CN104841571A - 一种新型浮选柱及其浮选方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型浮选柱及其浮选方法，该浮选柱包括柱体和搅拌发泡矿化装置，所述搅拌发泡矿化装置包括一端封闭一端开口的壳体和设在壳体内部的搅拌机构，壳体设在柱体底部外侧其开口端与柱体连通，壳体内部通过管道分别与空气、调浆搅拌桶和柱体底部的循环矿浆出口连通；该浮选柱的浮选方法为：搅拌机构运动产生负压，空气、循环矿浆以及调浆搅拌桶内矿浆与药剂的混合流体被吸入壳体内部，空气在壳体内在搅拌机构作用下形成气泡，气泡与矿浆内的疏水矿粒充分碰撞形成矿化气泡，然后被输送到柱体内部进行静态浮选分离。本发明能保证气泡进入柱体内部之前就具有足够紊态矿化强度，能避免管路堵塞，具有良好的静态分选环境。

Description

一种新型浮选柱及其浮选方法

技术领域

本发明涉及一种新型浮选柱，适用于胶磷矿等细粒矿物颗粒的浮选。

背景技术

浮选是一种根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，从矿石中分离有用矿物的技术方法。矿石性质不同，宜采用的浮选装置和方法也不尽相同，以胶磷矿为例，胶磷矿浮选具有以下特点：1)胶磷矿含磷矿物呈“胶状”非品质细粒集合体与杂质矿物紧密共生，磨矿细度要很细才能使它们单体解离，细粒矿物质量小、动量低，浮选过程难以与气泡发生有效碰撞，需要有较强的紊流条件促进气泡矿化过程；2)胶磷矿浮选均采用脂肪酸类捕收剂，这类药剂溶解分散性差，与矿物的作用速度慢，所需浮选时间长，中矿(品位介于精矿与尾矿间，需进一步处理的选矿中间产品)循环量大；3)胶磷矿浮选泡沫产品量较大，产率一般为40％～70％，这就意味着浮选气泡需要负载的矿量大，气泡矿化速度对浮选效果的影响十分明显。综上可知：胶磷矿浮选要求气泡矿化区的小气泡要多，气泡与矿粒相互碰撞接触的比表面积要大，矿化速度要快，以缩短浮选时间，同时分选区必须有较好的静态分选环境，以提高细粒矿物的分选精度。

现有的浮选设备主要有机械搅拌式浮选机和浮选柱两种。

机械搅拌式浮选机是最常用的浮选设备，其原理是借助浮选槽内搅拌装置的高速旋转来产生浮选所需要的气泡，并促使气泡与浮选目的矿物碰撞矿化，进而上浮实现与杂质矿物的分离；其特点是发泡、矿化和分选过程均在浮选槽内。但是机械搅拌式浮选机存在以下问题：为了产生更多的细小气泡，增大气泡与目的矿物碰撞矿化的机率与动能，需要浮选机有较快的转速，而为了保证细粒矿物有较好的静态分选环境，又要求浮选机转速要低，充气量要小，这对于细粒矿物的浮选而言是一种互相矛盾而无法解决的问题。

如图1所示为现有的浮选柱，包括柱体、调浆搅拌桶、循环泵和射流发泡器，调浆搅拌桶用于将药剂和矿浆混合，并向柱体上端输入矿浆，矿浆自上而下流入矿化区并与上升的气泡相遇，疏水矿粒在自身重力和动能的作用下与细小气泡碰撞使气泡矿化，没有附着在气泡上的矿粒随着矿浆流到柱体底部形成循环矿浆，柱体的底部设有出口，循环矿浆在出口处被循环泵泵入入射流气泡发生器；如图2所述为典型的浮选柱中射流气泡发生器，循环矿浆被泵入射流气泡发生器中，当矿浆经喷嘴射入喉管时，射流产生的负压将空气通过吸入室吸入，在喉管中与矿浆混合，进入扩散管后因压力陡然降低空气析出或受矿浆的剪切挤压形成细小气泡；细小气泡从柱体下端进入柱体内部，细小气泡向上到达矿化区与矿浆相遇并与疏水矿粒碰撞被矿化；分选后精矿从柱体上端排出，尾矿从底端排出。

