CN107614114B - 浮选罐、罐模块及其用途、浮选设备、更换浮选罐的方法及浮选设备的维护方法 - Google Patents
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Abstract
一种浮选罐(1)，包括自支承罐(2)。罐(2)由热塑性聚合物制造。罐(2)有下部罐部件(3)和渐缩的上部罐部件(4)，该渐缩的上部罐部件(4)比下部罐部件(3)更窄。该罐(2)有在上部罐部件(4)的上端处的嘴部(5)以及在嘴部(5)周边处的溢流唇缘(6)。而且，浮选罐(1)包括溢流接收器(7)。该溢流接收器(7)由热塑性聚合物制造，并在溢流唇缘(6)旁边与罐(2)的渐缩的上部部件(4)连接，用于在使用时接收、收集和排出从罐(2)越过溢流唇缘(6)溢出的溢流。
Description
技术领域
本发明涉及一种浮选罐。而且，本发明涉及一种罐模块。本发明还涉及浮选设备。本发明还涉及罐模块的使用。本发明还涉及更换浮选罐的方法。本发明还涉及浮选设备的维护方法。
文献WO2011/104437公开了一种浮选机器。
发明内容
根据第一方面，本发明提供了一种浮选罐。该浮选罐包括自支承罐。罐由热塑性聚合物制造。罐有下部罐部件和渐缩的上部罐部件。渐缩的上部罐部件比下部罐部件更窄。该罐有在上部罐部件的上端处的嘴部以及在嘴部周边处的溢流唇缘。而且，浮选罐包括溢流接收器。该溢流接收器由热塑性聚合物制造，并在溢流唇缘旁边与罐的渐缩的上部部件连接。在使用时，溢流接收器接收、收集和排出从罐越过溢流唇缘溢出的溢流。
本发明的技术效果是，由于罐是自支承单元，且溢流接收器与罐连接，因此该组件能够作为一个整体而被处理、提升和转移。罐有刚性的硬壳结构，该硬壳结构能够保持它的形状，并形成对溢流接收器的刚性支承。渐缩的上部部件为整个浮选罐提供了刚性。在使用时，上部部件处的渐缩也提供了在浮选罐内部的最佳流动模式。
在本申请中，关于浮选采用以下定义。浮选涉及与物体的相对浮力相关的现象。术语浮选包括所有的浮选技术。浮选例如能够是泡沫浮选、溶气浮选(DAF)或引气浮选。泡沫浮选是通过向工艺中添加气体(例如空气)来使得憎水性材料与亲水性材料分离的处理方法。泡沫浮选可以基于天然亲水/憎水差异而进行，或基于通过添加表面活性剂或捕集剂化学药品而产生的亲水/憎水差异而进行。气体能够通过多种不同的方式添加至浮选原料(浆料或浆)中。在一个实施例中，气体能够在原料供给至浮选罐之前添加至要浮选的原料流中。在一个实施例中，气体能够在浮选罐中添加至要浮选的原料中。在一个实施例中，气体添加设备能够包括在罐底部处的气体分散设备。在一个实施例中，气体系统设备能够包括原料(浆料或浆)喷嘴，用于将原料喷射至空气中。在一个实施例中，气体添加设备包括在罐内部的转子。在一个实施例中，能够在转子下面添加气体。在一个实施例中，通过终止于转子下面的管道来添加气体。管道能够在浮选罐内部。管道能够穿过浮选罐的底部。在一个实施例中，转子通过涡流而从浆料表面获取气体。在一个实施例中，通过转子的轴线来添加。在一个实施例中，混合设备布置得用于混合浆料/浆。混合设备可以是例如泵或转子。当通过泵来进行混合时，浮选罐的原料可以从浮选罐的一部分中取出，并返回至浮选罐的另一部分。当通过转子来进行混合时，转子在浮选罐内部。在一个实施例中，混合设备能够包括在浮选罐内部的转子。在一个实施例中，混合设备能够包括浮选罐内部的定子。该定子用于促进混合，并使得空气扩散至要浮选的原料(浆料或浆)中。
在浮选罐的一个实施例中，溢流接收器和罐通过焊接而连接在一起。技术效果是浮选罐有良好的结构刚性，这使其容易维护，因为在维护过程中的可管理性较好。
