CN103313796B - 浮选机和浮选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种浮选机，其具有:包括侧壁和底部(9)的浮选腔(2)，搅拌器(3)，配属于搅拌器的充气装置(3)，布置在浮选腔的上区域上的、用于在浮选时形成的泡沫产物的第一泡沫收集装置(5)，和用于向浮选腔供应矿浆的装料管(6)，其中，装料管在位于搅拌器的上方的位置(19)上通入浮选腔中，并且在装料管中存在喷射器(7)。本发明此外还涉及一种浮选方法，该浮选方法以两个阶段在浮选机(1)的浮选腔(2)的内部实施，其中，在第一浮选阶段中应用喷射器(7)并且在第二浮选阶段中应用搅拌器(3)。

Description

浮选机和浮选方法
技术领域
本发明涉及一种具有作为分散装置的搅拌器的浮选机和一种浮选方法。例如从专利文献DE1279573中已知的浮选机包括由侧壁和底部限定界限的浮选腔、矿浆输入管、搅拌器、配属于搅拌器的通风装置和布置在浮选腔的上区域上的且用于收集在进行浮选时形成的泡沫产物的泡沫收集装置。
背景技术
浮选是一种用于基于颗粒不同的表面亲水性而分离颗粒混合物的物理分离方法。在该种、例如用于分离矿物质和脉石的方法中，借助于通风装置将气体、例如空气或氮气引入以水状悬浮物、即矿浆形式存在的颗粒混合物中。此外，矿浆中还添加了用于使有效颗粒、在原矿中即为矿物颗粒的表面疏水的浮选化学剂。在矿浆中存在的气泡附着在疏水的颗粒上，其中形成加合物，也称为气团(Aeroflocken)，这些气团上升并且作为泡沫产物积聚在矿浆上并且能够从那里排出。
为了能够形成气团，必须借助于混合装置、即上述的搅拌器使矿浆变成搅流，从而分散矿浆中的气体并且能够在气泡和颗粒之间发生碰撞。但是，并不是每次碰撞能够导致气团的形成。因此，如果要由小气泡和小颗粒形成加合物，需要以相对较高的动能进行的碰撞，即颗粒必须由混合装置加速到高速度。但是，如果使用搅拌机，则可能需要在非常高的能量投入和非常大的材料损耗的情况下才能实现这一点，这将会使浮选过程变得不经济。因此，具有作为混合装置的搅拌器的浮选机以较低的能量这样运行，即设定的液力条件有利于在中心具有较大直径的颗粒馏出物的分离。此外，较小的颗粒由于缺乏足够的动能至多只能在非常小的程度上形成加合物并且保留在剩余的矿浆中。为了获得颗粒中的细小颗粒部分，通常在继续后接的浮选机中进一步处理剩余矿浆，这又需要相应的方法技术上的和设备上的投入。
发明内容
由此出发，本发明的目的是提出一种具有搅拌器的浮选机和一种浮选方法，该浮选机和该浮选方法使具有更高收益的浮选成为可能。
该目的一种浮选装置和一种浮选方法实现。根据本发明的浮选装置包括：具有侧壁和底部的、用于容纳矿浆的浮选腔；布置在浮选腔的上区域上的、用于在浮选时形成的泡沫产物的泡沫收集装置(5，5a)；和用于持续地向浮选腔供应矿浆的装料管(6)。装料管在位于搅拌器的上方的位置上通入浮选腔中。为了分散矿浆中的气体，在装料管中存在第一混合装置(M1)，并且在浮选腔(2)的内部存在包括搅拌器(3)和配属于搅拌器(3)的充气装置(4)的第二混合装置(M2)。
在根据本发明的方法中，浮选在浮选机的含有矿浆的浮选腔的内部分以两个浮选阶段进行，其中，在第一浮选阶段中借助于布置在用于将矿浆输送至浮选腔的装料管的内部的第一混合装置并且在第二浮选阶段中借助于包括搅拌机和配属于该搅拌机的充气装置(4)实现矿浆中的气体的分散。
