CN102548662A - 装置，配备有该装置的浮选机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将至少一种气体分散到一悬浮液中的装置，包括一分散喷嘴，从所述悬浮液的流向看，所述分散喷嘴依次具有一沿所述流向逐渐变细的悬浮液喷嘴、一与所述悬浮液喷嘴连通的混合室、一与所述混合室相接且沿所述流向逐渐变细的混合管以及至少一个用于将所述至少一种气体送入所述混合室的输气管，其中，所述悬浮液喷嘴具有至少N≥3个与所述至少一个输气管连接的气体通道，所述气体通道的出口位于所述悬浮液喷嘴靠近所述混合室的一端面。所述装置还具有A个气体阀，且N＝A，其中，所述至少N个气体通道中的每个气体通道均分别与一气体调节阀相对应，所述气体调节阀用于为由所述气体通道送入所述悬浮液的气体定量。本发明还涉及一种配备有上述装置的浮选机以及该装置及该浮选机的操作方法。

Description

装置,配备有该装置的浮选机及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于将至少一种气体分散到一悬浮液中的装置，特定而言用于一浮选机，包括一分散喷嘴，从所述悬浮液的流向看，所述分散喷嘴依次具有一沿所述流向逐渐变细的悬浮液喷嘴、一与所述悬浮液喷嘴连通的混合室、一与所述混合室相接且沿所述流向逐渐变细的混合管以及至少一个用于将所述至少一种气体送入所述混合室的输气管，其中，所述悬浮液喷嘴具有至少N≥3个与所述至少一个输气管连接的气体通道，所述气体通道的出口位于所述悬浮液喷嘴靠近所述混合室的一端面。本发明还涉及一种操作该装置的方法。

此外，本发明还涉及一种配备有至少一个上述装置的浮选机、一种操作该浮选机的方法以及该浮选机的应用。

背景技术

浮选是用气泡分离水性浆体或悬浮液中的细粒状固体物质(例如矿石和脉石)的物理选矿方法，这种方法利用的是悬浮液中所包含的颗粒的表面润湿性差异。浮选法的作用是调理矿产资源，在加工含有少量或中等量的有用组分或有用矿物(例如有色金属、铁、稀土金属和/或贵金属以及非金属矿产资源)的矿物过程中会用到浮选法。

浮选机属于公知技术。WO 2006/069995 A1描述一种浮选机，包括壳体、至少一个被称作喷射器的分散喷嘴、至少一个供气装置以及用于收集浮选过程中所形成的泡沫产物的收集器，所述壳体包括浮选室，所述供气装置在使用空气的情况下称作送风装置或充气器。

进行浮选或充气浮选时，通常借助至少一个分散喷嘴将由水和细粒状固体物质构成且掺有试剂的悬浮液送入浮选室。试剂的作用是让悬浮液中有价值的、优选可分离的颗粒具有疏水性。同时还借助该至少一个分散喷嘴向悬浮液内送入气体(特别是空气或氮气)，使其与悬浮液中的疏水性颗粒接触。借助供气装置送入其他气体。疏水性颗粒附着于所形成的气泡上，于是这些又称气絮体(Aeroflocke)的气泡结构向上浮起并在悬浮液表面形成泡沫产物。该泡沫产物被排入收集器，一般情况下还需加以浓缩。

事实证明，泡沫产物的质量或者说浮选或充气浮选法的分离效率受疏水性颗粒与气泡之间的碰撞概率影响。碰撞概率越高，附着于气泡上、上升至表面并与颗粒一起形成泡沫产物的疏水性颗粒的数量就越多。而碰撞概率主要受悬浮液的分散度和分散喷嘴中的气体影响。

图1所示的分散喷嘴已经应用于本申请人的浮选机或混合式浮选槽。图2是分散喷嘴1的纵向剖面图，其中分别示出了悬浮液2和气体7的流型。从悬浮液2的流向(见箭头方向)看，这种已知的分散喷嘴1依次包括沿该流向逐渐变细的悬浮液喷嘴3、与悬浮液喷嘴3连通的混合室4、与混合室4相接且沿所述流向逐渐变细的混合管5以及至少一个用于将至少一种气体7送入混合室4的输气管6。悬浮液2由连接件9送入悬浮液喷嘴3并从悬浮液喷嘴3的端面3a以自由射流8形式进入混合室4。被送入混合室4的气体7与从悬浮液喷嘴3中出来的悬浮液2混合并进入混合管5，悬浮液2和气体7在该混合管内得到进一步分散。悬浮液2到达分散喷嘴1的出口1a时，气体7已分散在其中。

这样一种分散喷嘴1已应用在了如图20所示的采用已知结构的浮选机100上，在此，分散喷嘴1通常采用纵轴水平定向的安装方式。浮选机100包括带浮选室102的壳体101，至少一个用于输送悬浮液2和气体7的分散喷嘴1与浮选室102连通。壳体101具有圆柱形壳体段101a，其下端设有至少一个供气装置103。

浮选室102内部设有泡沫槽104，该泡沫槽包括用于输出所形成的泡沫产物的管接头105。壳体101的外壁的上缘位于泡沫槽104的上缘上方，这能避免泡沫产物经壳体101的上缘发生溢流。壳体101还具有底部输出口106。悬浮液2中例如表面疏水化程度不够或者未与气泡相撞的颗粒以及亲水性颗粒朝底部输出口106方向下沉。由连接在输气装置103a上的供气装置103将附加气体7送入圆柱形壳体段101a，其他疏水性颗粒与这部分气体结合后上升。理想情况下，基本上是亲水性颗粒进一步下沉并且经底部输出口106离开制程。泡沫产物从浮选室102进入泡沫槽104，从管接头105排出，需要时可加以浓缩。