在浮选罐的一个实施例中，溢流接收器沿周向环绕罐的嘴部。技术效果是浮选罐有良好的结构刚性，这使得容易维护，因为在维护过程中的可管理性较好。
在浮选罐的一个实施例中，溢流唇缘包括单独的唇缘部件，且唇缘部件可在所希望的高度位置在嘴部区域处与罐的上部部分连接，以便获得用于溢流的合适溢流高度。技术效果是：相同罐的溢流高度能够通过可调节的唇缘部件而变得不同。维护很容易，因为浮选罐能够相同，且能够通过用于各罐的唇缘部件的合适高度位置来调节所需的溢流高度。
在浮选罐的一个实施例中，溢流接收器包括：斜槽，以便在使用时收集溢流；以及至少一个出口，该出口在溢流接收器的最下侧部分处，且该斜槽朝向出口倾斜。技术效果是：通过倾斜来保证由于重力引起的溢流流动。
在浮选罐的一个实施例中，溢流接收器有直的底部。
在浮选罐的一个实施例中，斜槽的倾斜角度为5°-30°，更优选为8°-20°，最优选为10°-15°。倾斜角度(特别是对于8°-20°，最优选是10°-15°)的技术效果是斜槽不会堵塞，且不会过度磨损。因此，需要的维护最少。
在浮选罐的一个实施例中，罐有5-30mm的壁厚。壁厚在该范围内的技术效果是，罐不会太重，因此它能够很容易地更换，但它还足够刚性，因此能够很容易地安装。罐在它的上部部分处的逐渐变小使得罐较刚性，因此，尽管壁相对较薄，但是罐较刚硬。这使得维护容易。
在浮选罐的一个实施例中，罐的容积为0.5-20m3，更优选是1-15m3，最优选是1-8m3。技术效果是罐能够很容易地更换，因为它们不太大不太重。罐仍然足够大，以便能够通过更换很少的罐来对大容积的容量进行维护。对于不太大不太重的罐，能够很容易地进行维护操作。
在浮选罐的一个实施例中，当罐的容积大于8m3时，下部罐部件的横截面形状为矩形。技术效果是，这种较大的罐能够由自支承框架的侧壁来支承，罐以罐模块的形式安装在该框架的内部空间中。罐的壁能够抵靠框架的侧壁而被支承，以使得框架承受由罐内部填充的液体的静液压力施加的负载。
在浮选罐的一个实施例中，当罐的容积为最多8m3时，下部罐部件的横截面形状为圆形。技术效果是，圆形形状给出了这个尺寸级别的罐所需的刚性。
在浮选罐的一个实施例中，当下部罐部件的横截面形状为矩形时，嘴部为矩形或圆形。圆形嘴部的技术效果是它加强了浮选罐的结构。因为要变化的浮选罐有足够的刚性，因此很容易维护。
在浮选罐的一个实施例中，下部罐部件的横截面形状为圆形，嘴部为圆形。圆形嘴部的技术效果是由罐和溢流接收器一起形成的实体较刚硬，以便能够很容易地处理、提升和维护。
在浮选罐的一个实施例中，热塑性聚合物是聚乙烯或聚丙烯。这些材料的技术效果是它们非常耐磨损。特别是，当使用浮选罐时，它可以容纳用于气体添加和/或混合的旋转转子，由转子引起的浮选原料的混合使得原料(该原料能够有非常强的磨蚀性)对着罐壁的内表面流动，从而引起严重的磨损情况。维护的需求最小。
在浮选罐的一个实施例中，热塑性聚合物是聚乙烯。
在浮选罐的一个实施例中，热塑性聚合物是聚丙烯。
在浮选罐的一个实施例中，罐和溢流接收器是旋转模制部件。技术效果是，通过旋转模制，很容易由耐磨损的塑料材料来制造刚性的罐形状，以使得罐体可以有这样的形状，该形状能够在浮选处理过程中为浮选的原料创造良好的流动模式。其它的制造技术也可行，例如，在浮选罐的一个实施例中，罐和/或溢流接收器可以是3D打印部件。
在浮选罐的一个实施例中，在嘴部面积和浮选罐容积之间的面积与容积比为0.15-0.4/m。技术效果是容易维护，因为维护工具能够通过嘴部而进入罐内。嘴部并不太大，以至于使得它不能提供结构支承和刚性。具有上述面积与容积比的嘴部能够容易地进行维护，因为所需的工具能够通过嘴部进入罐内，同时罐有足够的刚性。