本发明的优点主要在于，存在两个基本彼此独立工作的混合装置，通过这些混合装置能够使矿浆中的气泡形式的气体和颗粒通过高速的搅流来分散。其中，相应的搅流区这样在空间上彼此分离，即在那里基于主导性的液动条件而形成的加合物实际上被排除。因此，在一个并且同一个浮选腔的内部能够进行两个阶段的浮选，其中，第一浮选阶段包括一个或多个第一混合装置，并且第二浮选阶段包括搅拌器和其配属的充气装置。在各个搅流区中能够产生不同的液动条件，其中，原则上显示出这种可能性，即在浮选机中或通过在唯一的浮选机或者说在该浮选机中的浮选腔中实施的浮选方法同时获得不同的颗粒馏出物。因此，与已知的浮选装置相比，通过本发明能够在更宽的尺寸范围内将颗粒输送至泡沫产物中，从而能够相应地实现更高的收益，并且无需后面的浮选步骤或者仅在缩小的程度上需要后面的浮选步骤。
优选地将喷射器用作第一混合装置。喷射器在浮选的领域内本身是已知的并且例如在编号为09171568.0的欧洲专利-专利申请中进行了说明。正如还将进一步在后面详细说明的一样，其中涉及的是一种用于分散矿浆中的气体的装置，其包括-依次从悬浮物的流向上看-在流向上逐渐变细的悬浮物喷嘴、该悬浮物喷嘴通入其中的混合腔、连接在混合腔上的和在流向上逐渐变细的混合管。此外还存在用于将气体输送至混合腔的输气管。借助于喷射器能够使大的气体量进入矿浆中并且以非常多的、主要为小的气泡的方式分布。由此提高了颗粒-气泡-碰撞的频率，主要形成的是由小的气泡和更多地是尺寸较小的颗粒形成的加合物。这些加合物在浮选腔中向上上升，但是它们并不会进入搅拌器的搅流区中并且不会遭受通过与颗粒的碰撞而再次破碎的危险。相反，它们实际上能够不经受这样的损害而向上游动，并且借助于泡沫收集装置、优选地为以径向间距环绕着浮选腔的泡沫收集容器排出。对于较重的颗粒而言，在喷射器中早先存在对于气团的形成不利的液动条件，并且因此在其通过喷射器后或者在矿浆进入浮选容器后没有形成气团，这些较重的颗粒向下下沉并且被卷入搅拌器的搅流区中，在该搅流区中存在有利于由较大的气泡和较大的颗粒形成颗粒-气泡-加合物的液动条件。
附图说明
在从属权利要求中给出了气团有利的实施方式，这些实施方式在后续的、参考附图对本发明的说明中被探讨。分别在示意图中示出：
图1是浮选装置的根据在图2中的线I-I的横截面图，
图2是根据图1中的线II-II的贯穿浮选机的纵剖面图，
图3在与图1相应的示意图中示出了在其浮选腔中存在内腔的浮选机，
图4在与图2相应的示意图中示出了图3中的浮选机，
图5在与图1相应的示意图中示出了图3中的浮选机的稍作更改的方式，
图6在与图2相应的示意图中示出了图5中的浮选机，
图7示出了贯穿喷射器的纵剖面图。
具体实施方式
在根据图1-6的示意图中示出的浮选机1包括浮选腔2、泡沫收集装置5和四个在周向上彼此间隔地布置在浮选腔2上的装料管6，这些装料管分别包括喷射器7形式的第一混合装置M1、或者说在其中集成了该种喷射器。在浮选腔2中布置另一个包括搅拌器3和配属于该搅拌器3的充气装置4的第二混合装置M2。浮选腔2由具有环形的横截面形状的侧壁8和底部9限定。例如设计为定子-转子-系统的电动搅拌器3布置在浮选腔2的底部9上、或者说其下区域中。搅拌器通过空心轴10与驱动单元13连接，该驱动单元例如包括电动机14和将该电动机与空心轴连接的传动装置15。泡沫收集装置5设计为以径向间距环绕侧壁8的泡沫收集容器16，在该泡沫收集容器上存在用于排出泡沫产物的排出管套17。这些喷射器7共同形成第一浮选阶段，并且搅拌器3和附属的充气装置4形成第二浮选阶段。
装料管6这样布置在浮选腔2的侧壁8上，即装料管的与浮选腔2连接的端部部段11、或者说流经端部部段11的矿浆的流向18与浮选腔2、或者说浮选腔的圆柱形的侧壁8相切地延伸。装料管6在布置在搅拌器3的上方、靠近侧壁8的上边缘19的位置19上通入浮选腔2中。由此在装料管16的通入部和搅拌器3之间存在垂直距离。
