CN103480503B - 沉降旋流微泡浮选柱分选设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉降旋流微泡浮选柱分选设备及方法，设备主要由喷淋水管、泡沫精矿收集槽、倾斜柱体、竖直柱体、高灰细泥排料管、截留板、给矿管、循环矿浆管和尾矿管构成，所述倾斜柱体的倾角、倾斜与竖直柱体的长度比例和截留板面积可调整，以适应矿物可浮性变化。通过将柱体倾斜布置、增设截留板和高灰细泥排料管，将复合沉降原理与柱浮选有机结合，实现精矿的多级连续精选，避免高灰细泥的机械夹带污染，保证精、尾煤质量；生产的中间产物可视其质量灵活调整产品结构，简化了浮选工艺流程；同时增大沉降面积，降低柱体高度，减少基建投资；且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。

Description

沉降旋流微泡浮选柱分选设备及方法

技术领域

本发明涉及沉降旋流微泡浮选柱分选设备及方法，尤其适用于煤泥、金属矿和非金属矿的分选。

背景技术

随采煤机械化程度的提高，细粒和超细粒煤泥在原煤中所占的比例增加；煤矿开采深度不断加深，原煤质量变差；重选设备及工艺的变革导致次生的粉煤含量越来越多且分选更困难；加之市场对精煤质量要求日益苛刻，导致难选和极难选煤泥的比例增大，分选越来越困难。因此，高灰细粒煤泥的有效分选这一世界性难题已成为制约选煤厂精煤质量改善和经济效益提高的瓶颈问题。浮选是目前分选细粒粉煤最成熟、有效的方法，常用的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。传统的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。其中应用较广的旋流微泡浮选柱集柱浮选、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-0.074mm粒度级的微细煤泥量超过50%时的入浮煤泥时存在：高灰细泥在精煤升浮过程中因水力夹带和截留现象导致精煤灰分较高，甚至不合格；尾煤跑粗现象严重，造成精煤资源严重浪费；药剂消耗过多，成本大大增加；粒度过细，后续压滤脱水作业难以进行。

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、实现高灰细泥含量高煤泥的高精度分选、生产成本低、产品结构灵活的沉降旋流微泡浮选柱分选设备及方法。

技术方案：本发明的沉降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、给矿管、稳流板、锥形筒、尾矿管、气泡发生器、压力表、循环矿浆泵，所述的浮选柱包括竖直柱体和倾斜柱体，竖直柱体和倾斜柱体经弯管连为一体，给矿管设在竖直柱体与弯管的连接处，倾斜柱体与弯管的连接处设有截留板，截留板侧设有高灰细泥排料管，泡沫精矿收集槽设在倾斜柱体的上部，与倾斜柱体的倾斜角度一致。

所述的倾斜柱体的倾角为30～90°，倾斜柱体与竖直柱体长度比为0.5～2；所述的截留板为面积可根据精煤和中间产物质量调整的半圆形板。

使用上述设备的沉降旋流微泡浮选柱分选方法，包括矿浆由给矿管进入竖直柱体内，在气泡发生器的作用下，向下沉降的矿浆与气泡两者相向运动进行逆流碰撞矿化，易浮及部分中等可浮矿物颗粒以及机械夹带的高灰细泥附着气泡成为矿化气泡上升，剩余的矿物颗粒下降至竖直柱体的下部，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出口管抽出并加压，流经表征矿浆压力的压力表和产生气泡的气泡发生器，通过沿柱体内壁切线布置的循环矿浆入口管打入竖直柱体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，经锥形筒内侧上浮至竖直柱体上部重复分选，锥形筒上方的稳流板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；高密度的尾矿颗粒沿竖直柱体内壁向下旋流，最终从尾矿管排出；上浮的矿化气泡进入倾斜柱体内，沿柱体倾斜壁不断上浮，上浮过程中伴随气泡的振荡、兼并及破灭效应，脱除一部分气泡机械夹带的高灰细泥，完成一次精选；上浮至倾斜柱体顶部的矿化气泡层，在喷淋水作用下得到二次精选，进一步脱除气泡机械夹带的高灰细泥，精煤颗粒随泡沫溢流至泡沫精矿收集槽收集回收；气泡脱除及矿浆中含有的高灰细泥因密度大，沉降末速大，沿倾斜柱体的倾斜壁向下沉降，在半圆形的截留板作用下，大部分高灰细泥作为中间产物经高灰细泥排料管排出，少部分高灰细泥随返流矿浆越过截留板返回至竖直柱体内重复分选。

有益效果：本发明解决了旋流微泡浮选柱处理高灰细泥含量高煤泥存在的高效细泥机械夹带严重，精煤灰分难以达标的不足，把浮选、重力沉降及旋流力场分选相结合，根据物料的表面性质、沉降速度及密度的差异与内在联系，使物料经过浮选-沉降分选-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，提高精煤产品质量。高灰细泥沿柱体向下沉降至截留板，最终从高灰细泥排料管排出，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。与现有技术相比，具有如下优点：

