CN105728201B - 一种煤泥水浮选药剂汽化装置及其汽化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种煤泥水浮选药剂汽化装置及其汽化方法，包括药剂桶，所述药剂桶通过电控阀Ⅰ、高压泵、电控阀Ⅱ、喷嘴依次连通至汽化容器；所述汽化容器在容器上端连接有电热管，在电热管上设置有用于收集汽化药剂的电控阀Ⅲ，且汽化容器上设有对容器内部温度、压力进行监测的温度监测装置、压力监测装置；所述汽化容器还连接有通向药剂桶的抽真空管路。汽化容器包括设置在容器内部的多个电热板，电热板的加热温度设为由上往下逐渐增高；电热管上在电控阀Ⅲ的出口处还设有流量监测装置。本装置还设有与监测装置、电控阀、电热管、高压泵、真空泵、电热板电连接的控制系统。本发明装置结构简单、运行稳定、充分提高了药剂与煤泥水的接触面积。

Description

一种煤泥水浮选药剂汽化装置及其汽化方法

技术领域

本发明属于煤泥水浮选技术领域，具体涉及一种煤泥水浮选药剂汽化装置及其汽化方法。

背景技术

煤泥水是煤炭在分选加工过程中所产生的介质用水，煤泥水是煤炭工业的主要污染源之一，煤泥水处理系统的主要任务和目的是从数量庞大的煤泥水中回收不同品质的细粒产品和适合选煤厂的循环用水，实现洗水闭路循环，排放时能否符合环境保护的要求，将严重影响着选煤厂经济及社会效益。因此，煤泥水处理是选煤厂生产工艺中非常重要的一个环节。

目前浮选工艺中多采用改善煤粒表面疏水性的捕收剂和降低气液界面张力的起泡剂进行药剂添加；中国专利文献CN 103736599A公开了一种乳化装置，该装置包括一混合泵、一水源、一进水调节器、一进气调节器及以乳化器，该乳化器包含一壳体，其内部空间被一具有狭孔的隔板隔成一前室和一后室，气水混合体经过狭孔时因气穴作用形成乳化状态，因乳化作用使药剂高度分散，形成雾状气溶胶，增加浮选药剂乳状液的稳定性，使其不形成大油滴，从而提高药剂与矿浆的接触面积，增加矿物的可浮选性，提高浮选产率，该装置应用在浮选中将大大提高矿浆预处理的效果，但是该装置容易堵塞狭缝，影响乳化效果，且该装置需要调节控制空气与水形成高压饱和气液，不能达到稳定的操作效果。

因此，本领域技术人员亟需提供一种结构简单、运行稳定、充分提高药剂与矿浆中颗粒的接触面积、有效提高煤泥水预处理效果的煤泥水浮选药剂汽化装置，及该装置进行汽化的方法。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种结构简单、运行稳定、充分提高药剂与矿浆中颗粒的接触面积的煤泥水浮选药剂汽化装置及该装置进行汽化的方法。

为实现上述目的之一提供一种煤泥水浮选药剂汽化装置，本发明采用了以下技术方案：

一种煤泥水浮选药剂汽化装置，包括药剂桶，所述药剂桶通过电控阀Ⅰ、高压泵、电控阀Ⅱ、喷嘴依次连通至汽化容器；所述汽化容器在容器上端连接有电热管，在电热管上设置有用于收集汽化药剂的电控阀Ⅲ，且汽化容器上设有对容器内部温度、压力进行监测的温度监测装置、压力监测装置；所述汽化容器还连接有通向药剂桶的抽真空管路。

优选的，所述汽化容器包括设置在容器内部的多个电热板，此多个电热板的固定端均设置在容器的器壁上，电热板的悬伸端呈倾斜状向下设置；多个电热板的悬伸端彼此交错布置并构成药剂流动通道。