喷射器7包括作为基本的组成部分的、在后面表示为悬浮物喷嘴25的喷嘴，矿浆从其出口中高速喷出，其中，在出口区域中引入、或者说基于在那里存在的低压而吸入气体。气体进入离开悬浮物喷嘴的矿浆流中并且在其中以微小的气泡的形式分散。在图7中示意性地示出的喷射器7具有管状的壳体23，该壳体在纵向以及轴向上具有空心室24。空心室24的入口侧的部段设计为在流经喷射器7的矿浆的流向上逐渐变细的悬浮物喷嘴25。例如设计为类似于圆柱形孔类型的混合腔26连接在该悬浮物喷嘴25上。在悬浮物喷嘴25和混合腔26之间存在开口27。通过气管28能够穿过该开口27向矿浆输送气体、例如空气或氮气。气体到达混合腔26中。通过悬浮物喷嘴的作用在混合腔26中形成搅流区31，在该搅流区中，主要为小气泡形式的气体与矿浆中的颗粒碰撞。在喷射器7的入口侧和出口侧上分别存在法兰29，其中，在法兰29上布置管部段30，该管部段是装料管6的一部分。
上面说明的浮选机1如下地工作：浮选腔2被填充水状的矿浆、例如生矿悬浮物。第二浮选阶段的旋转的搅拌器3产生通过箭头33表明的搅流区34。通过基本由在其下端部上开口的空心轴10的内腔35形成的充气装置4，将气体导入浮选腔2中，其中，通过搅拌器3的旋转运动使矿浆、特别是搅流区34中的气泡分散。类似的分散、然而却是平均较小的气泡的分散在第一浮选阶段的喷射器7中进行。在那里，从这些气泡和早先较小的颗粒中形成气团。这些气团向上游动并且作为泡沫产物积聚在泡沫收集容器16中，通过排出管套17将它们从该泡沫收集容器中排出。相反，在喷射器7中没有气泡沫附着其上的较重的颗粒则向下下沉-通过箭头36表明-并且到达搅拌器3的搅流区34中。通过颗粒和气泡之间的相应的碰撞事件再次形成气团，然而在这里是由较大的颗粒和较大的气泡形成这些气团，这些气团向上上升(通过箭头37表明)并且同样作为泡沫产物到达泡沫收集容器16中。由于喷射器7的、基本与喷射器7的混合腔26相符的搅流区31布置在浮选腔2的外部或者说是与其相分离地布置，从搅拌器3的区域中上升的气团不能进入该区中，其中它们可能通过与高能的颗粒碰撞而重新破碎。
为了使喷射器7能够有效的工作，喷射器中必须始终贯穿有矿浆流，该矿浆流足够多，以保证用于形成气团所必需的液力条件。在这一范畴内适宜设有回导管32，该回导管32从用于将剩余矿浆从浮选腔2中排出的出口42上分支出，并且通入至少一个装料管6中。当由于方法控制的原因必须切断矿浆的输送时，通过回导管能够将剩余矿浆流的一部分导入喷射器7中。
在图3和4中示出的浮选机1的浮选腔2具有内腔38。该内腔由圆柱形的侧壁39限定出，并且上部和下部是开放的。内腔38也能够由结构不同的、例如向下锥状地逐渐变细的、在下方同样有开口的侧壁39限定出。其中，这样测定下开口的尺寸，即空心轴10能够无接触地从中通过。该下开口位于中央，并且在释放环形室40的情况下以径向间距相对于侧壁8布置在浮选腔2中。内腔38设有泡沫收集装置5a，该泡沫收集装置设计为以径向间距围绕侧壁39的上端部的泡沫收集容器43。为了实现排出泡沫产物的目的，泡沫收集容器43设有排出管套17’。内腔38以超出部分44从浮选腔2中、或者说从围绕该浮选腔的泡沫收集容器16中突出。内腔38使得从搅拌器3的搅流区34中上升的气团(见箭头41)中的一部分气团直至到达排出管套17’所需走完的路程更短，从而缩短了气团在浮选腔2以及泡沫收集容器43内部的停留时间并且由此降低了气团破碎的可能性。如果没有内腔38，那么气团将由通过装料管6切线地流入浮选腔中的矿浆的圆周形流体中获取，结果是，气团必须经过明显更长的路程。在喷射器7中形成的气团虽然由所述的圆周形流体获取，然而，由于装料管6的端部部段11在非常靠上的位置19上通入浮选腔2中，因此气团到达排出管套17的路程立刻较短。此外，它们的运动空间被限制在存在于内腔38和侧壁8之间的、矿浆所流入的环形室40内。
