CN102284371B - 机柱联合强化高效浮选方法及其浮选设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机柱联合强化高效浮选方法及其浮选设备，该方法包括原矿经机械搅拌实现强紊流矿化、沉砂经逆流矿化实现静态浮选、气泡经整流作用实现弱紊流分离、精矿二次富集并实现精确化刮出四个过程；浮选设备的筒体顶部设有支架，支架下面设有平置刮板，筒体中部偏下的位置设有给料管，给料管出口端与假底下端相连，假底连接有整流板，筒体下部装有环形充气管，筒体内壁连接有单体整流板，空心轴外面套有套筒，空心轴下端连接有叶轮。综合了浮选机矿化作用较强和浮选柱分离环境较好的优点，克服了传统浮选机紊流度大和传统浮选柱矿化不足的弱点，实现了强化高效浮选，对浮选工艺的适应性更强。应用于煤炭、化工矿物等的分选作业。

Description

机柱联合强化高效浮选方法及其浮选设备

技术领域

    本发明涉及一种选矿方法及其设备，具体是涉及一种浮选方法以及实现该方法的浮选设备。

背景技术

公知的浮选机是矿物加工领域常用的一种浮选设备，广泛应用于有色金属、黑色金属、稀贵金属以及煤炭、化工矿物等的分选作业。浮选机的种类繁多，差别主要表现在充气方式和搅拌结构等方面，目前应用最多的分类方法是按充气和搅拌方式的不同将浮选机分为两大类，即机械搅拌式浮选机和充气式浮选机（谢广元，《选矿学》，中国矿业大学出版社，2001年8月）。机械搅拌式浮选机通常简称为浮选机，充气式浮选机最典型的就是浮选柱。

机械搅拌式浮选机由于其强烈的搅拌作用而具有较强的紊流度，使矿浆分散均匀，并具有一定的吸浆作用，搅拌作用同时可以将吸入或压入的空气分割破碎成细小气泡，所以机械搅拌式浮选机一般充气良好，并且气泡分散均匀。气泡与矿粒接触的主要区域分布在叶轮周围的高剪切区域，矿化作用强烈，所以浮选机对粗粒浮选及金属矿物等比重较大的矿物浮选较为有效（孙时元，《最新中国选矿设备手册》，北京机械工业出版社，2006年10月）。但是槽体内较强的紊流度不利于矿化气泡上浮，并且由于浮选机机体高度较小，尾矿口位置较高，使大量的可浮性好的矿物及较小的矿化气泡从尾矿口排出，出现矿浆短路和目的矿物串槽现象，使单槽分选效率下降，所以传统浮选机一般采用多槽连用的方式，反复浮选，才能够使目的矿物与矿浆充分分离。这样虽然可以取得预期的分选效果，但是重复分选增加了设备的数量，增加了建厂投入，并且耗电量增加，增加了选厂的运营成本。

在浮选设备中，气泡的矿化程度、气泡与矿浆的分离环境都是实现分离的关键因素（王资，《浮游选矿技术》，冶金工业出版社，2006年10月），浮选机的紊流度较大，相对而言浮选柱的分离环境较好，由于没有搅拌装置，浮选柱紊流度较弱，提供了近似静态的分离环境，有利于矿化气泡与矿浆的分离分层，并形成稳定的泡沫层。浮选柱属于柱式浮选机，是一种深槽型充气式浮选机，通常矿浆从浮选柱上部给入，在下落过程中与上升的气泡逆向接触，在逆流碰撞中实现矿化。但浮选柱由于缺少浮选机的搅拌强化矿化过程及内部循环强化回收环节，矿化强度相对较弱，所以浮选柱一般采用增加柱高的形式增加矿粒与气泡的接触机率，增加矿化区域的长度，传统浮选柱的柱体高度一般在10米左右，但回收率依然低于浮选机，并且对粗粒及比重较大的金属矿物的回收尤为不利。针对这一问题，不少学者曾设计出一些新型浮选柱，在一定程度上增强了矿化效果，但都没有解决根本问题，目前浮选柱在金属矿物的浮选中回收率依然不如浮选机。