浮选柱结构简单、处理能力大、占地面积小、投资成本低、建设周期短，浮选柱容易产生细粒矿物浮选所需的细小气泡和创造良好的静态分选环境，在处理细粒物料方面具有比较大的发展空间，但是现有的浮选柱存在以下问题：1)对于胶磷矿这类可溶性盐类矿物而言，矿浆中溶解的矿物组份很容易发生结钙现象，气泡发生器中管道(尤其是喉管)的截面较小，容易造成管路堵塞，影响设备正常运行；2)气泡和矿浆的碰撞过程完全靠自身的重力和动能，不像浮选机可以有机械搅拌增进碰撞，所以其紊态矿化作用相对较弱，为使气泡有充分的时间矿化，往往需要有足够的矿化区高度，不利于胶磷矿的浮选，增加了制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型浮选柱及其浮选方法，该浮选柱能保证气泡进入柱体内部之前就具有足够紊态矿化强度、浮选效率高，能避免管路堵塞、具有良好的静态分选环境。

本发明采用技术方案如下：

一种新型浮选柱，包括柱体和搅拌发泡矿化装置，所述搅拌发泡矿化装置包括一端封闭一端开口的壳体和设在壳体内部的搅拌机构，壳体设在柱体底部外侧其开口端与柱体连通，壳体内部通过管道分别与空气、调浆搅拌桶和柱体底部的循环矿浆出口连通。

采用该新型浮选柱的浮选方法包括如下步骤：搅拌机构运动产生负压，空气、循环矿浆以及调浆搅拌桶内矿浆与药剂的混合流体被吸入壳体内部，空气在壳体内在搅拌机构作用下形成气泡，气泡与矿浆内的疏水矿粒充分碰撞形成矿化气泡，然后被输送到柱体内部进行静态浮选分离。

作为本发明的进一步改进，所述的搅拌机构包括转子和定子，所述转子为一根带有搅拌叶片的转轴，所述的搅拌叶片沿轴向等距离的固定在转轴上，所述定子为等距离固定在壳体上的导向叶片，每组导向叶片均处于两组相邻搅拌叶片之间，转轴经过密封机构与壳体外部的电机连接。

作为本发明的进一步改进，空气和矿浆进入壳体内部的入口位于转轴上所有搅拌叶片的上游。

作为本发明的进一步改进，所述壳体的内部呈圆筒状，所述搅拌叶片和导向叶片绕转轴对称排列。

本发明的有益效果是：

(1)本发明用搅拌发泡矿化装置替代原有的循环泵和射流气泡发生器，工作时，转子高速转动并在定子和转子之间产生负压，空气和矿浆被吸入壳体内部，空气经过多对搅拌叶片和导向叶片之间的搅拌剪切被切割形成大量浮选所需的细小气泡，气泡与疏水矿粒在搅拌作用下充分碰撞形成矿化气泡，矿化气泡排入柱体内部实现静态浮选分离。

(2)本发明不采用射流气泡发生器，不存在喉管，管路截面大，因而不存在管路容易堵塞的问题，更适合用于胶磷矿浮选。

(3搅拌机构高速转动，通过多组搅拌叶片和导向叶片的作用形成多级强紊流场，气泡与疏水矿粒的碰撞动能大，矿化速度很快，单位时间内浮选泡沫负载的矿量大。

(4)气泡在壳体内部充分紊态矿化，然后进入浮选柱中静态分选，属真正意义的“紊态矿化和静态分选”过程，可以克服在同一浮选装置中既要求“紊态矿化”又要求“静态分选”这一互相矛盾的问题。

