CN103316778A - 一种矿物分选过程的三相射流矿化方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿物分选过程的三相射流矿化方法及其装置。其特征在于其矿化过程是将矿浆在进入分选槽的输送过程中，同与喷射进入矿浆的小气流混合，形成气、固、液三相矿化料浆。本发明的一种矿物分选过程的三相射流矿化方法及其装置，在矿物分选过程中，在矿浆输送时，通过气、液、固三相射流剪切，经过多次强制矿化，提高矿浆与气泡的接触几率，强化了气泡的矿化效果；气量通过压入空气量控制；气泡大小由气体压力与矿浆压力、流速控制。该矿化方法及其装置可适应多种矿物及多种粒度的矿物矿化浮选，控制方便，浮选工作状态稳定，能够进一步提高设备运转的稳定性和目的矿物回收率。其结构简单，矿化速度快、矿化效率高、矿化彻底，维修简易，不堵塞、不易磨损。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿物分选过程的三相射流矿化方法及其装置。
背景技术
在浮选矿化装置中，主要有两大类，一类是传统机械搅拌式浮选机矿化装置，一类是非机械搅拌式浮选机（含浮选柱）矿化装置。
传统机械搅拌式浮选机的矿化装置其实就是由转子（旋转叶轮）和定子组成的结构。其矿化方法是将负压吸入的空气或是外部充入的空气打碎成气泡，在转子的搅拌下与矿浆进行矿化。这种矿化装置的缺点是：①运动部件易磨损；②气泡直径大；③气泡在浮选机内弥散不均匀、矿化不充分；④粘附在气泡上的矿粒在随气泡升浮过程中由于机械搅拌的作用易脱落掉槽。
非机械搅拌式浮选机（含浮选柱）的矿化装置从结构上分主要有两种：一种是文丘里管结构矿化器，一种是充气式微泡矿化器（发生器）。
专利96223879.1、02230959.4、200620052308.1、200910073681.3等都是利用文丘里原理，通过矿化器独特的结构将空气以一定的负压吸入矿化器内并与矿浆混合，从而达到矿化的目的。这类矿化器为了产生足够的负压和吸入足够的气体量，在使用过程中有三大缺点：①能耗高：矿浆的循环量很大；②喷嘴易堵塞：喷嘴直径小，通常在6mm-30mm；③喷嘴磨损严重：喷嘴处矿浆流速高，通常在15 m/s -30m/s。虽然有些矿化器在一定程度上解决了喷嘴的磨损问题，但该类矿化器还存在气泡量受到限制、气泡不均匀、矿化不充分、喷嘴不能（或不易）更换，维修麻烦等缺点。利用文丘里原理结构的矿化器进行浮选矿化的非机械搅拌式浮选机（含浮选柱）主要代表有旋流-静态微泡浮选柱、Jameson浮选柱、闪速浮选机、浮选旋流器等。
专利00207258.0、201220006136.X是充气式微泡矿化器，其工作原理是：微孔管置于矿化器内部，微孔管外壁与矿化器内壁形成一个空气腔，或者是微孔管内部形成一个空气腔。矿浆从上法兰连接的输送管道进入矿化器，压缩空气通过空气腔并从微孔管管壁的微孔喷出与矿浆混合。微孔管的孔径通常在几微米到几十微米之间，这种结构的矿化器在实际应用中，矿化不彻底，尤其是微孔管极易堵塞，并且磨损严重。利用充气式微泡矿化器进行浮选矿化的非机械搅拌式浮选机（含浮选柱）主要代表有微泡浮选机等。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种工艺稳定性、目的矿物回收率高、矿化充分、气体利用率高，设备结构简单、维修方便的矿物分选过程的三相射流矿化方法及其装置。
本发明采用以下技术方案。
一种矿物分选过程的三相射流矿化方法，其特征在于其矿化过程是将矿浆在进入分选槽的输送过程中，同射进入矿浆的2-20000股带有压力的小气流混合，形成气、固、液三相矿化料浆。
本发明的一种矿物分选过程的三相矿化方法，其特征在于所述矿浆在进入分选槽的输送过程中，矿浆的输送压力为0.02 MPa -0.6MPa，喷射进入矿浆的气体的压力为0.03 MPa -0.8MPa，所述气体的压力高于矿浆输送的压力。
本发明的一种矿物分选过程的三相射流矿化装置，其特征在于其装置的结构包括：
装置外管，该外管为外壁设有进气嘴的截管；
装置内管，该内管为与装置外管同轴设置、筒壁上设有进气孔的截管；
联接法兰，该法兰为固定在装置外管和装置内管端头，中间带有通孔的平法兰。
