CN102755934A - 槽式粉煤灰多级浮选分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种槽式粉煤灰多级浮选分离设备，其包括长条形的槽状体，该槽状体包括首部和尾部，其中首部的上部或顶部设有原料入口，尾部的上部或顶部设有浮选出口；该槽状体由至少一个插板装置分隔成至少两个浮选单元；每一浮选单元的底部均设有尾灰出口；该多级浮选分离设备还包括用于产生气泡的曝气装置，曝气装置包括与浮选单元数目一致、且分别位于每一浮选单元内的气泡扩散装置，每一气泡扩散装置均包括用于气泡溢出的气体扩散孔或气体扩散管；每一插板装置均包括可上下活动的调节堰流板，通过调节堰流板的深度调节或者高度调节来调节该插板装置上溢流孔的大小。本发明的耗电量小，结构简单，易于加工，而且降低了制造成本；另外，利用本发明的多级浮选设备，浮选得到的高炭灰中的灰分可降3%-5%左右，提高了浮选效果，得到含碳量更高的高炭灰。

Description

槽式粉煤灰多级浮选分离设备

技术领域

本发明涉及利用粉煤灰制造活性炭，更具体地讲，本发明涉及一种槽式粉煤灰多级浮选分离设备。

背景技术

粉煤灰的主要成分是包含二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、三氧化硫等氧化物的灰分以及未燃烧的炭颗粒，其中未燃烧的炭颗粒经提取后可用作制取活性炭的原料。

由于炭颗粒较轻，通常用浮选的方式提取粉煤灰中的炭颗粒。现有技术已提供了多种从粉煤灰中浮选炭颗粒的设备。例如，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炭灰均衡溢流板及高炭灰溢流收集口，尾灰溢流孔通过管道连接安装有尾灰自动调节箱。

又如，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炭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。

又如，中国专利200820046239.2公开了一种粉煤灰浮选碳生产装置，粉煤灰浮选碳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。

上述设备都是对粉煤灰进行一级浮选的装置，生产实践中，为了得到含碳量更高的高炭灰以制备质量更高的活性炭，可对一级浮选得到的颗粒进行再次浮选。例如，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。该设备通过设置第一级浮选柱和第二级浮选柱，对粉煤灰进行二级浮选，由于每一级浮选柱的结构都比较复杂，该二级浮选系统的结构更加复杂，进而导致其材料成本和加工成本高；同时由于耗电量大，其运行成本较高；另外，其浮选效果并不理想。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种置结构简单、制造成本低廉、耗电量小、且浮选效果好的多级浮选分离设备。

为了实现上述目的，本发明提供了一种槽式粉煤灰多级浮选分离设备，其包括长条形的槽状体，该槽状体包括首部和尾部，其中首部的上部或顶部设有原料入口，尾部的上部或顶部设有浮选出口；该槽状体由至少一个插板装置分隔成至少两个浮选单元；每一浮选单元的底部均设有尾灰出口；该多级浮选分离设备还包括用于产生气泡的曝气装置，曝气装置包括与浮选单元数目一致、且分别位于每一浮选单元内的气泡扩散装置，每一气泡扩散装置均包括用于气泡溢出的气体扩散孔或气体扩散管；每一插板装置均包括可上下活动的调节堰流板，通过调节堰流板的深度调节或者高度调节来调节该插板装置上溢流孔的大小。

本发明中，为了达到较好的浮选效果，通常将插板装置上的溢流孔设于上部。通过调节插板装置的调节堰流板，来调节相邻浮选单元之间的插板装置的溢流孔的大小，进而调节相邻浮选单元之间流体连通的程度。例如，调节堰流板可以从设备的上部进行调节，也可以从设备的下部进行调节。

本发明中，插板装置的数目越多，隔开的浮选单元的数量越多，浮选的效果越好，但是当浮选单元达到一定数目，再增加一段浮选单元所提高的浮选效果比较微小，此时就没有必要增加浮选单元。衡量预期的浮选效果及制造运行成本，优选的浮选单元数目为两个、三个或四个。