分散喷嘴1将气体7吸入悬浮液2的这个吸入过程在连续性方面存在一定程度的随机性，这导致分散喷嘴1的出口1a上的分散结果有波动。由所述至少一个输气管6送入的气体7的量只能通过前置气体调节阀来加以控制，这会影响混合室4内的压力条件，其结果仍然是分散结果不稳定。

最后，所述至少一个输气管6的布置方式对分散结果也起着决定性作用。在如图1和图2所示的已知分散喷嘴1中，输气管6原则上可以布置在混合室4周边的任意一个位置上。但是，悬浮液2含有高达50wt％的固体物质颗粒，为了防止这部分固体物质颗粒堵塞输气管6，最好将输气管6布置在水平定向的分散喷嘴1的混合室4的上部区域。然而当气体7的输送量较小或者送入气体7的气压较低时，受浮力影响会形成个别体积较大的气泡，这部分气泡单独停留于混合室4的上部区域，很难进入悬浮液2。

编号为27 000 49的德国专利申请公开案揭示一种用于浮选机的分散喷嘴，这种分散喷嘴是用空气对含有待分离杂质的水流进行分散处理。其中，空气在螺旋形空气室作用下发生旋转。

在前述类型的浮选处理用分散喷嘴中，悬浮液喷嘴具有气体通道并且气体通道出口位于悬浮液喷嘴端面的分散喷嘴例如公开自DE 42 06 715 A1。

发明内容

本发明的目的是提供一种包括分散喷嘴且在悬浮液与气体的分散结果方面有所改善的装置以及一种经相应改进的操作该装置的方法。

本发明的另一目的是提供一种产量更高的浮选机以及一种操作该浮选机的方法。

在用于将至少一种气体分散到一悬浮液中的装置方面，本发明用以达成上述目的的解决方案为：所述装置包括一分散喷嘴，从所述悬浮液的流向看，该分散喷嘴依次具有

-一沿所述流向逐渐变细的悬浮液喷嘴；

-一与所述悬浮液喷嘴连通的混合室；

-一与所述混合室相接且沿所述流向逐渐变细的混合管；以及

-至少一个用于将所述至少一种气体送入所述混合室的输气管，

其中，所述悬浮液喷嘴具有至少N≥3个与所述至少一个输气管连接的气体通道，所述气体通道的出口位于所述悬浮液喷嘴靠近所述混合室的一端面，所述装置还具有A个气体阀，且N＝A，其中，所述至少N个气体通道中的每个气体通道均分别与一气体调节阀相对应，所述气体调节阀用于为由所述气体通道送入所述悬浮液的气体定量。

通过在悬浮液喷嘴的端面区域输送有待分散到悬浮液中的气体，可以在所形成的自由射流的表面区域实现特别均匀的气体分布，可以将特别多的气体均匀吸入该自由射流。本发明的装置可以通过实验以最短的时间为特定的悬浮液确定和选出特别有效的供气模式M，例如将该装置应用于浮选机后对所产生的泡沫产物进行评估。供气模式M在此是指通过特定的个别气体通道或成组的气体通道喷射气体，并且这种喷射是按时间顺序发生变化且以特定的时间间隔按此顺序重复实施的。

所述装置的气体调节阀也可以是一种能够在不同气体之间进行切换、从而为同一个或同一组气体通道提供不同类型气体的阀门。

特别优选压电控制式气体调节阀，因为这种阀门的开启和关闭时间仅为数毫秒，能以最佳效果满足对本发明装置提出的、在实现最短开启和关闭时间方面的高要求。

所述气体调节阀优选可由至少一个中央控制单元以电子方式进行控制。这样就能快速地自动设定并实施各种供气模式M。

本发明的装置普遍适用于各种类型的浮选机，优选适用于充气式浮选机。充气式浮选机在气泡与待分离颗粒之间能达到相对较高的碰撞概率，因而能获得在量和质量方面相对更好的泡沫产物。当然，本发明的装置也可应用于其他需要将至少一种气体分散到悬浮液中的处理过程。

为了进一步增加悬浮液中的气泡数量，优选增设至少一个用于将水送入所述悬浮液喷嘴和/或所述混合管的压力水管，所述水中溶解有一定量的可在所述混合室内至少部分逸出的气体。这部分水中可以最大限度地溶解这一气体(饱和点)。优选在所述溶解有气体的水能直接进入所述悬浮液或其中已分散有气体的悬浮液的位置上将这部分水送入所述分散喷嘴内部。由于在压力水管与悬浮液之间的过渡区水压下降，溶解在水中的气体至少部分逸出并形成分散到悬浮液中的微细气泡。喷嘴内部通常存在1至5巴(具体视悬浮液所处位置而定)需要加以克服的压力，而且这个压力会在喷嘴内部或者说会沿悬浮液在喷嘴内的流向发生变化。

微细气泡在此是指直径≤100μm的气泡。这样一种微细气泡能与悬浮液中的超细颗粒结合，从而能显著提高浮选过程的超细颗粒输出率。

其中，所述至少一个压力水管可以穿过所述悬浮液喷嘴的一壁部和/或所述混合管的一壁部。作为替代方案，所述至少一个压力水管也可以伸入所述混合室且其出口设在所述混合管内部的一位置上，这个位置与一从所述悬浮液喷嘴的端面指向所述混合管且包括所述悬浮液的自由射流的一表面相邻接。两种情况下均优选选择能将水直接喷入悬浮液的位置来进行这部分水的输送。