本发明的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的装置内管内壁与平法兰中间带有通孔平齐。
本发明的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的装置外管两端与平法兰固接，并居中分为由法兰联接的两节截管。
本发明的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的平法兰在与装置内管联接外设有台阶状凹缺，与装置内管与台阶状凹缺配合卡接在一起。
本发明的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的装置内管管壁上均匀开设有小孔；所述小孔的孔径为0.1mm-30mm，小孔个数为2个-20000个。
本发明的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的装置外管设有的进气嘴的个数为1个或1个以上。
本发明的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的三相射流矿化装置为多个通过法兰联接成组使用或单独使用。
本发明的一种矿物分选过程的三相射流矿化方法及其装置，在矿物分选过程中，在矿浆输送时，通过气、液、固三相射流剪切，经过多次强制矿化，提高矿浆与气泡的接触几率，强化了气泡的矿化效果；气量通过压入空气量控制；气泡大小由气体压力与矿浆压力、流速控制。该矿化方法及其装置可适应多种矿物及多种粒度的矿物矿化浮选，控制方便，浮选工作状态稳定，能够进一步提高设备运转的稳定性和目的矿物回收率。其结构简单，矿化速度快、矿化效率高、矿化彻底，维修简易，不堵塞、不易磨损。
附图说明
图1为本发明的方法使用的装置的一种结构示意图。
具体实施方式
一种矿物分选过程的三相射流矿化方法，其矿化过程是将矿浆在进入分选槽的输送过程中，同与射进入矿浆的气体混合，形成气固液三相矿化料浆；所述矿浆进入分选槽的在输送过程中，矿浆的输送压力为0.02 MPa -6MPa，喷射进入矿浆的气体的压力为0.03 MPa -8MPa。
一种矿物分选过程的三相射流矿化装置，其结构包括：
装置外管1，该外管为外壁设有进气嘴2的截管；
装置内管3，该内管为与装置外管同轴设置、筒壁上设有进气孔4的截管；
联接法兰5，该法兰为固定在装置外管和装置内管端头，中间带有通孔的平法兰。
本发明的一种矿物分选过程的三相射流矿化装置，所述的装置内管内壁与平法兰中间带有通孔平齐；所述的装置外管两端与中间法兰6固接，并居中分为由法兰联接的两节截管；所述的平法兰在与装置内管联接外设有台阶状凹缺，与装置内管与台阶状凹缺配合卡接在一起；所述的装置内管管壁上均匀开设有小孔；所述小孔的孔径为0.1mm-30mm，小孔个数为2个-20000个；所述的装置外管设有的进气嘴的个数为1个或1个以上；所述的三相射流矿化装置为多个通过法兰联接成组使用或单独使用。应用时，可以将本发明的矿化装置作为一个独立矿化单元，在矿浆输送管上使用，也可以包括1个-10个这样的矿化单元，每个矿化单元之间用矿浆输送管连接或直接连接。
操作时，由外部提供的压缩空气，经过装置外管上的进气嘴均匀进入装置外管与装置内管形成的空气腔体内，在空气腔内产生一个几乎无气压差的气腔环境，以确保空气能够从装置内管的每个小孔内均匀喷射出空气流；加压矿浆从装置法兰连接的输送管7道进入装置内管内，形成矿化腔，从装置内管喷射出的小孔气流并将小孔气流粉碎成无数的微细气泡。大量微细气泡与矿粒发生高紊流非惯性碰撞，这种方式的固、液、气三相碰撞大大增加了气泡与矿粒的粘着几率。同时，由于气压高于矿压，气体会在装置内管的内壁上形成一个保护性的“气膜”，从而避免了矿浆在装置内管的内壁上产生磨损。矿化了的矿浆经过与装置端口法兰连接的输送管后进入到下一个三相射流矿化装置内并被再次矿化，以此类推，加压矿浆在经过最后一次三相射流矿化装置后，经过与下法兰连接的输送管输送到浮选槽中。同时，由于加压矿浆的作用，矿浆中微细气泡的气溶率高达60%-80%，在矿化矿浆被释放到浮选槽后，矿浆流速突然减小，压力骤然降低，溶解于矿浆中的空气即呈过饱和状态，矿浆中的空气会以微细气泡的形式随压力降低而有选择性地在疏水性矿粒表面析出，在浮选槽内产生泡沫量丰富、分布均匀的矿化微气泡，从而完成整个矿化过程。
