CN107876218B - 叶片式气动矿化器及使用叶片式气动矿化器的气动浮选槽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶片式气动矿化器，包括圆筒型的壳体，壳体前后两端均敞口，壳体后端敞口处作为矿浆进口；壳体前端连接有缩口管，壳体内设有中心轴，中心轴前后端分别连接有动力叶轮和吸浆叶轮；中心轴的前端安装有前轴承，中心轴的后端安装有后轴承，前后轴承架均安装在壳体上；壳体处设有若干压缩空气支管，压缩空气支管一端与压缩空气管连接，压缩空气支管的另一端位于壳体内、动力叶轮后，压缩空气支管的另一端为压缩空气出口，压缩空气出口朝向动力叶轮。本发明具有实现静态化浮选、大幅度节能、易于操作控制控制、设备适应性强、易于改造、建设费用大幅度降低、维护简化，使用周期长等优点。

Description

叶片式气动矿化器及使用叶片式气动矿化器的气动浮选槽

技术领域

本发明涉及矿物浮选技术领域，用于金属矿物和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，气泡难以很好地分散，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97236893.0 双旋流静态微泡浮选柱以及中南大学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叶片式气动矿化器，利用压缩空气作为动力实现矿化作用，能耗低效率高，易于在现有浮选设备的基础上进行改造。

为实现上述目的，本发明的叶片式气动矿化器包括圆筒型的壳体，以矿浆流动方向为前向，壳体前后两端均敞口，壳体后端敞口处作为矿浆进口；壳体前端连接有缩口管，缩口管的直径后大前小；壳体内设有中心轴，中心轴前端连接有动力叶轮，中心轴后端连接有吸浆叶轮；动力叶轮位于壳体前端部，吸浆叶轮位于壳体后端部；中心轴的前端安装有前轴承，前轴承由前轴承架支撑，前轴承架安装在壳体上；中心轴的后端安装有后轴承，后轴承由后轴承架支撑，后轴承架安装在壳体上；壳体处设有压缩空气支管，压缩空气支管一端与压缩空气管连接，压缩空气支管的另一端位于壳体内、动力叶轮后且该端为压缩空气出口，压缩空气出口朝向动力叶轮。

缩口管的前端连接有排出管；

前轴承架与后轴承架径向外端之间安装有导流筒，导流筒与壳体同轴线设置；

壳体内，动力叶轮之后安装若干导流叶片，导流叶片与壳体相连接；

前轴承架上安装有前轴封与前轴封压盖，后轴承架上安装有后轴封与后轴封压盖；

前轴承架与后轴承架径向内端之间安装有中心轴筒；

压缩空气支管上设有单向阀。

所述排出管内设有若干扰流环，扰流环的外缘与排出管内壁相连接，扰流环中部内径小于其前后两端的内径。

所述中心轴筒、前轴承架、后轴承架、前轴封、后轴封和中心轴之间围成环形油腔；

所述壳体连接有进油管，进油管向内密封穿过导流筒并连接有润滑油囊，润滑油囊位于导流筒与中心轴筒之间并连接有导油管，导油管与环形油腔相连通。

导流叶片为弧形面且导流叶片前端朝向动力叶轮的叶片；

包括顶部敞口的槽体，以矿浆流动方向为前向，槽体后端连接有进料箱，槽体前端连接有用于控制矿浆液位的尾流箱；槽体侧壁连接有泡沫溜槽；槽体上方设有压缩空气总管，槽体底部设有若干叶片式气动矿化器，各叶片式气动矿化器的压缩空气管分别向上延伸并与压缩空气总管相连接，压缩空气总管与外置的高压气源相连接；尾流箱内设有液位控制装置；排液管设置在尾流箱上。

槽体顶部沿左右方向设有若干泡沫导流槽，各泡沫导流槽沿前后方向间隔设置，各泡沫导流槽与泡沫溜槽相连通；

所述液位控制装置为溢流堰板，溢流堰板左右两侧边分别与尾流箱的左侧壁和右侧壁相连接，排液管位于溢流堰板前侧。

本发明具有如下的优点：

1、静态化，与所有现有的浮选装备相比，本发明不使用动力电，仅使用压缩空气作为动力以及矿化气体，矿物颗粒是在气动矿化器中与压缩空气进行扰动矿化的，矿物颗粒在充气气流的不断推动中实现矿化，从而实现真正的静态化浮选；

