CN104624391A - 沸腾浮选方法与沸腾浮选床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沸腾浮选方法，按以下步骤进行：第一步骤是将浮选矿浆引入一个容器，该容器的底部具有用于产生微泡的微泡发生装置；第二步骤是使微泡发生装置持续地向上产生气泡流，微泡发生装置处气泡直径为1－300μm；气泡流在上升过程中使矿浆处于沸腾状态，矿物颗粒在上下浮动中与气泡流碰撞而矿化，形成矿化泡沫，矿化泡沫上升到矿浆顶部；第三步骤包括同时进行的两个子步骤；第一子步骤是将矿浆顶部的矿化泡沫收集起来并引出该容器得到精矿；第二子步骤是将未被矿化的矿物颗粒随矿浆引出该容器得到尾矿。本发明还公开了实现上述方法的浮选装置。本发明具有无动力浮选、节约能耗、设备结构简单、易于操作控制、成本低、设备适应性强等优点。

Description

沸腾浮选方法与沸腾浮选床

技术领域

本发明属于矿物加工浮选技术领域，用于金属矿物、非金属矿物的浮选分离过程，也可以用于煤炭精选的浮选分离过程。

背景技术

浮选技术是矿物加工技术中最常用的技术之一，在全球矿物加工技术中应用广泛。浮选技术是基于矿物颗粒与脉石颗粒表面性质的差异，对脉石或者矿物颗粒表面进行疏水处理后，使用气泡的浮力把矿物或者脉石的颗粒浮起来，从而实现脉石与矿物分离。浮选槽作为浮选过程的装备一直是全球矿物加工技术人员的重点研究对象。

传统的浮选装备一般分三种类型，

第一种是机械搅拌充气或者吸气浮选槽，也就是传统浮选槽，此种浮选槽是浮选装备的主流，全球90%的选矿厂仍采用这种传统浮选槽，原因是这种浮选槽属于串联使用的浮选槽，流程设定后操作易于掌握，设备厂家众多价格也相对低廉。此种类型的设备虽然有不少专利，但主流的结构形式仍是采用北京矿冶研究总院的技术。北京矿冶研究总院关于传统浮选槽的专利CN87102140、CN87103290、93118179.8、94100667.0、94218361.4基本上代表传统浮选槽的技术水平，此种浮选槽需要动力装置带动转子运转，把矿浆与气泡的三相混合矿浆吸入，然后与充入的气泡进行剪切混合来完成矿物的矿化过程，这种转子结构的矿浆动能转化率很低，从而导致设备电耗较高，而充入的气泡靠转子剪切弥散，气泡难以很好的分散，浪费了大量的压缩空气，也带来了能耗的增加。

第二种是充气浮选柱，浮选柱是把浮选功能由水平过渡变成了上下放置，大大缩短了选矿流程，但由于浮选柱是由一个槽体来完成全部选矿过程，只能适用于如煤泥精选的简单浮选过程，不太适用于复杂的金属矿物的浮选，浮选柱技术主要以中国矿业大学的专利技术97236893.0 双旋流静态微泡浮选柱以及中南大学的专利技术01145542.X为技术代表。

第三种是短柱微泡浮选槽，此种浮选槽的技术原型源于1984年澳大利亚教授詹姆斯发明的文丘里管吸气矿化的浮选槽，田庄洗煤厂00207259.5、02234471.3专利把该技术发展为微泡快速浮选技术，提高了此种浮选槽的使用效率，孙小宇 201020167495.4 微气泡快速浮选集成机构、 201020108249.1 一种快速浮选集成系统 把该技术发展为集成技术，拓宽了该技术的应用领域， 任逸 201020177313.1 高效自循环浮选槽、201020167521.3 管束式微孔气泡混合器，全面提高了矿物矿化的效率，使得短柱微泡浮选技术日益完善。

