CN102284374B - 外-内式粉煤灰多级浮选分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外-内式粉煤灰多级浮选分离系统，该系统包括至少两个浮选分离装置，每一浮选分离装置均包括筒体、溢流收集段和尾灰收集段；每一浮选分离装置又包括：散气装置；多层浮选板；分配装置；供气装置；第一浮选分离装置中，还包括储料装置，其设有送料管道，该送料管道通向分配装置；尾灰管道通向该储料装置；第二浮选分离装置中，尾灰管道连接到分配装置；第一浮选分离装置的出料口通过出料管道与第二浮选分离装置的分配装置相连通。散气装置的多个气孔设置为各自以不同的角度指向斜上方，使筒体内的物料形成紊流，达到更好的浮选效果；散气装置的表面具有反射的作用，既可以加强紊流的效应，又可以使气泡及颗粒经反弹重新向上运动，能有效地提高浮选效率。

Description

外-内式粉煤灰多级浮选分离系统

技术领域

本发明涉及利用粉煤灰制造活性炭，更具体地讲，本发明涉及一种外-内式粉煤灰多级浮选分离系统。

背景技术

粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万吨。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰中含有大量未燃烧的碳颗粒，经浮选后，可用作制造活性炭的原料。

中国专利200810031474.7公开了一种粉煤灰专用浮选柱，在浮选柱筒体顶部装有矿浆分配器，筒体内设多层鼓泡板，筒体下部设多点旋流装置和多点尾灰溢流孔，矿浆分配器周围装置矿浆分配管，筒体周边装置循环管道，循环管道上端与矿浆分配管连接连通，下端与旋流装置连接连通，矿浆分配管接口和进出料口分别连接循环泵两端，在浮选柱上部还装有高碳灰均衡溢流板及高碳灰溢流收集口，尾灰溢流孔通过管道连接安装有尾灰自动调节箱。

中国专利200920064391.8公开了一种循环流化床锅炉粉煤灰专用浮选柱，在顶部装有矿浆分配器，内设多层鼓泡板，下部设多点旋流装置，底部连接安装锥形尾灰收集槽，矿浆分配器周围装置矿浆分配管，周边装置循环管道，矿浆分配管连接循环泵，在浮选柱上部还装有高碳灰均衡溢流板及收集口，锥形尾灰收集槽其底端连接的尾灰管道连接至尾灰自动调节箱。

中国专利200920261379.6公开了一种垃圾微波裂解生产活性炭使用的搅拌浮选设备；该搅拌浮选设备包括：机体部分F、动力部分G和搅拌浮选部分H。机体部分F包括：搅拌浮选缸、机架、浮选物出口和混合物出口，动力部分G包括：搅拌浮选电机和搅拌浮选轴，搅拌浮选电机固定设置在所述的机架上，搅拌浮选电机与搅拌浮选轴连接。搅拌浮选部分H包括：搅拌叶片和浮选叶片，搅拌叶片固定设置在所述的搅拌浮选轴底部，浮选叶片固定设置在所述的搅拌浮选轴上部。

中国专利200920063583.7公开了一种用粉煤灰制取活性炭的新设备，包括依次连接的粉煤灰原灰进灰斗、电子计量秤、箱式冲灰器、矿浆预处理器、第一级浮选柱、第二级浮选柱、第一浓缩机、第一过滤机、第一烘干机、活性炭专用磨、油水分离器、第二烘干机；矿浆预处理器和第二级浮选柱还连接有分散剂及复合浮选剂的自动加药机，活性炭专用磨还连接有高压蒸汽管道。

中国专利200820046239.2公开了一种粉煤灰浮选炭生产装置，粉煤灰浮选炭生产装置包括可对粉煤灰粒度进行筛选的筛分模块、搅拌模块，可把精煤和尾灰分离的浮选模块、脱水模块以及把以上模块依次有机联系成整体的输送机构。

上述技术方案的缺点是：通常采用旋流气体或层流气体推送气泡向上运动，粉煤灰颗粒的运动轨迹为螺旋向上或直线向上，浮选效果差；未设置反射面，落下的气泡及颗粒直接进入尾灰出口，浪费了能耗。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能使粉煤灰颗粒以紊流状态被向上推送、且在一次循环过程中被多次反射的浮选分离系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种外-内式粉煤灰多级浮选分离系统，该系统包括至少两个浮选分离装置，每一浮选分离装置均包括竖直设置的筒体，位于该筒体顶部的溢流收集段和位于该筒体底部的尾灰收集段；溢流收集段设有出料口；尾灰收集段设有尾灰出口；每一浮选分离装置进一步包括：