在浮选罐的一个实施例中，浮选是泡沫浮选。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种罐模块，该罐模块包括自支承框架，该自支承框架有内部空间，且至少一个根据本发明第一方面的浮动罐布置在该内部空间中。
在罐模块的一个实施例中，罐模块包括至少两个连续的浮选罐，该浮选罐相互流体连通，各浮选罐有唇缘部件，该唇缘部件相对于其它浮选罐的唇缘部件被调节在不同的高度位置。
根据本发明的第三方面，本发明提供了一种浮选设备，该浮选设备包括根据本发明第二方面的罐模块以及驱动模块。驱动模块可拆卸地堆垛在罐模块的顶部上并对齐，且该驱动模块包括至少两个驱动单元，用于沉浸在要浮选的原料中的设备，该设备执行浮选作用。驱动模块是刚性和自支承的单元，能够作为整体而进行转移和提升。
在浮选设备的一个实施例中，浮选是泡沫浮选。
在浮选设备的一个实施例中，浮选设备包括气体添加设备，用于将气体添加至浮选原料中。
在浮选设备的一个实施例中，浮选设备包括气体添加设备，用于在浮选原料流进入浮选罐之前将气体添加至浮选原料流中。
在浮选设备的一个实施例中，浮选设备包括气体添加设备，用于将气体添加至浮选罐内的浮选原料中。
在浮选设备的一个实施例中，气体添加设备包括在浮选罐内部的转子。
在浮选设备的一个实施例中，气体添加设备包括空心驱动轴，该空心驱动轴可通过驱动单元而旋转，且转子与驱动轴连接。
在浮选设备的一个实施例中，浮选的原料是浆液或浆。
在浮选设备的一个实施例中，浮选设备包括混合设备。
在浮选设备的一个实施例中，混合设备包括在浮选罐内部的转子。
在浮选设备的一个实施例中，混合设备包括在浮选罐内部的定子。
在浮选设备的一个实施例中，浮选罐有底部，定子通过该底部而与自支承框架连接。
根据本发明的第四方面，本发明提供了根据本发明的第二方面的罐模块的用途，用于通过基于物质浮力特性的差异来进行的浮选而分离材料。例如，当有机材料与含水材料分离时，有浮力差异。
根据本发明的第五方面，本发明提供了根据第二方面的罐模块的用途，用于通过基于物质亲水特性的差异来进行泡沫浮选而分离固体材料。通过泡沫浮选来分离的固体材料能够是油砂、碳、煤、石油(talk)、工业矿物和矿物颗粒。矿物可以包括工业矿物和矿石。对固体材料的泡沫浮选能够基于天然亲水/憎水差异来实现，或者基于通过添加表面活性剂、捕集剂化学药品或其它化学药品而形成的亲水/憎水差异来实现。
根据本发明的第六方面，本发明提供了根据第二方面的罐模块的用途，用于通过泡沫浮选来浓缩矿石。矿石是一种岩石，它包含具有重要元素的足够矿物，该重要元素包括金属，该金属能够从岩石中经济地提取。金属矿石通常是氧化物、硫化物、硅酸盐或金属，如天然铜或金。矿石的泡沫浮选可以基于天然亲水/憎水差异来实现，或基于通过添加表面活性剂、捕集剂化学药品或其它化学药品而产生的亲水性/憎水性差异来实现。
根据本发明的第七方面，本发明提供了根据第二方面的罐模块的用途，用于浮选包含磨蚀材料的物质。磨蚀矿物例如可以是黄铁矿、二氧化硅、铬铁矿。驱动模块(可作为一个单元来提升和转移以便进入罐)能够使得罐很容易地维护或更换(当罐已经磨损且处于它们的最后寿命时)。这在结合磨蚀材料来使用时特别重要。在对磨蚀材料进行浮选时，使用易于维护的浮选设备是很有效的。
根据本发明的第八方面，本发明提供了根据第二方面的罐模块的用途，用于含黄铁矿、二氧化硅、铬铁矿的矿石的泡沫浮选。在对含黄铁矿、二氧化硅、铬铁矿的矿石进行浮选时，使用容易维护且优选地具有由PE或PP制造的罐的罐模块是很有效的。PE和PP对含黄铁矿、硅石、铬铁矿的矿石有耐久性。
