CN106040441A - 旋流‑静态微泡浮选柱超声强化管流段矿化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋流‑静态微泡浮选柱超声强化管流段装置，包括上游窄管段、超声强化区、下游宽管段、超声波发生器、若干个超声波振子、共振螺杆、水听器。超声波振子设置在超声强化区内部，超声波发生器连接超声波振子，共振螺杆设置在超声强化区与下游宽管段中；在超声强化区和下游宽管段中设置所述水听器。本发明采用均匀布置的超声振子有利于超声波在超声强化区内的传播，使声波以相同的发射特性往上下游同时传播。设置超声强化区域，可以使流经此区域的矿浆受到较强超声波作用，生成空泡，对流动进行扰动，空泡的不断产生能够持续形成脉动流，从而实现湍流强度的大幅度提高。共振螺杆能起到扰流和强化湍流强度的作用。

Description

旋流-静态微泡浮选柱超声强化管流段矿化装置

技术领域

本发明涉及一种旋流-静态微泡浮选柱管流段矿化装置，具体说是一种旋流-静态微泡浮选柱超声强化管流段矿化装置，属于矿物加工技术领域。

背景技术

现有技术中，旋流-静态微泡浮选柱（见图1），主要用于煤炭、有色金属和非有色金属的浮选，主要针对细粒及微粒矿物的浮选。它的主体结构包括浮选柱分选段11（或称柱分离段装置），旋流段12（或称旋流分离段）、气泡发生与管流段（或总称管浮选装置）15三部分。所述管流段15为浮选柱的气泡发生器14下游至旋流段进口端的管路。整个浮选柱为一柱体，其原理如图1所示。柱分离段位于整个柱体上部；旋流分离段采用柱锥相连的水介质旋流器结构，并与柱分离段呈上、下结构的直通连接。从旋流分选角度，柱分离段相当于放大了的旋流器溢流管。在柱分离段的顶部，设置了喷淋水管和泡沫精矿收集糟；给矿点位于柱分离段中上部，最终尾矿由旋流分离段底口排出。气泡发生器与浮选管段直接相连成一体，单独布置在浮选柱柱体体外；其出流沿切向方向与旋流分离段柱体相连，相当于旋流器的切线给料管。气泡发生器上设导气管。管浮选装置包括气泡发生器与管浮选段两部分。气泡发生器是浮选柱的关键部件，它采用类似于射流泵的内部结构，具有依靠射流负压自身引入气体并把气体粉碎成气泡的双重作用（又称自吸式微泡发生器）。在旋流静态微泡浮选柱内，气泡发生器的工作介质为循环的中矿。经过加压的循环矿浆进入气泡发生器，引入气体并形成含有大量微细气泡的气、固、液三相体系。含有气泡的三相体系在浮选管段内高度紊流矿化，然后仍保持较高能量状态沿切向高速进入旋流分离段。这样，管浮选装置在完成浮选充气（自吸式微泡发生器）与高度紊流矿化（浮选管段）功能的同时，又以切向入料的方式在浮选柱底部形成了旋流力场。管浮选装置为整个浮选柱的各类分选提供了能量来源，并基本上决定了浮选柱的能量状态。该旋流-静态微泡浮选柱集逆流、旋流与管流三种矿化方式于一体，在微细粒矿物分选领域得到广泛地应用。管流段是旋流-静态微泡浮选柱浮选过程中难选细粒矿物与气泡碰撞和粘附的主要场所，该区域形成高湍流环境是细粒矿物得以浮选的主要原因，但对于微细粒矿物的浮选，管流段的湍流强度难以实现这类矿物的矿化及回收，从而导致大量已经单体解离的微细粒矿物颗粒损失在尾矿中。因此，通过提高管流段湍流强度是增强微细粒矿物回收的重要途径。

目前提高管流段湍流强度主要采用被动式，如使用异形管流段、延长管流段长度、安装涡流发生器等方式。然而被动式方法对于湍流强度的增加很有限，而且很难达到预期的湍流强度，整个管流段湍流强度难以实现差异化以适配矿物中不同粒级范围矿物颗粒所需要的湍流程度。比如，作为典型的异性管流段，倒U型管段相比与直管段能提高湍流强度，但是也会造成管内气含率分布不均匀，阻力大、易磨损等不利特征。而延长管流段能提升总体的湍流动能，但是不会改变湍流强度的峰值，故而对微细粒或极细粒矿物的矿化作用不会有显著的增强，而且在工程实际中延长管流段会使相应的浮选柱柱段高度增加，从而会增加设备成本，降低经济效益。采用安装涡流发生器的方式是被动方式中最为有效的增加湍流强度的方法，但是作为被动方式，难以对管内的湍流强度进行实时的调节，而且如现有技术中采用的三棱锥形的涡流发生器（中国发明专利申请《一种适用于细粒矿物矿化的管流段装置》 CN104511374A）加工不方便，而且管流段内的气-液-固三相体系极易导致涡流发生器的磨损，从而会降低浮选过程的经济效益。

发明内容

本发明所要解决的问题，在于克服现有技术存在的技术缺陷，提出了一种旋流-静态微泡浮选柱超声强化管流段装置。采用超声波激振方法增加矿浆流动湍流强度，湍流强度的增加更为明显，而且方便调节以适配不同粒级的矿物颗粒。