精矿的排出是实现浮选分离的最后一个环节，在分离方式上，浮选机多采用边缘刮板的形式刮泡，浮选柱多采用自动溢出式，这些分离方式都存在泡沫大量积累、在等待刮出时停留时间长、泡沫层横向转移行程大、存在死角等缺点，没有对泡沫精矿主动收集，都可以认为是粗放式的精矿排出方式。另外，浮选机由于较强的紊流作用，泡沫精矿中夹带较为严重，传统的浮选机没有对泡沫精矿进行清洗的喷淋装置，所以精矿品位较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种机柱联合强化高效浮选方法及其浮选设备，该方法综合了浮选机和浮选柱两种浮选模式的优点、强化了分选效果的高效浮选方法。浮选机分离环境较差但矿化效果较好、浮选柱矿化程度较弱但分离环境较好，本发明把二者的优点结合起来，具有较好的矿化作用、又有较好的分离环境，并解决了二者都存在的精矿排出方式存在不足的问题。

本发明目的是这样实现的：

1、本发明的浮选方法包括原矿经机械搅拌实现强紊流矿化、沉砂经逆流矿化实现静态浮选、气泡经整流作用实现弱紊流分离、精矿二次富集并实现精确化刮出四个过程：

①原矿经机械搅拌实现强紊流矿化：原矿经给料口进入浮选机，浮选机假底内叶轮转动假底内产生负压，吸入矿浆并吸入大量的空气，叶轮与扩散片之间由于巨大的剪切力而产生强紊流作用，矿浆在强紊流作用下充分分散，吸入的空气在搅拌作用下被破碎成细小气泡并与矿浆充分混合，气泡与矿粒在紊流碰撞中实现矿化过程，矿化气泡经抛物面形假底的反射和整流作用下向上进入浮选区。

②沉砂经逆流矿化实现静态浮选：原矿经机械搅拌实现强紊流矿化过程中没有被气泡捕收到的矿粒，由于重力的作用经假底外沿的中部整流区下沉，进入逆流矿化区，该区域下部设有气泡发生器，气泡发生器产生的微泡由于浮力的作用上升，与下沉的矿粒逆向碰撞，具有可浮性的颗粒在这一区域实现逆流矿化，进行二次浮选。该区域由于中部整流区的整流作用，基本上实现静态化浮选，对粒度较小的颗粒回收有十分积极的意义。该过程没有捕收到的亲水性矿物继续下沉，经底部排矿口排出。

③气泡经整流作用实现弱紊流分离：原矿经机械搅拌实现强紊流矿化过程和沉砂经逆流矿化实现静态浮选过程产生的矿化气泡在浮力的作用下上升进入上部浮选区，该区域装有悬挂式单体整流板，用于抵消由于搅拌机构产生的强紊流作用，较低的紊流度有利于矿化气泡的上升并与矿浆的分层。

④精矿二次富集并实现精确化刮出：气泡经整流作用实现弱紊流分离过程上浮的气泡在矿浆表面形成稳定的泡沫层，泡沫层上部设有平置刮板和喷淋水机构，泡沫精矿在喷淋水的冲洗作用下实现二次富集，使夹带的亲水性颗粒重新回落进入矿浆中，并最终进入尾矿；平置刮板可以主动收集泡沫层表面品位最高的精矿，避免了精矿在停留过程中的损失和传统排矿方式出现的贫化现象，实现精矿的精确化刮出；刮出的精矿产品最终排入精矿收集槽，进行精选或脱水作业。

2、本发明的浮选方法使用的浮选设备，该浮选设备包括筒体和搅拌机构，筒体顶部设有支架，支架下面设有平置刮板，筒体上部设有精矿收集槽，筒体中部偏下的位置设有给料管，给料管出口端与假底下端相连，假底呈抛物面状，假底内侧和外侧均连接有整流板，假底外侧的整流板与筒体内壁相连，筒体下部装有环形充气管，环形充气管与筒体内部气泡发生器相连，排矿口设在筒体锥形底部的最下端，筒体内壁通过框架连接有单体整流板，空心轴位于支架中心，空心轴外面套有套筒，套筒上端设置有进气管和加药管，空心轴上端通过皮带轮与固定在支架上的搅拌电机相连，空心轴下端连接有叶轮，叶轮位于假底内，筒体设有外置浮标。本发明与已有技术相比的具有以下优点：