所述悬浮液喷嘴优选配有至少一个能使所述悬浮液绕所述悬浮液喷嘴的一纵向中心线进行螺旋式旋转的单元。这一旋转运动与悬浮液穿过分散喷嘴的平移运动相叠加，从而增大了悬浮液与待分散气体相接触的表面。这样能提高进入悬浮液的气体量及气泡数量，从而使这些气泡的分散度得到改善。与传统分散喷嘴相比，进入悬浮液的气体量以及分散度整体上都得到了大幅提高。

所述至少一个能使所述悬浮液绕所述悬浮液喷嘴的一纵向中心线进行螺旋式旋转的单元优选包括至少一个凹槽，所述凹槽布置在所述悬浮液喷嘴面朝所述悬浮液的一内表面且从所述悬浮液喷嘴远离所述混合室的一端呈螺旋状延伸至所述悬浮液喷嘴靠近所述混合室的端面。这种凹槽通常又称螺旋槽。这类螺旋槽的数量和深度可以根据悬浮液喷嘴的尺寸在较大范围内进行自由选择。通过实验可以很方便地测定上述凹槽的最佳数量和最佳设计，也包括其升角，其升角优选为0至45°。

作为补充或替代方案，所述至少一个单元优选包括至少一个肋条，所述肋条布置在所述悬浮液喷嘴面朝所述悬浮液的一内表面且从所述悬浮液喷嘴远离所述混合室的一端呈螺旋状延伸至所述悬浮液喷嘴靠近所述混合室的端面。

作为螺旋槽或肋条的替代方案，所述至少一个能使所述悬浮液绕所述悬浮液喷嘴的一纵向中心线进行螺旋式旋转的单元也可以由至少一个螺旋状喷嘴嵌件或类似结构构成，或者是这样一个喷嘴嵌件与螺旋槽和/或肋条相结合。

设计上述单元时最重要的一点是让自由射流尽量以最大表面与气体发生接触，以及利用自由射流旋转时的动能来提高进入悬浮液的气体量。

根据本发明的优选设计方案，所述悬浮液喷嘴具有至少N≥8个气体通道，所述气体通道的出口位于所述悬浮液喷嘴靠近所述混合室的端面。气体通道的数量可以根据悬浮液喷嘴的尺寸在较大范围内进行自由选择。为了改变需要被送入悬浮液的气体的体积和流入速度，可以通过实验很方便地测定这些气体通道的最佳数量和包括其直径在内的最佳设计。

为了在所述混合室内实现尽可能均匀的气体分布，所述气体通道的出口优选对称布置在所述悬浮液喷嘴的端面。从悬浮液喷嘴的端面方向看，这N个气体通道在至少一条圆形轨线上围绕悬浮液喷嘴的纵向中心线与之同心分布，且彼此间优选间隔均匀距离。

在操作本发明装置(即包括一分散喷嘴和多个气体调节阀的装置)的方法方面，本发明用以达成前述目的的解决方案为：对与所述至少N个气体通道相对应的气体调节阀进行周期性操作，使得每个时间点上均有至少一个气体调节阀关闭，至少一个其他气体调节阀开启，其中，每个气体调节阀均按照一供气模式M间歇性地中断对所述悬浮液的气体输送。

如前所述，供气模式M在此是指通过特定的个别气体通道或成组的气体通道喷射气体，并且这种喷射是按时间顺序发生变化且以特定的时间间隔按此顺序重复实施的。可以通过实验以最短的时间为特定的悬浮液确定和选出特别有效的供气模式M，例如将该方法应用于浮选机后对所产生的泡沫产物进行评估。

为了以最大输气量为所述悬浮液输送气体，优选以使得每个时间点上均只有一个气体通道关闭的方式调节所述气体调节阀，其中，依次在每个气体通道上按照一第一供气模式M1间歇性地中断对所述悬浮液的气体输送。这有助于气体均匀地进入悬浮液并均匀地分布到悬浮液中。

为了以最小输气量为所述悬浮液输送气体，优选以使得每个时间点上均只有一个气体通道开启的方式调节所述气体调节阀，其中，按照一第二供气模式M2依次由每个气体通道间歇性地为所述悬浮液输送气体。即使在输气量较小的情况下，这样也能可靠避免气体通道被悬浮液中的颗粒堵塞。

从所述悬浮液喷嘴的端面方向看，所述第二供气模式M2优选体现为所述至少一种气体依次由相邻布置的气体通道输送。特别优选地，由所述气体通道按顺时针方向或逆时针方向的顺序依次输送气体，因为这能使分散过程均匀化。

作为替代方案，所述供气模式M从所述悬浮液喷嘴的端面方向看优选体现为所述至少一种气体依次由相邻布置的气体通道所构成的相邻的气体通道组输送。这有助于分散过程的进一步均匀化。其中，可以借助单独一个气体调节阀同时对两个或两个以上气体通道的气体输送进行调节，或者每个气体通道各用一个气体调节阀调节。

优选通过一第一输气管为所述N个气体通道中的一部分气体通道提供一第一气体，通过一第二输气管为其余的气体通道提供一不同于所述第一气体的第二气体。可以使用不同气体，例如空气和氮气，但也可以使用其他气体。

