CN109511260A - 阀 - Google Patents

Abstract

描述了用于在浮选处理回路中控制流体流动的阀，该阀包括：阀体；阀体的入口；阀体的出口；设置成在使用中控制自入口至出口的流体流动的构件；并且其中所述阀还包括有助于以下两种模式中的一种或两种模式的流体流动的旁路开口：在第一模式，自入口至该旁路开口；在第二模式，自旁路开口至出口。

Description

阀

技术领域

本发明总体涉及浮选处理回路和用于此类回路的改进的镖式阀(dart valve)，以及此类回路操作的改进方法。

背景技术

泡沫浮选是通过利用矿物与矿石的疏水性差异用以分离矿物与矿石的方法。通过利用表面活性剂和湿润剂，有用矿物与废弃矿石之间的疏水性差异增加。矿物的选择性分离使得复杂矿石的处理在经济上是可行的。浮选法用于分离大范围的硫化物、碳酸盐和氧化物，之后进行进一步精炼。通过浮选技术，磷酸盐和煤也可升级(纯化)。

在泡沫浮选能够起作用之前，待被处理的矿石通过破碎和研磨(一种被称为粉碎的方法)被转化为细颗粒，以便各种矿物作为物理分离颗粒存在。这种方法称为释放。粒度通常小于0.1mm(100μm)，但是有时要求粒度小于7-10μm。随者时间过去，释放尺寸的趋势是变小，这是因为具有能够以较大尺寸分离的粗矿物颗粒的矿体被耗尽并且被先前被认为太难的取代。在采矿工业中，从事浮选以浓缩矿石的设备通常被称为选矿厂或磨粉厂。

对于泡沫浮选，将经研磨的矿石与水混合形成浆料，并且通过添加表面活性剂或者聚集化学品(collector chemical)而赋予所述的矿物疏水性。特定的化学品取决于待回收的矿物的性质，以及或许取决于那些不想要的矿物的性质。然后将这种疏水性颗粒和亲水性颗粒的浆料引入被称为浮选槽的罐体中，对浮选槽充气以产生气泡。疏水性颗粒附着至气泡，气泡升至表面，形成泡沫。将泡沫从槽中移走，产生目标矿物的精矿(浓缩物)。

多个浮选槽通常设置在浮选回路中。浆料从一个槽顺序流到下一个。在每个槽中，泡沫被移走，而浆料继续到下一个槽进行连续处理，以便最大化目标矿物的回收。在粗加工、清洗和净化阶段之后，已处理浆料的剩余部分作为尾矿被丢弃。

参考图1，示出了典型的粗选阶段浮选回路10，其包括8个浮选槽12。在槽12a引入浆料并使其经过一列槽到达槽12g。浆料从一个槽到下一个槽由一系列镖式阀14、16控制。离开各个槽12a至12g的浆料流由一对左镖式阀14和右镖式阀16来控制。

各镖式阀14、16包括垂直于槽的出口的入口和垂直于下一槽的入口的出口。镖式阀中的阀构件与阀座配合。促动器移动阀构件以控制通过阀并因此从一个槽至下一槽的浆料流速。阀14、16在相邻的槽之间成对使用，以便实现适当高的流速并提供一定的冗余以免于阀堵塞或其他故障。从槽12a至12b的流动由左镖式阀14a和右镖式阀16a控制。从槽12b至12c的流动由左镖式阀14b和右镖式阀16b控制，一直到槽12h。离开槽12h的流动由单一镖式阀控制。

随着时间过去，浮选槽12或其相连的充气、搅动和泡沫去除系统由于浆料的腐蚀和磨损性质而变得磨损。在槽之一需要维修的情况中，必须要关闭整个槽回路以进入特定的槽。这种停工具有损失生产的相关成本。此外，回路的停工对发生于磨机中的泡沫分离阶段之前或之后的处理阶段会引发撞击式破坏。

发明内容

在第一方面，提供了用于控制浮选处理回路中的流体流动的阀，该阀包括：阀体；阀体的入口；阀体的出口；设置用于控制自入口至出口的流体流动的构件；并且其中所述阀还包括有助于两种模式中的一种或两种模式的流体流动的旁路开口：在第一模式，自入口至该旁路开口；在第二模式，自旁路开口至出口。