(5)气泡矿化过程不发生在柱体内部，省去了常规浮选柱中的捕集区高度，用矮浮选柱即可满足浮选要求，不仅可以减少安装空间，也便于设备的操作和控制。

附图说明

图1是现有浮选柱的结构示意图。

图2是现有浮选柱中射流气泡发生器的结构示意图。

图3是本发明的结构示意图。

图4是本发明中搅拌发泡矿化装置的结构示意图。

图中：1-柱体；2-射流发泡器；3-循环泵；4-调浆搅拌桶；5-喷嘴；6-吸入室；7-喉管；8-扩散管；9-搅拌发泡矿化装置；10-电机；11-进浆管；12-进气管；13-壳体；14-搅拌叶片；15-导向叶片；16-转轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示为现有的浮选柱，包括柱体1、调浆搅拌桶4、循环泵3和射流发泡器2，调浆搅拌桶4用于将药剂和矿浆混合，并向柱体1上端输入矿浆，矿浆自上而下流入矿化区并与上升的气泡相遇，疏水矿粒在自身重力和动能的作用下与细小气泡碰撞使气泡矿化，没有附着在气泡上的矿粒随着矿浆流到柱体1底部形成循环矿浆，柱体1的底部设有出口，循环矿浆在出口处被循环泵3泵入入射流气泡发生器；如图2所述为现有浮选柱中射流气泡发生器，包括依次连通的喷嘴5、喉管7和扩散管8，喷嘴5和喉管7的连接处套有吸入室6，吸入室6外侧与空气连通、内侧与喉管7连通，循环矿浆被泵入射流气泡发生器的喷嘴5中，当循环矿浆从喷嘴5射入喉管7时，射流产生的负压将空气通过吸入室6吸入，在喉管7中与矿浆混合，进入扩散管8后因压力陡然降低空气析出或受矿浆的剪切挤压形成细小气泡；细小气泡从柱体1下端进入柱体1内部，细小气泡向上到达矿化区与矿浆相遇并与疏水矿粒碰撞被矿化；分选后精矿从柱体1上端排出，尾矿从底端排出。

如图3和图4所示，一种新型浮选柱，包括柱体1和搅拌发泡矿化装置9，所述搅拌发泡矿化装置9包括一端封闭一端开口的壳体13和设在壳体13内部的搅拌机构，壳体13设在柱体1底部外侧其开口端与柱体1连通(壳体13的开口端通过法兰和柱体1连接并密封)，壳体13内部通过管道分别与空气、调浆搅拌桶4和柱体1底部的循环矿浆出口连通(壳体13上设有进气管12和进浆管11；进气管12一端与壳体13内部连通、另一端与外部空气连通；进浆管11一端与壳体13内部连通、另一端分别与调浆搅拌桶4和柱体1底部的循环矿浆出口连通)。

采用该新型浮选柱的浮选方法包括如下步骤：壳体13内部的搅拌机构运动产生负压，空气、循环矿浆以及调浆搅拌桶4内与浮选药剂混合的矿浆被吸入壳体13内部，空气在壳体13内在搅拌机构作用下形成气泡，气泡与矿浆内的疏水矿粒充分碰撞形成矿化气泡，矿化气泡排入柱体1内部进行静态浮选分离。本发明的浮选方法在气泡进入柱体1内部之前就已充分矿化，效率高。

本发明不采用射流气泡发生器，不存在喉管7，管路截面大，因而不存在管路容易堵塞的问题，更适合用于胶磷矿浮选。气泡在壳体13内部充分紊态矿化，然后进入浮选柱中静态分选，属真正意义的“紊态矿化和静态分选”过程，可以克服在同一浮选装置中既要求“紊态矿化”又要求“静态分选”这一互相矛盾的问题。气泡矿化过程不发生在柱体1内部，省去了常规浮选柱中的捕集区高度，用矮浮选柱即可满足浮选要求，不仅可以减少安装空间，也便于设备的操作和控制。

在本发明中，搅拌机构的作用是产生负压、产生细小气泡以及使气泡充分矿化以及输送物料，能够实现这些功能的搅拌机构有很多种，如负压泵和真空泵等，这些泵体结构均能产生负压，吸入空气和输送矿浆，空气经过挤压后形成气泡，在搅拌状态下，气泡和疏水矿粒均能充分碰撞矿化，但是上述机构由于没有本实施例中的多级转子和定子系统，难以产生足够多的细小气泡和使气泡充分矿化。。如图4所示，在本实施例中，所述的搅拌机构包括转子和定子，所述转子为一根带有搅拌叶片14的转轴16，所述的搅拌叶片14沿轴向等距离的固定在转轴16上，所述定子为等距离固定在壳体13上的导向叶片15，每组导向叶片15均处于两组相邻搅拌叶片14之间，转轴16经过密封机构与壳体13外部的电机10连接。如图4所示，空气和矿浆进入壳体13内部的入口(即进气管12和进浆管11与壳体13内部连通的一端开口)位于转轴16上所有搅拌叶片14的上游。