进一步的，所述电热板的加热温度设为由上往下逐渐增高。

进一步的，所述抽真空管路包括与汽化容器底部依次连通的电控阀Ⅳ、真空泵，所述真空泵通过管道通往药剂桶。

进一步的，所述电热管上在电控阀Ⅲ的出口处还设有流量监测装置。

进一步的，所述药剂桶上设置有液位监测装置。

进一步的，本装置还设有控制系统，所述控制系统与温度监测装置、压力监测装置、液位监测装置、电控阀Ⅰ、电控阀Ⅱ、电控阀Ⅲ、电控阀Ⅳ、电热管、高压泵、真空泵、电热板电连接。

本发明的目的之二是提供一种上述煤泥水浮选药剂汽化装置的汽化方法，包括如下汽化步骤：

S1、通过控制系统关闭电控阀Ⅱ、电控阀Ⅲ，打开电控阀Ⅳ、真空泵，此时汽化容器内将被抽成真空，电热板和电热管均开始加热、并始终处于加热状态；

S2、温度监测装置和压力监测装置始终处于工作状态，当压力监测装置监测到压力值达到药剂最佳汽化压力时，关闭真空泵、关闭电控阀Ⅳ，打开电控阀Ⅰ和电控阀Ⅱ，打开高压泵，药剂由高压泵经喷嘴高速喷入汽化容器中在负压高温作用下汽化；部分药剂将仍处于液态并聚集于电热板上，沿着电热板流动，电热板处于高温使药剂继续汽化；待温度和压力上升至临界值时，关闭高压泵、关闭电控阀Ⅰ和电控阀Ⅱ、打开电控阀Ⅲ，汽化药剂将沿着电热管流出，进入下一级作业；

S3、未完成汽化的药剂聚集于汽化容器的底部，待流量监测装置监测到流量趋于零时，关闭电控阀Ⅲ、打开电控阀Ⅳ和真空泵，液态的药剂将被抽回药剂桶，汽化容器将再次被抽成真空；

S4、重复循环上述S1～S3的步骤。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明通过控制系统使电热板和电热管加热(并始终处于加热状态)，温度检测装置和压力监测装置始终处于工作状态，当压力监测装置监测到压力值达到药剂最佳汽化压力时，控制药剂由高压泵经喷嘴高速喷入汽化容器，由于负压高温作用，药剂将很快汽化，由于无法保证药剂100％汽化，部分药剂将仍处于液态，并聚集于电热板上，沿着电热板流动，电热板处于高温，能使药剂继续汽化，此时监测温度和压力值，待温度和压力上升至临界值时，关闭高压泵、关闭电控阀Ⅱ、打开电控阀Ⅳ，汽化药剂将沿着电热管流出装置，进入下一级作业，未完成汽化的药剂聚集于汽化容器的底部，待流量监测装置监测到流量趋于零时，关闭电控阀Ⅳ、打开电控阀Ⅱ和真空泵，液态的药剂将被抽回药剂桶，汽化容器将再次被抽成真空，如此循环直至药剂被完全汽化，进入下级作业。

药剂汽化相比于乳化以及其他常规液态药剂最大的优点在于：将药剂汽化后，药剂的分散性非常好，比表面积大幅增大，药剂与矿浆中颗粒接触更均匀更充分。本发明的一大亮点在于“将药剂由喷嘴喷出，起到预先雾化的作用，同时装置内呈负压状态，加强了药剂的雾化作用，雾化后的药剂吸热更均匀，汽化效率大大提高。”

本发明结构设计简单，药剂充分汽化将有效提高药剂与煤泥水接触面积、从而能够显著提高煤泥水预处理效果。

2)、本发明中多个电热板的悬伸端彼此交错布置并构成药剂流动通道，加大了药剂的运动距离，且电热板温度按由上往下顺序逐渐增高，使药剂有足够时间被充分汽化，为本发明在煤泥水中的预处理效果提供了有效的保证。

3)、本发明可通过控制系统实现药剂汽化过程的自动化，具体的，当压力监测装置监测到容器内压力值达到药剂最佳汽化压力时，开始汽化过程；待流量监测装置监测到流量趋于零时，剩余液态的药剂将被抽回药剂桶；当液位监测装置监测到药剂较少时，自动补加药剂；控制系统的设置大大提高了本发明的处理效率，节省了人力。

