CN103506227B - 一种脉冲喷射式泡沫浮选机 - Google Patents

Abstract

本发明脉冲喷射式泡沫浮选机，包括入料管、脉冲空气反应器、储气隔离管、下冲管、矿浆分配器、浮选机槽体、尾矿管，其中入料管、脉冲空气反应器、储气隔离管、下冲管和矿浆分配器五者自上而下相连通，矿浆分配器位于槽体内底部中央，尾矿管与浮选槽的外底相连用于分选尾矿的排出。本发明在较小的泵压下产生足够大的矿浆喷射流速，减少了泵和管网的压力也降低了能耗和材料成本，同时也增加了吸气量间接增加了浮选机的处理能力;由于脉冲流体所特有的高冲击性使得矿浆搅拌效果更好;脉冲与矿浆浮选的结合产生了一种新作用即由于空化作用使微小气泡富集于矿粒表面，这正是浮选工作所追求的，对进一步提高浮选指标有很大的提升作用。

Description

一种脉冲喷射式泡沫浮选机

技术领域

本发明涉及一种在脉冲状态下完成矿物分选和收集的脉冲喷射泡沫浮选机。

背景技术

泡沫浮选是一种将细小物料从悬浮液中分离出来的方法。利用泡沫浮选的浮选机有搅拌式浮选机和喷射式浮选机，其中喷射式浮选机是利用矿浆喷射产生负压的原理强制吸入空气，形成气化矿浆产生泡沫来进行浮选，由于它不需要空气压入设备，所以具有处理量大、能耗小的优点。

脉冲射流是非连续射流，脉冲射流发生的原理是通过一定的装置将动力源提供的能量储存起来，间断地传递给水，使水获得巨大的能量经过喷嘴射出，形成类似于炮弹的脉冲射流。使得喷射浮选停滞在连续水喷射浮选这一层次。喷射式浮选机代表机型是中国发明专利92229333.3公开了的一种“喷射式浮选机”，该浮选机用喷射式搅拌装置取代了传统的机械搅拌装置，同时将槽体侧壁开设流通孔，并增加入料箱，从而使浮选机生产能力大大提高，也将低了生产消耗。中国专利号为200720062289.5的“短柱射流浮选机”由于在反射板与矿化管之间增加了T型螺纹调节器连接，使矿浆浮选更稳定、矿化更充分。

上述两种浮选机各有不足但归根到底由于现在所有的喷射浮选机都是采用连续水喷射，因此具有一下缺点：第一需要高功率、高强度的矿浆泵来输送矿浆，在矿浆形成射流时需要很大的压力，这就对矿浆泵的要求很高。第二浮选机喷射嘴过小使矿浆处理量偏低，由于喷射嘴增大会使矿浆充气量减少不能满足浮选要求，也就是说充气量不足。第三浮选机配套设施如管网等设备成本太大，由于对矿浆压力要求大所必须用高强度的管道来运输矿浆。

发明内容

本发明的目的是针对现有的喷射式浮选机在形成射流时所需泵压过高、运送矿浆管网压力大、生产中能耗较大、矿浆充气量相对较小等不足，提供一种采用脉冲原理的新式浮选机，以脉冲高压水喷射代替普通连续水喷射降低了对矿浆泵压力的要求，降低管网的成本和维修次数，同时也降低能耗。

本发明的技术方案是：一种脉冲喷射式泡沫浮选机,该浮选机包括槽体和脉冲充气搅拌装置，其特征在于,所述槽体的上部为圆柱状下部为锥状，槽体的顶端是一个向上渐缩的圆锥状的溢流堰，所述溢流堰的四周设有导流槽倾斜环绕，所述导流槽倾斜角度在10~20度之间;所述导流槽较低端处向下开孔接管道形成精矿管；所述槽体的底部设置用于排除尾矿的尾矿管，所述槽体与溢流堰、导流槽、精矿管和尾矿管通过焊接方式连接；

