XJ 부유 선별기 (A형 또는 XJK라고도 함)

이 기계는 1950년대에 소련에서 도입되었습니다. 구형 설계로, 일부 개선이 이루어지기는 했으나 기본 구조는 변함없이 유지되어 오랫동안 표준화된 시리즈로 자리 잡았습니다. 역사적 이유로 인해 이 부유 선별기는 중국에서 가장 널리 사용되어 왔습니다. 최근 몇 년간 일부 신형 부유 선별기로 대체되기는 했지만, 여전히 광범위하게 사용되고 있습니다.

(1) 구조 및 작동 원리

XJ 부양기의 기본 구조는 그림 12-1에 나와 있다. 이 부양기는 하나의 유닛을 이루는 두 개의 부양 셀로 구성되어 있다. 첫 번째 셀(급입 파이프가 장착된)은 흡입 셀이며, 두 번째 셀은 직류 셀이다. 이 두 셀 사이에는 중간 챔버가 있다. 임펠러는 주축의 하단에 장착되어 있으며, 주축의 상단에는 벨트 풀리가 설치되어 있고, 이는 전동기에 의해 구동된다. 공기는 공기 흡입관을 통해 유입된다. 각 부유 셀 그룹의 펄프 수위는 게이트를 통해 조절된다. 임펠러 위쪽에는 고정자(커버 플레이트)와 공기 스탠드파이프(수직 파이프라고도 함)가 있습니다. 공기 스탠드파이프에는 급수관, 중간 슬러지 회수관 또는 펄프 순환을 위한 개구부가 있습니다. 개구부의 크기는 타이로드(풀로드)를 통해 조절할 수 있습니다.

그림 12-1 XJ의 구조 부상 분리기
1—주축; 2—임펠러; 3—커버 플레이트(스테이터); 4—연결 파이프; 5—모래 배출구 게이트 나사봉; 6—공기 흡입 파이프; 7—공기 스탠드파이프; 8—베이스 플레이트; 9—베어링; 10—벨트 풀리;
11—오버플로 게이트 핸드휠 및 나사봉; 12—스크레이퍼; 13—거품 오버플로 립; 14—셀 탱크; 15—모래 배출 게이트; 16—급수관(흡입관);
17—월류 제방; 18—월류 수문; 19—수문 하우징(중간실 외벽); 20—모래 배출구; 21—모래 배출구 수문; 22—중간 분급물 회수구;
23—직류 셀의 전면 오버플로 위어; 24—전동기 및 벨트 풀리; 25—순환 구멍 조절봉.

임펠러는 일반적으로 6개의 방사형 블레이드가 달린 주철 디스크 형태입니다. 그림 12-2에 표시된 바와 같이, 임펠러 위 5~6 mm 지점에 커버 플레이트(스테이터)가 설치됩니다.

임펠러 커버 플레이트(스테이터)의 기능:

1. 임펠러에 의해 펄프가 배출되면, 커버 플레이트 아래에 음압이 형성되어 공기를 흡입하게 되며;
2. 임펠러로 유입되는 펄프의 양을 조절하고;
3. 기계가 정지했을 때 침전된 모래로 인해 임펠러가 눌려 재가동이 어려워지는 것을 방지하고;
4. 일정한 유동 안정화를 제공합니다.

그림 12-2 XJ 부상 분리기
(a) 임펠러; (b) 커버 플레이트(스테이터)
1—임펠러 원추형 베이스; 2—임펠러 쉘(허브); 3—방사형 블레이드; 4—커버 플레이트(스테이터); 5—가이드 베인(스테이터 블레이드); 6—순환 구멍;
r₁ — 펄프 유입부 반지름; r₂ — 펄프 유출부 반지름; h — 블레이드 외단부의 높이.

