CN108714485A - 一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤炭及矿物浮选领域，具体涉及一种颗粒气泡强制碰撞矿化和颗粒气泡聚集体从矿浆中分离环节相对独立的高强度搅拌矿化浮选机，包括浮选槽、精矿溢流槽、浮选尾矿箱、矿浆液位调整机构、传动装置支架和设置在浮选槽中部的高强度机械搅拌矿化室。本发明结构简单、设计合理，提供了一种颗粒气泡碰撞矿化和颗粒气泡聚集体从矿浆中分离环节相对独立的浮选装置，机械搅拌的能量消耗主要作用于颗粒气泡碰撞矿化，提高了微细粒矿化效率和浮选速率，使得微细粒浮选的回收率和选择性得到同步提高，降低了浮选过程的能量消耗，是一种高效节能浮选装置。
Description
技术领域
本发明属于煤炭及矿物浮选领域，具体涉及一种颗粒气泡强制碰撞矿化和颗粒气泡聚集体从矿浆中分离环节相对独立的高强度搅拌矿化浮选机。
背景技术
浮选是一种广泛应用于微细粒煤及矿物高效分选的技术，通常是通过浮选设备来实现的，目前浮选设备主要有两种主要类型：机械搅拌式浮选机和浮选柱。机械搅拌式浮选机主要由分选槽体、精矿和尾矿排出机构、充气搅拌机构和液位调整机构等构成，充气搅拌机构是浮选机的核心，常规的机械搅拌式浮选机通常是由多槽串联的方式应用，矿浆在每一个浮选槽中完成目的矿物颗粒与气泡碰撞矿化，及矿化气泡与矿浆的分离过程，在多槽浮选机中依次循环上述过程实现边矿化边分离，最终目的矿物颗粒与非目的矿物颗粒依据表面性质的差异，借助气泡为载体实现选择性分离。
矿物的表面性质及可浮性具有宽分布和非线性的特点，理论上需要不同的搅拌充气机构创造不同的流体力学条件以满足不同可浮性矿物颗粒与气泡碰撞矿化所需的不同流场环境，前述多槽浮选机通常采用相同的充气搅拌机构，采用相同的搅拌充气机构产生的搅拌充气流场环境相同，在每一个浮选槽中，用矿物颗粒在相同的搅拌充气条件下实现与气泡碰撞矿化，显然不满足矿物可浮性宽分布非线性特点对于矿化流场条件的不同要求，因而在实际生产中表现出对复杂难分选矿物浮选效果差的技术难题，多数情况下需要多槽多段组成复杂的工艺流程才能实现高效分选，工艺流程冗长复杂，生产和管理成本高，直接影响选厂技术经济效益的提高。
可见，是否存在一种在一个浮选槽中将颗粒气泡矿化和矿化气泡与矿浆分离两个子过程分成相对独立的环节，同时可以对两个相对独立的子过程各自进行优化，且具有矿化效率高，浮选工艺效果好的浮选设备就显得极其重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种能适用于微细粒煤与矿物的高效能自吸气式高强度机械搅拌矿化浮选设备，在高强度搅拌条件下同时实现气体吸入，微小气泡产生和颗粒气泡强制碰撞矿化，矿化气泡选择性聚团及矿化气泡与矿浆分离等功能，具体为一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机，包括浮选槽、精矿溢流槽、浮选尾矿箱、矿浆液位调整机构、传动装置支架和设置在浮选槽中部的高强度机械搅拌矿化室，高强度机械搅拌矿化室是由中空轴、吸气叶轮、高剪切叶轮组以及圆柱形腔体组成的充气搅拌机构，中空轴通过皮带传动机构连接有电机，在电机作用下中空轴高速旋转，吸气叶轮随中空轴转动且吸气叶轮在其内部形成真空，通过中空轴吸入空气，吸气叶轮旋转形成的紊流将气流切割为微小气泡，由吸气叶轮和剪切叶轮组构成的搅拌器组共同产生高剪切紊流，对微气泡和入料矿浆实施高剪切混合，使颗粒气泡碰撞附着动力学达到最佳；浮选槽的底部设置有给矿管和连接管，给矿管与高强度机械搅拌矿化室相通，位于高强度机械搅拌矿化室外壁与浮选槽槽体构成环形空间，在环形空间流体紊流度较低，形成准静态的颗粒气泡聚集体与矿浆的分离。
吸气叶轮设置在中空轴的底部，高剪切叶轮组设置在吸气叶轮上部的中空轴上，高剪切叶轮组包括结构相同的高剪切叶轮一、高剪切叶轮二和高剪切叶轮三。
