CN103480502A - 三产品旋流微泡浮选柱分选设备与方法 - Google Patents

Abstract

一种三产品旋流微泡浮选柱分选设备及方法，该设备主要由喷淋水管、泡沫精矿槽、上浮选柱、下浮选柱、中矿排料管、循环矿浆管、入料管和尾矿管等构成。方法是通过将上浮选柱和下浮选柱错位串联布置，在上浮选柱下端增设中矿排料管，将串联浮选、沉降浮选和柱浮选有机结合，实现精矿产品的多次连续精选，最大程度地减少高灰细泥污染，保证了浮选精尾煤产品的质量。本发明结构简单、操作便捷、不需外加动力和药剂消耗，产品结构灵活，较好地解决了分选效率与能耗、药耗之间的矛盾，并有效解决浮选对高浓度、高灰细泥含量大和选择性差的煤泥分选效果差的技术难题。上浮选柱和下浮选柱的高度比例可灵活调整，以适应矿物可浮性变化。

Description

三产品旋流微泡浮选柱分选设备与方法

技术领域

本发明涉及三产品旋流微泡浮选柱分选设备与方法，尤其适用于高浓度、高灰细泥含量大、选择性差的煤泥的分选，也适用于其他矿物的分选。

背景技术

随着我国采煤机械化程度的提高、资源地质条件的恶化、选煤厂大型化建设及重介旋流器的广泛应用，高灰难选细粒煤比例急剧增加，部分入浮原煤中-0.074mm粒级微细煤泥含量高达90%，煤泥可浮性很差，并进步呈现恶化的趋势，使煤泥分选的矛盾更加突出，主要表现在：①原生煤泥粒度呈微细化，把煤泥分选变成微细粒分选；②中煤泥含量大、灰分高、可浮性差，使煤泥变成高灰难选煤泥；③煤泥水浓度高，煤泥分选难度显著增加；④重介旋流器分选技术的快速发展，造成入浮粒度下限降低、可浮性变差，煤泥分选难度进一步凸现。与此同时，随着煤炭储量的不断减少，作为不可再生资源，高灰难选细粒煤泥的出现使得煤泥分选面临新的挑战，因此对细粒粉煤的高效分选直接关系到选煤厂的经济效益。目前分选细粒粉煤最成熟、有效的方法是浮选，常用浮选设备有浮选机和浮选柱。浮选机多槽串联，从第一室到最后一室的电机功率、搅拌强度、充气量均相同，不能满足物料的可浮特性随分选过程愈来愈差的分选要求；槽体浅，精煤泡沫层薄，无泡沫精选过程；泡沫中夹带高灰细泥多，选择性差，分选效率低；叶轮和喷嘴磨损严重，维修工作量大，维护费用高；占地面积大，需检修空间大，土建投资高；动力消耗大，因此传统浮选机已不再适应重选工艺变革后煤泥的浮选。近年来，浮选柱的发展和应用取得了重大突破，一批新型浮选柱脱颖而出。其中由我国研制的旋流微泡浮选柱在现场实际应用较广，它集柱浮选、旋流分选和管流矿化为一体，实现梯级优化分选，不仅提高了分选效率，而且分选粒度范围进一步延伸到微米级，特别适用于重介工艺改革后微细粒物料的分选。但在处理煤泥水浓度较高的入浮煤泥和-0.074mm粒度级的微细煤泥量超过50%时的入浮煤泥时存在：高浓度煤泥水直接浮选时很难保证精煤和尾煤的灰分同时达到质量要求，保证了精煤灰分，尾煤灰分偏低，导致精煤损失于尾煤而造成煤炭资源的浪费；反之，保证了尾煤灰分，精煤灰分超标，导致“重介背灰”问题严重，影响精煤的回收率和企业的经济效益。有些煤泥选择性差，很难严格按照可浮性的好坏进行分选，导致部分高灰细泥在精煤升浮过程中因水力夹带和截留现象一同进入泡沫层，导致精煤灰分较高，甚至不合格；尾煤跑粗现象严重，造成精煤资源严重浪费；粒度过细，后续压滤脱水作业也难以正常进行。三产品旋流微泡浮选柱是通过改变传统旋流微泡浮选柱的结构，使其分选得到三个产品，能够适应高浓度、高灰细泥含量大、选择性差的煤泥分选的浮选设备。从结构上而言，该浮选柱相当于将两台浮选柱串联，分选过程在两个柱体内完成，通过控制尾矿箱的高度和中矿排料阀开启的大小来调节泡沫层厚度和中矿的排放量，进而调节精矿的品位。在第二个柱体里，部分夹带的或选择性差的高灰细泥从泡沫精选段脱落进入落返区成为中矿，这样就避免出现传统旋流微泡浮选柱中总有部分物料处于循环状态的现象，从而提高分选效率。对于第三个产品—中矿的处理方法可根据其灰分高低单独作为中煤产品或者掺入尾煤。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作便捷、生产成本低、处理量大、产品结构易于调整的三产品旋流微泡浮选柱分选设备及方法。