在浮选机方面，本发明用以达成前述目的的解决方案为：所述浮选机包括至少一个本发明装置。这种浮选机在气泡与待分离颗粒之间能达到相对较高的碰撞概率，因而能获得在量和质量方面相对更好的泡沫产物。待输出颗粒的输出率将得到显著提高。

所述浮选机优选包括一设有一浮选室的壳体和至少一个用于向所述浮选室进一步输送气体的供气装置，所述至少一个装置的分散喷嘴与所述浮选室连通，所述供气装置在所述浮选室内布置在所述一或多个分散喷嘴下方。

所述浮选机也可采用其他结构。

本发明的浮选机优选用于将所述悬浮液中所包含的一矿石与脉石分离，这能实现特别高的矿石输出率。

在操作本发明浮选机的方法方面，本发明用以达成前述目的的解决方案为：借助所述分散喷嘴将所述悬浮液喷入所述浮选室并按本发明的方法操作所述装置，其中，借助所述至少一个输气管向所述混合室输送气体，在此过程中，对与所述至少N个气体通道相对应的气体调节阀进行周期性操作，使得每个时间点上均有至少一个气体调节阀关闭，至少一个其他气体调节阀开启，其中，每个气体调节阀均按照一供气模式M间歇性地中断对所述悬浮液的气体输送。

在此情况下，如果为本发明的装置针对性地选择一种工作方式，就能进一步提高所述浮选机的产量。

附图说明

图1为已知的浮选机用分散喷嘴；

图2为图1所示的已知分散喷嘴的纵向剖面图；

图3为包括多个气体通道的悬浮液喷嘴的纵向剖面图，所述气体通道的出口位于该悬浮液喷嘴的端面；

图4为图3所示悬浮液喷嘴的底视图；

图5为悬浮液喷嘴的纵向剖面图，该悬浮液喷嘴包括能够使悬浮液绕该悬浮液喷嘴的纵向中心线螺旋式旋转的单元；

图6为图5所示悬浮液喷嘴的俯视图；

图7为图5所示悬浮液喷嘴的底视图；

图8为用于本发明装置的分散喷嘴的纵向剖面图；

图9为用于本发明装置的另一分散喷嘴的纵向剖面图；

图10至图14为输气量最大时操作本发明装置的方法的示意图，该装置所包括的悬浮液喷嘴具有N＝8个气体通道；

图15至图19为输气量最小时操作本发明装置的方法的示意图，该装置所包括的悬浮液喷嘴具有N＝8个气体通道；以及

图20为浮选机的纵向剖面图。

具体实施方式

下文将参照图1至图20对本发明进行示范性说明。

图1和图2为已知的浮选机用分散喷嘴，相关说明请参阅前文。

而用于本发明装置的分散喷嘴所配备的悬浮液喷嘴具有至少N＝3个与所述至少一个输气管连接的气体通道，这些气体通道的出口位于悬浮液喷嘴靠近混合室的端面。

图3为可应用于本发明装置的分散喷嘴的悬浮液喷嘴3″的纵向剖面图，该悬浮液喷嘴包括多个气体通道31，这些气体通道的出口位于悬浮液喷嘴3″的端面3a″。气体7由气体通道31送入，在悬浮液喷嘴3″的端面3a″被释放，从而分散到悬浮液2中。

图4为图3所示悬浮液喷嘴3″的底视图，从中可以看到总共有N＝8个出口位于悬浮液喷嘴3″的端面3a″的气体通道31即31a、31b、31c、31d、31e、31f、31g、31h。这八个气体通道31的中心位于一条圆周线上，这个圆圈与悬浮液喷嘴3″的中心同心布置。

不能用图3和图4所示的悬浮液喷嘴3″直接替换传统分散喷嘴1的悬浮液喷嘴3来获得适用于本发明装置的分散喷嘴。而是需要将各气体通道31相应连接到一个/多个输气管6a、6b上，但是对于本领域技术人员而言，这是很容易实现的。

借助这八个气体通道31可以在气体量和/或喷入位置和/或喷入分布方面选择性地将气体7送入悬浮液2。分别为这些各与一个气体调节阀Va、Vb、Vc、Vd、Ve、Vf、Vg、Vh(见图10至图19)连接的气体通道31单独提供气体7。这样就可以借助这八个气体通道31设置特定的供气模式M。供气模式M在此是指通过特定的个别气体通道31或成组的气体通道31喷射气体7，并且这种喷射是按时间顺序发生变化且以特定的时间间隔按此顺序重复实施的。下文还将参照图10至图19对此进行详细说明。

图5为用于分散喷嘴的悬浮液喷嘴3′的优选实施方案的纵向剖面图，该悬浮液喷嘴配备有能够使悬浮液2(另见图8和图9)绕该悬浮液喷嘴3′的纵向中心线螺旋式旋转的单元30。为清楚起见，本图中删去了必要的气体通道31。单元30实施为又称螺旋槽的螺旋状凹槽，这些螺旋槽形成于悬浮液喷嘴3′的内壁。作为螺旋槽的替代方案，单元30也可以由肋条、螺旋状嵌件及类似结构构成，或者由此类结构的组合构成，需要时也可以与螺旋槽相结合。凹槽的数量、深度和升角可选范围较大，但仅取决于所用悬浮液喷嘴的尺寸和材料。