附图说明

图1为本发明药剂汽化装置的结构简示图。

图2为实施例中药剂空气混合装置的结构简示图。

图3、5分别为实施例中两种不同煤泥水预先分级装置的结构简示图。

图4为图3中单个筒体的俯视图。

图6为图5的左视图。

图7为实施例中气泡发生装置的结构简示图。

图8为实施例中浮选工艺的流程图。

图中标注符号的含义如下：

A-药剂汽化装置

A10-药剂桶 A100-液位监测装置 A11-电控阀Ⅰ A12-高压泵

A13-电控阀Ⅱ A14-喷嘴 A20-汽化容器 A200-电热板

A21-电热管 A22-电控阀Ⅲ A23-温度监测装置 A24-压力监测装置

A25-流量监测装置 A26-电控阀Ⅳ A27-真空泵

B-药剂空气混合装置 B10-进药管 B11-进气管 B12-隔板

C-煤泥水预先分级装置 C1-筒体 C2-入料管 C3-连接管

C4-气泡发生装置 C40-空心管 C400-气孔 C5-底流管

C6-排料阀 C7-排出管 C8-空心圆柱形隔板

C10—入料槽 C20—单元池 C21—导流板 C22—整流管束

C23—池底 C24—排料管 C25—内侧池壁 C26—外侧池壁

C27—入流区域 C28—出流区域 C30—汇流池

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

煤泥水浮选装置

一种煤泥水浮选装置，包括药剂汽化装置A、药剂空气混合装置B、煤泥水预先分级装置C及浮选设备；

本发明药剂汽化装置A

如图1所示，所述药剂汽化装置A包括包括药剂桶A10，所述药剂桶A10通过电控阀ⅠA11、高压泵A12、电控阀ⅡA13、喷嘴A14依次连通至汽化容器A20；所述汽化容器A20在容器上端连接有电热管A21，在电热管A21上设置有用于收集汽化药剂的电控阀ⅢA22，且汽化容器A20上设有对容器内部温度、压力进行监测的温度监测装置A23、压力监测装置A24；所述汽化容器A20还连接有通向药剂桶A10的抽真空管路。

具体的，所述汽化容器A20包括设置在容器内部的多个电热板A200，此多个电热板A200的固定端均设置在容器的器壁上，电热板A200的悬伸端呈倾斜状向下设置；多个电热板A200的悬伸端彼此交错布置并构成药剂流动通道；且所述电热板A200的加热温度设为由上往下逐渐增高。

所述抽真空管路包括与汽化容器A20底部依次连通的电控阀ⅣA26、真空泵A27，所述真空泵A27通过管道通往药剂桶A10，所述药剂桶A10上设置有液位监测装置A100；所述电热管A21上在电控阀ⅢA22的出口处还设有流量监测装置A25；

本装置还设有控制系统，所述控制系统与温度监测装置A23、压力监测装置A24、液位监测装置A100、电控阀ⅠA11、电控阀ⅡA13、电控阀ⅢA22、电控阀ⅣA26、电热管A21、高压泵A12、真空泵A27、电热板A200电连接。

药剂空气混合装置B

如图2所示，所述药剂空气混合装置B包括互连以形成汇流的进药管B10及进气管B11，电热管A21输出端连通至进药管B10；形成汇流的进药管B10及进气管B11的输出端连通至所述煤泥水预先分级装置C，进行分级浮选后流入浮选设备。

进药管B10及进气管B11的汇流段设有多根隔板B12，隔板B12的悬伸端呈倾斜状向下设置；多根隔板B12的悬伸端彼此交错布置并构成汽化药剂与空气的混合流动通道。

煤泥水预先分级装置C

如图3、4所示，为第一种实施方式：所述煤泥水预先分级装置C包括串联的多个筒体C1，第一级筒体C1上端沿切线方向设有入料管C2，多个筒体C1之间通过顶端的连接管C3相连，末级筒体顶端沿切向设有排出管C7；任一筒体C1下端均设有气泡发生装置C4、在气泡发生装置C4下侧的底端均连接有底流管C5及排料阀C6；形成汇流的进药管B10及进气管B11的输出端连通至气泡发生装置C4。