技术方案：本发明的三产品旋流微泡浮选柱分选设备，包括浮选柱、-喷淋水管、泡沫精矿收集槽、循环矿浆泵、气泡发生器、压力表、入料管、稳流板、锥形筒、尾矿管，所述的浮选柱包括上浮选柱和下浮选柱，上浮选柱和下浮选柱经弯管错位串联在一起，上浮选柱下部设有中矿排料管，所述的入料管设在下浮选柱的上部，所述的-喷淋水管和泡沫精矿收集槽依次设在上浮选柱的顶部。

所述的上浮选柱和下浮选柱的高度比为1:1～1:6。

使用上所述设备的三产品旋流微泡浮选柱分选方法，包括如下步骤：

a.矿浆由入料管进入下浮选柱内向下沉降，在气泡发生器产生的气泡作用下，矿浆与气泡相向运动进行逆流碰撞矿化，易浮、高灰细泥和部分中等可选矿物颗粒附着气泡成为矿化气泡上升至上浮选柱内，剩余矿浆下降至下浮选柱的下部；

b.升浮至上浮选柱内的矿化气泡沿柱体继续上浮，伴随着气泡的兼并及破灭，不断地进行沉降分选和柱分选作用，脱除一部分气泡夹带的高灰细泥，完成对矿化气泡的第一次精选；完成一次精选的矿化气泡继续上浮至上浮选柱顶部堆积形成精矿泡沫层，此时，在喷淋水的作用下，与气泡附着强度较小的颗粒从气泡上脱落，进一步脱除气泡中夹带的高灰细泥，完成对矿化气泡的第二次精选，可浮性最好的精煤颗粒随泡沫溢流至泡沫精矿收集槽排出成为精矿产品；气泡夹带的高灰细泥在升浮过程中由于重力作用沉降末速大，粘附不牢固而脱落于泡沫，从中矿排料管排出成为中矿产品，可通过调节中矿排放阀门大小控制中矿排放量；

c.下降至锥形筒锥壁外侧仍未附着气泡完成矿化的颗粒组成的矿浆，在循环矿浆泵的作用下从循环矿浆抽出管抽出并加压，流经压力表和气泡发生器，通过在下浮选柱内壁切线布置的循环矿浆给入管打入下浮选柱内循环形成旋流力场，可浮矿物颗粒与气泡附着形成矿化气泡向旋流中心运动并上浮，通过锥形筒内侧上浮，并经过稳流板上浮至下浮选柱上部进行重复分选，通过稳流板抑制下部矿浆剧烈的旋流运动，为上浮的矿化气泡创造相对静态的升浮环境，重产品沿下浮选柱内壁向下旋流，最终从尾矿管排出成为尾矿产品。

有益效果：本发明解决了传统旋流微泡浮选柱对高浓度、高灰细泥含量大和选择性差的煤泥分选效果差的问题，把浮选、串联浮选及旋流力场分选作用有机结合，根据物料的表面性质及密度的差异与内在联系，使物料经过浮选—串联浮选—旋流分选的强化分选机制，减少了精煤中高灰细泥的机械夹带污染，提高精矿产品质量。高灰细泥沿上浮选柱向下沉降最终从中矿排料管排出，可单独作为产品，或者视质量掺入不同的产品，产品结构调整灵活。与现有设备相比，具有如下优点：

1.采用多种分选方式的有机结合，有效地解决浮选对高浓度、高灰细泥含量大和选择性差的煤泥分选效果差的难题。经逆流碰撞矿化形成的矿化气泡升浮至上浮选柱内，矿浆浓度降低且密度差异增大，机械夹带的高灰细泥由于重力作用沉降末速大从气泡上脱落，减少对精矿产品的污染，完成一次精选。进入上浮选柱顶部堆积的泡沫层后，利用二次富集的泡沫精选作用和外加的喷淋水作用，进一步避免高灰细泥的污染，完成二次精选，保证精煤质量；