图6为图5所示悬浮液喷嘴3′的俯视图(气体通道未作图示)，从中可以看到四个螺旋槽在悬浮液喷嘴3′的内壁上的分布情况。

图7为图5所示悬浮液喷嘴3′的底视图(气体通道未作图示)，从中可以看到悬浮液喷嘴3′设有螺旋槽的端面3a′，悬浮液2(另见图8和图9)就是从该端面旋转着离开悬浮液喷嘴3′。

悬浮液2在悬浮液喷嘴3′中进行旋转可以使得气体7和悬浮液2在混合室4内均匀混合。这样能改善气体7和悬浮液2在分散喷嘴出口上的分散度。

图8为用于本发明装置的分散喷嘴10的纵向剖面图，该分散喷嘴所配备的悬浮液喷嘴3″′具有气体通道31以及如图5至图7所示的螺旋槽形式的单元30。

分散喷嘴10特别适用于本发明的装置，因而适合用于浮选机或混合式浮选槽(见图20)。分散喷嘴10的这个纵向剖面图分别示出了悬浮液2和气体7的流型。从悬浮液2的流向(见箭头方向)看，分散喷嘴10依次包括沿该流向逐渐变细的悬浮液喷嘴3″′、与悬浮液喷嘴3″′连通的混合室4、与混合室4相接且沿所述流向逐渐变细的混合管5以及至少一个用于通过气体通道31将至少一种气体7送入混合室4的输气管6a、6b。悬浮液2由连接件9送入悬浮液喷嘴3″′并从悬浮液喷嘴3″′的端面3a″′以围绕悬浮液喷嘴3″′的纵向中心线旋转的自由射流(见图2)形式进入混合室4。由气体通道31周期性送入混合室4的气体7与从悬浮液喷嘴3″′中出来的悬浮液2混合。气体7和悬浮液2进入混合管5后在此接受进一步的深分散处理。悬浮液2到达分散喷嘴10的出口10a时，气体7已经特别均匀地分散在其中。

图9为用于本发明装置的另一分散喷嘴10′的纵向剖面图，该分散喷嘴同样配备有如图8所示的悬浮液喷嘴3″′。

分散喷嘴10′同样特别适用于浮选机或混合式浮选槽(见图20)。分散喷嘴10′的这个纵向剖面图分别示出了悬浮液2和气体7a、7b的流型。分散喷嘴10′的基本结构与图8所示的分散喷嘴10相同。但是，这里的输气管6a、6b向气体通道31输送的是不同气体7a、7b，例如空气和氮气。

与图8所示分散喷嘴10的另一个不同之处是，分散喷嘴10′具有至少一个压力水管11、11′、11″，该压力水管将水12、12′、12″和加压溶解在其中的气体送入悬浮液2。从悬浮液2的流向(见箭头方向)看，特定而言是在悬浮液喷嘴3″′区域内，即在悬浮液2进入混合室4之前就已送入这部分水12。为此需要在悬浮液喷嘴3″′上穿设压力水管11。作为替代或补充方案，也可以在混合管5′区域送入这部分水12′、12″。其中，优选直接在所形成的自由射流(见图2)的表面区域将水送入混合管5′，此时压力水管11′经混合室4伸入混合管5′，以及/或者将压力水管12″穿过混合管5′的壁部。

水12、12′、12″进入压力低于各压力水管11、11′、11″的悬浮液喷嘴3″′或混合管5′后，加压溶解在水12、12′、12″中的气体从水中逸出并形成均匀分散到悬浮液2中的微细气泡。

用水稀释后的悬浮液2到达分散喷嘴10′的出口10a′时，气体7a、7b和微细气泡已经特别均匀地分散在其中。

图10至图14为气体7、7a、7b的输气量最大时操作本发明装置的本发明方法的示意图，为清楚起见，针对本发明装置的分散喷嘴10、10′，这里仅代表性地示意了包括N＝8个气体通道31的悬浮液喷嘴3″、3″′以及与这些气体通道连接的气体调节阀Va、Vb、Vc、Vd、Ve、Vf、Vg、Vh。通过同时使用其中的七个气体通道31实现最大输气量，至于其中的哪个气体通道关闭，这一点随时间变化而变化。

图10为本发明装置的分散喷嘴10、10′包括N＝8个气体通道31即31a、31b、31c、31d、31e、31f、31g、31h的悬浮液喷嘴3″、3″′的端视图。气体通道31的确切数量在此并不起决定性作用。也可以设置多于或少于8个的气体通道31。其中，每个气体通道31均分别由一个气体调节阀V控制。

气体通道31a与气体调节阀Va连接，由该气体调节阀调节向气体通道31a输送气体7、7a、7b(见图8和图9)的输气量。气体通道31b与气体调节阀Vb连接，由该气体调节阀调节向气体通道31b输送气体7、7a、7b的输气量。气体通道31c与气体调节阀Vc连接，由该气体调节阀调节向气体通道31c输送气体7、7a、7b的输气量。气体通道31d与气体调节阀Vd连接，由该气体调节阀调节向气体通道31d输送气体7、7a、7b的输气量。气体通道31e与气体调节阀Ve连接，由该气体调节阀调节向气体通道31e输送气体7、7a、7b的输气量。气体通道31f与气体调节阀Vf连接，由该气体调节阀调节向气体通道31f输送气体7、7a、7b的输气量。气体通道31g与气体调节阀Vg连接，由该气体调节阀调节向气体通道31g输送气体7、7a、7b的输气量。气体通道31h与气体调节阀Vh连接，由该气体调节阀调节向气体通道31h输送气体7、7a、7b的输气量。气体调节阀V优选可由一中央控制单元以电子方式进行控制。