吸气叶轮包括上部环形板、下部环形板以及设置在两板间的气体分散叶片，气体分散叶片与中空轴相连，上部环形板与中空轴固定，下部环形板中间设置有圆形孔用于从底部吸入矿浆。
高剪切叶轮一包括弧线形叶片和中间分割圆环板，中间分割圆环板将弧线形叶片分割为上下两部分，并与中空轴形成扇形空间，扇形空间使高剪切叶轮的上下连通。
浮选尾矿箱与浮选槽的槽体底部相互贯通组成一个连通器，浮选尾矿箱上设置有矿浆液位调整机构和提升装置，连接管与浮选槽连通，通过调节尾矿箱矿浆液位调整机构高度调节浮选机内矿浆液位。
高剪切搅拌矿化室的外表面设置有用于阻滞充气矿浆在环形空间旋转的若干防涡挡板，防涡挡板呈丁字形结构且均由两块相互垂直且带有若干小孔的板组成。
中空轴上设置有与大气相同的吸气阀门。
皮带传动机构设置在传动装置支架上，包括主动轮、从动轮和传动皮带，主动轮与电机连接，从动轮固定在中空轴上。
本发明所述的高强度机械搅拌吸气矿化浮选机能够以单室或者串联组合使用；当通过串联组合使用时，每一个单槽浮选机可以设置相同的运转参数及差异性的运转参数，以满足不同煤质条件；也可以与其它现役浮选设备组合使用。
本发明相比现有技术具有的特定技术特征及有益效果是：
本发明结构简单、设计合理，提供了一种颗粒气泡碰撞矿化和颗粒气泡聚集体从矿浆中分离环节相对独立的浮选装置，机械搅拌的能量消耗主要作用于颗粒气泡碰撞矿化，提高了微细粒矿化效率和浮选速率，使得微细粒浮选的回收率和选择性得到同步提高，降低了浮选过程的能量消耗，是一种高效节能浮选装置。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的结构示意侧视图；
图3为本发明的结构示意俯视图；
图4为图2中浮选矿尾箱的结构示意图；
图5为图1中吸气叶轮的结构示意俯视图；
图6为图1中吸气叶轮的结构示意正视图；
图7为图1中高剪切叶轮组的结构示意正视图；
图8为图1中高剪切叶轮组的结构示意侧视图；
图9为图1中防涡挡板的结构示意图。
图中：1-浮选槽，2-高强度机械搅拌矿化室，3-精矿溢流槽，4-中空轴，5-吸气阀门，6-高剪切叶轮一，7-高剪切叶轮二，8-高剪切叶轮三，9-吸气叶轮，10-皮带传动机构，11-电机，12-主动轮，13-从动轮，15-给矿管，16-浮选尾矿箱，17-提升装置，18-出流口，19-连接管， 21-传动装置支架，22-矿浆液位调整机构，23-防涡挡板，26-弧线形叶片，27-中间分割圆环板，28-扇形空间，29-气体分散叶片，30-上部环形板，31-下部环形板。
具体实施方式
参照图1～图9对发明进行进一步阐述，一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机，包括浮选槽1、精矿溢流槽3、浮选尾矿箱16、矿浆液位调整机构22、传动装置支架21和设置在浮选槽1中部的高强度机械搅拌矿化室2，高强度机械搅拌矿化室2是由中空轴4、吸气叶轮9、高剪切叶轮组以及圆柱形腔体组成的充气搅拌机构，中空轴4通过皮带传动机构10连接有电机11，在电机11作用下中空轴4高速旋转，吸气叶轮9随中空轴4转动且吸气叶轮9在其内部形成真空，通过中空轴4吸入空气，吸气叶轮9旋转形成的紊流将气流切割为微小气泡，由吸气叶轮9和剪切叶轮组构成的搅拌器组共同产生高剪切紊流，对微气泡和入料矿浆实施高剪切混合，使颗粒气泡碰撞附着动力学达到最佳；浮选槽1的底部设置有给矿管15和连接管19，给矿管15与高强度机械搅拌矿化室2相通，位于高强度机械搅拌矿化室2外壁与浮选槽1槽体构成环形空间，在环形空间流体紊流度较低，形成准静态的颗粒气泡聚集体与矿浆的分离。
吸气叶轮9设置在中空轴4的底部，高剪切叶轮组设置在吸气叶轮9上部的中空轴4上，高剪切叶轮组包括结构相同的高剪切叶轮一6、高剪切叶轮二7和高剪切叶轮三8。吸气叶轮9包括上部环形板30、下部环形板31以及设置在两板间的气体分散叶片29，气体分散叶片29与中空轴4相连，上部环形板30与中空轴4固定，下部环形板31中间设置有圆形孔用于从底部吸入矿浆。高剪切叶轮一6包括弧线形叶片26和中间分割圆环板27，中间分割圆环板27将弧线形叶片26分割为上下两部分，并与中空轴4形成扇形空间28，扇形空间28使高剪切叶轮的上下连通。其中，弧线形叶片26的叶片弧度不做特殊要求，只为类圆形弧度叶片，便于启动时减少阻力。
