ローターの仕事は、スラリーと空気を浮選セルに引き込み、空気をせん断して泡にし、混合物を高速で外側に投げ出すことです。ステーターの仕事は、その乱流を捕捉し、カオスを安定した流れのパターンに変換し、短絡を防ぐことです。どちらか一方がなければもう一方は価値がありません。このガイドでは、各コンポーネントがどのように機能するか、ペアリングが重要な理由、一方が動作中に障害が発生した場合にもう一方が動作し続けた場合に何が起こるかについて正確に説明します。
浮力ローターは何をするのか — 仕組み
浮力ローター機能は、3 つの同時物理プロセスに分割されます。これらを個別に理解することは、摩耗の問題を診断することと、それを推測することの違いです。
空気分散
ローターは浮選セル内で 150 ～ 300 RPM で回転します。羽根が回転すると、各羽根の後ろに低圧ゾーンが形成されます。空気は中空シャフトを通って (またはスタンドパイプを通って) この低圧ゾーンに引き込まれます。羽根の先端にかかるせん断力により、入ってくる空気の流れが、理想的には直径 0.5 ～ 2.0 mm の泡に引き裂かれます。
水の入ったボウルに入った泡立て器のようなものだと考えてください。ゆっくり回すと大きな泡が出てきます。速く回すと、きめ細かい泡が立ちます。ローターベーンの形状、先端速度、および水没深さはすべて気泡のサイズを制御し、気泡のサイズは回復を制御します。
✅ 浮選ローターの空気分散の質によって、泡が貴重なミネラルを泡に運ぶのか、それとも単にセル内で理由もなく酸素をかき混ぜるだけなのかが決まります。
スラリー循環
同時に、ローターがセルの下から上方にスラリーを送り出します。 TankCell または OK セルの設計では、これにより垂直循環ループが作成されます。スラリーはローターを通って上昇し、外側に飛ばされてステーター ゾーンに達し、その後セルの壁に沿って下降し、下から再流入します。
この循環には 2 つの目的があります。1 つは粒子を浮遊状態に保つこと (これがないと、粗い粒子が底に沈んでしまいます)、もう 1 つはすべての粒子に気泡と接触する複数の機会を与えることです。
粒子気泡衝突
ここで化学と力学が出会うのです。疎水性粒子は、ローター周囲の高乱流ゾーンの気泡に付着します。衝突率はローターの速度、気泡のサイズ、粒子のサイズによって異なります。乱流が少なすぎると、粒子が気泡と出会うことがなくなります。多すぎると付着した粒子が剥がれてしまいます。
✅ 浮力インペラの動作原理全体はバランスをとる行為です。つまり、アタッチメントを破壊するほどのエネルギーではなく、衝突を引き起こすのに十分なエネルギーです。
つまり、ローターは単に「混ぜる」だけではありません。これは、同じ体積の空間内で化学的結合と機械的分離が競合する三次元の気液固体反応器を作成します。
フローテーションステーターは何をするのか、そしてなぜそれが単なるハウジングではないのか
ステーターは、固定されたケージのようにローターの周りを包みます。その機能はローターの機能ほど目に見えませんが、誤解されやすく、より大きな結果をもたらします。
整流
スラリーがローターから離れると、混沌とした螺旋状に移動します。ステーターのラジアル ベーンはこのスパイラルを遮断し、回転エネルギーをラジアル流に変換します。ステーターがないと、セル全体が遠心分離機のように回転します。気泡は中心に移動し、粗い粒子は壁に移動し、粒子と気泡の接触ゾーンは崩壊します。
✅ 浮遊ステータ機能は油圧式です。ジェット エンジンのステータ ベーンが排気の渦を推力に変換するのと同じように、乱流を利用可能な流れエネルギーに変換します。
短絡の防止
ステーターがないと、パルプの一部がローターゾーンを出て、静止収集ゾーンに入ることなく泡オーバーフローに直接移動します。これは短絡と呼ばれ、古いセルの説明不能な回復損失の最大の原因です。
ステーターは物理的な障壁を形成し、すべてのスラリーが泡に到達する前に収集ゾーンを通過します。適切に設計されたセルでは、ステーター リングによって短絡が 95% 以上排除されます。
バブルサイズの制御
ステータベーンは二次バブルブレーカーとして機能します。ローターの分散を生き残った大きな気泡はステーターベーンに衝突し、より小さな気泡に剪断されます。これが、浮選ディフューザーの目的が重要である理由です。ウェムコとデンバーのセル設計では、ディフューザーは単なる流量制御装置ではなく、気泡サイズ調整装置として明示的に設計されています。
✅ 気泡サイズの分布が広すぎる場合 (一部の気泡は 0.2 mm、他の気泡は 5 mm)、ローターを見る前にステーターを確認してください。
つまり、ローターがエネルギーを生成します。ステーターがそれをチャネルします。ローターの不良 = 回復力の低下。不良ステーター = 回復力が低い。ローターしか見ていないため、誰も診断できません。
ステーターとローターの浮力選別: 片方だけが故障すると何が起こるか
| 失敗のシナリオ | 症状 | 根本的な原因 | 回復への影響 |