根据本发明的第九方面，本发明提供了一种在根据本发明第二方面的罐模块中替换根据本发明第一方面的浮选罐的方法，该方法包括以下步骤：将浮选罐从自支承框架内部取出，并将另一浮选罐安装至自支承框架中。
在该方法的一个实施例中，取出和安装浮选罐的步骤通过提升浮选罐来实现。
根据本发明的第十方面，本发明提供了一种维护根据本发明第三方面的浮选设备的方法，在该方法中，对最上侧模块进行维护。将最上侧模块吊起，并从下部模块的顶部转移至旁边，且用另一最上侧模块替换最上侧模块，该另一最上侧模块布置在下部模块的顶部上。
根据本发明的第十一方面，本发明提供了一种维护根据本发明的第三方面的浮选设备的方法，在该方法中，对位于最上侧模块下面的下部模块进行维护。将最上侧模块从下部模块的顶部吊起，并转移至旁边，以便接近下部模块。
在该方法的一个实施例中，当最上侧模块离开下部模块的顶部时，对下部模块执行维护操作。
在该方法的一个实施例中，当最上侧模块离开下部模块的顶部时，用另一下部模块替换该下部模块。
上文所述的本发明实施例能够以任意相互组合来使用。几个实施例能够组合在一起以便形成本发明的另一实施例。与本发明相关的装置、方法、组分或使用能够包括上文所述的至少一个本发明实施例。
附图说明
包含为用于进一步理解本发明和构成本说明书的一部分的附图表示了本发明的实施例，并与说明书一起帮助解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的浮选罐的轴测图，
图2是沿图1中的II-II的剖视图，
图3是图1的浮选罐的侧视图，
图4是沿图3的IV-IV方向看的正视图，
图5是根据本发明第二实施例的浮选罐的轴测图，
图6是沿图5中的VI-VI的剖视图，
图7是根据本发明第三实施例的浮选罐的轴测图，
图8是图7的浮选罐的侧视图，
图9是沿图8的IX-IX的剖视图，
图10是根据本发明第一实施例的罐模块沿图11的X-X的剖视图，
图11是沿图10的XI-XI的剖视图，
图12是根据本发明的第二实施例的罐模块的侧视图，
图13表示了根据本发明一个实施例的浮选设备的正视图。
具体实施方式
尽管下文中参考泡沫浮选来介绍浮选，但是应当注意，不管浮选的具体类型如何，都能够实施根据本发明的原理，即，浮选技术能够是任意自身已知的浮选技术，例如泡沫浮选、溶气浮选或引气浮选。
图1至图9表示了浮选罐1的三个实例。参考全部所示实施例，泡沫浮选罐1包括自支承罐2。罐2为刚性结构，它能够在被处理、提升和转移时保持它的形状。罐2由热塑性聚合物来制造。罐2有下部罐部件3和渐缩的上部罐部件4。渐缩的上部罐部件4比下部罐部件3更窄。罐2有在上部罐部件4的上端处的嘴部5以及在嘴部5的周边处的溢流唇缘6。泡沫浮选罐1还包括溢流接收器7。溢流接收器7也由热塑性聚合物来制造，并通过焊接而在溢流唇缘6的旁边与罐2的渐缩的上部部件4连接。当使用泡沫浮选罐时，溢流接收器接收、收集和排出从罐2越过溢流唇缘6溢出的溢流。溢流接收器7沿周向环绕罐2的嘴部5。溢流接收器7和罐2在它们的上边缘处沿嘴部5的周边焊接在一起，以便实现紧密连接。如图1和2中所示，附加的焊接孔11还能够在靠近上端处形成于上部罐部件4上。焊接孔11的边缘能够焊接在溢流接收器7的内壁12上，以便保证连接。优选是，焊接孔11有50-100mm的直径。
溢流唇缘6包括单独的唇缘部件8。该唇缘部件8能够例如通过螺栓连接而在罐2的嘴部5区域在合适的溢流高度处与罐2的上部部件连接，以便获得合适的溢流高度。