1.采用多种分选方式相结合，彻底解决了高灰细泥含量高煤泥浮选精煤质量不达标的难题。经逆流碰撞矿化形成的矿化气泡升浮至倾斜柱体内，矿浆浓度降低且密度差异增大，机械夹带的高灰细泥在沉降作用下从气泡上脱落，减少对精煤的污染，完成一次精选，进入泡沫富集室后，利用二次富集的泡沫精选作用和外加的喷淋水，进一步避免高灰细泥的污染，进行二次精选，保证精煤质量；

2.能同时保证精、尾煤质量，产品结构灵活多变。该设备通过上部的沉降浮选、泡沫精选及喷淋水作用保证了精煤质量；下部采用柱浮选和旋流分选有机结合，同时保证精煤产率和尾矿质量。在保证精、尾煤产品质量的前提下，高灰细泥排料管排出的中间产物可根据其质量考虑是否单独处理或者掺入精、尾煤产品，故最终可得到三产品或两产品，产品结构灵活多变；

3.倾斜柱体和泡沫富集室采用倾斜布置，不仅有效避免常规竖直布置柱体存在的从气泡脱落的高灰细泥再次被上浮气泡夹带的循环污染，而且增大沉降面积，同时也大大降低柱体高度，节省了厂房布置空间，减少基建投资；

4.本发明较好地解决了分选效率与能耗之间的矛盾。大量的易浮、中等可浮性矿物采用柱浮选与沉降分选结合的方式，分选效率高，保证了精煤质量，且不需要动力消耗。难浮矿物采用耗能较小的管流矿化和旋流分选，有利于提高精煤产率。同时处理量减少，动力消耗大大降低。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是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

图中：1-喷淋水管；2-泡沫精矿收集槽；3-倾斜柱体；4-弯管；5-给矿管；6-竖直柱体；7-稳流板；8-锥形筒；9-尾矿管；10-截留板；11-高灰细泥排料管；12-循环矿浆出口管；13-循环矿浆入口管；14-气泡发生器；15-循环矿浆管；16-压力表；17-循环矿浆泵。

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的描述：

图1所示，本发明的沉降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、倾斜柱体3、弯管4、给矿管5、竖直柱体6、稳流板7、锥形筒8；尾矿管9、截留板10、高灰细泥排料管11、循环矿浆出口管12、循环矿浆入口管13、气泡发生器14、循环矿浆管15、压力表16、循环矿浆泵17构成。所述竖直柱体6的下部依次设置稳流板7、锥形筒8、循环矿浆出口管12和循环矿浆入口管13；倾斜柱体3设在竖直柱体6的顶部，竖直柱体6和倾斜柱体3经弯管4连为一体，倾斜柱体3的倾角可根据矿物可浮性调整，并通过调整弯管4的角度得以实现；给矿管5设在竖直柱体6与弯管4的连接处，尾矿管9设在竖直柱体6底部外侧壁上，倾斜柱体3与弯管4的连接处设有截留板10，截留板10侧设有出口向下、排出中间产物的高灰细泥排料管11，截留板10为面积可根据精煤和中间产物质量调整的半圆形板。如图2所示；泡沫精矿收集槽2设在倾斜柱体3的上部，与倾斜柱体3的倾斜角度一致，喷淋管1设在泡沫精矿收集槽2的上部，所述的倾斜柱体3的倾角为30～90°，倾斜柱体3与竖直柱体6长度比为0.5～2。所述的循环矿浆管15通过循环矿浆出口管12和循环矿浆入口管13连接在竖直柱体6的下部，循环矿浆管15上串联有气泡发生器14、压力表16和循环矿浆泵17，其中压力表16用于表征矿浆压力，气泡发生器14用于产生气泡。

使用上所述设备的沉降旋流微泡浮选柱分选方法，具体步骤如下：

a.矿浆由给矿管5进入竖直柱体6内向下运动，由气泡发生器14利用循环矿浆泵17吸入空气产生的气泡进入竖直柱体6内向上升浮，向下沉降的矿浆与气泡两者相向运动，在竖直柱体6内进行逆流碰撞矿化，易浮及部分中等可浮矿物颗粒以及机械夹带的高灰细泥附着气泡成为矿化气泡，矿化气泡通过弯管4及截留板10升浮进入倾斜柱体3内，同时携带因机械夹带进入矿化气泡的高灰细泥；剩余的矿物颗粒组成的矿浆继续下降至竖直柱体6的下部；由于截留板10的阻挡，矿化气泡通过时会发生气泡的兼并、破灭，与气泡附着强度小的矿物颗粒从气泡上脱落返回下降的矿浆中，有助于提高分选的选择性，减少矿化气泡中高灰细泥的机械夹带；

