要求中限定的本公开的范围的情况下，可以对本文描述的实施例进行多种修改。
[0117]
例如，叶轮和扩散器可以在本公开的范围内分别以多种方式设计。
[0118]
叶轮的叶片的轮廓和延伸部可以以多种方式改变。尽管叶片已经被示出为具有大致直的径向延伸部，但是作为示例，其可以具有螺旋的或弯曲的延伸部。而且，叶片的数量可以改变。
[0119]
已经公开当在基于纵向中心线的纵向和径向延伸部中观看时，扩散器刀片具有直的延伸部。本领域技术人员意识到，扩散器刀片可以以多种方式布置并且可以具有不同的几何形状。例如，其可以形成网状结构或呈现为蜂窝状结构。
[0120]
可以通过铸造和/或机械加工或甚至通过增材制造分别形成叶轮和扩散器。
技术特征：1.一种用于在浮选槽中混合气体和泥浆的叶轮(300)，所述叶轮(300)包括：第一区段(302)，具有通过第一包络表面(305)互相连接的第一入口端(303)和第一出口端(304)；第二区段(306)，具有通过第二包络表面(309)互相连接的第二入口端(307)和第二出口端(308)；以及中间区段(311)，具有第一端(310)和第二端(312)；所述第一端(310)和所述第二端(312)通过沿着所述叶轮(300)的旋转轴线ra延伸的侧壁(314)互相连接；其中所述第一区段(302)的第一出口端(304)连接至所述中间区段(311)的第一端(310)，并且所述第二区段(306)的第二出口端(308)连接至所述中间区段(311)的第二端(312)；并且其中所述中间区段(311)的侧壁(314)包括被配置成与气源gs连通的至少一个气体出口(315)。2.根据权利要求1所述的叶轮(300)，其中，当基于所述叶轮(300)的旋转轴线ra观看时，所述第一包络表面(305)和/或所述第二包络表面(309)具有凹形形状。3.根据权利要求1或2所述的叶轮(300)，其中，所述第一包络表面(305)包括多个叶片(320)，所述多个叶片在所述第一入口端(303)与所述第一出口端(304)之间的方向上具有延伸部；和/或所述第二包络表面(309)包括多个叶片(322)，所述多个叶片在所述第二入口端(307)与所述第二出口端(308)之间的方向上具有延伸部。4.根据权利要求3所述的叶轮(300)，其中，所述第一包络表面(305)的叶片(320)具有背离所述第一包络表面(305)的外边缘(321)，当基于所述叶轮(300)的旋转轴线ra观看时，所述外边缘(321)具有凹形形状；和/或其中，所述第二包络表面(309)的叶片(322)具有背离所述第二包络表面(309)的外边缘(323)，当基于所述叶轮(300)的旋转轴线ra观看时，所述外边缘(323)具有凹形形状。5.根据权利要求3或4所述的叶轮(300)，其中，所述第二包络表面(309)的叶片(322)具有面向所述叶轮(300)的旋转轴线ra的内边缘(324)和背离所述叶轮(300)的旋转轴线ra的外边缘(323)，其中，所述内边缘(324)和所述外边缘(323)在尖端(325)中结合，其中，所述尖端(325)基于所述叶轮(300)的旋转轴线ra径向地移位。6.根据权利要求3至5中任一项所述的叶轮(300)，其中，所述第一区段中的叶片(320)和所述第二区段中的叶片(322)形成叶片对(327)，并且其中，每个叶片对(327)中的叶片的径向外边缘(328、329)与所述中间区段(311)的侧壁(314)一起具有大致与所述叶轮(300)的旋转轴线ra平行的延伸部。7.根据前述权利要求中任一项所述的叶轮(300)，其中，所述中间区段(311’)还包括与所述至少一个气体出口(315’)连通的周向地延伸的凹槽(350’)。8.根据权利要求7所述的叶轮(300)，其中，所述凹槽(350’)包括多个径向地延伸的翅片(351’)。9.根据权利要求8所述的叶轮(300)，其中，所述多个翅片(351’)具有在所述凹槽(350’)的径向方向上的延伸部，所述延伸部比所述凹槽(350’)的径向深度小，并且其中，所
