CN107971143A - 一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机及浮选方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机及浮选方法，包括柱式浮选槽、转轴、上叶轮和下叶轮，转轴竖直插入柱式浮选槽内部中心，上叶轮固定于转轴中下部，下叶轮固定于转轴下部，上叶轮外套有导流筒，下叶轮位于导流筒底部外侧，导流筒内壁上沿周向间隔分设有导流板，导流筒下部沿周向均匀布设循环孔，浮选槽下部两侧对称设有给矿管和排矿管，给矿管与导流筒相连接，浮选槽外上部设有泡沫槽。本发明能改善浮选气泡矿化效果，优化浮选三相流场分选环境，实现矿浆与气泡的逆向流动，提高浮选过程的效能与分选精度。

Description

一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机及浮选方法

技术领域

本发明属于浮选设备的技术领域，尤其涉及一种机械搅拌式浮选机及浮选方法。

背景技术

浮选是一种非常有效的矿物分选方法。浮选设备类型虽然很多，但主要分为浮选机和浮选柱两大类。其中，应用最广的是机械搅拌式浮选机。机械搅拌式浮选机的核心是其搅拌装置的转子(叶轮)与定子系统，根据充气方式不同又分为自吸式和压气式两种类型。压气式虽然充气量更容易调节和控制，但需要附加空压设备，故生产上多用自吸式设备。机械搅拌自吸式浮选机具有以下功能：(1)吸气和吸浆——当转子高速旋转时，在转子与定子之间会形成负压区，将空气经进气管吸入，同时也可将矿浆(包括给矿或循环中矿)经进浆管吸入； (2)产生浮选气泡(发泡)——叶轮的强烈搅拌作用使矿浆与吸入空气得以充分混合，并将空气分割成许多小气泡弥散到矿浆中；(3)促进气泡矿化——机械搅拌可提供足够的能量，使矿浆中的疏水矿物颗粒与气泡相互碰撞接触，并黏着在气泡上形成矿化气泡；(4)创造适宜的三相流环境——浮选是在气-固-液三相流场中进行，机械搅拌可以使矿物颗粒和气泡均匀分散在三相流场中，使疏水矿物颗粒更容易黏着到气泡上，与气泡一起上浮，最终从浮选槽上部排出成为泡沫产品，而亲水矿物颗粒从浮选槽下部排出成为槽底产品，从而实现不同矿物的分选。

纵观机械搅拌自吸式浮选机的发展历程，虽然其转子和定子系统的结构不断完善，但转子和定子搭配的固有模式一直没有改变。这种搭配模式的不足在于：(1)浮选机充气量受到转子转速限制，要增大充气量，需要提高转子转速，以形成更大的负压强度，但矿物分选又要求浮选机转速要低，以创造较好的静态流分选环境，避免机械夹杂造成精矿品位和回收率降低，充气量与转速两者间相互矛盾，只能做到相对优化；(2)吸入负压区的空气与矿浆，都是通过转子输送到浮选槽中，因而形成的气泡与矿浆基本上是同向运动，不利于气泡与疏水矿物颗粒的碰撞矿化，对气泡夹杂的细粒亲水矿物颗粒也没有冲刷作用，分选精度往往不够高；(3)为保证充气量，转子转速相对较快，能耗较大，转子和定子容易磨损，导致其产生的负压强度逐渐减小，充气量不断下降，矿浆液面不平稳；(4)系统结构较复杂，检修和维修不够方便。