①本发明的方法综合了浮选机矿化作用较强和浮选柱分离环境较好的优点，克服了传统浮选机紊流度大和传统浮选柱矿化不足的弱点，实现了强化高效浮选，并对粗、细粒物料综合回收，对浮选工艺的适应性更强。

②柱体结构合理，实现单槽二次浮选，使浮选效率大大提高；排矿口远离强紊流区，克服了传统浮选机矿浆短路和串槽现象。

③引入平置刮板可以实现对精矿的精确化回收，可以有效的防止精矿排出过程出现的贫化现象；及时刮出泡沫精矿，可以减少精矿在泡沫层表面的堆积，提高精矿的回收率；转动喷淋水装置冲洗均匀，精选区二次富集作用更强。

④整流装置降低浮选槽体的紊流度，有利于矿化气泡的上浮并与矿浆分层，减少泡沫产品中亲水性矿物的夹带；悬挂式单体整流板可靠耐用、造价低、易于维护和更换。

⑤抛物面形假底可以对叶轮甩出的矿浆提供垂直向上的反射力，有利于降低矿浆的紊流度，有利于矿化气泡的上浮；假底内侧整流板呈放射状，随着直径的扩大，空间扩大，矿浆压强降低，溶解在矿浆中的空气析出成微泡，有利于优先吸附于疏水性颗粒；假底外部设置整流板可以使下沉的矿浆紊流度降低，在筒体下部形成静态柱浮选区。

⑥逆流矿化区设置气泡发生器，对未上浮的可浮性矿物二次浮选，使单槽浮选的效率提高，对浮选机难以回收的细粒矿物也可以实现单槽综合回收。

附图说明

图1是本发明的原理示意图。

图2是用于本发明的浮选设备结构示意图。

图中j、精选区；f、浮选区；w、紊流矿化区；n、逆流矿化区；1、支架；2、搅拌电机；3、皮带轮；4、轴承座；5、加药管；6、刮板电机；7、刮板；8、浮标；9、进气管；10、筒体；11、单体整流板；12、套筒；13、空心轴；14、叶轮；15、假底；16、整流板；17、环形充气管；18、给料管；19、精矿口；20、排矿口。

具体实施方式

在图1中，本发明包括原矿经机械搅拌实现强紊流矿化、沉砂经逆流矿化实现静态浮选、气泡经整流作用实现弱紊流分离、精矿二次富集并实现精确化刮出四个过程：

①原矿经机械搅拌实现强紊流矿化：图中紊流矿化区w，原矿经给料口给入浮选机，叶轮14在转动过程中产生负压，可以吸入矿浆并吸入大量的空气，叶轮14与假底15内侧的整流板之间由于巨大的剪切力而产生强紊流作用，矿浆在强紊流作用下充分分散，吸入的空气在搅拌作用下被破碎成细小气泡并与矿浆充分混合，气泡与矿粒在紊流碰撞中实现矿化过程，矿化气泡经抛物面形假底15的反射和整流作用向上进入浮选区f。

②沉砂经逆流矿化实现静态浮选：原矿经机械搅拌实现强紊流矿化过程中没有被气泡捕收到的矿粒，由于重力的作用经假底15外沿的中部整流区下沉，进入逆流矿化区n，该区域下部设有气泡发生器，气泡发生器产生的微泡由于浮力的作用上升，与下沉的矿粒逆向碰撞，具有可浮性的颗粒在这一区域实现逆流矿化，进行二次浮选。该区域由于中部整流区的整流作用，基本上实现静态化浮选，对粒度较小的颗粒回收有十分积极的意义。该过程没有捕收到的亲水性矿物继续下沉，经底部排矿口20排出。