溢流接收器7包括斜槽9，以在使用时收集溢流，还包括在溢流接收器7的最下侧部分处的至少一个出口10，斜槽9朝向该出口10倾斜。斜槽9相对于水平面的倾斜角度α为5°-30°，更优选为8°-20°，最优选为10°-15°，以便通过重力来保证溢流的连续流动。
罐2和溢流接收器7的热塑性聚合物材料优选为聚乙烯或聚丙烯。罐2和溢流接收器7可以是旋转模制部件。优选是，罐2有5-30mm的壁厚。罐2的容积为0.5-20m3，更优选为1-15m3，最优选为1-8m3。
图1-6表示了具有矩形横截面形状的下部罐部件3的泡沫浮选罐的两个实施例。
优选是，当罐2的容积大于8m3时，泡沫浮选罐1的下部罐部件3有矩形横截面形状。在图1的实施例中，罐2的嘴部5为矩形。在图5的实施例中，罐2的嘴部5为圆形。由于其形式，圆形嘴部5为刚性性质。
图7表示了一个实施例，其中，下部罐部件3的横截面形状为圆形，且嘴部5也为圆形。如图9中所示，优选是，当罐2的容积为最多8m3时，罐2有圆形横截面，即罐2为柱形。溢流接收器7也为圆形。
图10-12表示了罐模块13的实例。罐模块13包括自支承框架14，该自支承框架14有内部空间15。在该实例中，四个浮选罐1在模块的自支承框架15的内部空间15中连续地布置成排。浮选罐1可以是相对于图1至6所示和所述的浮选罐。浮选罐1的罐2相互流体连通。各浮选罐1有唇缘部件8，该唇缘部件8相对于另一相邻浮选罐1的唇缘部件8调整至不同的高度位置处。
图12表示了罐模块13，其中，根据图7至图9的柱形浮选罐1布置在自支承框架14的内部空间15中。
图13表示了浮选设备的视图。浮选设备包括罐模块13和驱动模块16。罐模块13包括四个浮选罐1，如关于图10所述。
驱动模块16可拆卸地堆垛在罐模块13的顶部上并对齐。驱动模块16包括用于设备的四个驱动单元17(该设备浸没在要浮选的原料中)，该设备执行浮动作用。驱动模块16是刚性的自支承的单元，能够作为整体而被转移和提升。
浮选设备包括气体添加设备，用于向浮选原料添加气体。用于将气体添加至浮选原料中的气体添加设备在浮选罐1中。气体添加设备包括在浮选罐1内部的转子18。气体添加设备包括可通过驱动单元17来旋转的空心驱动轴19，且转子18与驱动轴19连接。
浮选设备还包括混合设备，该混合设备包括在浮选罐1内部的转子18。混合设备还包括在浮选罐1内部的定子20。浮选罐1有底部21。定子通过该底部21而与支承框架14连接。
浮选设备的维护很简单，并能够快速执行。当对模块堆垛中的最上侧模块(驱动模块16)进行维护时，将该最上侧模块简单地吊起和转移至旁边，并由另一最上侧模块来替换。当对位于最上侧驱动模块下面的罐模块13进行维护时，将驱动模块16从罐模块13的顶部向上吊起并转移至旁边，以便接近罐模块。当驱动模块16离开罐模块13的顶部时，能够对罐模块执行维护操作。替代地，罐模块13能够简单地由另一罐模块13替换。
本领域技术人员显然知道，随着技术的进步，本发明的基本思想可以以多种方式来实施。因此，本发明和它的实施例并不局限于上述实例，而是可以在权利要求的范围内变化。
Claims (15)
1.一种浮选罐(1)，用于布置在自支承框架(14)的内部空间(15)中，其特征在于，所述浮选罐包括：
自支承的罐(2)，所述罐(2)由热塑性聚合物制造，所述罐(2)有下部罐部件(3)和渐缩的上部罐部件(4)，所述渐缩的上部罐部件比所述下部罐部件(3)更窄，所述罐(2)有在所述上部罐部件(4)的上端处的嘴部(5)以及在所述嘴部(5)的周边处的溢流唇缘(6)；以及
溢流接收器(7)，所述溢流接收器(7)由热塑性聚合物制造，并在所述溢流唇缘(6)旁边与所述罐(2)的渐缩的上部罐部件(4)连接，在使用时，所述溢流接收器用于接收、收集和排出从所述罐(2)越过所述溢流唇缘(6)溢出的溢流。