b.升浮至倾斜柱体3内的矿化气泡沿柱体上侧壁继续上浮，伴随气泡的振荡、兼并及破灭效应，不断进行沉降分选和浮选作用，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，实现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倾斜柱体3的顶部堆积形成一定厚度的精煤泡沫层，因气泡的兼并、破灭明显增加，气泡的表面积显著减小，颗粒之间竞争吸附剩余的气泡表面，加之顶部喷淋水管1中喷淋水对泡沫层的清洗作用，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；最终经过两次精选作用，可浮性最好的精煤颗粒随泡沫溢流至泡沫精矿收集槽2收集回收，有效避免高灰细泥机械夹带污染精煤的现象，保证精煤质量；气泡脱除及矿浆中含有的高灰细泥因密度大，沉降末速大，沿倾斜柱体3的下侧壁向下沉降，在截留板10的作用下，绝大部分经高灰细泥排料管11排出，作为中间产物，极少部分随返流矿浆越过截留板10返回至竖直柱体6内重复分选；倾斜布置的倾斜柱体3强化了气泡机械夹带的高灰细泥在沉降作用下的脱除能力，增大沉降面积，大大降低柱体高度的同时，有效避免常规竖直布置柱体存在的从气泡脱落的高灰细泥再次被上浮气泡夹带的循环污染，提高精矿质量。高灰细泥排料管11排出的中间产物可根据其质量考虑是否单独处理或者掺入精、尾煤产品，故最终可得到三产品或两产品，产品结构灵活多变；

c.下降至锥形筒8的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17的作用下从循环矿浆出口管12抽出加压后，通过沿竖直柱体6内壁切线布置的循环矿浆入口管13打入竖直柱体6内循环形成旋流力场。循环矿浆管15上串联气泡发生器14和压力表16，压力表16表征循环压力，气泡发生器14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8内侧上浮至竖直柱体6上部重复分选，锥形筒8上方的稳流板7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；高密度的尾矿颗粒沿竖直柱体6内壁向下旋流，最终从尾矿管9排出。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 (4)

1.一种沉降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）、给矿管（5）、稳流板（7）、锥形筒（8）、尾矿管（9）、气泡发生器（14）、压力表（16）、循环矿浆泵（17），其特征在于：所述的浮选柱包括竖直柱体（6）和倾斜柱体（3），竖直柱体（6）和倾斜柱体（3）经弯管（4）连为一体，给矿管（5）设在竖直柱体（6）与弯管（4）的连接处，倾斜柱体（3）与弯管（4）的连接处设有截留板（10），截留板（10）侧设有高灰细泥排料管（11），泡沫精矿收集槽（2）设在倾斜柱体（3）的上部，与倾斜柱体（3）的倾斜角度一致。

2.根据权利要求1所述的沉降旋流微泡浮选柱分选设备，其特征在于：所述的倾斜柱体（3）的倾角为30～90°，倾斜柱体（3）与竖直柱体（6）长度比为0.5～2。

3.根据权利要求1所述的沉降旋流微泡浮选柱分选设备，其特征在于：所述的截留板（10）为面积可根据精煤和中间产物质量调整的半圆形板。

4.一种使用权利要求1所述设备的沉降旋流微泡浮选柱分选方法，包括矿浆由给矿管（5）进入竖直柱体（6）内，在气泡发生器（14）的作用下，向下沉降的矿浆与气泡两者相向运动进行逆流碰撞矿化，易浮及部分中等可浮矿物颗粒以及机械夹带的高灰细泥附着气泡成为矿化气泡上升，剩余的矿物颗粒下降至竖直柱体（6）的下部，下降至锥形筒（8）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（17）的作用下从循环矿浆出口管（12）抽出并加压，流经表征矿浆压力的压力表（16）和产生气泡的气泡发生器（14），通过沿柱体内壁切线布置的循环矿浆入口管（13）打入竖直柱体（6）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，经锥形筒（8）内侧上浮至竖直柱体（6）上部重复分选，锥形筒（8）上方的稳流板（7）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；高密度的尾矿颗粒沿竖直柱体内壁向下旋流，最终从尾矿管（9）排出；其特征在于还包括：

上浮的矿化气泡进入倾斜柱体（3）内，沿柱体倾斜壁不断上浮，上浮过程中伴随气泡的振荡、兼并及破灭效应，脱除一部分气泡机械夹带的高灰细泥，完成一次精选；上浮至倾斜柱体（3）顶部的矿化气泡层，在喷淋水作用下得到二次精选，进一步脱除气泡机械夹带的高灰细泥，精煤颗粒随泡沫溢流至泡沫精矿收集槽（2）收集回收；气泡脱除及矿浆中含有的高灰细泥因密度大，沉降末速大，沿倾斜柱体（3）的倾斜壁向下沉降，在半圆形的截留板（10）作用下，大部分高灰细泥作为中间产物经高灰细泥排料管（11）排出，少部分高灰细泥随返流矿浆越过截留板（10）返回至竖直柱体（6）内重复分选。