浮选柱；虽然结构简单，占地面积小，投资成本低，充气量易于调节和控制，矿浆与气泡逆向运动，对气泡有一定冲刷作用，有利于提高分选精度，但在实际应用中同样存在一些问题：(1)现有浮选柱多采用射流装置来充气和发泡，在一定浮选介质条件下，射流装置管路很容易结垢堵塞且不便更换；(2)尽管疏水矿物颗粒与气泡逆向运动碰撞几率较大，但仅靠矿物颗粒重力和气泡浮力的作用，它们相互之间突破水化膜黏着的几率不大，所需的浮选时间较长；(3)为了保证浮选时间，浮选柱的高度一般都比较高，这不可避免地导致浮选柱内气液分布不均，浮选条件不好控制；(4)中矿循环和矿浆输送都需要附加矿浆泵，能耗较高；(5)遇突然停电时，柱内的矿浆需放空，需设置贮矿池。正因为如此，浮选柱至今难以在生产上大规模推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供双叶轮机械搅拌自吸式浮选机及浮选方法，使浮选机拌装置不受传统机械搅拌式浮选机转子-定子系统的限制，能够在静态流场中产生大量细小气泡，并容易充分地弥散到矿浆中，而矿浆可以一定强度相对气泡逆向流动，进而提高浮选机的分效率及浮选产品的质量和回收率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机，其特征在于：包括柱式浮选槽、转轴、上叶轮和下叶轮，所述转轴竖直插入所述柱式浮选槽内部中心，上叶轮固定于转轴中下部，下叶轮固定于转轴下部，上叶轮外套有导流筒，下叶轮位于导流筒底部外侧，导流筒内壁上沿周向间隔分设有导流板，导流筒下部沿周向均匀布设循环孔，浮选槽下部两侧对称设有给矿管和排矿管，给矿管与导流筒相连接，浮选槽外上部设有泡沫槽。

按上述方案，所述上叶轮包括上盖板、下盖板和数个叶片，所述数个叶片沿周向均匀间隔设于所述转轴中下部，叶片的内侧端与转轴相连，所述上、下盖板分别设于数个叶片的上下两端，上盖板的顶部中心设有上通孔，下盖板的底部中心设有下通孔，上盖板上沿所述上通孔内缘设有外凸的缩颈筒。

按上述方案，所述转轴为中空轴，所述相邻的两块叶片之间的转轴上设有通气孔。

按上述方案，所述下通孔的孔径大于上通孔的孔径。

按上述方案，所述下叶轮为轴向流搅拌叶轮。

按上述方案，所述上叶轮的数个叶片为后弯叶片，所述下叶轮的叶片为下弯叶片。

采用权利要求1所述的双叶轮机械搅拌自吸式浮选机的浮选方法，其特征在于，包括如 下步骤：将浮选药剂作用后的矿浆经给矿管进入柱式浮选槽中，转轴带动上叶轮旋转，产生 的负压将空气由中空转轴吸入上叶轮腔内，在静态流场中产生大量充分弥散的细小气泡，其 上端的缩颈筒促进气泡发生和矿化，导流筒上的导流板和循环孔可使气泡在浮选槽内均匀分 布上浮，下叶轮随转轴旋转搅动矿浆，同时将矿浆从给矿管吸入浮选槽内，疏水矿物颗粒与 气泡碰撞后黏着在气泡上形成矿化气泡，并在浮选槽上部汇聚形成较厚的泡沫层，然后经泡 沫槽排出成为泡沫产品，与气泡逆向流动的矿浆可将气泡夹杂的亲水矿物颗粒冲刷下来，并 与浮选槽中的亲水矿物颗粒一道，从浮选槽下方的排矿管排出成为槽底产品。

本发明的有益效果是：1、提供一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机的浮选方法，转速为常规机械搅拌式浮选机的30％～50％时就可获得比其更优异的充气发泡性能，能在静态流分选环境下产生大量充分弥散的细小气泡，增大气泡与疏水矿物颗粒的接触面积，减少机械夹杂的可能性，改善气泡矿化效果；2、矿浆相对气泡逆向流动，且通过调整下叶轮的直径及叶片下弯角度，可以优化矿浆逆向流动的强度，不仅可以提高气泡与疏水矿物颗粒碰撞矿化的几率，而且可以控制矿浆对气泡的冲刷除杂强度，提高浮选过程的分选精度；3、由于降低了搅拌速度，设备的能耗和磨损都会相应降低；4、设备结构更简单，操作、控制、检修和维修更方便。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为本发明一个实施例的上叶轮的俯视图。