2、大幅度节能，由于取消了浮选的机械动力装置（如搅拌设备），仅消耗压缩空气，与传统的浮选方法相比，节约了90%以上的能耗；

3、设备简单、易于操作控制控制，由于设备简单，浮选流程可以任意组合，易于在现有浮选设备的基础上进行改造，工厂建设费用大幅度降低。

4、设备适应性强，适合于任何形式浮选槽的节能改造，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。

6、排出管与槽体的槽底相邻，叶片式气动矿化器排出的矿化矿浆扰动气动浮选槽的底部，能够防止矿浆中的粗颗粒沉淀。

7、缩口管能够提升混合矿浆的流动速度，进而提升混合矿浆通过扰流环时的扰流效果，提升最终的矿化效果。

8、进油管等部件保证轴承部位润滑良好，提高本发明的使用寿命。在结构上，导流筒和轴封以及轴封压盖将轴承与矿浆隔离开来，防止矿液进入轴承部位，进一步提高轴承等转动配合部件的使用寿命。

附图说明

图1是叶片式气动矿化器的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是导流叶片与动力叶轮的叶片相配合处的立体结构示意图；

图4是气动浮选槽的结构示意图；

图5是采用溢流堰板时液位控制装置处的结构示意图；

图6是叶片式气动矿化器壳体处的放大图。

具体实施方式

如图1至图6所示，本发明的叶片式气动矿化器包括圆筒型的壳体1，以矿浆流动方向为前向，壳体1前后两端均敞口，壳体1后端敞口处作为矿浆进口4；壳体1前端连接有缩口管2，缩口管2的直径后大前小，

壳体1内设有中心轴9，中心轴9前端连接有动力叶轮14，中心轴9后端连接有吸浆叶轮15；动力叶轮14位于壳体1前端部，吸浆叶轮15位于壳体1后端部；中心轴9的前端安装有前轴承211，前轴承211由前轴承架81支撑，前轴承架81安装在壳体1上；中心轴9的后端安装有后轴承212，后轴承212由后轴承架82支撑，后轴承架82安装在壳体1上；壳体1处设有若干压缩空气支管17，压缩空气支管17一端与压缩空气管16连接，压缩空气支管17的另一端位于壳体内、动力叶轮14后且该端为压缩空气出口，压缩空气出口朝向动力叶轮14。压缩空气支管17可以全部位于壳体1内，由压缩空气管16伸入壳体内并与压缩空气支管17相连接，也可以使压缩空气支管17的出气端位于壳体1内并朝向动力叶轮14，进气端伸出壳体1并与压缩空气管16相连接。

缩口管2的前端连接有排出管3；

前轴承架81与后轴承架82径向外端之间安装有导流筒5，导流筒5与壳体1同轴线设置；

壳体1内，动力叶轮14之后安装若干导流叶片7，导流叶片7与壳体1相连接；

前轴承架81上安装有前轴封22与前轴封压盖10，后轴承架82上安装有后轴封23与后轴封压盖11；

前轴承架81与后轴承架82径向内端之间安装有中心轴筒8；

压缩空气支管17上设有单向阀18。

所述排出管3内设有若干扰流环19，扰流环19的外缘与排出管3内壁相连接，扰流环19中部内径小于其前后两端的内径。从而由后向前形成缩口段和扩口段，混合矿浆在通过扰流环19时，交替通过缩口段和扩口段，流速也不断发生变化（缩口段增速，扩口段减速），从而强化扰流效果。

所述中心轴筒8、前轴承架81、后轴承架82、前轴封22、后轴封23和中心轴9之间围成环形油腔20；

所述壳体1连接有进油管24，进油管24向内密封穿过导流筒5并连接有润滑油囊25，润滑油囊25位于导流筒5与中心轴筒8之间并连接有导油管26，导油管26与环形油腔20相连通。

导流叶片7为弧形面且导流叶片7前端朝向动力叶轮14的叶片；

本发明还公开了使用上述叶片式气动矿化器的气动浮选槽，包括顶部敞口的槽体27，以矿浆流动方向为前向，槽体27后端连接有进料箱28，槽体27前端连接有用于控制矿浆液位的尾流箱29；槽体27侧壁连接有泡沫溜槽32；槽体27上方设有压缩空气总管33，槽体27底部设有若干叶片式气动矿化器34，各叶片式气动矿化器34的压缩空气管16分别向上延伸并与压缩空气总管33相连接，压缩空气总管33与外置的高压气源相连接；尾流箱29内设有液位控制装置；排液管30设置在尾流箱29上。

槽体27顶部沿左右方向设有若干，各泡沫导流槽31沿前后方向间隔设置，各泡沫导流槽31与泡沫溜槽32相连通；

所述液位控制装置为溢流堰板35，溢流堰板35左右两侧边分别与尾流箱29的左侧壁和右侧壁相连接，排液管30位于溢流堰板35前侧。

本发明的叶片式气动矿化器34的工作过程是：

矿浆由矿浆进口4进入壳体1，压缩空气经连接在矿化器外壳上的压缩空气管16进入压缩空气支管，然后喷入矿浆，与矿浆进行混流并向前流动。混合矿浆在通过导流叶片7时，其行进方向被导流叶片7调整，朝向动力叶轮14的叶片，从而将混合矿浆的动能最大程度地推动动力叶轮14旋转。混合矿浆在通过动力叶轮14后通过缩口管2进入排出管3。