位于筒体内的散气装置，该散气装置的表面上设有多个气孔，该多个气孔设置为各自以不同的角度指向斜上方，以使筒体内的物料形成紊流；该散气装置的表面较大，用于对气泡及颗粒进行反射；

位于筒体内、间隔设置的多层浮选板，浮选板上有多个孔；该浮选板的作用有两个：一是使具有不同浮力的不同物料分层；二是通过浮选板上的孔的孔径限制气泡的大小。浮选板上的孔的孔径为0.5厘米-5厘米，浮选板可为金属、各种塑料或其它材料制成，其具体可为单层或多层，例如2-5层，其中底层浮选板位于散气装置的上方；

位于溢流收集段上方的分配装置，该分配装置为下部或底端设置有多条分配管道的容器，分配管道的末端位于散气装置及底层浮选板之间；

供气装置，该供气装置通过第一气体管道与散气装置上的多个气孔连通；另外，上述至少两级浮选分离装置也可以共用一个供气装置，该一个供气装置通过多条第一气体管道分别与每一浮选分离装置的散气装置上的气孔连通；

其中，第一浮选分离装置中，还包括储料装置，浮选剂及待浮选的颗粒加入该储料装置内，该储料装置的下部或底端设有送料管道，该送料管道通向分配装置；尾灰管道通向该储料装置；

第二浮选分离装置中，尾灰管道连接到分配装置；

第一浮选分离装置的出料口通过出料管道与第二浮选分离装置的分配装置相连通。

本发明的工作原理是：粉煤灰的主要成分为碳颗粒及灰分。加入浮选剂和/或捕收剂和/或其它助剂后，粉煤灰中的颗粒与气泡接触、碰撞，可浮性好的碳颗粒选择性地粘附于气泡，并被携带上升，实现浮选。而可浮性差的灰分则向下沉。第一浮选分离装置浮选出的碳颗粒进入第二浮选分离装置中进行第二次浮选，以提高含碳量。

该系统的工作流程可分为两个阶段：在第一浮选分离装置内的第一阶段和在第二浮选分离装置内的第二阶段。

其中第一阶段为(以下部件均属于第一浮选分离装置)：向储料装置中的粉煤灰原料浆加入浮选剂，形成混合物料。该混合物料经位于储料装置下部或底端的送料管道进入分配装置。分配装置内的粉煤灰原料和浮选剂的混合物经位于分配装置下部或底端的多条分配管道进入筒体内。供气装置通过散气装置上的气孔向筒体内供气，碳颗粒在浮选剂的作用下粘附于气泡，并以紊流状态四散漂浮并向上运动，顺利通过各层浮选板上的孔，落到最上层的浮选板上，实现碳颗粒的浮选。可浮性差的灰分则未通过浮选板浮选，落到尾灰收集段。浮选出的碳颗粒被收集到溢流收集层内，并从出料口经出料管道进入第二浮选分离装置的分配装置内，开始了浮选的第二阶段。

第二阶段的是以第一阶段浮选出的碳颗粒作为原料进一步浮选，以制造含碳量更高的颗粒。其流程与第一阶段类似，具体为(以下部件均属于第二浮选分离装置)：分配装置内的颗粒经位于分配装置下部或底端的多条分配管道进入筒体内。供气装置通过散气装置上的气孔向筒体内供气，碳颗粒在浮选剂的作用下粘附于气泡，并以紊流状态四散漂浮并向上运动，顺利通过各层浮选板上的孔，落到最上层的浮选板上，实现碳颗粒的浮选。浮选出的碳颗粒被收集到溢流收集段内。可浮性差的灰分则未通过浮选板浮选，落到尾灰收集段。

第一浮选分离装置中，未通过浮选板的尾灰经尾灰管道经储料装置进入分配装置，然后重新进入第一浮选分离装置进行浮选；第二浮选分离装置中，未通过浮选板的尾灰经尾灰管道进入分配装置，然后重新进入第二浮选分离装置进行浮选，以提高浮选效率。

由于每一浮选分离装置内均设置了散气装置，散气装置的多个气孔设置为各自以不同的角度指向斜上方，使筒体内的物料形成紊流，达到更好的浮选效果。另外，该散气装置的表面也具有反射的作用，既可以加强紊流的效应，又可以使气泡及颗粒经反弹重新向上运动，能有效地提高浮选效率。