在某些实施方式中，所述构件配置成控制自入口至旁路开口的流体流动。

在某些实施方式中，所述阀还包括与出口、入口和旁路开口中的每一个相关联的隔离阀。

在某些实施方式中，所述阀还包括与所述构件配合的阀座；所述阀座与所述构件为设置成从阀体取出的子组件的一部分。

在某些实施方式中，阀座被压靠阀体以便通过从阀座向阀体的端部区域延伸的间隔装置而密封阀体。

在某些实施方式中，阀构件经由设置在围绕轴的阀构件中的孔而安装在轴上，并且阀构件通过使轴的上端穿过阀构件中的孔而被装配到轴上。

在某些实施方式中，阀还包括溢流排放开口，其允许流体或泡沫从泵体溢流到出口。

在某些实施方式中，所述阀构件位于阀座下方的位置并向上拉起以密封阀座。

在某些实施方式中，所述阀为镖式阀。

在第二方面，提供了浮选处理回路，其包括：在使用中设置成具有第一配置的第一和第二浮选槽，其中：根据第一方面的至少一个第一阀控制自第一槽至第二浮选槽的流体流动；和根据第一方面的至少一个第二阀控制来自第二浮选槽的流体流动；并且其中在第二配置中，至少一个第一阀和第二阀中的每个的旁路开口用于绕过第二浮选槽。

在某些实施方式中，第一阀的本体向上延伸至高于第一槽被设置成所容纳的流体水平的高度。

在第三方面，提供了在根据第二方面的浮选处理回路中隔离第二浮选槽的方法，其包括下述步骤：将第一阀的出口从第二槽隔离；将第二阀的入口从第二槽隔离；和使第一阀的旁路开口与第二阀的旁路开口流体连通。

在某些实施方式中，使第一阀的旁路开口与第二阀的旁路开口经由软管或管道流体连通。

在某些实施方式中，使第一阀的旁路开口与第二阀的旁路开口流体连通的步骤包括打开与第一阀和第二阀的旁路开口相连的开口隔离阀。

在第四方面，提供了改装浮选处理回路的方法，其包括下述步骤：用根据第一方面的阀替换浮选处理回路中的一个或多个阀。

其他方面、特征和优势根据下面的详述并结合附图时将变得显而易见，附图为本公开内容的一部分，其通过示例阐述了所公开的发明的原理。

附图简述

附图有助于对各实施方式的理解。

图1为现有技术浮选回路的示意性顶视图；

图2为根据本发明的阀的正视图；

图3为图2的阀的顶视图；

图4为图2的阀的侧视图；

图5为沿图4的A-A线的截面图；

图6为沿图4的B-B线的截面图；

图7为图6的细节C的放大图；和

图8为包括根据本发明的镖式阀的浮选回路的顶视图。

具体实施方式

现在将参考图2-7描述能够取代图1所示的镖式阀14、16的改进型镖式阀20。镖式阀20迄今为止是通用的，因为其能替代图1中所述的镖式阀的左侧14或右侧16形式中的任一种。为便于理解，将在下面描述作为图1左侧14镖式阀的替代品的镖式阀20。

参考图2，镖式阀20包括形式为圆柱形阀箱22的阀体。有形式为入口端口30的阀箱22的入口、形式为出口端口40的阀箱出口以及形式为旁通端口50的阀箱20的旁路开口。形式为阀构件64(图6中所见最佳)的构件与阀座66配合。阀构件64安装在轴60上，该轴连接于气动致动器24。致动器24的移动控制轴60和阀构件64相对于阀座66的纵向位置，从而控制在镖式阀20使用期间流体浆料的流动，以及允许自入口30到出口40的流动。致动器24配备有IP67额定电动气动可编程定位器，以便在全冲程中提供无限阀位。

形式为闸阀32、42和52的手动操作及可锁定隔离阀与镖式阀20的入口端口30、出口端口40和旁通端口50中的每一个相连。隔离阀32、42和52以及旁通端口50可用于浮选回路中的任一个槽，如将在后面参考图8所述的。

现在参考图5、6和7，阀构件64和阀座66设置在包括安装在轴60上的阀构件64的子组件中。轴60穿过横向放置的轴引导件62插入，轴引导件62居中定位于由四个等圆周间隔开的支腿61形成的笼中。支腿61倚靠笼下环(cage lower ring)67，阀座66安装至笼下环67。

支腿61起到间隔装置的作用并从笼下环67延伸至镖式阀20的顶盖28的下侧。通过拧紧一些周向间隔开的螺栓(其将顶盖28固定就位)，力通过支腿61传输，从而承靠笼下环67并进而将阀座66压靠阀体22的笼阀座环29。调整周向间隔开的螺栓可确保笼被完全固定并进行调整以便设定压缩。