动力叶轮14旋转时通过中心轴9带动吸浆叶轮15旋转，吸浆叶轮15在旋转中将矿浆源源不断地由矿浆进口4吸入，从而形成经缩口管2排向排出管3的稳定混合矿浆流。在此过程中，消耗的是压缩空气带来的能量。

混合矿浆流经安装在矿化矿浆的排出管3中的扰流环19时发生扰流，扰流作用使得混合矿浆得到进一步矿化，矿化效果较好。混合矿浆最终从排出管3排出。排出管3与槽体27的槽底相邻，叶片式气动矿化器34排出的矿化矿浆扰动气动浮选槽的底部，以防止矿浆中的粗颗粒沉淀。

气动浮选槽工作时，矿浆由进料箱28进入槽体27。槽体27内液位控制由液位控制装置来实现。控制溢流堰板35的高度即可控制槽体27内的液位和泡沫层厚度。液位高于溢流堰板35时，泡沫层下方的液体就会溢流至溢流堰板35的前侧，进而由排液管30流出。

槽体27底部的各叶片式气动矿化器34对矿浆进行矿化，矿化后形成的矿化泡沫上升并浮于液体顶部，经各泡沫导流槽31流入泡沫溜槽32，实现矿物的浮选分离。

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。

Claims (8)

1.叶片式气动矿化器，包括圆筒型的壳体，其特征在于：以矿浆流动方向为前向，壳体前后两端均敞口，壳体后端敞口处作为矿浆进口；壳体前端连接有缩口管，缩口管的直径后大前小；壳体内设有中心轴，中心轴前端连接有动力叶轮，中心轴后端连接有吸浆叶轮；动力叶轮位于壳体前端部，吸浆叶轮位于壳体后端部；中心轴的前端安装有前轴承，前轴承由前轴承架支撑，前轴承架安装在壳体上；中心轴的后端安装有后轴承，后轴承由后轴承架支撑，后轴承架安装在壳体上；壳体处设有压缩空气支管，压缩空气支管一端与压缩空气管连接，压缩空气支管的另一端位于壳体内、动力叶轮后且该端为压缩空气出口，压缩空气出口朝向动力叶轮。

2.根据权利要求1所述的叶片式气动矿化器，其特征在于：缩口管的前端连接有排出管；

前轴承架与后轴承架径向外端之间安装有导流筒，导流筒与壳体同轴线设置；

壳体内，动力叶轮之后安装若干导流叶片，导流叶片与壳体相连接；

前轴承架上安装有前轴封与前轴封压盖，后轴承架上安装有后轴封与后轴封压盖；

前轴承架与后轴承架径向内端之间安装有中心轴筒；

压缩空气支管上设有单向阀。

3.根据权利要求2所述的叶片式气动矿化器，其特征在于：所述排出管内设有若干扰流环，扰流环的外缘与排出管内壁相连接，扰流环中部内径小于其前后两端的内径。

4.根据权利要求2所述的叶片式气动矿化器，其特征在于：

所述中心轴筒、前轴承架、后轴承架、前轴封、后轴封和中心轴之间围成环形油腔；

所述壳体连接有进油管，进油管向内密封穿过导流筒并连接有润滑油囊，润滑油囊位于导流筒与中心轴筒之间并连接有导油管，导油管与环形油腔相连通。

5.根据权利要求2所述的叶片式气动矿化器，其特征在于：导流叶片为弧形面且导流叶片前端朝向动力叶轮的叶片。

6.根据权利要求1中所述叶片式气动矿化器的气动浮选槽，其特征在于：包括顶部敞口的槽体，以矿浆流动方向为前向，槽体后端连接有进料箱，槽体前端连接有用于控制矿浆液位的尾流箱；槽体侧壁连接有泡沫溜槽；槽体上方设有压缩空气总管，槽体底部设有若干叶片式气动矿化器，各叶片式气动矿化器的压缩空气管分别向上延伸并与压缩空气总管相连接，压缩空气总管与外置的高压气源相连接；尾流箱内设有液位控制装置；排液管设置在尾流箱上。

7.根据权利要求6所述的气动浮选槽，其特征在于：槽体顶部沿左右方向设有若干泡沫导流槽，各泡沫导流槽沿前后方向间隔设置，各泡沫导流槽与泡沫溜槽相连通。

8.根据权利要求6所述的气动浮选槽，其特征在于：所述液位控制装置为溢流堰板，溢流堰板左右两侧边分别与尾流箱的左侧壁和右侧壁相连接，排液管位于溢流堰板前侧。