本发明中，曝气装置是用于在液体或者液固混合的工作液中产生气泡。其既可为各种鼓风曝气装置，例如（微）小气泡型、中气泡型、大气泡型、水力剪切型、水力冲击型鼓风曝气装置；又可为各种机械曝气装置，例如泵型叶轮曝气器、K型叶轮曝气器、倒伞型叶轮曝气器和平板型叶轮曝气器等；还可为其它类型的曝气装置。其优选为污水处理中常用的鼓风曝气装置，例如水力剪切型空气扩散装置，其可利用装置本身的构造特点，产生水力剪切作用，将大气泡切割成小气泡，增加气液接触面积，达到提高效率的目的，如定螺旋曝气器等。

本发明中，气泡扩散装置可为中空的板状、弯管、平行管、盘管、或者相邻管道之间互相连通的同心管，其上设有多个用于气泡溢出的气体扩散孔或气体扩散管；还可为多个上述板状结构或管状结构上下平行设置。

本发明中，当气泡扩散装置通过气体扩散管溢出气泡，该多个体扩散管可方向一致地竖直向上，也可设置为各自以不同的角度指向上方或斜上方，以使浮选单元内的物料形成紊流。通过使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。

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。

本发明的工作流程是：粉煤灰原料和浮选剂的混合物进入首段浮选单元内。曝气装置的曝气头向首段浮选单元内排气，碳颗粒在浮选剂的作用下粘附于气泡四散漂浮并向上运动，浮选出的碳颗粒经插板装置上的孔进入下一段浮选单元。碳颗粒在该段浮选单元内重复与首段浮选单元内一样的过程，进行再次浮选后进入下一段浮选单元...以此类推，最后从尾段浮选单元的浮选出口得到经多级浮选得到的高炭灰。

本发明的多级浮选设备中，耗电单位仅仅为曝气装置，其耗电量非常小，因而大大节省了能源；曝气装置及插板装置均可为外购件，同时不设置浮选板、砂浆泵，使本发明的多级浮选设备结构简单，易于加工，而且降低了制造成本；另外，利用本发明的多级浮选设备，浮选得到的高炭灰中的灰分可降3%-5%左右，提高了浮选效果，得到含碳量更高的高炭灰。

根据本发明一具体实施方式，曝气装置为鼓风曝气装置，其包括风送装置、气体输送管道、气泡扩散装置，该风送装置通过气体输送管道与每一气泡扩散装置相连。根据本发明另一具体实施方式，每一气泡扩散装置的气体扩散孔或气体扩散管的数目为3-15个，且分为多层排布。

根据本发明另一具体实施方式，每一气泡扩散装置包括8个气体扩散孔或气体扩散管，该8个气体扩散孔或气体扩散管分上下交错排布的两层，每层4个，同一层相邻两个气体扩散孔或气体扩散管之间的角度为90°。

根据本发明另一具体实施方式，风送装置为鼓风装置或空气压缩装置。例如，一台排气量为6m³/min、压力为0.7MPa、功率为37KW的空气压缩机，可供三个曝气装置同时使用。

根据本发明一具体实施方式，每一插板装置还包括固定插板。固定插板和调节堰流板共同实现插板功能。具体而言，例如，可使固定插板位于下部，调节堰流板位于上部。调节堰流板的底端和固定插板的顶端之间的空隙即为该插板装置的溢流孔。

根据本发明另一具体实施方式，每一浮选单元均包括位于上部的筒体和位于下部的尾灰收集装置；插板装置构成筒体筒壁的一部分；尾灰收集装置为尖端向下的锥斗状，尾灰出口位于尾灰收集装置底部的尖端处。

根据本发明另一具体实施方式，每一浮选单元中，筒体和尾灰收集装置的交界处设有过滤板，以减缓物料的下行速度。根据本发明另一具体实施方式，每一过滤板均倾斜设置，且各个过滤板位于同一斜面；多个气泡扩散装置的高度从首段到尾段依次降低。根据本发明另一具体实施方式，每一过滤板均水平设置，且各个过滤板位于同一平面；各个气泡扩散装置高度一致。当然，也可不设置过滤板，但是所有浮选单元的筒体和尾灰收集装置的交界处位于同一平面或同一斜面。