图3为本发明一个实施例的下叶轮的结构示意图。

其中：1.柱式浮选槽，2.上叶轮，3.转轴，4.下叶轮，5.给矿管，6.排矿管，7.泡沫槽， 8.导流筒，9.导流板，10.循环孔，11.缩颈筒。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机，包括柱式浮选槽1、上叶轮2、转轴3 和下叶轮4，转轴竖直插入柱式浮选槽内部中心，浮选槽下部两侧对称设有给矿管5和排矿管6，上叶轮设于转轴中下部，下叶轮设于转轴下部，浮选槽外壁上部设有泡沫槽7，浮选槽内部设有导流筒8，导流筒外套于上叶轮，下叶轮位于导流筒底部外侧，导流筒内壁上沿周向间隔设有数块导流板9，导流筒下部沿周向均匀布设循环孔10，导流筒的作用是将径向流转化为轴向流，导流板则用于抑制切线流，将切线流转化为轴向流。

上叶轮包括上盖板、下盖板和数个叶片，数个叶片沿周向均匀间隔设于转轴中下部，叶片的内侧端与转轴相连，上叶轮的数个叶片为后弯叶片，上、下盖板分别设于数个叶片的上下两端，上盖板的顶部中心设有上通孔，下盖板的底部中心设有下通孔，下通孔的孔径大于上通孔的孔径，上盖板上沿上通孔内缘设有外凸的缩颈筒11。

转轴为中空轴，相邻的两块叶片之间的转轴上设有通气孔，当转轴带动上叶轮旋转时，会产生一个离心力场，在离心力场作用下，矿浆由叶轮上下两端吸入上叶轮的叶片间，然后沿上叶轮径向甩出，并在上叶轮中心形成负压区，将空气经中空的转轴吸入上叶轮腔内。由于缩颈筒的作用，从上叶轮上下两端吸入的矿浆流量和流速都有差异，因而有利于在上叶轮腔内形成强紊态剪切流场，将上叶轮腔内的空气碎散成大量细小气泡弥散到矿浆中，并与疏水矿物颗粒强烈碰撞形成矿化气泡。采用这种离心力场发泡的方式，不需要依靠高转速，通过增大上叶轮的高度或直径，在低转速下就可以获得非常大的充气量。

下叶轮为轴向流搅拌叶轮，下叶轮的叶片为下弯叶片，下弯角度为θ，当下叶轮随转轴旋转时，通过与导流筒配合，可以使浮选槽内矿浆按W形流迹上下循环流动。

由于气泡的质量小浮力大，受矿浆轴向流惯性力影响较小，因而可在导流筒内或穿过循环孔在导流筒外向上浮升。矿浆则在导流筒内向下运动，导流筒外的矿浆也会在惯性力作用下，穿过循环孔或从导流筒上端进入导流筒内向下循环流动，从而实现矿浆相对气泡逆向流动，图1中虚线箭头为气泡流向，实线箭头为矿浆流向。

采用本浮选机进行浮选的工作原理为：浮选药剂作用后的矿浆经给矿管进入柱式浮选槽中，上叶轮旋转产生的负压将空气由中空转轴吸入上叶轮腔内，上叶轮相当于一个气泡发生器，其转速较低，能够在静态流场中产生大量充分弥散的细小气泡，其上端的缩颈筒起促进气泡发生和矿化的作用。下叶轮相当于一个矿浆搅拌器，与导流筒配合可以使矿浆在浮选槽内相对气泡逆向循环流动，同时将矿浆经给矿管吸入浮选槽内。导流筒上的导流板和循环孔可使气泡在浮选槽内均匀分布上浮。疏水矿物颗粒与气泡碰撞后黏着在气泡上形成矿化气泡，并在浮选槽上部汇聚形成较厚的泡沫层，然后经泡沫槽排出成为泡沫产品，与气泡逆向流动的矿浆可将气泡夹杂的亲水矿物颗粒冲刷下来，并与浮选槽中的亲水矿物颗粒一道，从浮选槽下方的排矿管排出成为槽底产品。通过控制排矿管的矿浆流量，可以控制浮选泡沫层的厚度。