所述筒体C1之间连接管C3的首端、尾端分别沿煤泥水的流出方向、流入方向设置；如图7所示，所述气泡发生装置C4设为多根呈网状交织、且互相连通的空心管C40，在空心管C40上向面均匀布设有气孔C400；

所述筒体C1的直径由第一级向后逐级减小，所述筒体C1中安装有若干同心的空心圆柱形隔板C8；相应的，所述空心圆柱形隔板C8的数量由第一级向后逐级减少，气孔C400孔径根据筒体相应调整(本实施例中气孔孔径自第一级筒体向后逐级减小)。

该实施方式使得煤泥水由筒体C1上端切线方向以一定速度给入，使煤泥水在筒体C1内形成旋转流场，颗粒由筒体C1上部呈螺旋路径向下运动，由于离心力作用，等沉比小的颗粒将向中心运动。由于入料速度大于底流速度，筒体C1内必然可产生上升水流，颗粒的下落过程可看作处于“逆流”中运动：其中，粒度特大的颗粒沿着筒壁呈螺旋状向下运动；其余颗粒的运动可分为两种，一部分颗粒干扰沉降速度大于上升水流速度，此部分颗粒一边逐渐向中心运动，同时向下沉降至筒体C1底部，通过底流管C5排出筒体；另一部分颗粒干扰沉降速度小于上升水流速度，此部分颗粒一边逐渐向中心运动，同时向上运动至筒体C1顶部，由切向安装的连接管C3流入下一筒体。

由药剂汽化装置A和药剂空气混合装置B制得的混合气体由筒体C1下端气泡产生装置C4进入筒体C1，并形成气泡群迅速上浮，由于煤泥水旋转形成的离心力场作用，气泡主要集中在筒体C1轴向中心线附近。而轴向中心线附近主要分布的是“其余颗粒”，“其余颗粒”中干扰沉降速度小于水流速度的颗粒仍然“向中心、向上”运动，而干扰沉降速度大于水流速度的颗粒在“向中心、向下”运动的同时，将与气泡发生碰撞和粘附，一部分细泥颗粒将粘附在气泡上上浮至顶端，进入下一筒体。

从而本发明中所有串联的筒体C1中最后一级筒体C1顶部排出的物料必定是灰分较高的细泥，底流排出的物料是经过优化的某粒级煤泥，同时对煤泥水进行了粒级分级和强化脱泥。

如图5、6所示(图5仅画出了左半部分池体，右半部分与之对称并未画出)，为第二种实施方式：所述煤泥水预先分级装置C包括多个同心设置的、环状的单元池C20，每个单元池C20的内侧池壁C25均构成相邻单元池C20的外侧池壁C26；位于最内侧的单元池C20的内部设有筒状的汇流池C30；

每一个所述单元池C20中均设置有环状的导流板C21，导流板C21与其所在的单元池C20同心设置，且导流板C21将单元池C20分隔为入流区域C27和出流区域C28，所述入流区域C27与所述出流区域C28通过导流板C21底端的空缺部相连通；

自最外侧单元池C20即第一级单元池至汇流池，池顶高度依次降低；

最外侧单元池C20的上端部设有入料槽C10，每一个所述单元池C20的底部和汇流池C30的底部均设有排料管C24，任一单元池C20底部均设有如上所述的气泡发生装置C4、形成汇流的进药管B10及进气管B11的输出端连通至所述气泡发生装置C4(如图7所示，所述气泡发生装置C4设为多根呈网状交织、且互相连通的空心管C40，在空心管C40上向面均匀布设有气孔C400，气孔C400孔径根据池体大小相应调整，本实施例中气孔孔径自第一级池体向后逐级增大)。