述多个翅片(351’)具有与所述中间区段(311’)的侧壁(214’)对准的外边缘部(352’)。10.一种用于在浮选槽中混合气体和泥浆的扩散器(200)，所述扩散器包括：第一环形区段(202)；第二环形区段(203)；以及中间区段(204)，所述中间区段包括沿着所述扩散器(200)的纵向中心线l延伸的多个扩散器刀片(205)，并且其中，当沿着所述扩散器(200)的纵向中心线l观看时，所述第一环形区段(202)和所述第二环形区段(203)在所述中间区段(204)的相对侧上连接，其中所述第一环形区段(202)包括形成所述扩散器(200)的第一入口嘴(208)的漏斗形入口端(207)；以及所述第二环形区段(203)包括形成所述扩散器(200)的第二入口嘴(216)的漏斗形入口端(215)。11.根据权利要求10所述的扩散器(200)，其中，所述第一环形区段(202)还包括漏斗形出口端(209)，并且其中，所述第一环形区段的漏斗形入口端(207)的窄端(210)与所述第一环形区段的漏斗形出口端(209)的窄端(211)结合，并且所述中间区段(204)与所述漏斗形出口端(209)的宽端(212)互相连接；以及所述第二环形区段(203)还包括漏斗形出口端(217)，并且其中，所述第二环形区段的漏斗形入口端(215)的窄端(218)与漏斗形出口端(217)的窄端(219)结合，并且所述中间区段(204)与所述第二环形区段的漏斗形出口端(217)的宽端(220)互相连接。12.根据权利要求10或11所述的扩散器(200)，其中，当基于所述扩散器(200)的纵向中心线l观看时，所述第一环形区段(203)和所述第二环形区段(204)的漏斗形入口端(207、215)和漏斗形出口端(209、217)各自具有凸形形状的包络表面(213、214；221、222)。13.根据权利要求10或11所述的扩散器(200)，其中，所述第一入口嘴(208)的半径r1和所述第二入口嘴(216)的半径r2均小于所述多个扩散器刀片(205)的最内部半径r。14.根据权利要求10或11所述的扩散器(200)，其中，所述第二环形区段(203)和所述中间区段(24)沿着所述扩散器(200)的纵向中心线l各自具有长度l2、长度l3；并且其中，所述第二环形区段(203)的长度l3超过或相当于所述中间区段(204)的长度l2。15.根据权利要求10或11所述的扩散器(200)，其中，所述第一环形区段(202)和所述中间区段(204)沿着所述扩散器(200)的纵向中心线l各自具有长度l1、长度l2；并且其中，所述第一环形区段(202)的长度l1小于所述中间区段(204)的长度l2。16.根据权利要求10至15中任一项所述的扩散器(200)，其中，所述第一环形区段(202)和所述第二环形区段(203)沿着所述扩散器(200)的纵向中心线l各自具有长度l1、长度l2；并且其中，所述第一环形区段(202)的长度l1小于所述第二环形区段(203)的长度l3。17.根据权利要求10至16中任一项所述的扩散器(200)，其中，所述扩散器(200)的第二入口嘴(216)的半径r2小于所述扩散器(200)的第一入口嘴(208)的半径r1。18.一种用于浮选槽中以增强气体和泥浆的混合的装置(1000)，所述装置包括根据权利要求1至9中任一项所述的叶轮(300)和根据权利要求10至17中任一项所述的扩散器(200)，其中，所述叶轮(300)被配置成能旋转地且同轴地容纳在所述扩散器(200)内。19.根据权利要求18所述的装置(1000)，其中，所述叶轮(300)的第一区段上的叶片(320)的外边缘具有与所述扩散器(200)的第一环形区段的漏斗形出口端的一部分大致互
补的形状；和/或其中，所述叶轮(300)的第二区段上的叶片(322)的外边缘具有与所述扩散器(200)的第二环形区段的漏斗形出口端的一部分大致互补的形状。20.根据权利要求18或19所述的装置(1000)，其中，在所述叶轮(300)的中间区段的侧壁与所述扩散器(200)的多个扩散器刀片(205)之间形成径向延伸的间隙g。21.根据权利要求18至20中任一项所述的装置(1000)的用途，用于浮选槽(100)中，以增强气体和泥浆的混合。
技术总结提供了一种叶轮(300)和一种扩散器(200)，叶轮和扩散器被配置成用于浮选槽中以增强气体和泥浆的混合。叶轮(300)包括两个相对置的入口端(303、307)，并且扩散器包括两个相对置的入口嘴(208、216)。叶轮(300)被配置成当布置在扩散器内时将双向轴向泥浆流泵送至扩散器(200)中。此外，提供了一种使用这种扩散器和叶轮的装置，用于浮选槽中以增强气体和泥浆的混合。合。合。
技术研发人员：J
受保护的技术使用者：美卓奥图泰芬兰有限公司
技术研发日：2022.04.24
技术公布日：2022/11/1