本发明的浮选设备与常规机械搅拌吸气式浮选机相比，结构更简单，浮选效率更高，浮选精矿品位可以提高2％左右，回收率可以提高4％左右，浮选效果改善比较明显。下面是采用本发明的浮选机与常规机械搅拌吸气式浮选机进行胶磷矿浮选分离的对比试验实例。

实施例1：试验所用矿样为湖北远安磷矿，主要化学成分为(w/％)：P₂O₅ 22.16、MgO3.15、 SiO₂ 25.41、Al₂O₃ 7.39、CaO 29.85、Fe₂O₃ 1.69、K₂O 2.31、TiO₂ 0.63。在同样药剂条件下进行正浮选粗选对比试验，即浮选泡沫产品为磷精矿，槽底产品为杂质尾矿，得到的最佳浮选结果见表1。

表1湖北远安磷矿浮选对比试验结果

上表中实施例1为本发明的浮选机，浮选槽规格为6L，对比例1为实验室型机械搅拌吸气式浮选机，浮选槽规格为0.5L。从对比试验结果可以看出，采用发明的浮选机，浮选效率可以提高6％左右。

Claims (7)

1.一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机，其特征在于：包括柱式浮选槽、转轴、上叶轮和下叶轮，所述转轴竖直插入所述柱式浮选槽内部中心，上叶轮固定于转轴中下部，下叶轮固定于转轴下部，上叶轮外套有导流筒，下叶轮位于导流筒底部外侧，导流筒内壁上沿周向间隔分设有导流板，导流筒下部沿周向均匀布设循环孔，浮选槽下部两侧对称设有给矿管和排矿管，给矿管与导流筒相连接，浮选槽外上部设有泡沫槽。

2.根据权利要求1所述的一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机，其特征在于，所述上叶轮包括上盖板、下盖板和数个叶片，所述数个叶片沿周向均匀间隔设于所述转轴中下部，叶片的内侧端与转轴相连，所述上、下盖板分别设于数个叶片的上下两端，上盖板的顶部中心设有上通孔，下盖板的底部中心设有下通孔，上盖板上沿所述上通孔内缘设有外凸的缩颈筒。

3.根据权利要求2所述的一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机，其特征在于，所述转轴为中空轴，所述相邻的两块叶片之间的转轴上设有通气孔。

4.根据权利要求2所述的一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机，其特征在于，所述下通孔的孔径大于上通孔的孔径。

5.根据权利要求1所述的一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机，其特征在于，所述下叶轮为轴向流搅拌叶轮。

6.根据权利要求2所述的一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机，其特征在于，所述上叶轮的数个叶片为后弯叶片，所述下叶轮的叶片为下弯叶片。

7.采用权利要求1所述的一种双叶轮机械搅拌自吸式浮选机的浮选方法，其特征在于，包括如下步骤：将浮选药剂作用后的矿浆经给矿管吸入浮选槽中，转轴带动上叶轮旋转，产生的负压将空气由中空转轴吸入上叶轮腔内，在静态流场中产生大量充分弥散的细小气泡，其上端的缩颈筒促进气泡发生和矿化，导流筒上的导流板和循环孔可使气泡在浮选槽内均匀分布上浮，下叶轮随转轴旋转搅动矿浆，同时将矿浆从给矿管吸入浮选槽内，疏水矿物颗粒与气泡碰撞后黏着在气泡上形成矿化气泡，并在浮选槽上部汇聚形成较厚的泡沫层，然后经泡沫槽排出成为泡沫产品，与气泡逆向流动的矿浆可将气泡夹杂的亲水矿物颗粒冲刷下来，并与浮选槽中的亲水矿物颗粒一道，从浮选槽下方的排矿管排出成为槽底产品。