任一个单元池C20的排料管C24均设置在此单元池C20的出流区域C28一侧，且每一个所述单元池C20的池底C23标高自其外侧池壁C26至排料管C24一侧均逐渐降低；汇流池C30的排料管C24设置在汇流池底中部，汇流池C30的池底C23自其池壁处向汇流池底C23中部逐渐倾斜；

自最外侧单元池C20至汇流池C30，池体的容积依次减小，单元池C20中的导流板C21与此单元池C20的内侧池壁C25之间的间距逐渐增大，这种结构使得自最外侧单元池C20至汇流池C30，单元池C20出流区域C28中煤泥水的上升流速逐渐降低，当导流板C21与其所在单元池20的内侧池壁C25距离越小时，此单元池C20出流区域C28中煤泥水上升的速度越大，从而分级粒度越大，进而有效地实现精确的粒度分级。

每一个所述单元池C20中的出流区域C28中均设置有整流管束C22，整流管束C22一方面可以控制上升流变得更均匀，另一方面可以辅助控制水流上升速度，进一步提高分级效率。

针对此实施方式，当煤泥水经过本发明中煤泥水分级池处理时，煤泥水经入料槽C10均匀流入最外侧的单元池C20后，首先由最外侧单元池C20的入流区域C27绕流至其出流区域C28，在最外侧单元池的出流区域C28中流动时，具有最大粒径的一部分矿物颗粒的干扰沉降末速大于出流区域C28的上升流速，因此，此部分最大粒径的矿物颗粒逐渐沉降到最外侧单元池C20的底部，并经排料管C24排出。同样的，每一级单元池均会去除一部分特定粒径的矿物颗粒，处理后的煤泥水经汇流池底部的排料管排出，从而完成整个分级过程。

煤泥水浮选工艺

如图8所示，一种如上述煤泥水浮选装置的煤泥水浮选工艺包括如下工序——S1、药剂预先汽化混合：将浮选药剂中的捕收剂和起泡剂经药剂汽化装置A分别预先汽化，接着通过药剂空气混合装置B将汽化药剂与空气充分混合形成混合气体；S2、煤泥水预先分级浮选：将混合气体通入煤泥水预先分级装置C中进行分级浮选，对于0.5～0.25mm和0.25～0.125mm粒级的煤泥水，灰分低于10.50％(质量百分比)时，直接作为产品；灰分高于10.50％(质量百分比)时，须进入浮选设备；0.125～0.045mm粒级的直接通入浮选设备；小于0.045mm粒级的直接进入浓缩设备。

具体的，S1中本发明药剂汽化工艺包括如下步骤：

S10、通过控制系统关闭电控阀ⅡA13、电控阀ⅢA22，打开电控阀ⅣA26、真空泵A27，此时汽化容器A20内将被抽成真空，电热板A200和电热管A21均开始加热、并始终处于加热状态；

S11、温度监测装置A23和压力监测装置A24始终处于工作状态，当压力监测装置A24监测到压力值达到药剂最佳汽化压力时，关闭真空泵A27、关闭电控阀ⅣA26，打开电控阀ⅠA11和电控阀ⅡA13，打开高压泵A12，药剂由高压泵A12经喷嘴A14高速喷入汽化容器A20中在负压高温作用下汽化；部分药剂将仍处于液态并聚集于电热板A200上，沿着电热板A200流动，电热板A200处于高温使药剂继续汽化；待温度和压力上升至临界值时，关闭高压泵A12、关闭电控阀ⅠA11和电控阀ⅡA13、打开电控阀ⅢA22，分别汽化后的捕收剂和起泡剂将沿着电热管A21流出，同时进入药剂空气混合装置B的进药管B10中，与空气混合；

S12、未完成汽化的药剂聚集于汽化容器A20的底部，待流量监测装置A25监测到流量趋于零时，关闭电控阀ⅢA22、打开电控阀ⅣA26和真空泵A27，液态的药剂将被抽回药剂桶A10，汽化容器A20将再次被抽成真空；