笼为全焊式四柱设计，带有辐射状辐条和外周肋。笼设计成最小化重量同时提供极端刚度以及扭转与纵向强度。笼具有三组外周肋和横向辐条以便在驱动负荷下终止蜷伏(squat)，以及防止可能由于使用时在阀的下段中的浆料流动所引起的扭转运动。

当移走阀顶盖28时，笼支腿61、阀构件64和阀座66的整个子组件可从镖式阀20的箱体22移走。然后可将新的子组件滑动安装来代替磨损的子组件，从而实现阀零件的迅速替换。

如图6和7中所示，阀构件64位于阀座66下方的位置并且向上拉起而密封阀座66。将阀构件64固定于轴60的设置设计成防止阀构件64从轴60的端部分离的可能性。参考图7，凸缘63焊接至轴60的端部。阀构件64包括中心孔并且通过使轴60的上端穿过阀构件64中的孔而使阀构件组装到轴60上，使得阀构件64环绕轴60，然后允许阀构件64沿轴滑动而邻靠凸缘63。阀构件64中的向下定向的螺柱设置成通过凸缘63中的孔并通过固定螺母而从下面固定，固定螺母也将聚氨酯盖固定就位，从而使螺母和螺柱免于由于使用中与浆料接触所引起的磨损。重要的是，因为凸缘63被焊接就位至轴60，因此阀构件64从轴60的下端是不可移动的。

轴60涂覆有橡胶涂层。阀构件64由在钢加强芯上模制的聚氨酯形成。阀座66由橡胶形成。镖式阀20的内部主体件均内衬有

阀20还包括溢流排放开口26，其可垂直于阀的出口40以允许阀体内的流体或泡沫溢流，从而逸出到(escape to)出口40。

阀20的尺寸设置成使得其本体的高度可使其向上延伸至大于相连的浮选槽所设置的所含的流体水平的高度。用此种方法，阀20中的流体水平无法到达阀的最高区域，在那里轴60穿过阀顶盖28。这消除了对密封设置诸如轴封以便在轴60与阀顶盖28之间进行密封的需求，并且消除了对维护或检查此类密封设置的需求。

参考图8，示出了基于图1的改良浮选回路。镖式阀14、16已经用根据本公开的镖式阀20代替。在正常操作中，浮选回路以第一配置操作，其中阀20a、20c控制自第一槽12a至第二槽12b的流体流动，并且阀20b、20d控制从第二槽12b至第三槽12c的流动。

在该示例中，已经确定维护工作必须在槽12上进行。回路因此能够被置于第二配置中，其中阀20a、20b、20c和20d的旁通端口用于绕过第二槽12b。

通过执行以下一系列操作，使回路100置于第二配置中：

1.通过关闭闸阀42使阀20a的出口40与槽12b隔离；

2.通过关闭闸阀32使阀20b的入口30与槽12b隔离；

3.通过利用适宜半径的一定长度软管110来连接阀20a、20b的旁通端口并打开阀20a、20b的闸阀52，使阀20a的旁通端口与阀20b的旁通端口流体连通。

关于阀20c和20d实施与上述同样的步骤，以利用类似的软管112来连接使旁通端口。

如图8中可见，在第二配置中，浮选槽12b被绕过。在双旁路的情况下，浆料在阀20a和20c的控制下从槽12a流出。然后浆料从阀20a、20c的旁路开口流出，并通过软管110、112，然后进入阀20b,20d的旁通端口并通过阀20b、20d的出口端口，流入槽12c中。在这种配置中阀20b、20d不参与对流体流速的调节。在镖式阀20的这种构造中，可在槽12b和阀20b、20d上进行维护，同时回路的其余部分继续以其通常的方式运行。

软管110、112可经由弯管接头连接至阀20。弯管可安装到阀的朝上或朝下的旁路开口上，以消除软管扭结。

软管110、112可作为织物加强软管形成并且从一个槽至下一槽可能需要外部活动支架，以最小化在软管与弯管/阀连接处的压力。

仅仅通过增加软管长度并按照上面所解释的相同的处理可在任何时间旁路绕过不止一个槽。如果一次旁路绕过多于一个槽，则与一些被旁路绕过的槽相连的阀可充当排液阀。

由于其设计的结果，如果停滞(bogging)或阻塞通过用软管排出可容易地清洗阀，因为经过阀顶部的进入是保持的。

阀的出口和旁通端口位于阀盖(bonnet)上，阀盖经由利用多个螺栓固定的凸缘接头(在图7中标记为70)固定至阀体的主直立部件。入口端口位于主阀体上。入口端口与排放口之间的角度可通过临时移走阀盖与主体相连接的凸缘70上的螺栓、相对于阀盖旋转主体至所需位置并重新安装螺栓来改变。