所述脉冲浮选机充气搅拌装置由入料管、下冲管、矿浆分配器、上喷嘴、脉冲管、下喷嘴、储气隔管和进气孔构成；

其中，所述入料管、上喷嘴、脉冲管和下喷嘴为从上到下依次同轴安装，连接方式是螺栓紧密连接，所述上喷嘴、脉冲管和下喷嘴构成一个空间，此空间成为脉冲室；

所述储气隔管上端与所述下喷嘴的下端连接，所述储气隔管下部四周均匀开有若干用于管内外空气交换的进气孔；

所述下冲管为一个由上到下直径渐缩的圆管，所述下冲管的上端伸入到所述储气隔管内，但顶部不与所述下喷嘴的末端接触留空隙，所述储气隔管的末端与所述下冲管的中部通过螺纹连接，所述储气隔管与所述下冲管所述之间留有空隙形成储气室，所述储气室与进气孔和下冲管内部空间相通；所述下冲管的下端伸入到所述槽体内，所述下冲管的末端与置于所述槽体内中心位置的所述矿浆分配器相连通，所述矿浆分配器的上端面均匀开有两层8~16个矿浆分配孔。

进一步，所述上喷嘴中央和下喷嘴中央各有一个通孔，所述上喷嘴由倒立锥状孔与一个小圆柱状孔连接而成，所述倒立锥的锥角为120°~150°;所述下喷嘴整体为中空的类锥体结构，其锥角为110°~130°，所述下喷嘴的上部锥形突起部分与喷孔上端有一个过度角，过度角的角度在30°~70°。

进一步，所述入料管的直径为D，所述上喷嘴的喷嘴直径为D1；所述脉冲管的直径为D0、高度为L；所述下喷嘴直径为D2，且D0/D1<4；L/D<2；D2>D1；D1/D0=0.25~0.3。

下冲管是一个从入口端到出口端内径逐渐增加的圆管，下冲管上端内径较小的一段圆管形成混合室，脉冲矿浆流在此完成与空气的混合，下端内径较大圆管形成扩散室，完成充气的矿浆经过扩散室气体从矿浆液相中析出成为空气微泡，空气微泡与此前在混合室形成的较大气泡共同构成了良好的浮选气泡体系。

下冲管上顶端不与下喷嘴接触，留有一小段缝隙形成半开放空间，用于储气室气体进入混合室，但是下冲管顶端一般高度不低于环形喷嘴底端高度。

矿浆分配器呈圆饼状，内部空心且上部中心与下冲管下端连通，中心四周均匀开有内外两层相间的共8~16个出口朝上的喷嘴孔用来分配矿浆给浮选槽。

槽体中间主体是圆柱状，圆柱状主槽体能用最少材料完成要求的浮选体积且矿浆分散最均匀；浮选槽上部分是一个向上渐缩的正立圆锥状溢流堰，浮选泡沫在溢流堰中上升的过程中形成二次富集现象，利于合格精矿的富集和收集，对于提高泡沫精矿品味有很大意义；下部分是倒立圆锥状利于尾矿的收集排出。

导流槽倾斜环绕在溢流堰的周围，导流槽较低端向下开孔连接管道用于精矿产品的流出。

本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，该装置的结构紧凑、工艺简单，矿浆通过脉冲空气反应器后相比普通浮选机在压力、截面积相同的情况下，由于脉冲方式对射流能量的利用率比连续射流的利用率高18%左右，脉冲射流速度有了很大的提高，使浮选机的工作效率大幅增加，这样设备尤其是泵的成本、能耗成本相比普通喷射浮选机有所下降。

由于脉冲空气反应器产生的脉冲喷射所特有的间隔冲击搅拌作用，使得脉冲喷射浮选机对矿浆的搅拌作用更强。

在矿浆通过空气反应器时反应器空腔内会产生强烈的空气漩涡，这些漩涡增加了矿浆流的卷切作用，脉冲喷射浮选机的卷切作用比普通喷射浮选机的卷切作用强32%，卷且作用的增强使矿浆裹挟了更多的气体，增大了矿浆的充气量。