根据本发明的一具体实施方式，至少一个浮选分离装置内，散气装置为尖端向上的锥斗状，多个气孔设于其锥面上。设置该锥斗状的散气装置的目的在于：1、结合有碳颗粒的气泡被该锥斗状的散气装置向更多的角度反射，其反射效果优于平面反射；2、散气装置喷气，驱动气泡以紊流状态在筒体内四散漂浮，达到更好的浮选效果；3、未穿过浮选板的气泡被锥斗状散气装置反射，从而加剧了紊流运动的效果，提高了浮选效率。由于在本发明中，向上吹送的气体呈紊流状态，碳颗粒与气泡的接触时间长，接触更加充分，粉煤灰颗粒破碎为碳颗粒和灰分颗粒的几率大大增加，从而使得浮选效果更好，浮选效率更高。根据本发明的另一具体实施方式，为了达到更好的反射效果，该锥斗状散气装置的锥斗角度为60°-150°(锥斗角度为过轴的截面与锥斗表面的两条交线之间的角度)。其具体可根据不同的物料，选择不同的锥斗角度，如CFB粉煤灰采用90°的锥斗角度。

根据本发明的另一具体实施方式，至少一个浮选分离装置内，筒体包括位于上部的较细的第一浮选段和位于下部的较粗的第二浮选段，溢流收集段位于第一浮选段的外部，且溢流收集段的底端低于第一浮选段的顶端，用于收集从浮选段溢流出的颗粒物。例如，溢流收集段可为底板上有孔的圆柱形容器，第一浮选段的顶端从其底板上的孔穿出，这样，浮选段内浮选出的颗粒物不断地向上堆积，就越过浮选段的筒壁流进溢流收集段内；又如，第一浮选段的顶部外壁上设有溢流孔或溢流管，溢流收集段为位于该溢流孔或溢流管下方的容器。具体而言，第一浮选段和所述第二浮选段之间设有用作过渡区域的扩散锥体段，该扩散锥体段位于底层浮选板的上方，具体可位于两层浮选板之间，例如位于底层浮选板和与其相邻的上一层浮选板之间。通过设置扩散锥体段，使浮选分离装置增加了反射面，进而使自下方冲上来的气泡速度减缓并调整其运动方向，这样做的优点在于：1、通过反射加剧气泡的紊流运动效果；2、避免气泡沿着筒壁冲向浮选分离装置的顶部而使顶部的溢流面不够平整。

根据本发明的另一具体实施方式，至少一个浮选分离装置内，供气装置连接有一条或多条第二气体管道，第二气体管道通向分配装置内或连接到分配管道。例如该第二气体管道可为一条，通向分配装置内；也可为多条，分别连接到每条分配管道。另外，整个系统可以只设置一个供气装置，该一个供气装置通过不同的管道将气体输送到各级浮选分离装置的反射散气装置和分配装置。这样，可通过气体驱动位于分配装置内的粉煤灰颗粒加速通过分配管道进入筒体，进而提高浮选的效率。相对于现有技术中以文丘里管产生的负压驱动分配装置中的物料向下流动的技术方案，通过气体管道输送高压气体既可以降低能耗，又可以根据物料的多少及粘稠度调节气体压力，进而提高产品精度。

根据本发明的另一具体实施方式，至少一个浮选分离装置内，还包括位于筒壁或散气装置上的物理分离装置。通过设置物理分离装置，有效地打破碳颗粒与灰分之间的结合，大大提高了碳的浮选效率。该物理分离装置具体可为超声分离装置或超声破散装置，通过发射超声波提高碳颗粒和灰分的剥离，例如，形成粒度达一万目的超细的碳颗粒。具体而言，该超声分离装置或超声破散装置包括超声波发射器及配套的辅助装置。

根据本发明的另一具体实施方式，筒体为圆筒和/或方筒。方筒的拐角处能形成反射，而圆筒内的颗粒及气泡的分布更加均匀。

另外，筒体内尾灰收集段的上方可以设置过滤板，以减缓物料的下行速度。

另外，各条送料管道、尾灰管道、出料管道上可设有渣浆泵，以便于物料的输送。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、由于每一浮选分离装置内均设置了散气装置，散气装置的多个气孔设置为各自以不同的角度指向斜上方，使筒体内的物料形成紊流，达到更好的浮选效果；