| 摩耗したローター、無傷のステーター | 泡立ちが不均一、引き上げ率が低い | ポンプ能力の低下、気泡の減少 | -2～5% |
| 無傷のローター、磨耗したステーター | 中心部では泡が激しく沸騰し、端ではデッドゾーンが発生します | 流れが整流されず、セルがスピンする | -5～10% |
| どちらも均等に着用されています | 全体的なパフォーマンスの低下、説明のつかない回復の低下 | システム全体のエネルギー損失 | -3～8% |
| ステーターが部分的に破損している | シフト間の断続的な回復スイング | 壊れた羽根により周期的な乱流スパイクが発生 | -2～7% |
✅ ステーターベーンが薄く摩耗したり破損した場合、ローターの摩耗よりも症状を発見するのが困難ですが、通常、回復損失はさらに悪化します。完全なステーター対ローターの浮上分析では、ステーターの破損により、同等の摩耗レベルでのローターの破損よりも 40 ～ 60% 多くの回復損失が発生することが示されています。
つまり、回復力が低下し、ローターに問題がないように見える場合は、ステーターを確認してください。それは誰も検査しない部分であり、問題が発生する可能性が最も高い部分です。
浮選セルのステーターをさまざまな OEM 設計にわたって説明
メーカーが異なれば、ステーターの設計も異なります。機能は同じですが、それを実現する形状は異なります。交換品を調達する際には、どのデザインを持っているかを知ることが重要です。
| OEM | ステーターの設計 | 主な機能 | 互換性に関する注意事項 |
| Outotec タンクセル | 多翼ラジアルリング | セルサイズごとに最適化された羽根角度 | ローターとステーターは一致する必要があります。ブランドの混合は失敗する |
| FLSmidth ウェムコ | 分散ポート付きディフューザーフード | 粗大粒子通過のための広い開口面積 | ディフューザーはローターよりも大きく、各部品の材料が多くなります |
| デンバー | 複数のポートを備えた拡散リング | 薄型で浅いセルに適しています | デンバー用語ではディフューザー = ステーター |
| メッツォ RCS | 可変ベーン数を備えたラジアルステーター | ベーンの数はセルの体積とともに増加します | ベーンの数はセル サイズによって異なります |
| KYF / XCF (中国語) | 円錐ディフューザー＋ラジアルリング | 二重分散ゾーン | 一部のサイズでは Metso パターンと OEM 互換性があります |
✅ 交換用ステーターを注文する際は、セルのブランド、モデル、容量を指定してください。 「TankCell ステーター」は十分に具体的ではありません。TC-30 ステーターは TC-300 ステーターとは異なり、どちらも TC-70 には適合しません。
要約すると、ブランドが説明する浮遊セルのステーターは、「ステーター」が OEM 間で異なる物理的形状を意味することを明らかにしています。部品名よりも部品番号の方が重要です。
よくある質問
ステーターなしで浮選セルを実行できますか?
技術的にはそうです - 約 20 分間。ステーターがないと、パルプ全体が回転し、気泡と粒子の接触が崩れ、回収率がほぼ即座に 30 ～ 50% 低下します。一部の古い Wemco Fagergren セルは設計によりステーターなしで動作しましたが、それを補うために異なるローター形状と浅いタンクの深さを使用していました。
一部のマニュアルではこれを「ディフューザー」と呼び、他のマニュアルでは「ステーター」と呼ぶのはなぜですか?
デンバーとウェムコの従来のドキュメントでは「ディフューザー」が使用されています。 Outotec と Metso は「ステーター」を使用します。 FLSmidth はセル モデルに応じて両方を使用します。これらは同じ機能コンポーネントを指します。注文するときは、必ずマニュアルにある OEM の用語を使用してください。間違った用語を使用すると、間違った部品が届く可能性があります。
ステータベーンの厚さはどのくらいの頻度で測定する必要がありますか?
ローターごとの点検。ステーターの摩耗はローターとは異なり、多くの場合、排出ポートでより早く摩耗します。ローターを見てステーターの状態を評価することはできません。超音波ゲージを使用して、羽根あたり 3 点で測定し、データの傾向を分析します。いずれかのベーンが元の厚さの 50% に達したら交換します。
次に何をすべきか
セルが動作しておらず、ローターはチェックしたがステーターはチェックしていない場合:
アクセスポートを通してステータを検査します。ベーンの薄化、亀裂、不均一な摩耗パターンを探します。
複数の点でベーンの厚さを測定します。 OEM 仕様または新しいスペアと比較してください。
ステーターに目に見える磨耗や減りが見られる場合は、数か月後ではなく、ローターと一緒に交換してください。
[セルのメーカーとモデルをご連絡ください。 24 時間以内にステーターの検査チェックリストと交換の推奨事項を提供します。]
RIO MINERALS CO., LTD