在图5和6中示出的浮选机1的变体中，同样也存在内腔38。但是在这里，装料管6不是通入环形室40中，而是通入内腔38中，其中，装料管贯穿环形室40。该设计方案的目的主要在于，减少在第一浮选阶段的喷射器7中形成的气团在悬浮设备1中的停留时间、例如减少到1至2分钟。矿浆中的较大的颗粒经过内腔38被有针对性地导向搅拌器3、即被导向第二浮选阶段中(通过箭头45表明)。在搅流区34或者说在第二浮选阶段中形成的气团的停留时间是在第一浮选阶段中形成的气团的停留时间的5至10倍。能够最优地通过布置在内腔38的下端部的、具有可调节的遮挡件开口47的遮挡件46进行的是，针对性地将较大的颗粒从第一浮选阶段输送至第二浮选阶段。该遮挡件由锥形的壁48形成，该锥形的壁与内腔38的侧壁39形成例如为135°的角49。遮挡件开口的可调节性能够例如通过单个的在内腔38的周向上重叠的、可运动的壁元件实现。通过可变的遮挡件开口47能够将向下下沉的较粗的颗粒流导向搅拌机3的或多或少较大的中央区域中。总地说来，能够通过配备有可调节的遮挡件46的内腔38来优化浮选过程。可调节高度的内腔38、无论其是否具有遮挡件46，也能够用于实现该目的。
为了防止颗粒沉积在由浮选腔2的侧壁8的下端部部段和底部9形成的角区域50中，角区域被导向板51覆盖，该导向板设计为向上开口、侧向上围绕搅拌器3的漏斗的形式。该种导向板能够在浮选设备1的所有的在这里说明的变体中存在。

Claims (31)

1.一种浮选机，具有：包括侧壁(8)和底部(9)、用于容纳矿浆的浮选腔(2)；布置在所述浮选腔的上区域上的、用于收集在进行浮选时形成的泡沫产物的泡沫收集装置(5，5a)；和用于持续地向所述浮选腔供应矿浆的装料管(6)，其特征在于，通过使第一浮选级包括第一混合装置并且第二浮选级包括第二混合装置(M2)，实现在所述浮选腔中能借助于两个彼此独立工作的混合装置执行两级的浮选，为了分散所述矿浆中的气体，在所述装料管中存在所述第一混合装置(M1)，并且在所述浮选腔(2)的内部存在包括搅拌器(3)和配属于所述搅拌器的充气装置(4)的所述第二混合装置，其中所述装料管(6)在布置在所述搅拌器的上方、靠近侧壁(8)的上边缘(19)的位置(19)上通入所述浮选腔中。
2.根据权利要求1所述的浮选机，其中存在多个设计带有所述第一混合装置(M1)的装料管(6)，所述装料管在周向上彼此间隔地布置在所述浮选腔(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的浮选机，其中所述浮选腔(2)的所述侧壁(8)具有环形的横截面形状。
4.根据权利要求3所述的浮选机，其中所述装料管(6)的与所述浮选腔(2)连接的端部部段与所述侧壁(8)相切地取向。
5.根据权利要求1或2所述的浮选机，其中在所述浮选腔的中央布置了具有圆柱形的侧壁(39)的内腔(38)，所述内腔的上部和下部是开放的，并且在释放环形室(40)的情况下以径向间距相对于所述浮选腔(2)的所述侧壁(8)布置。
6.根据权利要求4所述的浮选机，其中在所述浮选腔的中央布置了具有圆柱形的侧壁(39)的内腔(38)，所述内腔的上部和下部是开放的，并且在释放环形室(40)的情况下以径向间距相对于所述浮选腔(2)的所述侧壁(39)布置。
7.根据权利要求5所述的浮选机，其中存在布置在所述内腔(38)的上区域上的泡沫收集装置(5a)。
8.根据权利要求6所述的浮选机，其中存在布置在所述内腔(38)的上区域上的泡沫收集装置(5a)。
9.根据权利要求5所述的浮选机，其中所述装料管(6)通入所述环形室(40)中。