阀可以如上所述配置成具有单个阀构件或者其还可以设置成一个阀中具有双座，如果流速或空间限制意味着阀需要仅被安装至槽的一侧，或者如果阀安装在槽之间的话。

阀可如上所述安装，或者如果空间局限性不允许所示的阀体，则可提供静水管(stilling tube)轴支架——这同样消除对密封压盖的需求然而排除了拔出笼(pull outcage)。

在某些实施方式的前述描述中，为清晰起见采取了特定的术语。然而，本发明无意限于所选择的特定术语，应理解各特定术语包括以类似方式操作来完成类似技术目的的其他技术等价物。诸如“左”和“右”、“前”和“后”、“上”和“下”及类似术语作为便利性词语使用以便提供参考点，而不应理解为限制性术语。

在该说明书中，词语“包括(comprising)”应以其“开放式”含义理解，也即，在“包括(including)”意义上，因此其不限于其“封闭式(closed)”含义，也即，“仅由……组成(consisting only of)”的含义。相应的意义适用于相应的词语“包括(comprise、comprised和comprises)”(在其出现时)。

此外，上述仅描述了本发明的一些实施方式，可对其进行更改、修改、添加和/或改变，而不背离所公开的实施方式的范围和精神，所述实施方式是示例性而非限制性的。

此外，结合目前被认为是最具实用性和优选的实施方式描述了本发明，应理解本发明并非限于所公开的实施方式，而是相反地，本发明意图覆盖本发明精神及范围之内的各种修改和等价设置。同样，上述各种实施方式可结合其他实施方式实施，例如一个实施方式的方面可与另一实施方式的方面相结合以便实现又一实施方式。进一步地，任何给定组件的每个独立特征或组件可构成额外的实施方式。

Claims (15)

1.用于在浮选处理回路中控制流体流动的阀，所述阀包括：

-阀体；

-阀体的入口；

-阀体的出口；

-设置用于控制自入口至出口的流体流动的构件；并且其中所述阀还包括有助于以下两种模式中的一种或两种的流体流动的旁路开口：

在第一模式，自入口至该旁路开口；和在第二模式，自旁路开口至出口。

2.根据权利要求1所述的阀，其中所述构件被配置成控制从所述入口至所述旁路开口的流体流动。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的阀，还包括与所述出口、入口和旁路开口中的每一个相连的隔离阀。

4.根据前述权利要求任一项所述的阀，还包括与所述构件配合的阀座；所述阀座和所述构件为配置成从所述阀体取出的子组件的一部分。

5.根据前述权利要求任一项所述的阀，其中所述阀座压靠阀体以便通过从阀座延伸到阀体的端部区域的间隔装置而密封阀体。

6.根据前述权利要求任一项所述的阀，其中所述阀构件通过设置在围绕轴的阀构件中的孔而安装在轴上，并且阀构件通过使轴的上端穿过阀构件中的孔而被装配到轴上。

7.根据前述权利要求任一项所述的阀，还包括溢流排放口，其允许流体或泡沫从泵体溢流到出口。

8.根据前述权利要求任一项所述的阀，其中所述阀构件位于阀座下方的位置并向上拉起以密封阀座。

9.根据前述权利要求任一项所述的阀，其中所述阀为镖式阀。

10.浮选处理回路，包括：

-在使用中设置成具有第一配置的第一和第二浮选槽，在第一配置中：

-至少一个根据权利要求1的第一阀控制自第一槽至第二浮选槽的流体流动；和

-至少一个根据权利要求1的第二阀控制来自第二浮选槽的流体流动；并且其中在第二配置中，至少一个第一阀和第二阀中的每个的旁路开口用于绕过第二浮选槽。

11.根据权利要求10所述的浮选处理回路，其中所述第一阀的本体向上延伸至高于第一槽被设置成所容纳的流体水平的高度。

12.在根据权利要求10或11所述的浮选处理回路中隔离第二浮选槽的方法，包括下述步骤：将第一阀的出口从第二槽隔离；将第二阀的入口从第二槽隔离；和使第一阀的旁路开口与第二阀的旁路开口流体连通。

13.根据权利要求12所述的方法，其中使第一阀的旁路开口与第二阀的旁路开口经由软管或管道流体连通。

14.根据权利要求12或13任一项所述的方法，其中使第一阀的旁路开口与第二阀的旁路开口流体连通的步骤包括打开与第一阀和第二阀的旁路开口相连的隔离阀。

15.浮选处理回路的改装方法，包括下述步骤：用根据权利要求1-9任一项所述的阀替换浮选处理回路中的一个或多个阀。