本发明旋流-静态微泡浮选柱超声强化管流段装置，包括上游窄管段、超声强化区、下游宽管段、超声波发生器、超声波振子、共振螺杆、水听器。其特征是：超声波振子设置在超声强化区内部，均匀布置在超声强化区的上部与下部以及共振螺杆的前端部，超声波发生器连接超声波振子，共振螺杆设置在超声强化区与下游宽管段中。在超声强化区和下游宽管段中设置所述水听器。

本发明，采用均匀布置的超声振子有利于超声波在超声强化区内的传播，使声波以相同的发射特性往上下游同时传播。

设置超声强化区域，可以使流经此区域的矿浆受到较强超声波作用，生成空泡，对流动进行扰动，空泡的不断产生能够持续形成脉动流，从而实现湍流强度的大幅度提高。其原理是，利用超声波激振改变压力场，高幅和高频的压力场变化在矿浆中产生相应的压力波，当压力变化的幅度大到足以使压力降低到低于液体的气化压力时，就会产生空化现象。故管流段的超声波激振可使空化现象周期性产生，进而实现扰流，增强管内的湍流强度，提高微细粒矿物与气泡的碰撞，提高微细粒矿物回收率，可以依据矿物颗粒粒度的不同调节超声波的频率以获得最佳的矿化效果。

共振螺杆首先可以将超声强化区的超声波传播到下游管段，再者采用螺杆结构还能起到扰流的作用，同样起到强化湍流强度的作用，而且超声波在矿浆中与螺杆中传播特性的差异更加有助于增强管流段内部湍流程度。下游宽管段的设置可以避免由安装共振螺杆所导致的通流面积的减小，共振螺杆固定在超声强化区域下游宽管段衔接处的圆盘上，该圆盘方便拆卸与安装。

超声振子的布置方式可以使超声波能充分覆盖超声强化区，矿浆流经该区域可以得到超声波作用。

利用超声强化区和下游宽管段中安装的水听器实时监测管流段内部的超声空化强度，根据超声空化强度来监测超声波衰减情况，并实时调整超声波发生器的频率。另外，依据不同粒级矿物颗粒的分选效果来确定最佳的超声波发生器的频率区间，在该区间内可以随意变动超声波发生器的频率，以促使流动的紊乱，有利于湍流强度的进一步提高。

水听器布置，可以监测不同区域的空化强度以便于超声频率的调节，不仅有利于获得有效的超声频率，还能有助于节约能耗。

附图说明

图1现有技术旋流-静态微泡浮选柱结构及工作流程示意图。

图2为本发明旋流-静态微泡浮选柱超声强化管流段矿化装置示意图。

图3为图2中超声强化区示意图。

图4 为图2中A-A剖面图。

具体实施方式

下面结合实施列和附图，对本发明作进一步详细说明。

如图2所示，旋流-静态微泡浮选柱超声强化管流段矿化装置，包括上游窄管段1、超声强化区2、下游宽管段3、超声波发生器7、若干个超声波振子5、共振螺杆4、水听器6。超声波振子设置在超声强化区内部，均匀布置在超声强化区的上部与下部以及共振螺杆的前端部，超声波发生器连接超声波振子，共振螺杆设置在超声强化区与下游宽管段中。在超声强化区2和下游宽管段3中设置所述水听器6。

均匀布置的超声振子有利于超声波在超声强化区内的传播，使声波以相同的发射特性往上下游同时传播。

设置超声强化区域，可以使流经此区域的矿浆受到较强超声波作用，生成空泡，对流动进行扰动，空泡的不断产生能够持续形成脉动流，从而实现湍流强度的大幅度提高。其原理是，利用超声波激振改变压力场，高幅和高频的压力场变化在矿浆中产生相应的压力波，当压力变化的幅度大到足以使压力降低到低于液体的气化压力时，就会产生空化现象。故管流段的超声波激振可使空化现象周期性产生，进而实现扰流，增强管内的湍流强度，提高微细粒矿物与气泡的碰撞，提高微细粒矿物回收率，可以依据矿物颗粒粒度的不同调节超声波的频率以获得最佳的矿化效果。

共振螺杆首先可以将超声强化区的超声波传播到下游管段，再者采用螺杆结构还能起到扰流的作用，同样起到强化湍流强度的作用，而且超声波在矿浆中与螺杆中传播特性的差异更加有助于增强管流段内部湍流程度。

超声振子的布置方式可以使超声波能充分覆盖超声强化区，矿浆流经该区域可以得到超声波作用。

利用超声强化区和下游宽管段中安装的水听器实时监测管流段内部的超声空化强度，根据超声空化强度来监测超声波衰减情况，并实时调整超声波发生器的频率。另外，依据不同粒级矿物颗粒的分选效果来确定最佳的超声波发生器的频率区间，在该区间内可以随意变动超声波发生器的频率，以促使流动的紊乱，有利于湍流强度的进一步提高。

Claims (2)

1.一种旋流-静态微泡浮选柱超声强化管流段装置，包括上游窄管段、超声强化区、下游宽管段、超声波发生器、若干个超声波振子、共振螺杆、水听器；其特征是：所述超声波振子设置在超声强化区内部，超声波发生器连接超声波振子，共振螺杆设置在超声强化区与下游宽管段中；在超声强化区和下游宽管段中设置所述水听器。

2.根据权利要求书1所述的旋流-静态微泡浮选柱超声强化管流段装置，其特征是：所述超声波振子均匀布置在超声强化区的上部与下部以及共振螺杆的前端部。