S13、重复循环上述S10～S12的步骤，直至药剂按量加入完毕。

Claims (6)

1.一种煤泥水浮选药剂汽化装置的汽化方法，包括一种煤泥水浮选药剂汽化装置，该装置包括药剂桶(A10)，所述药剂桶(A10)通过电控阀I(A11)、高压泵(A12)、电控阀II(A13)、喷嘴(A14)依次连通至汽化容器(A20)；所述汽化容器(A20)在容器上端连接有电热管(A21)，在电热管(A21)上设置有用于收集汽化药剂的电控阀III(A22)，且汽化容器(A20)上设有对容器内部温度、压力进行监测的温度监测装置(A23)、压力监测装置(A24)；所述汽化容器(A20)还连接有通向药剂桶(A10)的抽真空管路；

本装置还设有控制系统，所述控制系统与温度监测装置(A23)、压力监测装置(A24)、液位监测装置(A100)、电控阀I(A11)、电控阀II(A13)、电控阀III(A22)、电控阀IV(A26)、电热管(A21)、高压泵(A12)、真空泵(A27)、电热板(A200)电连接；

其特征在于包括如下汽化步骤：

S1、通过控制系统关闭电控阀II(A13)、电控阀III(A22)，打开电控阀IV(A26)、真空泵(A27)，此时汽化容器(A20)内将被抽成真空，电热板(A200)和电热管(A21)均开始加热、并始终处于加热状态；

S2、温度监测装置(A23)和压力监测装置(A24)始终处于工作状态，当压力监测装置(A24)监测到压力值达到药剂最佳汽化压力时，关闭真空泵(A27)、关闭电控阀IV(A26)，打开电控阀I(A11)和电控阀II(A13)，打开高压泵(A12)，药剂由高压泵(A12)经喷嘴(A14)高速喷入汽化容器(A20)中在负压高温作用下汽化；部分药剂将仍处于液态并聚集于电热板(A200)上，沿着电热板(A200)流动，电热板(A200)处于高温使药剂继续汽化；待温度和压力上升至临界值时，关闭高压泵(A12)、关闭电控阀I(A11)和电控阀II(A13)、打开电控阀III(A22)，汽化药剂将沿着电热管(A21)流出，进入下一级作业；

S3、未完成汽化的药剂聚集于汽化容器(A20)的底部，待流量监测装置(A25)监测到流量趋于零时，关闭电控阀III(A22)、打开电控阀IV(A26)和真空泵(A27)，液态的药剂将被抽回药剂桶(A10)，汽化容器(A20)将再次被抽成真空；

S4、重复循环上述S1～S3的步骤。

2.根据权利要求1所述的一种煤泥水浮选药剂汽化装置的汽化方法，其特征在于：所述汽化容器(A20)包括设置在容器内部的多个电热板(A200)，此多个电热板(A200)的固定端均设置在容器的器壁上，电热板(A200)的悬伸端呈倾斜状向下设置；多个电热板(A200)的悬伸端彼此交错布置并构成药剂流动通道。

3.根据权利要求2所述的一种煤泥水浮选药剂汽化装置的汽化方法，其特征在于：所述电热板(A200)的加热温度设为由上及下逐渐增高。

4.根据权利要求3所述的一种煤泥水浮选药剂汽化装置的汽化方法，其特征在于：所述抽真空管路包括与汽化容器(A20)底部依次连通的电控阀IV(A26)、真空泵(A27)，所述真空泵(A27)通过管道通往药剂桶(A10)。

5.根据权利要求4所述的一种煤泥水浮选药剂汽化装置的汽化方法，其特征在于：所述流量监测装置(A25)设置在所述电热管(A21)上电控阀III(A22)的出口处。

6.根据权利要求5所述的一种煤泥水浮选药剂汽化装置的汽化方法，其特征在于：所述药剂桶(A10)上设置有液位监测装置(A100)。