搅拌机构高速转动，通过多组搅拌叶片14和导向叶片15的作用形成多级强紊流场，气泡与疏水矿粒的碰撞动能大，矿化速度很快，单位时间内浮选泡沫负载的矿量大。

在本发明中，所述壳体13的内部呈圆筒状，所述搅拌叶片14和导向叶片15绕转轴16对称排列。上述设置有助于产生细小气泡，使气泡充分矿化，同时起输送矿浆的作用。

本发明的原理是：

本发明用搅拌发泡矿化装置9替代原有的循环泵3和射流气泡发生器，工作时，转子高速转动并在定子和转子之间产生负压，空气和矿浆被吸入壳体13内部，空气经过多组搅拌叶片14和导向叶片15之间的搅拌剪切被切割形成大量浮选所需的细小气泡，气泡与疏水矿粒在搅拌作用下充分碰撞形成矿化气泡，然后被输送到柱体1内部实现静态浮选分离得到泡沫产品(为精矿，从柱体1上端排出)和底流产品(为尾矿，从底端排出)，部分中矿则与矿浆一起被再吸入到搅拌发泡矿化装置9中成为循环矿浆。

本发明的浮选柱适用于细粒矿物颗粒的浮选，以胶磷矿浮选为例，目前，最常用的胶磷矿浮选设备为机械搅拌式浮选机(由于管道易于堵塞、紊态矿化作用相对较弱等原因，采用现有的浮选柱浮选胶磷矿效率较低，故采用较少)，本发明的浮选柱与目前最常用的机械搅拌式浮选机浮选分离的指标相比，分选效率可提高2.68％～3.35％，效果比较显著。下面是采用本发明的浮选柱与采用目前最常用的机械搅拌式浮选机进行胶磷矿浮选分离的几组对比试验。

实例1：用本发明的浮选柱反浮选贵州瓮安高镁磷矿，在原矿含P₂O₅23.15％、MgO 5.21％的条件下，经一次反浮选可获得含P₂O₅30.07％的磷精矿，P2O5回收率可达到87.69％。与相似条件下用浮选机的分选指标对比，磷精矿P₂O₅品位提高了0.42％，回收率提高了7.85％，捕收剂用量降低20％。相关浮选分离结果见表1。

表1瓮安磷矿浮选对比试验结果

实例2：用本发明的浮选柱反浮选湖北神龙架高镁磷矿，在原矿含P₂O₅23.37％、MgO5.83％的条件下，采用单一反浮选工艺，可获得磷精矿P₂O₅品位31.74％，P2O5回收率86.09％的浮选指标。与相似条件下用浮选机的分选指标对比，P₂O₅品位提高了1.03％，回收率提高了5.14％，捕收剂用量降低20％。相关浮选分离结果见表2。

表2神龙架磷矿浮选对比试验结果

试验研究表明，影响本发明浮选柱浮选性能的主要设备参数是其转速、循环矿浆流量和充气量，浮选磷矿的矿石性质不同，所需的设备参数也不相同。表3列出了本发明浮选柱主要设备参数相应的测试结果。

表3本发明浮选柱主要设备参数一览表

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型浮选柱，其特征在于：包括柱体和搅拌发泡矿化装置，所述搅拌发泡矿化装置包括一端封闭一端开口的壳体和设在壳体内部的搅拌机构，壳体设在柱体底部外侧其开口端与柱体连通，壳体内部通过管道分别与空气、调浆搅拌桶和柱体底部的循环矿浆出口连通。

2.如权利要求1所述的一种新型浮选柱，其特征在于：所述的搅拌机构包括转子和定子，所述转子为一根带有搅拌叶片的转轴，所述的搅拌叶片沿轴向等距离的固定在转轴上，所述定子为等距离固定在壳体上的导向叶片，每组导向叶片均处于两组相邻搅拌叶片之间，转轴经过密封机构与壳体外部的电机连接。

3.如权利要求2所述的一种新型浮选柱，其特征在于：空气和矿浆进入壳体内部的入口位于转轴上所有搅拌叶片的上游。

4.如权利要求2所述的一种新型浮选柱，其特征在于：所述壳体的内部呈圆筒状，所述搅拌叶片和导向叶片绕转轴对称排列。

5.一种新型浮选柱的浮选方法，其特征在于：包括如下步骤，搅拌机构运动产生负压，空气、循环矿浆以及调浆搅拌桶内矿浆与药剂的混合流体被吸入壳体内部，空气在壳体内在搅拌机构作用下形成气泡，气泡与矿浆内的疏水矿粒充分碰撞形成矿化气泡，然后被输送到柱体内部进行静态浮选分离。