2.采用上浮选柱和下浮选柱采用错位串联布置方式，不仅有效地避免了传统单柱体存在的高灰细泥的不断循环造成精矿和尾矿都难以两全的现象，而且增大了浮选柱的处理量，同时也能降低柱体高度，节省了厂房布置空间，减少基建投资；

3.能同时保证精、尾矿质量，产品结构可灵活调整。该设备通过上浮选柱的沉降作用、泡沫精选及喷淋水作用保证了精矿质量；下部采用柱浮选和旋流分选的有机结合，同时保证精矿产率和尾矿质量。在保证精、尾产品质量的前提下，中矿排料管排出的中矿产品可根据其质量考虑是否单独处理或者掺入精、尾矿产品，故最终可得到三产品或两产品，产品结构能灵活调整；

4.结构简单、操作便捷、不需外加动力和药剂消耗，较好地解决了分选效率与能耗、药耗之间的矛盾。大量的易浮、中等可浮矿物采用串联浮选与沉降分选结合的方式处理，分选效率高，保证了精矿质量。难浮矿物采用耗能较小的管流矿化和旋流分选，有利于提高精矿产率。因此，自上而下随着矿物可浮性的变差，矿浆浓度逐步降低，矿化强度逐步增大，分选逐步强化，实现梯级优化高效分选。

附图说明

图1是本发明的三产品旋流微泡浮选柱结构示意图；

图中：1-喷淋水管；2-泡沫精矿收集槽；3-上浮选柱；4-中矿排料管；5-循环矿浆抽出管；6-循环矿浆给入管；7-循环矿浆泵；8-气泡发生器；9-压力表；10-弯管；11-入料管；12-下浮选柱；13-稳流板；14-锥形筒；15-尾矿管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述：

图1所示，本发明的三产品旋流微泡浮选柱分选设备主要由喷淋水管1、泡沫精矿收集槽2、浮选柱、中矿排料管4、循环矿浆抽出管5、循环矿浆给入管6、循环矿浆泵7、气泡发生器8、压力表9、入料管11、稳流板13、锥形筒14、尾矿管15构成。所述的浮选柱由上浮选柱3和下浮选柱12构成，上浮选柱3和下浮选柱12经弯管10错位串联在一起，上浮选柱3下部设有中矿排料管4，所述的入料管11设在下浮选柱12的上部，泡沫精矿收集槽2设在上浮选柱3的顶部，喷淋水管1设在泡沫精矿收集槽2的上部。下浮选柱12最上部外侧壁上设置入料管11，底部侧壁上设置尾矿管15，下部依次设有稳流板13、锥形筒14和外侧壁上设有循环矿浆抽出管5和循环矿浆给入管6，循环矿浆抽出管5与循环矿浆给入管6之间通过串联循环矿浆泵7、压力表9和气泡发生器8连接起来，其中压力表9用于表征矿浆压力，气泡发生器8用于产生气泡。上浮选柱3的侧壁和下浮选柱12的上端通过弯管10连接，其中上浮选柱3和下浮选柱12的高度比可根据矿物的可浮性调整，高度比为1:1～1:6。

本发明的三产品旋流微泡浮选柱分选方法：

Ⅰ.矿浆由入料管11进入下浮选柱12内向下运动，与由气泡发生器8利用循环矿浆泵7吸入空气产生的气泡反向运动，在下浮选柱12内进行逆流碰撞矿化，易浮和部分中等可选矿物颗粒附着气泡成为矿化气泡，并随着气泡升浮通过弯管10上升至上浮选柱3内，同时气泡中含有机械夹带的高灰细泥也升浮至上浮选柱3内，剩余的主要由难选矿物组成的矿浆继续下降至下浮选柱12的下部；

Ⅱ.升浮至上浮选柱3内的矿化气泡沿柱体继续上浮，伴随着气泡的兼并及破灭，不断地进行沉降分选和柱分选作用，脱除一部分气泡机械夹带的高灰细泥，减少高灰细泥对矿化气泡的污染，完成对矿化气泡的第一次精选；完成一次精选的矿化气泡继续上浮至上浮选柱3顶部堆积形成一定厚度的精矿泡沫层，在泡沫的二次富集作用和顶部喷淋水管1中喷淋水的清洗作用下，与气泡附着强度较小的颗粒从气泡上脱落，进一步脱除气泡机械夹带的高灰细泥，完成对矿化气泡的第二次精选。经过两次精选作用，最终可浮性最好的精煤颗粒随泡沫溢流至泡沫精矿收集槽2排出成为精矿产品；气泡机械夹带的高灰细泥在升浮过程中由于重力作用沉降末速大，粘附不牢固而脱落于泡沫从中矿排料管4排出成为中矿产品，可通过调节中矿排放阀门大小控制中矿排放量；