浮选尾矿箱16与浮选槽1的槽体底部相互贯通组成一个连通器，浮选尾矿箱16上设置有矿浆液位调整机构22和提升装置17，连接管19与浮选槽1连通，通过调节尾矿箱16上的矿浆液位调整机构22高度调节浮选机内矿浆液位。
高剪切搅拌矿化室2的外表面设置有用于阻滞充气矿浆在环形空间旋转的若干防涡挡板23，防涡挡板23呈丁字形结构且均由两块相互垂直且带有若干小孔的板组成。中空轴4上设置有与大气相同的吸气阀门5。皮带传动机构10设置在传动装置支架21上，包括主动轮12、从动轮13和传动皮带，主动轮12与电机11连接，从动轮13固定在中空轴4上。
依据本发明所述的一种高强度机械搅拌矿化浮选机，工作时，浮选入料由给矿管15进入到高强度机械搅拌矿化室2，高强度机械搅拌矿化室2由电机11通过皮带轮驱动中空轴4旋转，中空轴4上设置有吸气叶轮9及若干高剪切叶轮，吸气叶轮9旋转产生负压，经由吸气阀门5和中空轴4吸入空气，吸气叶轮旋9转产生的紊流将吸入的空气剪切破碎成微纳米气泡，由吸气叶轮9及剪切搅拌叶轮组成的搅拌器组在高强度机械搅拌矿化室2的圆筒形腔室内高速旋转，腔室内的矿浆和微气泡在叶轮组的作用下发生剧烈混合，微小气泡和矿粒碰撞形成矿粒气泡聚集体，经由圆柱形腔体的中的出流口18进入浮选机槽体1和高强度机械搅拌矿化室2形成的环形空间，在圆柱形腔体上设置有防涡挡板23，用于阻滞充气矿浆在环形空间的旋转，在环形空间中颗粒气泡聚集体上浮形成泡沫层，溢流进入精矿收集槽3，未与气泡矿化的颗粒留在矿浆中经由浮选槽下部的连接管19进入尾矿箱16，尾矿箱16设置有矿浆液位调整机构22和提升装置17，通过连接管19与浮选槽1形成连通，提升装置17可控制矿浆液位调整机构22的位置，所述的矿浆液位调整机构22实际为闸板，通过抬升或降低矿浆液位调整机构22的高度控制浮选槽内的液位，浮选尾矿由出流口18排至尾矿浓缩机或下一个作业工序。
本发明阐述的浮选机是一种通过两阶段进行浮选的设备，第一阶段位于浮选机中心，是一个高强度机械搅拌矿化室2，由吸气叶轮9和剪切叶轮组及圆柱形腔体构成的充气搅拌机构组成，高速旋转时，吸气叶轮9内部形成真空，通过中空轴4吸入空气，并由于吸气叶轮9旋转形成的紊流将气流切割为微小气泡，由吸气叶轮9和剪切叶轮组构成的搅拌器组产生高剪切紊流，对微气泡和入料矿浆实施高剪切混合，使颗粒气泡碰撞附着动力学达到最佳化。第二阶段位于高剪切搅拌矿化室与浮选槽1槽体构成的环形空间，在环形空间流体紊流度较低，形成准静态的颗粒气泡聚集体与矿浆的分离。高剪切搅拌矿化室2与外部分离空间是相对隔离状态，在狭小的高剪切搅拌矿化室，微气泡与颗粒在高剪切流体环境下实现强制碰撞矿化，有效减少了颗粒气泡碰撞附着矿化所需要的停留时间，输入的机械能仅用于气体吸入，微泡产生及颗粒气泡碰撞矿化，而非颗粒悬浮，能量利用率高。其中，入料矿浆通过给矿管15直接给入高剪切搅拌矿化室2，避免了入料矿浆在浮选槽1内可能发生的短流现象。
本发明所述的高强度机械搅拌吸气矿化浮选机能够以单室或者串联组合使用；当通过串联组合使用时，每一个单槽浮选机可以设置相同的运转参数及差异性的运转参数，以满足不同煤质条件；也可以与其它现役浮选设备组合使用。
Claims (9)