根据本发明另一具体实施方式，浮选分离设备还包括备料装置，备料装置的下部或底端连接送料管道，送料管道通向原料入口，待浮选的粉煤灰在备料装置里添加浮选剂等化学药剂，然后经位于备料装置的下部或底端的送料管道进入首段浮选单元。根据本发明另一具体实施方式，备料装置内可设有搅拌装置，用于将粉煤灰原料浆和浮选剂充分搅拌。送料管道上设有送料泵，用于将备料装置内的物料泵送到首段浮选单元内。

根据本发明另一具体实施方式，尾灰出口连接尾灰管道，尾灰管道由阀门控制其通向备料装置或尾灰池。操作人员通过尾灰中的含碳量进行判断，若尾灰中的含碳量较高，则通过阀门控制该尾灰通向备料装置，在备料装置中加入浮选剂后重新进入首段浮选单元的原料入口，进行再次浮选；若尾灰中的含碳量较低，则通过阀门控制该尾灰通向尾灰池。

根据本发明的另一具体实施方式，浮选分离设备还可包括位于浮选分离设备的筒壁或气泡扩散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。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的多级浮选设备中，耗电单位仅仅为曝气装置，其耗电量非常小，因而大大节省了能源；曝气装置及插板装置均可为外购件，同时不设置浮选板、砂浆泵，使本发明的多级浮选设备结构简单，易于加工，而且降低了制造成本；另外，利用本发明的多级浮选设备，浮选得到的高炭灰中的灰分可降3%-5%左右，提高了浮选效果，得到含碳量更高的高炭灰。

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是本发明的实施例1沿着其中轴线的纵截面的结构示意图；

图2是本发明的实施例2沿着其中轴线的纵截面的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例的槽式浮选分离设备包括：备料装置11、长条形的槽状体、用于产生气泡的曝气装置（例如鼓风曝气装置）。

备料装置11的下部连接送料管道1102，送料管道通1102向原料入口，备料装置11内设有搅拌装置1101，送料管道1102上设有送料泵1103。

长条形的槽状体包括首部和尾部，所述首部的顶部设有原料入口，尾部的上部设有浮选出口；该槽状体由三个插板装置分隔成四个浮选单元，分别为首段浮选单元12、第二段浮选单元13、第三段浮选单元14、尾段浮选单元15。

首段浮选单元12和第二段浮选单元13之间的插板装置包括固定插板1202和可上下活动的调节堰流板1203，固定插板1202位于下部，调节堰流板1203位于上部。调节堰流板1203的底端和固定插板1202的顶端之间的空隙即为该插板装置的溢流孔。

首段浮选单元12的顶部设有原料入口，其包括于上部的筒体和位于下部的尾灰收集装置1204，筒体和尾灰收集装置1204的交界处设有过滤板。尾灰收集装置1204为尖端向下的锥斗状，尾灰收集装置1204底部的尖端处设有尾灰出口。尾灰出口连接尾灰管道1205，尾灰管道205的另一端连接到尾灰总管道17。尾灰总管道17由阀门1801和阀门1802控制通向备料装置11或尾灰池。

鼓风曝气装置包括风送装置（例如空气压缩机16）、气体输送管道1603、分别位于每个浮选单元内的四个气泡扩散装置，空气压缩机16通过气体输送管道1603与每个气泡扩散装置相连，该气体输送管道1603上设有阀门1601及流量计1602。

位于首段浮选单元12内的气泡扩散装置1201包括8个气体扩散管，该8个气体扩散管分上下交错排布的两层，每层4个，同一层相邻两个气体扩散管之间的角度为90°。该8个气体扩散管设置为各自以不同的角度指向上方或斜上方。

第二段浮选单元13、第三段浮选单元14、尾段浮选单元15的结构及其气泡扩散装置均与首段浮选单元12类似。尾段浮选单元15的上部设有浮选出口。

每一过滤板均水平设置，且各个过滤板位于同一平面；各个气泡扩散装置的高度一致。

空气压缩机16的排气量为8m³/min、功率为50KW，可供四个气泡扩散装置同时使用。

本实施例中，使浮选设备内的混合物料向上运动的耗电单位为空气压缩机（50KW/台），即本实施例使浮选设备内的混合物料向上运动所耗功率为50KW。为了达到相同的效果，使用文丘里管的四级浮选分离设备所耗功率为220KW（每级55KW）。