2、散气装置的表面也具有反射的作用，既可以加强紊流的效应，又可以使气泡及颗粒经反弹重新向上运动，能有效地提高浮选效率。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明的具体实施例沿着其中轴线的纵向截面的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的具体实施例，包括两级浮选分离装置。

其中，第一浮选分离装置包括：储料装置1、分配装置2、竖直设置的筒体3、锥斗状反射散气装置4、多层浮选板5、供气装置6、物理分离装置如超声波分离装置8、出料管道7、过滤板9、尾灰箱10、溢流收集段301、尾灰收集段305。

竖直设置的筒体3可分为三部分，从上到下依次为：第一浮选段302、扩散锥体段303、第二浮选段304。其中，第一浮选段302较细，其内设有一层浮选板5。第二浮选段304较粗，其内设有散气装置4和一层浮选板5。扩散锥体段303位于第一浮选段302和第二浮选段304之间，为尖端向上的锥斗状的过渡区域。

溢流收集段301位于第一浮选段302的外部，且第一浮选段302的顶端位于溢流收集段301的顶端和底端之间；另外，溢流收集段301的底端设有出料口309，出料口309连接出料管道701，出料管道701上设有渣浆泵702。

尾灰收集段305为尖端向下的锥斗状，且其底部尖端处设有尾灰出口306，尾灰出口306连接有尾灰管道307。在第二浮选段304和尾灰收集段305之间设有过滤板9。

散气装置4为尖端向上的锥斗状，其锥斗角度为120°，其锥面上设有多个气孔401；其位于第二浮选段304内，且位于锥斗状尾灰收集段305上方。散气装置4上设有多个超声分离装置8。

间隔设置的多层(例如两层)浮选板5分别位于第一浮选段302和第二浮选段304内，其中底层的浮选板5位于锥斗状散气装置4的上方。

分配装置2位于溢流收集段301上方，为下部设置有多条(例如8条)分配管道201的容器。分配管道201的末端位于第二浮选段304之内、锥斗状散气装置4和底层浮选板5之间。

储料装置1内设有搅拌装置101，用于将粉煤灰原料浆和浮选剂充分搅拌。尾灰管道307从尾灰出口306连接到尾灰箱10，尾灰箱10通过循环管道310连接到通向储料装置1。储料装置1的下部设有送料管道102，送料管道102上设有渣浆泵103，该送料管道102通向分配装置2。

另外，循环管道310上还设有支路管道作为排灰管道311，循环管道310和排灰管道311上均设有阀门。根据粉煤灰原料的情况及具体的工艺要求，尾灰可通过循环管道310重新进入第一浮选分离装置中进行浮选，以回收其中的碳颗粒；当尾灰中的碳含量过低，则通过排灰管道311排出。

尾灰管道307的末端位于尾灰箱10之内，其高度位于顶层浮选板之上，且该尾灰管道307的末端设有液面调节装置，用于调节尾灰管道307的末端的高度，从而调节第一浮选分离装置内的液面高度。

供气装置6连接第一气体管道601及第二气体管道602；其中，第一气体管道601与锥斗状散气装置4上的多个气孔401连通，第二气体管道602通向分配装置2。

第二浮选分离装置包括：分配装置2’、竖直设置的筒体3’、锥斗状反射散气装置4’、多层浮选板5’、供气装置6’、物理分离装置如超声波分离装置8’、过滤板9’、溢流收集段301’、尾灰收集段305’。

竖直设置的筒体3’可分为三部分，从上到下依次为：第一浮选段302’、扩散锥体段303’、第二浮选段304’。其中，第一浮选段302’较细，其内设有一层浮选板5’。第二浮选段304’较粗，其内设有散气装置4’和一层浮选板5’。扩散锥体段303’位于第一浮选段302’和第二浮选段304’之间，为尖端向上的锥斗状的过渡区域。

溢流收集段301’位于第一浮选段302’的外部，且第一浮选段302’的顶端位于溢流收集段301’的顶端和底端之间；另外，溢流收集段301’的底端设有出料口309’。

尾灰收集段305’为尖端向下的锥斗状，且其底部尖端处设有尾灰出口306’，尾灰出口306’连接有尾灰管道307’，尾灰管道307’上设有渣浆泵308’。在第二浮选段304’和尾灰收集段305’之间设有过滤板9’。