在图10中，仅气体调节阀Va和气体通道31a关闭，因而这里不会有气体7、7a、7b流出。其余的气体调节阀Vb、Vc、Vd、Ve、Vf、Vg、Vh和气体通道31b、31c、31d、31e、31f、31g、31h开启，允许气体7、7a、7b进入此处未图示的混合室。但是为了使气体7、7a、7b在经悬浮液喷嘴3″、3″′流入的悬浮液2中达到最佳分散状态，如图10所示的阀门设置仅保持一特定的时间间隔，该时间间隔的长度须通过实验加以测定，经过这个时间间隔后就会改变这一阀门设置。

这里选用的是第一供气模式M1，即，以不变的时间间隔按顺时针方向依次单独切断气体通道31a至31h以及与之连接的阀门Va至Vh。因此，图10示出的是第一供气模式M1的第一步。

图11为第一供气模式M1经过一定时间间隔(在此例如为1秒钟)后所实施的第二步。在图10所示的阀门设置基础上，将气体调节阀Va关闭，同时开启气体调节阀Vb，这个气体调节阀连接在按顺时针方向与气体通道31a相邻的气体通道31b上游。其余的气体调节阀Vc至Vh仍保持开启状态。

图12为第一供气模式M1经过一定时间间隔(在此例如为1秒钟)后所实施的第三步。在图11所示的阀门设置基础上，将气体调节阀Vb关闭，同时开启气体调节阀Vc，这个气体调节阀连接在按顺时针方向与气体通道31b相邻的气体通道31c上游。后面余下的气体调节阀Vd至Va仍保持开启状态。

图13为第一供气模式M1经过一定时间间隔(在此例如为1秒钟)后所实施的第四步。在图12所示的阀门设置基础上，将气体调节阀Vc关闭，同时开启气体调节阀Vd，这个气体调节阀连接在按顺时针方向与气体通道31c相邻的气体通道31d上游。后面余下的气体调节阀Ve至Vb仍保持开启状态。

第五步至第七步与上述几步相似，这里就不再单独说明，在这几步中，被关闭气体通道的位置继续以一定的时间间隔沿顺时针方向移动，亦即，每经过一定时间间隔后依次分别是气体调节阀Ve、Vf、Vg被单独关闭。

图14为第一供气模式M1又经过一定时间间隔(在此例如为1秒钟)后所实施的第八步。在第七步的阀门设置基础上，将气体调节阀Vg关闭，同时开启气体调节阀Vh，这个气体调节阀连接在按顺时针方向与气体通道31g相邻的气体通道31h上游。后面余下的气体调节阀Va至Vf仍保持开启状态。

至此完成从悬浮液喷嘴3″、3″′的端面3a″、3a″′看体现为被关闭气体通道的位置沿顺时针方向绕行一周的第一供气模式M1，随后重复实施。下面一步与图10所示的第一步一样。以一定时间间隔依次实施第一步至第八步并一再重复整个过程，直到需要改变供气模式M为止。

图15至图19为输气量最小时操作本发明装置的优选方法的示意图，该装置的分散喷嘴10、10′所包括的悬浮液喷嘴3″、3″′具有N＝8个气体通道31。

气体通道31的确切数量在此同样不起决定性作用。也可以设置多于或少于8个的气体通道31。

在图15中，仅气体调节阀Va和气体通道31a开启，因而仅这里有气体7、7a、7b流出。其余的气体调节阀Vb、Vc、Vd、Ve、Vf、Vg、Vh和气体通道31b、31c、31d、31e、31f、31g、31h关闭，无法让气体7、7a、7b进入此处未图示的混合室。但是为了使最小输送量的气体7、7a、7b在经悬浮液喷嘴3″、3″′流入的悬浮液2中达到最佳分散状态，如图15所示的阀门设置仅保持一特定的时间间隔，该时间间隔的长度须通过实验加以测定，经过这个时间间隔后就会改变这一阀门设置。

这里选用的是第二供气模式M2，即，以不变的时间间隔按顺时针方向依次单独接通气体通道31a至31h以及与之连接的阀门Va至Vh。因此，图15示出的是第二供气模式M2的第一步。

图16为第二供气模式M2经过一定时间间隔(在此例如为1秒钟)后所实施的第二步。在图15所示的阀门设置基础上，将气体调节阀Va关闭，同时开启气体调节阀Vb，这个气体调节阀连接在按顺时针方向与气体通道31a相邻的气体通道31b上游。其余的气体调节阀Vc至Vh仍保持关闭状态。

图17为第二供气模式M2经过一定时间间隔(在此例如为1秒钟)后所实施的第三步。在图16所示的阀门设置基础上，将气体调节阀Vb关闭，同时开启气体调节阀Vc，这个气体调节阀连接在按顺时针方向与气体通道31b相邻的气体通道31c上游。后面余下的气体调节阀Vd至Va仍保持关闭状态。

图18为第二供气模式M2经过一定时间间隔(在此例如为1秒钟)后所实施的第四步。在图17所示的阀门设置基础上，将气体调节阀Vc关闭，同时开启气体调节阀Vd，这个气体调节阀连接在按顺时针方向与气体通道31c相邻的气体通道31d上游。后面余下的气体调节阀Ve至Vb仍保持关闭状态。

第五步至第七步与上述几步相似，这里就不再单独说明，在这几步中，被开启气体通道的位置继续以一定的时间间隔沿顺时针方向移动，亦即，每经过一定时间间隔后依次分别是气体调节阀Ve、Vf、Vg被单独开启。