经过1次-10次强制矿化，提高了矿浆与气泡的接触几率，强化了气泡的矿化效果；气量通过压入空气量控制；气泡大小由气体压力与矿浆压力、流速控制。该矿化装置可适应多种矿物及多种粒度的矿物矿化浮选，控制方便，浮选工作状态稳定。
实施例1
铝土矿浮选脱硅的应用
以河南陕县低品位铝土矿矿石为试验矿样，矿石的化学组分表见表1。
表1 河南陕县低品位铝土矿化学组分
| 成 分 | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | K2O | Na2O | CaO | MgO | 灼减 | A/S |
| 含量/% | 54.46 | 17.97 | 6.87 | 3.01 | 1.02 | 0.01 | 0.50 | 0.30 | 13.14 | 3.03 |
试验流程：一次粗选、一次扫选、一次精选的正浮选脱硅工艺;
工艺条件：磨矿细度92%-200目，pH为9.3，碳酸钠调整，捕收剂用量500g/t，浮选温度为常温。
试验设备：1.5米直径浮选槽，每槽配用上述矿化装置，共三台槽。粗选槽配10个矿化装置矿化，精选槽配1个矿化装置矿化，扫选槽配5个矿化装置矿化。采用的矿化装置各参数如下：
装置内管采用中空的管状柱体，管状柱体外径为60mm，长度为105mm，壁厚为8mm，管状柱体侧壁的小孔孔径为8mm，小孔个数为6个。
浮选现象良好，泡沫量均匀而丰富，状态稳定，控制简单，连续运行13个班（每班8小时）的工艺指标见表2。
表2 河南陕县低品位铝土矿浮选脱硅试验结果
| 产品 | Al2O3/% | SiO2% | A/S | 产率% | 回收率% |
| 原矿 | 54.46 | 17.97 | 3.03 | 100.00 | 100.00 |
| 精矿 | 62.45 | 9.55 | 6.54 | 67.05 | 76.88 |
| 尾矿 | 38.21 | 35.11 | 1.09 | 32.95 | 23.12 |
实施例2
高硫铝土矿浮选脱硫的应用
以遵义高硫铝土矿为试验矿样，矿石的化学多元素分析见表3。
表3 遵义高硫矿化学多元素分析
| 成 分 | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | K2O | Na2O | CaO | MgO | S | 酌减 | A/S |
| 含量/% | 64.48 | 8.30 | 6.06 | 2.79 | 1.21 | 0.018 | 0.56 | 0.34 | 2.12 | 14.14 | 7.77 |
试验流程为：一次粗选，一次精选，一次扫选的反浮选工艺；
工艺参数为：磨矿细度为75%-200目，pH为8.5，碳酸钠调整，起泡剂150g/t，捕收剂用量为400g/t，活化剂用量为50g/t，浮选温度为常温。
试验设备：1.5米直径浮选槽，每槽配用上述矿化装置，共三台槽。粗选槽配4个矿化装置矿化，精选槽和扫选槽各配1个矿化装置矿化。采用的矿化装置各参数如下：
装置内管采用中空的三棱柱体，三棱柱体最大宽度为110mm，最小宽度为70mm，长度为160mm，壁厚为13mm，三棱柱体侧壁的小孔孔径为4mm，小孔个数为70个。
浮选现象良好，泡沫量适中，泡沫脆而实，状态稳定，控制简单，连续运行17班（每班8小时）的工艺指标见表4。
表4 遵义高硫铝土矿浮选脱硫试验结果
| 产 品 | 产率/% | S品位/% | S回收率/% |
| 原 矿 | 100.00 | 2.12 | 100.00 |
| 精矿（铝精矿） | 94.19 | 0.21 | 9.33 |
| 尾矿（硫精矿） | 5.81 | 33.07 | 90.67 |
实施例3
铁矿浮选的应用
以广西某铁矿为试验矿样，矿石的化学多元素分析见表5。
表5 广西某铁矿化学多元素分析
| 成 分 | TFe | Al2O3 | SiO2 | P |
| 含量/% | 46.27 | 0.95 | 26.71 | 0.15 |
试验流程为：一次粗选，两次精选，一次扫选的反浮选工艺。
工艺参数为：磨矿细度为80%，调整剂用量为1000g/t，分散剂100g/t，捕收剂用量为300g/t，浮选温度为常温。