以上三种浮选技术各有其优越点，第一种传统的机械搅拌充气浮选槽，其优点是串联流程，操作比较容易，缺点是电耗过高；第二种浮选柱的优点是设备简单投资少，缺点是适应性受限；第三种短柱微泡浮选槽优点是效率高、电耗低，缺点是目前行业的技术认可度不够，技术推广的难度比较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浮选过程无须矿浆循环、节约能耗、结构简单，适用面广且使用寿命较长、易于维护的沸腾浮选方法。

为实现上述目的，本发明的沸腾浮选方法依次按以下步骤进行：

第一步骤是将经过处理的浮选矿浆引入一个容器，该容器的底部具有用于产生微泡的微泡发生装置；

第二步骤是使微泡发生装置持续地向上产生气泡流，微泡发生装置处产生的气泡直径的大小为1－300μm；气泡流在上升过程中使矿浆处于沸腾状态，矿物颗粒在上下浮动中与气泡流碰撞而矿化，形成矿化泡沫，矿化泡沫上升到矿浆顶部；

第三步骤包括同时进行的两个子步骤；第一子步骤是将矿浆顶部的矿化泡沫收集起来并引出该容器，从而得到精矿；第二子步骤是将未被矿化的矿物颗粒随矿浆引出该容器，从而得到尾矿。

本发明的又一目的在于提供一种实现上述沸腾浮选方法的沸腾浮选床。

为实现上述目的，本发明的沸腾浮选床包括长形槽体，沿长度方向，槽体一端连接有进料箱，槽体另一端连接有尾流箱，尾流箱内设有流量控制装置；槽体底部设有微泡发生装置；槽体外壁连接有泡沫溜槽。

所述微泡发生装置为充气沸腾模块，充气沸腾模块的上表面开设有若干由高分子材料制成的微孔束，每个微孔束由多个形状无规则、大小不一的微孔组成，各微孔的孔径均介于1－100μm之间；充气沸腾模块内部设有连通各微孔束的气路；充气沸腾模块连接有通气管，通气管一端与充气沸腾模块内部的气路相连通，另一端连接压缩空气源。

所述槽体顶部沿宽度方向设有泡沫导流槽，泡沫导流槽的一端高于其另一端；泡沫导流槽在槽体的长度方向上间隔设有两个以上；泡沫导流槽较低的一端连接所述泡沫溜槽；

所述多个微孔束呈矩阵点阵式分布或者呈带状分布。

所述充气沸腾模块在槽体底部并排设有两个以上。

所述流量控制装置为高度可以调节的溢流堰板，溢流堰板将尾流箱分隔为两个腔室，分别为进液腔和出液腔，进液腔与所述槽体相连通；出液腔的底壁开设有流出孔。

所述尾流箱底部设有流出孔，所述流量控制装置为安装在流出孔处的针形阀。

本发明的沸腾浮选方法与沸腾浮选床具有如下的优点：

1、浮选过程静态化，与所有的浮选装备相比，没有矿浆循环装置，矿浆与矿物颗粒是在沸腾床上在气流推动下向上呈沸腾运动的，矿物颗粒在充气气流的不断推动中实现矿化，从而取消了矿浆循环装置，实现真正的无动力浮选。由进料箱进入的矿浆在自身压力的作用下，由进料箱进入槽体并流向尾流箱。