经过实验发现将脉冲空气反应器运用到矿浆浮选时出现了附加的新生成的有利于浮选的独特效果，这种效果是在其他应用脉冲的领域所没有的，矿浆是由固液两相混合而成，而且矿物颗粒的粒度一般在一定的特定范围内，由于矿浆在脉冲反应器腔内的空化作用，微小气泡不仅进入矿浆而且能够较大程度的富集于目标矿物颗粒上，这正是浮选作业所缺乏的，这种新的现象优化了矿浆气化作用和浮选效率，对于精矿回收率的提升有推动作用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的脉冲充气搅拌装置结构示意图。

图3是储气隔管的剖视示意图。

图4是矿浆分配器的剖视结构示意图。

图中： 1、入料管，2、下冲管，3、脉冲充气搅拌装置，31、上喷嘴，32、脉冲管，33、下喷嘴，34、储气隔管，35、进气孔，36、脉冲室，37、储气室，4、矿浆分配器，41、矿浆分配孔，5、槽体，51、溢流堰，52、导流槽，53、精矿管，54、尾矿管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

参见图1、2、3、4，脉冲浮选机整体结构如图1中所示，包括入料管1、下冲管2、矿浆分配器4、脉冲充气搅拌装置3和槽体5；

其中，槽体5上部为圆柱状下部为锥状，槽体5最上面是一个向上渐缩的圆锥装溢流堰51，溢流堰51的四周有导流槽52倾斜环绕，导流槽52倾斜角度在10~20度之间;导流槽52较低端处向下开孔接管道形成精矿管53；槽体5的底部通过尾矿管54排除尾矿，槽体5各部分之间通过焊接方式连接。

入料管1与外部矿浆泵相连用于给入矿浆；入料管1、上喷嘴31、脉冲管32和下喷嘴33为同轴安装，连接方式是螺栓紧密连接，上喷嘴31、脉冲管32和下喷嘴33构成一个空间，此空间成为脉冲室36。与下喷嘴33下部相连的是储气隔管34，储气隔管34下部四周均匀开有2~6个进气孔35用于管内外空气交换，下冲管2是一个由上到下直径渐缩的圆管，下冲管2上端伸入到储气隔管34内，但顶部不与下喷嘴33接触留有一定空隙；储气隔管34的下端与下冲管36的中部通过螺纹连接，两者之间留有空隙形成储气室37，储气室37与进气孔35和下冲管内部空间相通。矿浆分配器4与下冲管2连通，如图5矿浆分配器4朝上面均匀开有两层共8~16个矿浆分配孔41。脉冲搅拌装置除矿浆分配器4和下冲管2下部位于槽体5内，其余部分位于槽体5的中央上方。

每个反应器配备一台矿浆泵，在射流速度保持在15~25m/s范围内入料管5直径D、上喷嘴31中心喷嘴直径D1、脉冲管32直径D0高度L、下喷嘴33直径D2的大小是由处理量大小决定，但是需满如下条件：

D0/D1<4，L/D<2，D2>D1，D1/D0=0.25~0.3

上喷嘴是倒立锥状孔与一个小圆柱状孔连接而成，圆锥锥角为120~150度起到导流降低流体能量损失的作用;下喷嘴整体是中空的类锥体结构锥角为110~130度，下喷嘴上部锥形突起部分起碰撞体作用与喷孔上端有一个过度角，角度在30~70度利于高速矿浆全部通过下喷嘴。