图19为第二供气模式M2又经过一定时间间隔(在此例如为1秒钟)后所实施的第八步。在第七步的阀门设置基础上，将气体调节阀Vg关闭，同时开启气体调节阀Vh，这个气体调节阀连接在按顺时针方向与气体通道31g相邻的气体通道31h上游。后面余下的气体调节阀Va至Vf仍保持关闭状态。

至此完成从悬浮液喷嘴3″、3″′的端面3a″、3a″′看体现为被开启气体通道的位置沿顺时针方向绕行一周的第二供气模式M2，随后重复实施。下面一步与图15所示的第一步一样。以一定时间间隔依次实施第一步至第八步并一再重复整个过程，直到需要改变供气模式M为止。

显然，除上文详细描述的第一供气模式M1和第二供气模式M2外，本发明还可以选用多种不同的其他供气模式M。下文所列只是另外几种可行供气模式M的举例说明：

第三供气模式M3：

总是同时开启两个气体通道，具体是：

第1步：Va、Vb开启；Vc至Vh关闭；

第2步：Vb、Vc开启；Vd至Va关闭；

第3步：Vc、Vd开启；Ve至Vb关闭；

第4步：Vd、Ve开启；Vf至Vc关闭；

第5步：Ve、Vf开启；Vg至Vd关闭；

第6步：Vf、Vg开启；Vh至Ve关闭；

第7步：Vg、Vh开启；Va至Vf关闭；

第8步：Vh、Va开启；Vb至Vg关闭；

随后重复实施第三供气模式M3。

第四供气模式M4：

总是同时开启两个气体通道，具体是：

第1步：Va、Ve开启；Vb至Vd以及Vf至Vh关闭；

第2步：Vb、Vf开启；Vc至Ve以及Vg至Va关闭；

第3步：Vc、Vg开启；Vd至Vf以及Vh至Vb关闭；

第4步：Vd、Vh开启；Ve至Vg以及Va至Vc关闭；

随后重复实施第四供气模式M4。

第五供气模式M5：

总是同时开启四个气体通道，具体是：

第1步：Va、Vc、Ve、Vg开启；Vb、Vd、Vf、Vh关闭；

第2步：Vb、Vd、Vf、Vh开启；Va、Vc、Ve、Vg关闭；

随后重复实施第五供气模式M5。

供气模式M5还可以做以下改变：第1步和第2步输送不同气体，例如第1步输送空气，第2步输送氮气。

第六供气模式M6：

总是只开启一个气体通道，具体是：

第1步：Va开启；Vb至Vh关闭；

第2步：Vb开启；Vc至Va关闭；

第3步：Vf开启；Vg至Ve关闭；

第4步：Vg开启；Vh至Vf关闭；

第5步：Vc开启；Vd至Vb关闭；

第6步：Vd开启；Ve至Vc关闭；

第7步：Vh开启；Va至Vg关闭；

第8步：Va开启；Vb至Vh关闭；

第9步：Ve开启；Vf至Vd关闭；

第10步：Vf开启；Vg至Ve关闭；

第11步：Vb开启；Vc至Va关闭；

第12步：Vc开启；Vd至Vb关闭；

第13步：Vg开启；Vh至Vf关闭；

第14步：Vh开启；Va至Vg关闭；

第15步：Vd开启；Ve至Vb关闭；

第16步：Ve开启；Vf至Vd关闭；

随后重复实施第六供气模式M6。

对于本领域技术人员显而易见的是，通过在气体通道数量和/或气体通道输送气体的顺序和/或同时用于输送气体的气体通道和/或气体通道所输送的气体方面进行选择，相应能实现大量其他的可行供气模式M，从而对所述至少一种气体在悬浮液2中的量和分布施加影响，进而对分散结果施加影响。

前文已进行过说明的图20为浮选机100的纵向剖面图。通过使用至少一个本发明装置并且使该装置的分散喷嘴10、10′与浮选机100的浮选室102连通，在分散喷嘴10、10′保持相同或相似安装位置的情况下，可以改善悬浮液和气体的分散度，进而提高气泡与悬浮液2中待分离颗粒之间的碰撞概率。这样能提高分离率，从而获得最佳质量的泡沫产物。

本发明装置的适用范围并不仅限于一般的浮选机或者具有如图20所示结构的浮选机。包括分散喷嘴和气体调节阀的本发明装置可应用于任意结构的浮选设备或者需要将至少一种气体均匀分布到悬浮液中的系统。

Claims (19)

1.一种用于将至少一种气体(7，7a，7b)分散到一悬浮液(2)中的装置，特定而言用于一浮选机(100)，包括一分散喷嘴(10，10′)，从所述悬浮液(2)的流向看，所述分散喷嘴依次具有

一沿所述流向逐渐变细的悬浮液喷嘴(3′，3″，3″′)；

一与所述悬浮液喷嘴(3′，3″，3″′)连通的混合室(4)；

一与所述混合室(4)相接且沿所述流向逐渐变细的混合管(5，5′)以及

至少一个用于将所述至少一种气体(7，7a，7b)送入所述混合室(4)的输气管(6，6a，6b)，其中，所述悬浮液喷嘴(3″，3″′)具有至少N≥3个与所述至少一个输气管(6，6a，6b)连接的气体通道(31)，所述气体通道的出口位于所述悬浮液喷嘴(3″，3″′)靠近所述混合室(4)的一端面(3a″，3a″′)，