Ⅲ.下降至锥形筒14锥壁外侧仍未附着气泡完成矿化的颗粒组成的矿浆，在循环矿浆泵7的作用下从循环矿浆抽出管5抽出并加压，流经压力表9和气泡发生器8，通过沿下浮选柱12内壁切线布置的循环矿浆给入管6打入下浮选柱12内循环形成旋流力场；压力表9和气泡发生器8串联连接在循环矿浆抽出管5和循环矿浆给入管6之间，压力表9表征循环压力，气泡发生器8由于负压作用自吸入空气，因矿浆切割和喷嘴喷出后压力降低析出大量微泡，并与高速射流的矿浆发生高效管流矿化作用。可浮矿物颗粒与气泡附着形成矿化气泡向旋流中心运动并上浮，经锥形筒14内侧上浮至下浮选柱12上部重复分选，锥形筒14上方设置的稳流板13是抑制下部矿浆剧烈的旋流运动，为上浮的矿化气泡创造相对静态的升浮环境，重产品沿下浮选柱12内壁向下旋流，最终从尾矿管15排出成为尾矿产品。通过旋流力场的强化扫选作用，提高了精煤回收率及尾煤质量。

Claims (3)

1.一种三产品旋流微泡浮选柱分选设备，包括浮选柱、-喷淋水管（1）、泡沫精矿收集槽（2）、循环矿浆泵（7）、气泡发生器（8）、压力表（9）、入料管（11）、稳流板（13）、锥形筒（14）、尾矿管（15），其特征在于：所述的浮选柱包括上浮选柱（3）和下浮选柱（12），上浮选柱（3）和下浮选柱（12）经弯管（10）错位串联在一起，上浮选柱（3）下部设有中矿排料管（4），所述的入料管（11）设在下浮选柱（12）的上部，所述的-喷淋水管（1）和泡沫精矿收集槽（2）依次设在上浮选柱（3）的顶部。

2.根据权利要求1所述的三产品旋流微泡浮选柱分选设备，其特征在于：所述的上浮选柱（3）和下浮选柱（12）的高度比为1:1～1:6。

3.一种使用权利要求1所述设备的三产品旋流微泡浮选柱分选方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.矿浆由入料管（11）进入下浮选柱（12）内向下沉降，在气泡发生器（8）产生的气泡作用下，矿浆与气泡相向运动进行逆流碰撞矿化，易浮、高灰细泥和部分中等可选矿物颗粒附着气泡成为矿化气泡上升至上浮选柱（3）内，剩余矿浆下降至下浮选柱（12）的下部；

b.升浮至上浮选柱（3）内的矿化气泡沿柱体继续上浮，伴随着气泡的兼并及破灭，不断地进行沉降分选和柱分选作用，脱除一部分气泡夹带的高灰细泥，完成对矿化气泡的第一次精选；完成一次精选的矿化气泡继续上浮至上浮选柱（3）顶部堆积形成精矿泡沫层，此时，在喷淋水的作用下，与气泡附着强度较小的颗粒从气泡上脱落，进一步脱除气泡中夹带的高灰细泥，完成对矿化气泡的第二次精选，可浮性最好的精煤颗粒随泡沫溢流至泡沫精矿收集槽（2）排出成为精矿产品；气泡夹带的高灰细泥在升浮过程中由于重力作用沉降末速大，粘附不牢固而脱落于泡沫，从中矿排料管（4）排出成为中矿产品，可通过调节中矿排放阀门大小控制中矿排放量；

c.下降至锥形筒（14）锥壁外侧仍未附着气泡完成矿化的颗粒组成的矿浆，在循环矿浆泵（7）的作用下从循环矿浆抽出管（5）抽出并加压，流经压力表（9）和气泡发生器（8），通过在下浮选柱（12）内壁切线布置的循环矿浆给入管（6）打入下浮选柱（12）内循环形成旋流力场，可浮矿物颗粒与气泡附着形成矿化气泡向旋流中心运动并上浮，通过锥形筒（14）内侧上浮，并经过稳流板（13）上浮至下浮选柱（12）上部进行重复分选，通过稳流板（13）抑制下部矿浆剧烈的旋流运动，为上浮的矿化气泡创造相对静态的升浮环境，重产品沿下浮选柱（12）内壁向下旋流，最终从尾矿管（15）排出成为尾矿产品。

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