10.根据权利要求8所述的浮选机，其中所述装料管(6)通入所述环形室(40)中。
11.根据权利要求5所述的浮选机，其中所述装料管(6)通入所述内腔(38)中。
12.根据权利要求8所述的浮选机，其中所述装料管(6)通入所述内腔(38)中。
13.根据权利要求5所述的浮选机，其中所述内腔(38)的高度是能调节的。
14.根据权利要求10所述的浮选机，其中所述内腔(38)的高度是能调节的。
15.根据权利要求12所述的浮选机，其中所述内腔(38)的高度是能调节的。
16.根据权利要求5所述的浮选机，其中在所述内腔(38)的下端部上存在具有能调节的遮挡件开口(47)的遮挡件(46)。
17.根据权利要求14所述的浮选机，其中在所述内腔(38)的下端部上存在具有能调节的遮挡件开口(47)的遮挡件(46)。
18.根据权利要求15所述的浮选机，其中在所述内腔(38)的下端部上存在具有能调节的遮挡件开口(47)的遮挡件(46)。
19.根据权利要求16所述的浮选机，其中所述搅拌器(3)侧向上被以向上开口的漏斗形式的导向板(51)围绕，所述导向板覆盖所述浮选腔(2)的由所述侧壁(8)的所述下端部和所述底部(9)形成的角区域(50)。
20.根据权利要求17所述的浮选机，其中所述搅拌器(3)侧向上被以向上开口的漏斗形式的导向板(51)围绕，所述导向板覆盖所述浮选腔(2)的由所述侧壁(8)的所述下端部和所述底部(9)形成的角区域(50)。
21.根据权利要求18所述的浮选机，其中所述搅拌器(3)侧向上被以向上开口的漏斗形式的导向板(51)围绕，所述导向板覆盖所述浮选腔(2)的由所述侧壁(8)的所述下端部和所述底部(9)形成的角区域(50)。
22.根据权利要求1或2所述的浮选机，其中所述泡沫收集装置(5，5a)是以径向间距围绕所述浮选腔(2)的收集容器(16，43)。
23.根据权利要求20所述的浮选机，其中所述泡沫收集装置(5，5a)是以径向间距围绕所述浮选腔(2)的收集容器(16，43)。
24.根据权利要求21所述的浮选机，其中所述泡沫收集装置(5，5a)是以径向间距围绕所述浮选腔(2)的收集容器(16，43)。
25.根据权利要求5所述的浮选机，其中所述泡沫收集装置(5，5a)是以径向间距围绕所述内腔(38)的收集容器(16，43)。
26.根据权利要求23所述的浮选机，其中所述泡沫收集装置(5，5a)是以径向间距围绕所述内腔(38)的收集容器(16，43)。
27.根据权利要求24所述的浮选机，其中所述泡沫收集装置(5，5a)是以径向间距围绕所述内腔(38)的收集容器(16，43)。
28.根据权利要求1或2所述的浮选机，其中所述第一混合装置(M1)是喷射器(7)。
29.根据权利要求26所述的浮选机，其中所述第一混合装置(M1)是喷射器(7)。
30.根据权利要求27所述的浮选机，其中所述第一混合装置(M1)是喷射器(7)。
31.一种浮选方法，其中应用了根据权利要求1至30中任一项所述的浮选机(1)，所述浮选方法在浮选机(1)的包括矿浆的浮选腔(2)的内部以两个浮选阶段来实施，其中，所述矿浆中的气体的分散在所述第一浮选阶段中借助于第一混合装置(M1)并且在所述第二浮选阶段中借助于第二混合装置(M2)进行，所述第一混合装置布置在用于将所述矿浆输送至所述浮选腔(2)中的装料管(6)的内部，所述第二混合装置包括搅拌机(3)和配属于所述搅拌器配有的充气装置(4)，其中实现将所述矿浆输送到位于所述搅拌器的上方并且位于在由所述搅拌器在所述矿浆中构成的搅流区(34)上方的位置(19)上的所述浮选腔中。
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