试验设备：1.5米直径浮选槽，每槽配用上述矿化装置，共四台槽。粗选槽配3个矿化装置矿化，一次精选槽配2个矿化装置矿化，二次精选槽2和扫选槽各配1个矿化装置矿化。采用的矿化装置各参数如下：
装置内管采用不规则中空的五棱柱体，五棱柱体最大宽度为145mm，最小宽度为55mm，长度为180mm，壁厚为9mm，五棱柱体侧壁的小孔孔径为0.5mm，小孔个数为2000个。
浮选现象良好，状态稳定，控制简单，连续运行10班（每班8小时）的工艺指标见表6。
表6 广西某铁矿浮选试验结果
| 产品名称 | 产率/% | TFe品位/% | TFe回收率/% |
| 原矿 | 100.00 | 46.32 | 100.00 |
| 精矿 | 59.32 | 60.71 | 77.74 |
| 尾矿 | 40.68 | 25.34 | 22.26 |
实施例4
铜矿浮选的应用
以新疆某铜矿为试验矿样，矿石的化学多元素分析见表7。
表5 新疆某铁矿化学多元素分析
| 成 分 | Cu | S | Mo | As | Pb |
| 含量/% | 0.52 | 1.62 | 0.0011 | 0.0062 | 0.033 |
浮选流程：一次粗选、两次扫选、粗精矿再磨、三次精选的优化浮选流程试验。
工艺条件：一段磨矿细度-0.074mm65%，二段磨矿细度-0.045mm90%，pH10.5。
浮选设备：1.5米直径浮选槽，每槽配用上述矿化装置，共六台槽。粗选槽配6个矿化装置矿化，一次精选槽配3个矿化装置矿化，二次精选槽配2个矿化装置矿化，三次精选槽配1个矿化装置矿化，一次扫选槽配3个矿化装置矿化，二次扫选槽配1个矿化装置矿化。采用的矿化装置各参数如下：
装置内管采用中空的正四棱柱体，四棱柱体宽度为100mm，长度为205mm，壁厚为24mm，四棱柱体侧壁的小孔孔径为7mm，小孔个数为12个。
浮选现象较好，状态稳定，连续运行16班（每班8小时）的工艺指标见表7。
表7 新疆某铜矿浮选试验结果
Claims (9)
1.一种矿物分选过程的三相射流矿化方法，其特征在于其矿化过程是将加压矿浆在进入分选槽的输送过程中，同射流进入矿浆的2-20000股带有压力的小气流混合，形成气、固、液三相矿化料浆。
2.根据权利要求1所述的一种矿物分选过程的三相矿化方法，其特征在于所述矿浆在进入分选槽的输送过程中，矿浆的输送压力为0.02 MPa -0.6MPa，喷射进入矿浆的气体的压力为0.03 MPa -0.8Mpa，所述气体的压力高于矿浆输送的压力。
3.一种矿物分选过程的三相射流矿化装置，其特征在于其装置的结构包括：
装置外管，该外管为外壁设有进气嘴的截管；
装置内管，该内管为与装置外管同轴设置、筒壁上设有进气孔的截管；
联接法兰，该法兰为固定在装置外管和装置内管端头，中间带有通孔的平法兰。
4.根据权利要求3所述的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的装置内管内壁与平法兰中间带有通孔平齐。
5.根据权利要求3所述的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的装置外管两端与平法兰固接，并居中分为由法兰联接的两节截管。
6.根据权利要求3所述的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的平法兰在与装置内管联接外设有台阶状凹缺，与装置内管与台阶状凹缺配合卡接在一起。
7.根据权利要求3所述的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的装置内管管壁上均匀开设有小孔；所述小孔的孔径为0.1mm-30mm，小孔个数为2个-20000个。
8.根据权利要求3所述的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的装置外管设有的进气嘴的个数为1个或1个以上。
9.根据权利要求2所述的一种三相射流矿化装置，其特征在于所述的三相射流矿化装置为多个通过法兰联接成组使用或单独使用。
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