通过本实施例的浮选得到的高炭灰中的灰分含量3%-4%左右，而现有技术的浮选分离设备浮选得到的高炭灰中的灰分含量为20%左右。

实施例2

如图2所示，本发明的实施例2与实施例1的区别在于：

1、通过两个插板装置隔成三段浮选单元，分别为首段浮选单元22、第二段浮选单元23、尾段浮选单元24；

2、每一过滤板均倾斜设置，且各个过滤板位于同一斜面；

3、多个气泡扩散装置的高度从首段到尾段依次降低；

4、空气压缩机的排气量为6m³/min、压力为0.7MPa、功率为37KW，可供三个气泡扩散装置同时使用。

本实施例中，使浮选设备内的混合物料向上运动的耗电单位为空气压缩机（37KW/台），即本实施例使浮选设备内的混合物料向上运动所耗功率为37KW。为了达到相同的效果，使用文丘里管的三级浮选分离设备所耗功率为165KW（每级55KW）。

通过本实施例的浮选得到的高炭灰中的灰分含量3%-5%左右，而现有技术的浮选分离设备浮选得到的高炭灰中的灰分含量为20%左右。

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 (10)

1.一种槽式粉煤灰多级浮选分离设备，其包括长条形的槽状体，所述槽状体包括首部和尾部，所述首部的上部或顶部设有原料入口，所述尾部的上部或顶部设有浮选出口；所述槽状体由至少一个插板装置分隔成至少两个浮选单元；每一所述浮选单元的底部均设有尾灰出口；所述多级浮选分离设备还包括用于产生气泡的曝气装置，所述曝气装置包括与所述浮选单元数目一致、且分别位于每一浮选单元内的气泡扩散装置，每一所述气泡扩散装置均包括用于气泡溢出的气体扩散孔或气体扩散管；每一所述插板装置均包括可上下活动的调节堰流板，通过调节堰流板的深度调节或者高度调节来调节该插板装置上溢流孔的大小。

2.如权利要求1所述的多级浮选分离设备，其中，所述曝气装置为鼓风曝气装置，其包括风送装置、气体输送管道、气泡扩散装置，所述风送装置通过气体输送管道与每一所述气泡扩散装置相连。

3.如权利要求2所述的多级浮选分离设备，其中，每一所述气泡扩散装置的气体扩散孔或气体扩散管的数目为3-15个，且分为多层排布。

4.如权利要求3所述的浮选分离设备，其中，每一所述气泡扩散装置包括8个气体扩散孔或气体扩散管，该8个气体扩散孔或气体扩散管分上下交错排布的两层，每层4个，同一层相邻两个气体扩散孔或气体扩散管之间的角度为90°。

5.如权利要求2所述的多级浮选分离设备，其中，所述风送装置为空气压缩装置。

6.如权利要求1所述的多级浮选分离设备，其中，所述每一插板装置还包括固定插板。

7.如权利要求1所述的多级浮选分离设备，其中，每一所述浮选单元均包括位于上部的筒体和位于下部的尾灰收集装置；所述插板装置构成所述筒体筒壁的一部分；所述尾灰收集装置为尖端向下的锥斗状，所述尾灰出口位于所述尾灰收集装置底部的尖端处。

8.如权利要求7所述的多级浮选分离设备，其中，每一所述浮选单元中，所述筒体和所述尾灰收集装置的交界处设有过滤板。

9.如权利要求8所述的多级浮选分离设备，其中，每一过滤板均倾斜设置，且各个过滤板位于同一斜面；所述多个气泡扩散装置的高度从首段到尾段依次降低。

10.如权利要求8所述的多级浮选分离设备，其中，每一所述过滤板均水平设置，且各个过滤板位于同一平面；所述各个气泡扩散装置高度一致。

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