2、大幅度节能，由于取消了浮选的动力装置，仅有充气动力消耗，与传统的浮选方法相比，节约了90%以上的能耗；

3、设备结构简单、易于操作控制。由于设备简单，浮选流程可以根据需要任意组合，工厂建设费用大幅度降低。

4、设备适应性强，适合于各种规模的选矿项目，可以实验室小型化，也可以实现大规模的选矿。

5、设备维护简化，使用周期长，减少设备检修量与操作工作量。

附图说明

图1是本发明的沸腾浮选床的结构示意图；

图2是槽体底部的微泡发生装置的一种组合状态图；

图3是多个微孔束呈矩阵点阵式分布时充气沸腾模块的结构示意图；

图4是多个微孔束呈带状分布时充气沸腾模块的结构示意图；

图5是采用溢流堰板时尾流箱的结构示意图；

图6是采用针形阀时尾流箱的结构示意图。

具体实施方式

图1、图5和图6中的箭头方向为该处流体的流动方向。

如图1和图2所示，本发明的沸腾浮选方法依次按以下步骤进行：

第一步骤是将经过药剂处理的浮选矿浆引入一个容器，该容器的底部具有用于产生微泡的微泡发生装置；使用药剂处理浮选矿浆是本领域的常规技术，可以有多种选择，这里不再赘述使用药剂处理浮选矿浆的技术细节。

第二步骤是使微泡发生装置持续地向上产生气泡流，微泡发生装置处产生的气泡的直径大小为1－300μm；气泡流在上升过程中使矿浆处于沸腾状态，矿物颗粒在上下浮动中与气泡流碰撞而矿化，形成矿化泡沫，矿化泡沫上升到矿浆顶部；

第三步骤包括同时进行的两个子步骤；第一子步骤是将矿浆顶部的矿化泡沫收集起来并引出该容器，从而得到精矿；第二子步骤是将未被矿化的矿物颗粒随矿浆引出该容器，从而得到尾矿。

本发明还公开了一种实现上述沸腾浮选方法的沸腾浮选床，包括长形槽体1（即沸腾浮选方法中所述的容器），沿长度方向，槽体1一端连接有进料箱2，槽体1另一端连接有尾流箱3，尾流箱3内设有流量控制装置；

槽体1底部设有微泡发生装置；槽体1顶部沿宽度方向设有泡沫导流槽4，泡沫导流槽4的一端高于其另一端；泡沫导流槽4在槽体1的长度方向上间隔设有两个以上；泡沫导流槽4较低的一端连接有泡沫溜槽5；泡沫溜槽5固定于槽体1外壁。

所述微泡发生装置为板式的充气沸腾模块6，充气沸腾模块6的上表面开设有若干由高分子材料制成的微孔束7，每个微孔束7由多个形状无规则、大小不一的微孔组成，各微孔的孔径均介于1－100μm之间，因而从微孔束7处最初产生的气泡的大小也介于1－100μm之间；气泡从微孔束7处喷出后，在上升的过程中会产生融合、直径变大的现象。充气沸腾模块6内部设有连通各微孔束7的气路（在板式装置内设置气路是本领域技术人员的常规技能，图未示所述气路）；充气沸腾模块6连接有通气管8，通气管8一端与充气沸腾模块6内部的气路相连通，另一端通过压缩空气管道9连接压缩空气源10；压缩空气源10可以为气泵等装置，为现有技术，具体结构不再详述。

所述多个微孔束7呈矩阵点阵式分布或者呈带状分布。

所述微泡发生装置即充气沸腾模块6在槽体1底部并排设有两个以上。

所述流量控制装置既可以为高度可以调节的溢流堰板11，又可以为针形阀15。

流量控制装置为溢流堰板11时，溢流堰板11将尾流箱3分隔为两个腔室，分别为进液腔12和出液腔13，进液腔12与所述槽体1相连通；出液腔13的底壁开设有流出孔14。