本发明的工作过程如下：

工作时,将制备好的矿浆由矿浆泵在0.25~0.30MPa的压力下送入入料管1，矿浆进入到入料管1之后由于整流体2的作用,矿浆保持稳定流动减少了涡流作用。沿入料管1矿浆到达上喷嘴31处，上喷嘴31的锥形结构使矿浆在较小阻力情况下进入上喷嘴31的中心喷嘴并完成增压过程。矿浆经过上喷嘴31高速射入由脉冲管32围成的脉冲室中，由于脉冲室内部空腔的独特结构和高速矿浆流的作用，脉冲室内形成了周期性转动的空气涡流，而这个周期性空气涡流使脉冲室内空气压力分布不均匀，进而对高速矿浆流体产生周期性的阻隔作用，最终形成环空流体吸入式脉冲射流。脉冲矿浆流经过下喷嘴33进入到由下冲管36上部围成的混合室，此时矿浆流体速度为15~20m/s之间，高速的矿浆流在混合室内形成了最大负压为0.6~0.8MPa的负压区，负压区的出现使空气由进气孔35大量进入到混合室，而此时进气道35和贮气室的特殊结构使整个吸气过程处于相对稳定的状态。由于高速的脉冲射流对空气的裹卷和剪切作用使空气分散成小气泡而实现矿浆的初步气化，初步气化的矿浆又经过下冲管2处的收放结构作用下使气泡在矿浆中进一步分散并伴有微泡析出，最终形成均匀矿化的微泡。完成气泡矿化的矿浆最后进入矿浆分配器完成浮选过程，精矿泡沫经过溢流堰51进入到导流槽52之中，导流槽52将收集好的精矿产品靠重力流入精矿管53中，而浮选的尾矿经尾矿管54收集之后在进行下一步处理。

Claims (3)

1.一种脉冲喷射式泡沫浮选机,该浮选机包括入料管（1）、下冲管（2）、矿浆分配器（4）、脉冲充气搅拌装置（3）和槽体（5），其特征在于,所述槽体（5）的上部为圆柱状下部为锥状，所述槽体(5)的顶端是一个向上渐缩的圆锥状的溢流堰(51)，所述溢流堰(51)的四周设有导流槽(52)倾斜环绕，所述导流槽(52)倾斜角度在10~20度之间；所述导流槽（52）较低端处向下开孔接管道形成精矿管(53)；所述槽体(5)的底部设置用于排除尾矿的尾矿管（54），所述槽体（5）与溢流堰(51)、导流槽（52）、精矿管(53)和尾矿管（54）通过焊接方式连接；

所述脉冲充气搅拌装置（3）由上喷嘴（31）、脉冲管（32）、下喷嘴（33）、储气隔管（34）和进气孔（35）构成；

其中，所述入料管（1）、上喷嘴（31）、脉冲管(32)和下喷嘴(33)为从上到下依次同轴安装，连接方式是螺栓紧密连接，所述上喷嘴（31）、脉冲管（32）和下喷嘴（33）构成一个空间，此空间成为脉冲室（36）；

所述储气隔管（34）上端与所述下喷嘴（33）的下端连接，所述储气隔管（34）下部四周均匀开有若干用于管内外空气交换的进气孔（35）；

所述下冲管（2）为一个由上到下直径渐缩的圆管，所述下冲管（2）的上端伸入到所述储气隔管（34）内，但顶部不与所述下喷嘴（33）的末端接触留空隙，所述储气隔管（34）的末端与所述下冲管（2）的中部通过螺纹连接，所述储气隔管（34）与所述下冲管（2）之间留有的所述空隙形成储气室（37），所述储气室（37）与进气孔（35）和下冲管内部空间相通；所述下冲管（2）的下端伸入到所述槽体（5）内，所述下冲管（2）的末端与置于所述槽体（5）内中心位置的呈圆饼状的所述矿浆分配器（4）相连通，所述矿浆分配器（4）的上端面均匀开有两层共8~16个矿浆分配孔（41）。

2.根据权利要求1所述的脉冲喷射式泡沫浮选机，其特征在于，所述上喷嘴（31）中央和下喷嘴（33）中央各有一个通孔，所述上喷嘴（31）由倒立锥状孔与一个小圆柱状孔连接而成，其中，倒立锥的锥角为120°~150°;所述下喷嘴（33）整体为中空的类锥体结构，其锥角为110°~130°，所述下喷嘴（33）的上部锥形突起部分与通孔上端有一个过渡角，过渡角的角度为30°~70°。

3.根据权利要求1所述的脉冲喷射式泡沫浮选机，其特征在于，所述入料管（1）的直径为D，所述上喷嘴（31）的喷嘴直径为D1；所述脉冲管（32）的直径为D0、高度为L；所述下喷嘴（33）直径为D2，且D0/D1<4；L/D<2；D2>D1；D1/D0=0.25~0.3。