1.一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机，其特征在于：包括浮选槽（1）、精矿溢流槽（3）、浮选尾矿箱（16）、矿浆液位调整机构（22）、传动装置支架（21）和设置在浮选槽（1）中部的高强度机械搅拌矿化室（2），高强度机械搅拌矿化室（2）是由中空轴（4）、吸气叶轮（9）、高剪切叶轮组以及圆柱形腔体组成的充气搅拌机构，中空轴（4）通过皮带传动机构（10）连接有电机（11），在电机（11）作用下中空轴（4）高速旋转，吸气叶轮（9）随中空轴（4）转动且吸气叶轮（9）在其内部形成真空，通过中空轴（4）吸入空气，吸气叶轮（9）旋转形成的紊流将气流切割为微小气泡，由吸气叶轮（9）和剪切叶轮组构成的搅拌器组共同产生高剪切紊流，对微气泡和入料矿浆实施高剪切混合，使颗粒气泡碰撞附着动力学达到最佳；浮选槽（1）的底部设置有给矿管（15）和连接管（19），给矿管（15）与高强度机械搅拌矿化室（2）相通，位于高强度机械搅拌矿化室（2）外壁与浮选槽（1）槽体构成环形空间，在环形空间流体紊流度较低，形成准静态的颗粒气泡聚集体与矿浆的分离。
2.根据权利要求1所述的一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机，其特征在于：吸气叶轮（9）设置在中空轴（4）的底部，高剪切叶轮组设置在吸气叶轮（9）上部的中空轴（4）上，高剪切叶轮组包括结构相同的高剪切叶轮一（6）、高剪切叶轮二（7）和高剪切叶轮三（8）。
3.根据权利要求2所述的一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机，其特征在于：吸气叶轮（9）包括上部环形板（30）、下部环形板（31）以及设置在两板间的气体分散叶片（29），气体分散叶片（29）与中空轴（4）相连，上部环形板（30）与中空轴（4）固定，下部环形板（31）中间设置有圆形孔用于从底部吸入矿浆。
4.根据权利要求2所述的一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机，其特征在于：高剪切叶轮一（6）包括弧线形叶片（26）和中间分割圆环板（27），中间分割圆环板（27）将弧线形叶片（26）分割为上下两部分，并与中空轴（4）形成扇形空间（28），扇形空间（28）使高剪切叶轮的上下连通。
5.根据权利要求1所述的一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机，其特征在于：浮选尾矿箱（16）与浮选槽（1）的槽体底部相互贯通组成一个连通器，浮选尾矿箱（16）上设置有矿浆液位调整机构（22）和提升装置（17），连接管（19）与浮选槽（1）连通，通过调节尾矿箱（16）上的矿浆液位调整机构（22）高度调节浮选机内矿浆液位。
6.根据权利要求1所述的一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机，其特征在于：高剪切搅拌矿化室（2）的外表面设置有用于阻滞充气矿浆在环形空间旋转的若干防涡挡板（23），防涡挡板（23）呈丁字形结构且均由两块相互垂直且带有若干小孔的板组成。
7.根据权利要求1所述的一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机，其特征在于：中空轴（4）上设置有与大气相同的吸气阀门（5）。
8.根据权利要求1所述的一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机，其特征在于：皮带传动机构（10）设置在传动装置支架（21）上，包括主动轮（12）、从动轮（13）和传动皮带，主动轮（12）与电机（11）连接，从动轮（13）固定在中空轴（4）上。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的一种高强度机械搅拌吸气矿化浮选机，其特征在于：本发明所述的高强度机械搅拌吸气矿化浮选机能够以单室或者串联组合使用；当通过串联组合使用时，每一个单槽浮选机可以设置相同的运转参数及差异性的运转参数，以满足不同煤质条件；也可以与其它现役浮选设备组合使用。
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