散气装置4’为尖端向上的锥斗状，其锥斗角度为120°，其锥面上设有多个气孔401’；其位于第二浮选段304’内，且位于锥斗状尾灰收集段305’上方。散气装置4’上设有多个超声分离装置8’。

间隔设置的多层(例如两层)浮选板5’分别位于第一浮选段302’和第二浮选段304’内，其中底层的浮选板5’位于锥斗状散气装置4’的上方。

分配装置2’位于溢流收集段301’上方，为下部设置有多条(例如8条)分配管道201’的容器。分配管道201’的末端位于第二浮选段304’之内、锥斗状散气装置4’和底层浮选板5’之间。尾灰管道307’连接到分配装置2’。尾灰管道307’上还设有支路管道作为排灰管道311’，尾灰管道307’和排灰管道311’上均设有阀门。根据具体的工艺要求，尾灰可通过尾灰管道307’重新进入第二浮选分离装置中进行浮选，以回收其中的碳颗粒；当尾灰中的碳含量过低，则通过排灰管道311’排出。

第一浮选分离装置的出料管道701的另一端连接第二浮选分离装置的分配装置1’。

供气装置6’连接第一气体管道601’及第二气体管道602’；其中，第一气体管道601’与锥斗状散气装置4’上的多个气孔401’连通，第二气体管道602’通向分配装置2’。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的发明范围所涵盖。

Claims (11)

1.一种外-内式粉煤灰多级浮选分离系统，该系统包括至少两个浮选分离装置，所述每一浮选分离装置均包括竖直设置的筒体，位于该筒体顶部的溢流收集段和位于该筒体底部的尾灰收集段；所述溢流收集段设有出料口；所述尾灰收集段设有尾灰出口，所述尾灰出口连接有尾灰管道；每一浮选分离装置进一步包括：

位于所述筒体内的散气装置，该散气装置的表面上设有多个气孔；

位于所述筒体内、间隔设置的多层浮选板，其中底层浮选板位于所述散气装置的上方； 

位于所述溢流收集段上方的分配装置，所述分配装置为下部设置有多条分配管道的容器，所述分配管道的末端位于所述散气装置及所述底层浮选板之间； 

供气装置，该供气装置通过第一气体管道与所述散气装置上的多个气孔连通;

其中，第一浮选分离装置还包括储料装置，该储料装置的下部设有送料管道，该送料管道通向第一浮选分离装置的分配装置；所述第一浮选分离装置的尾灰管道通向第一浮选分离装置的储料装置；

第二浮选分离装置的尾灰管道连接到第二浮选分离装置的分配装置；

所述第一浮选分离装置的出料口通过出料管道与所述第二浮选分离装置的分配装置相连通。

2.如权利要求1所述的浮选分离系统，其中，所述分配装置为底端设置有多条分配管道的容器。

3.如权利要求1所述的浮选分离系统，其中，所述储料装置的底端设有送料管道。

4.如权利要求1-3之一所述的浮选分离系统，其中，至少一个所述浮选分离装置内，所述散气装置为尖端向上的锥斗状，所述多个气孔设于其锥面上。

5.如权利要求4所述的浮选分离系统，其中，所述散气装置的锥斗角度为60°-150°。

6.如权利要求1-3之一所述的浮选分离系统，其中，至少一个所述浮选分离装置内，所述筒体包括位于上部的较细的第一浮选段和位于下部的较粗的第二浮选段，所述溢流收集段位于所述第一浮选段的外部，且所述溢流收集段的底端低于所述第一浮选段的顶端。

7.如权利要求6所述的浮选分离系统，其中，所述第一浮选段和所述第二浮选段之间设有用作过渡区域的扩散锥体段，该扩散锥体段位于底层浮选板的上方。

8.如权利要求1-3之一所述的浮选分离系统，其中，至少一个所述浮选分离装置内，所述供气装置连接有一条或多条第二气体管道，所述第二气体管道通向所述分配装置内或连接到所述分配管道。

9.如权利要求1-3之一所述的浮选分离系统，其中，至少一个所述浮选分离装置内，还包括位于筒壁或所述散气装置上的物理分离装置。

10.如权利要求9所述的浮选分离系统，其中，所述物理分离装置为超声分离装置。

11.如权利要求1-3之一所述的浮选分离系统，其中，所述筒体为圆筒、方筒或者圆筒和方筒的组合体。

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