작동 원리:
부상기의 작동 중, 공급관을 통해 펄프가 커버 플레이트의 중앙으로 유입됩니다. 회전하는 임펠러에 의해 발생하는 원심력은 펄프를 바깥쪽으로 밀어내는 동시에, 임펠러와 커버 플레이트 사이에 음압을 형성합니다. 이 음압에 의해 외부 공기가 공기 흡입관을 통해 자동으로 유입됩니다. 임펠러의 격렬한 교반 작용으로 펄프와 공기가 완전히 혼합되며, 기류는 수많은 미세한 기포로 분해됩니다. 또한, 일부 기포는 임펠러 날 뒤쪽의 펄프에서 분리되어 발생하기도 합니다.

그림 12-3 조립 완료된 에어레이터 전체 모습

(2) 주요 특징

이 부양기의 주요 구조적 및 작동적 특징은 다음과 같습니다:

1. 커버 플레이트에는 18~20개의 가이드 베인(스테이터 베인이라고도 함)이 장착되어 있습니다. 이 베인들은 반경에 대해 55°~65°의 경사각으로 배열되어 있으며, 임펠러에서 배출된 펄프의 흐름을 유도합니다. 커버 플레이트의 가이드 베인 두 개 사이마다 펄프 재순환을 위한 18~20개의 순환 구멍이 있어, 이를 통해 공기 흡입 용량을 증가시킵니다.
2. 임펠러와 커버 플레이트의 가이드 베인 사이의 간격은 일반적으로 5~8 mm여야 합니다. 간격이 너무 크면 공기 흡입량과 전력 소비에 부정적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 공기 흡입 및 교반 구성 요소(임펠러, 커버 플레이트, 메인 샤프트, 공기 흡입관 및 공기 스탠드파이프)는 하나의 일체형 유닛으로 조립됩니다(그림 12-3 참조). 이를 통해 임펠러와 커버 플레이트의 동심 조립이 보장되고, 임펠러와 커버 플레이트 가이드 베인 사이의 필요한 간극이 유지되며, 유지보수 및 교체가 용이해집니다.
3. 에어 스탠드파이프 하단부에는 펄프 재순환율을 조절하기 위한 재순환 구멍이 있으며, 게이트 플레이트를 사용하여 재순환 유량을 제어합니다. 따라서 외부 공급량이 변함에 따라 임펠러 중심을 통과하는 펄프의 양을 조절할 수 있습니다. 직류식 셀의 경우, 최대 공기 흡입 조건에서 임펠러 중심으로 필요한 공급량을 충족시키기 위해 내부 펄프 재순환을 활용할 수도 있습니다.

XJ는... 부상 분리기 구형 설계이기 때문에 다음과 같은 단점이 있습니다:

1. 공기 분산이 불량하고, 거품이 불안정하며, “서징”(표면 난류) 현상이 발생하기 쉬우며, 펄프 수위 자동 제어가 어렵다.
2. 부상 셀은 간헐식(구획형)으로, 게이트에 의해 펄프 유량이 제한되어 유동 압력이 낮아지고 부상 속도가 느려지며, 굵고 무거운 입자가 쉽게 침전됩니다.
3. 임펠러와 커버 플레이트가 빠르게 마모되어 공기 흡입량이 감소하는데, 이를 조절하기 어렵기 때문에 광석 특성의 변화에 대응하기 힘들고, 이로 인해 분리 성능이 불안정해집니다.

XJ 기계식 교반 부유기는 철계 광석(예: 철), 비철 금속 광석(예: 구리, 납, 아연, 니켈, 몰리브덴, 금) 및 비금속 광물의 1차 선광, 정제, 잔류물 제거 및 역선광 공정에 널리 사용될 수 있습니다. 그러나 대규모 선광 플랜트에서의 1차 선광 및 잔류물 제거 작업에는 적합하지 않습니다.

이 부유 분리기는 1950년대부터 일련의 표준화된 제품군으로 자리 잡은 이후 줄곧 널리 사용되어 왔기 때문에, 이를 제조하는 업체가 많습니다. 이 기기의 기술 사양은 표 12-2에 나와 있습니다.

표 12-2 XJ 및 XJK 부양기의 기술 사양

모델 명칭의 의미 예시:
XJ‑11
X – 선별기 (Xuan – 선별)
J – 기계적 교반, 임펠러 방식
11 – 유효 셀 부피 1.1 m³