其特征在于，

所述装置还具有A个气体阀(V)，且N＝A，其中，一个用于计量由分别的所述气体通道(31)送入所述悬浮液(2)的气体(7a)的气体体积的气体调节阀(V)与至少N个气体通道(31)中的每个气体通道均相关联。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

设有至少一个用于将水(12，12′，12″)送入所述悬浮液喷嘴(3″′)和/或所述混合管(5′)的压力水管(11，11′，11″)，所述水中溶解有一定量的气体，至少部分气体在所述混合室(4)内逸出。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述至少一个压力水管(11，11′，11″)穿过所述悬浮液喷嘴(3″′)的一壁部和/或所述混合管(5′)的一壁部。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述至少一个压力水管(11，11′，11″)伸入所述混合室(4)且其出口设在所述混合管(5′)内部的一位置上，所述位置与一从所述悬浮液喷嘴(3″′)的端面(3a″′)指向所述混合管(5′)且包括所述悬浮液(2)的自由射流(8)的一表面相邻接。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的装置，其特征在于，

所述悬浮液喷嘴(3′，3″，3″′)配有至少一个能使所述悬浮液(2)绕所述悬浮液喷嘴(3′，3″，3″′)的一纵向中心线进行螺旋式旋转的单元(30)。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述至少一个单元(30)包括至少一个凹槽，所述凹槽布置在所述悬浮液喷嘴(3′，3″′)面朝所述悬浮液(2)的一内表面且从所述悬浮液喷嘴(3′，3″′)远离所述混合室(4)的一侧呈螺旋状延伸至所述悬浮液喷嘴(3′，3″′)靠近所述混合室(4)的端面(3a′，3a″′)。

7.根据权利要求5或6中任一项权利要求所述的装置，其特征在于，

所述至少一个单元(30)包括至少一个肋条，所述肋条布置在所述悬浮液喷嘴(3′，3″，3″′)面朝所述悬浮液(2)的一内表面且从所述悬浮液喷嘴(3′，3″，3″′)远离所述混合室(4)的一端呈螺旋状延伸至所述悬浮液喷嘴(3′，3″，3″′)靠近所述混合室(4)的端面(3a′，3a″，3a″′)。

8.根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的装置，其特征在于，

所述悬浮液喷嘴(3″，3″′)具有至少N≥8个气体通道(31)。

9.根据权利要求1至8中任一项权利要求所述的装置，其特征在于，

从所述悬浮液喷嘴(3″，3″′)的端面(3″，3″′)方向看，所述N个气体通道(31)在至少一条圆形轨线上围绕所述悬浮液喷嘴(3″，3″′)的纵向中心线与之同心分布，且彼此间隔一均匀距离。

10.一种操作一如权利要求1至9中任一项权利要求所述的装置的方法，其特征在于，

对与所述至少N个气体通道(31)相对应的气体调节阀(V)进行周期性操作，使得每个时间点上均有至少一个气体通道(31a)关闭，至少一个其他气体通道(31b)开启，其中，每个气体通道(31)均按照一供气模式M间歇性地中断对所述悬浮液(2)的气体输送。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

为了以最大输气量为所述悬浮液(2)输送气体，以使得任意给定时间点上均只有一个气体通道(31)关闭的方式调节所述气体调节阀(V)，其中，依次在每个所述气体通道(31)上按照一第一供气模式M1间歇性地中断对所述悬浮液(2)的气体输送。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，

为了以最小输气量为所述悬浮液(2)输送气体，以使得任意给定时间点上均只有一个气体通道(31)开启的方式调节所述气体调节阀(V)，其中，按照一第二供气模式M2依次由每个气体通道(31)间歇性地为所述悬浮液(2)输送气体。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

从所述悬浮液喷嘴(3″，3″′)的端面(3a″，3a″′)方向看，所述第二供气模式M2体现为所述至少一种气体(7，7a，7b)依次由相邻布置的气体通道(31)输送。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

从所述悬浮液喷嘴(3″，3″′)的端面(3a″，3a″′)方向看，所述供气模式M体现为所述至少一种气体(7，7a，7b)依次由相邻布置的气体通道(31)所构成的相邻的气体通道组输送。

15.根据权利要求10至14中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

通过一第一输气管(6a)为所述N个气体通道(31)中的一部分气体通道提供一第一气体(7a)，通过一第二输气管(6b)为其余的气体通道提供一不同于所述第一气体的第二气体(7b)。

16.一种浮选机(100)，包括至少一个如权利要求1至9中任一项权利要求所述的装置。

17.根据权利要求16所述的浮选机，其特征在于，

所述浮选机(100)包括一设有一浮选室(102)的壳体(101)和至少一个用于向所述浮选室(102)进一步输送气体的供气装置(103)，所述至少一个装置的分散喷嘴(10，10′)与所述浮选室连通，所述供气装置在所述浮选室(102)内布置在所述一或多个分散喷嘴(10，10′)下方。

18.一种操作一如权利要求16或17中任一项权利要求所述的浮选机(100)的方法，其特征在于，

借助所述分散喷嘴(10，10′)将所述悬浮液(2)喷入所述浮选室(102)并按权利要求10至15中任一项权利要求所述的方法操作所述装置，其中，借助所述至少一个输气管(6，6a，6b)向所述混合室(104)输送气体(7，7a，7b)。

19.一种如权利要求16或17中任一项权利要求所述的浮选机(100)的应用，用于将所述悬浮液(2)中所包含的一矿石与脉石分离。

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