流量控制装置为针形阀15时，所述尾流箱3底部设有流出孔14，所述流量控制装置为安装在流出孔14处的针形阀15。针形阀15为现有技术，其具体结构不再详述。

    其中，微孔束7是由高分子材料制成，因而微孔具有弹性，孔径会随充气压力的变化而变化，不充气时微孔会部分闭合从而防治矿物颗粒堵塞微孔。

    工作时，混有浮选药剂的浮选矿浆经进料箱2进入本发明的沸腾浮选床，矿浆在充气沸腾模块6产生的气流扰动下，矿物颗粒呈现沸腾悬浮状态。充气沸腾模块6上有多个微孔束7，微孔束7在充气沸腾模块6上的排列方式有条状、矩阵点状等；微孔束7是由微孔孔径为1-100μm的很多微孔形成；充气沸腾模块6上的微孔束7是由高分子材料制成；充气沸腾模块6上有通气管8与外部压缩空气管道9相连接；矿物颗粒与充气沸腾模块6产生的扰动气流相碰撞时实现矿物的矿化，从而形成矿化泡沫，矿化泡沫不断上升到槽体1的顶部，然后经过泡沫导流槽4流入到泡沫溜槽5作为精矿排出槽体1外。脉石和未经矿化的矿物颗粒在充气沸腾模块6产生的气流扰动下以及矿浆的自身压力下不断向尾流箱3方向涌动，最后从尾流箱3排出作为尾矿。尾流箱3一般有两种形式，一种是通过调节液位溢流堰板11的高度来实现对浮选矿浆液位与泡沫层厚度的调整，另一种是调节尾流箱3底部的针形控制阀的开度来实现。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。如，泡沫导流槽4不是必须的，当槽体宽度不大于1500mm时，就可以不设置导流槽，从槽子的一边溢流或者机械加刮泡板也可以。当槽体比较宽时，应设置导流槽，更宽时，应设置可以双向流动的导流槽。

Claims (7)

1. 沸腾浮选方法，其特征在于依次按以下步骤进行：

第一步骤是将经过处理的浮选矿浆引入一个容器，该容器的底部具有用于产生微泡的微泡发生装置；

第二步骤是使微泡发生装置持续地向上产生气泡流，微泡发生装置处产生的气泡直径的大小为1－300μm；气泡流在上升过程中使矿浆处于沸腾状态，矿物颗粒在上下浮动中与气泡流碰撞而矿化，形成矿化泡沫，矿化泡沫上升到矿浆顶部；

第三步骤包括同时进行的两个子步骤；第一子步骤是将矿浆顶部的矿化泡沫收集起来并引出该容器，从而得到精矿；第二子步骤是将未被矿化的矿物颗粒随矿浆引出该容器，从而得到尾矿。

2.实现权利要求1中所述沸腾浮选方法的沸腾浮选床，其特征在于：包括长形槽体，沿长度方向，槽体一端连接有进料箱，槽体另一端连接有尾流箱，尾流箱内设有流量控制装置；槽体底部设有微泡发生装置；槽体外壁连接有泡沫溜槽；

所述微泡发生装置为充气沸腾模块，充气沸腾模块的上表面开设有若干由高分子材料制成的微孔束，每个微孔束由多个形状无规则、大小不一的微孔组成，各微孔的孔径均介于1－100μm之间；充气沸腾模块内部设有连通各微孔束的气路；充气沸腾模块连接有通气管，通气管一端与充气沸腾模块内部的气路相连通，另一端连接压缩空气源。

3.根据权利要求2所述的沸腾浮选床，其特征在于：

所述槽体顶部沿宽度方向设有泡沫导流槽，泡沫导流槽的一端高于其另一端；泡沫导流槽在槽体的长度方向上间隔设有两个以上；泡沫导流槽较低的一端连接所述泡沫溜槽。

4.根据权利要求3所述的沸腾浮选方法与沸腾浮选床，其特征在于：所述多个微孔束呈矩阵点阵式分布或者呈带状分布。

5.根据权利要求4所述的沸腾浮选床，其特征在于：所述充气沸腾模块在槽体底部并排设有两个以上。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的沸腾浮选床，其特征在于：所述流量控制装置为高度可以调节的溢流堰板，溢流堰板将尾流箱分隔为两个腔室，分别为进液腔和出液腔，进液腔与所述槽体相连通；出液腔的底壁开设有流出孔。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的沸腾浮选床，其特征在于：所述尾流箱底部设有流出孔，所述流量控制装置为安装在流出孔处的针形阀。