③气泡经整流作用实现弱紊流分离：原矿经机械搅拌实现强紊流矿化过程和沉砂经逆流矿化实现静态浮选过程中产生的矿化气泡在浮力的作用下上升进入上部浮选区f，该区域装有悬挂式单体整流板11，用于抵消由于搅拌机构产生的强紊流作用，较低的紊流度有利于矿化气泡的上升并与矿浆的分层。

④精矿二次富集并实现精确化刮出：气泡经整流作用实现弱紊流分离过程中上浮的气泡在矿浆表面形成稳定的泡沫层，即图中精选区j，精选区j上部设有平置刮板7和喷淋水机构，泡沫精矿在喷淋水的冲洗作用下实现二次富集，使夹带的亲水性颗粒重新回落进入矿浆中，并最终进入尾矿；平置刮板7可以主动收集泡沫层表面品位最高的精矿，避免了精矿在停留过程中的损失和传统排矿方式出现的贫化现象，实现精矿的精确化刮出；刮出的精矿产品最终排入精矿收集槽，进行精选或脱水作业。

在图2中，筒体10顶部设有支架1，支架1下面设有平置刮板7，筒体10上部设有精矿收集槽，筒体10中部设有给料管18，给料管18出口端与假底15下端相连，假底15呈抛物面状，假底15内侧和外侧均连接有整流板16，假底15外侧的整流板16与筒体10内壁相连，筒体10下部装有环形充气管17，环形充气管17与筒体10内部气泡发生器相连，排矿口20设在筒体10锥形底部的最下端，筒体10内壁通过框架连接有单体整流板11，空心轴13位于支架1中心，空心轴13外面套有套筒12，套筒12上端设置有进气管9和加药管5，空心轴13上端通过皮带轮3与固定在支架1上的搅拌电机2相连，空心轴13下端连接有叶轮14，叶轮14位于假底15内，筒体10上部设有外置浮标8。

一、筒体10：该筒体10为圆柱形，高度为4-6米，直径为1-6米；筒体顶部设有支架1，上部设有精矿收集槽，下部装有环形充气管17；给料管18设在中部偏下的位置，排矿口20设在锥形底部的最下端。

二、搅拌机构：搅拌机构包括固定部分和转动部分。固定部分包括搅拌电机2、轴承座4、套筒12等部分；轴承座4固定在支架1中央；套筒12固定在轴承座4的下方；套筒12上端设置有进气管9，管端设置有进气量调整阀；套筒12上还设置有加药管5，加药管5下端开口通向叶轮14；搅拌电机2固定在支架1上，为转动机构提供动力。

转动部分由空心轴13、叶轮14、皮带轮3等机构组成；空心轴13安装在轴承座4和套筒12中，空心轴13的上端有可更换的带有不同直径中心孔的端盖，用以调节叶轮14转动时的真空度，从而调节叶轮14的吸浆量和功率消耗；皮带轮3安装在空心轴13的上端，通过皮带与搅拌电机2的皮带轮3相连；叶轮14固定在空心轴13的下端，下端与给料管18相通。

三、刮泡机构：刮泡机构分为固定部分和转动部分。固定部分包括刮板电机6、固定盘等；固定盘吊装在支架1中心下方、套筒12的外面，固定盘内部设有进水管；刮板电机6固定在支架1上，为转动机构提供动力。转动部分包括转动盘、平置刮板7和喷淋水管；转动盘通过底部推力轴承安装在固定盘上，转动盘内部设有分水管道与喷淋水管相接，并与固定盘内的进水管口相连；转动盘和固定盘的内接触面用泵用密封件密封；平置刮板7固定在转动盘下方，刮板7的刀面朝前；喷淋水管固定在刮板7后面随刮板7转动。

四、悬挂式单体整流板：单体整流板11安装在筒体10中上部浮选区，该区域为矿化气泡上升并与矿浆分层的区域。整流板11悬挂在铝合金龙骨做成的框架上，框架固定在筒体10内壁上；单体整流板11为矩形，分为平面形和曲面形，厚度为2-3mm、宽度为200-500mm、高度为200-300mm；平面整流板竖直沿径向悬挂，总体呈放射状布置；曲面整流板竖直或呈一定的倾角沿横向悬挂，总体呈同心圆形布置；单体整流板11之间在边缘处保留50-100mm的间隙。