2.根据权利要求1所述的浮选罐，其中：所述溢流接收器(7)和罐(2)通过焊接而连接在一起。
3.根据权利要求1或2所述的浮选罐，其中：所述溢流接收器(7)沿周向环绕所述罐(2)的嘴部(5)。
4.根据权利要求1所述的浮选罐，其中：所述溢流唇缘(6)包括单独的唇缘部件(8)，且所述唇缘部件(8)能够在所希望的高度处与所述罐(2)的上部罐部件连接，以便获得用于溢流的合适的溢流高度。
5.根据权利要求1所述的浮选罐，其中：所述溢流接收器(7)包括：斜槽(9)，用于在使用时收集溢流；以及至少一个出口(10)，所述出口在所述溢流接收器(7)的最下侧部分处，且所述斜槽(9)朝向所述出口(10)倾斜。
6.一种罐模块(13)，其特征在于，所述罐模块包括：
自支承框架(14)，所述自支承框架有内部空间(15)；以及
至少两个根据权利要求1至5中任意一项所述的浮选罐(1)布置在所述内部空间(15)中。
7.根据权利要求6所述的罐模块，其中：所述罐模块包括至少两个连续的浮选罐(1)，所述浮选罐相互流体连通，各浮选罐(1)有唇缘部件(8)，所述唇缘部件相对于其它浮选罐(1)的唇缘部件(8)被调节在不同的高度位置。
8.一种浮选设备，其特征在于，所述浮选设备包括：
根据权利要求6或7所述的罐模块(13)；以及
驱动模块(16)，所述驱动模块(16)可拆卸地堆垛在所述罐模块(13)的顶部上并对齐，并包括至少两个用于驱动沉浸在要浮选的原料中的设备的驱动单元(17)，所述沉浸在要浮选的原料中的设备执行浮选作用，所述驱动模块(16)是刚性的自支承的单元，能够作为整体而被转移和吊起。
9.根据权利要求6或7所述的罐模块的用途，用于通过基于物质浮力特性的差异来进行的浮选而分离材料，或者用于通过基于物质亲水特性的差异来进行泡沫浮选而分离固体材料，或者用于通过泡沫浮选来浓缩矿石，或者用于浮选包含磨蚀材料的物质，或者用于包含黄铁矿、二氧化硅和铬铁矿的矿石的泡沫浮选。
10.一种在根据权利要求6或7的罐模块(13)中替换根据权利要求1至5中任意一项所述的浮选罐(1)的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
将浮选罐(1)从自支承框架(14)内部取出，以及
将另一浮选罐(1)安装至自支承框架(14)中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：取出和安装浮选罐(1)的步骤通过提升浮选罐(1)来实现。
12.一种维护根据权利要求8所述的浮选设备的方法，其特征在于，在该方法中，对最上侧的驱动模块进行维护，将该最上侧的驱动模块从下部的罐模块的顶部吊起，并转移至旁边，且由另一最上侧的驱动模块替换该最上侧的驱动模块，所述另一最上侧的驱动模块布置在所述下部的罐模块的顶上。
13.一种维护根据权利要求8所述的浮选设备的方法，其特征在于，在该方法中，对位于最上侧的驱动模块下面的下部的罐模块进行维护，将最上侧的驱动模块从下部的罐模块的顶部吊起，并转移至旁边，以便接近所述下部的罐模块。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：当最上侧的驱动模块离开下部的罐模块的顶部时，对下部的罐模块执行维护操作。
15.根据权利要求13所述的方法，其中：当最上侧的驱动模块离开下部的罐模块的顶部时，由另一下部的罐模块替换所述下部的罐模块。
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