五、假底15及内、外整流板16：假底15为抛物面设计，安装在叶轮14下方，广口朝上，叶轮14的几何中心布置在抛物面焦点的位置上；假底15高度为叶轮14高度的1.5-2倍，广口处直径大约为筒体10直径的三分之二；假底15的底部与给料管18相通，矿浆由此吸入叶轮14中；假底15的内部安装有放射状整流板16与叶轮14一起组成转子-定子系统；假底15外部设有放射状整流板16，并固定在筒体10内壁上，对假底起支撑固定作用。

六、气泡发生器：假底下方约1米处安装有若干气泡发生器，与筒体10外部的环形充气管17相连，为逆流矿化区提供微泡。

七、外置浮标：测液位用的浮标8采用外置式设计，以避开对刮泡机构的干扰。

Claims (2)

1.一种机柱联合强化高效浮选方法，该方法包括原矿经机械搅拌实现强紊流矿化、沉砂经逆流矿化实现静态浮选、气泡经整流作用实现弱紊流分离、精矿二次富集并实现精确化刮出四个过程：

①原矿经机械搅拌实现强紊流矿化：原矿经给料口进入浮选机，浮选机假底内叶轮转动假底内产生负压，吸入矿浆并吸入大量的空气，叶轮与假底内侧的整流板之间由于巨大的剪切力而产生强紊流作用，矿浆在强紊流作用下充分分散，吸入的空气在搅拌作用下被破碎成细小气泡并与矿浆充分混合，气泡与矿粒在紊流碰撞中实现矿化过程，矿化气泡经抛物面形假底的反射和整流作用下向上进入浮选区；

②沉砂经逆流矿化实现静态浮选：原矿经机械搅拌实现强紊流矿化过程中没有被气泡捕收到的矿粒，由于重力的作用经假底外沿的中部整流区下沉，进入逆流矿化区，该区域下部设有气泡发生器，气泡发生器产生的微泡由于浮力的作用上升，与下沉的矿粒逆向碰撞，具有可浮性的颗粒在这一区域实现逆流矿化，进行二次浮选，该区域由于中部整流区的整流作用实现静态化浮选，该过程没有捕收到的亲水性矿物继续下沉，经底部排矿口排出；

③气泡经整流作用实现弱紊流分离：原矿经机械搅拌实现强紊流矿化过程和沉砂经逆流矿化实现静态浮选过程产生的矿化气泡在浮力的作用下上升进入上部浮选区，该区域装有悬挂式单体整流板，用于抵消由于搅拌机构产生的强紊流作用；

④精矿二次富集并实现精确化刮出：气泡经整流作用实现弱紊流分离过程上浮的气泡在矿浆表面形成稳定的泡沫层，泡沫层上部设有平置刮板和喷淋水机构，泡沫精矿在喷淋水的冲洗作用下实现二次富集，使夹带的亲水性颗粒重新回落进入矿浆中，并最终进入尾矿；平置刮板主动收集泡沫层表面品位最高的精矿，实现精矿的精确化刮出，刮出的精矿产品最终排入精矿收集槽，进行精选或脱水作业。

2.一种权利要求1所述的浮选方法使用的浮选设备，该浮选设备包括筒体和搅拌机构，其特征在于筒体顶部设有支架，支架下面设有平置刮板，筒体上部设有精矿收集槽，筒体中部偏下的位置设有给料管，给料管出口端与假底下端相连，假底呈抛物面状，假底内侧和外侧均连接有整流板，假底外侧的整流板与筒体内壁相连，筒体下部装有环形充气管，环形充气管与筒体内部气泡发生器相连，排矿口设在筒体锥形底部的最下端，筒体内壁通过框架连接有单体整流板，空心轴位于支架中心，空心轴外面套有套筒，套筒上端设置有进气管和加药管，空心轴上端通过皮带轮与固定在支架上的搅拌电机相连，空心轴下端连接有叶轮，叶轮位于假底内，筒体设有外置浮标。

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