CN109701410B - 一种管道静态混合矿化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道静态混合矿化装置，包括管体和设置于所述管体内的至少两个混合单元，所述管体一端与喷枪对接，另一端为出口端，所述混合单元包括平行的两排以上且纵横交错的条板，且各混合单元的条板沿管体轴向依次斜置和平行间隔设置，所述管体内位于相邻两混合单元之间还设有螺纹收缩器，所述螺纹收缩器包括朝向管体出口方向顺次连接的收缩段、平直段和扩散段，所述平直段的内壁上设有轴向延伸的螺纹。本发明利用管体内大量规律排布的混合单元和螺纹收缩器，使流体发生剪切、分流、合流、旋转及变向等运动，从而实现微细粒矿物与浮选药剂的充分混合。
Description
技术领域
本发明属于矿山设备浮选技术领域，尤其涉及一种管道静态混合矿化装置。
背景技术
在矿物分选中，微细粒矿物的浮选回收一直是矿物加工领域的难题。随着矿产资源的贫细杂化，细粒级的矿石所占比重不断提高，此外，磨矿环节在磨细矿石的同时产生了大量的次生细泥，这导致了浮选过程中微细粒矿石占有一定的比例。然而微细粒矿物由于体积微小，在调浆过程中与浮选药剂的碰撞几率小，使得浮选药剂无法很好地与矿物颗粒作用，导致含有有价金属的微细粒矿物在浮选过程中无法粘附气泡而大量损失在尾矿中，造成了资源的大量流失。
增大颗粒的表观粒径是实现微细粒矿物有效分选的主要途径之一。增大颗粒的表观粒径，实现微细粒矿物的常规浮选，主要途径是在矿浆充分分散的前提下，使微细粒矿物选择性疏水化，形成聚团，然后再用适当方法加以分离，相关的工艺统称为“疏水絮凝分选法”，如剪切絮凝浮选等。剪切絮凝理论基本思想是在细粒悬浮体系中加入表面活性剂(捕收剂)，然后通过高速搅拌产生足够大的剪切力，使吸附有表面活性剂的微细粒矿物水化膜破裂而聚集成团，从而增大其表观直径，再用泡沫浮选法将絮体浮出。为形成足够大的剪切力，传统的搅拌器在运行时搅拌桨需要很高的转速，然而高转速需要很高的能量消耗，同时对设备的磨损也很严重。而静态混合器是将静态混合元件以一定的排列方式固定在管路中所形成的管道式混合器。它的内部没有运动部件，主要运用流体流动和内部单元实现各种流体的混合。静态混合器与其它设备相比较具有效率高、能耗低、体积小等优点。
但混合器内部单元组件的设计对混合器的效果起到至关重要的作用，专利201220559884.0公开了一种管式静态混合器，混合单元包括平行的两排以上且纵横交错的条板，4-12个混合单元设置在管体液体混合段内，且各混合单元的条板沿管体截面依次斜置和平行间隔设置。上述专利的静态混合器仍然不够完善，流体在管体内的混合分割和移位不够充分，导致混合效果不佳，无法实现浮选药剂与微细颗粒矿物的充分作用。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种管道静态混合矿化装置，该管道静态混合矿化装置可以利用管体内大量规律排布的混合单元和螺纹收缩器实现对微细粒矿物与浮选药剂的充分混合，具有混合均匀、能耗低、工作稳定性强等优点。
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：
一种管道静态混合矿化装置，包括管体和设置于所述管体内的至少两个混合单元，所述管体一端与喷枪对接，另一端为出口端，所述混合单元包括平行的两排以上且纵横交错的条板，且各混合单元的条板沿管体轴向依次斜置和平行间隔设置，所述管体内位于相邻两混合单元之间还设有螺纹收缩器，螺纹收缩器呈中空管体状，包括朝向管体出口方向顺次连接的收缩段、平直段和扩散段，所述平直段的内壁上设有轴向延伸的螺纹。
进一步的，相邻两个螺纹收缩器的螺纹旋向相反。
进一步的，所述喷枪的轴线与所述管体的轴线重合。
进一步的，所述收缩段、平直段和扩散段的长度比例为1:2:1。
进一步的，所述收缩段和扩散段的纵截面为锥形，其锥角为90～100°。
进一步的，所述平直段螺纹大径与小径的比值为2:1。
进一步的，所述混合单元的条板与管体轴线的水平夹角为40～45°。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.利用管体内大量规律排布的混合单元和螺纹收缩器，使流体发生剪切、分流、合流、旋转及变向等运动，从而实现微细粒矿物与浮选药剂的充分混合。
2.可适用于液—液、液—固、液—气相混合。
3.分化过程时能使液滴分散到2-5um，不均匀度系数sX≤5％。
4.具有混合均匀、无运动构件、维护费用低、能耗低、工作稳定性强等优点。
5.可以串联进行使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明螺纹收缩器结构示意图；
图3为本发明使用示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1和图2，一种管道静态混合矿化装置，包括管体1、喷枪2、混合单元3、螺纹收缩器4、法兰5，管体1一端与法兰5相连，管体1的另一端与喷枪2相连，喷枪2的另一端也连接有法兰，混合单元3的具体结构与专利201220559884.0中的结构相同，包括平行的两排以上且纵横交错的条板31，若干个混合单元3设置在管体1内，且各混合单元3的条板31沿管体轴向依次斜置和平行间隔设置。至于混合单元的具体数量，本领域技术人员可以根据实际混合需要进行调整。管体1内位于相邻两混合单元之间还设有螺纹收缩器4，螺纹收缩器4呈中空管体状，包括朝向管体出口方向顺次连接的收缩段41、平直段42和扩散段43，平直段42的内壁上设有轴向延伸的螺纹。
本发明的工作原理如下：矿浆与浮选药剂混合后，经压力泵进入管道静态混合矿化装置的喷枪2，矿浆经喷枪2高速喷射进入管体1，矿浆经过交替设置的混合单元3和螺纹收缩器4，发生剪切、分流、合流、旋转及变向等运动，最终从管体1一端排出。管道静态混合矿化装置中液液分散过程包含分散混合和分布混合两种行为，其中分散混合是液滴破裂和液滴集聚并最终实现动态平衡的过程，分布混合是两相浓度在空间上最终实现均匀分布的过程。两个过程皆沿着管道静态混合矿化装置的长度方向上不断发展。矿浆在螺纹收缩器4的收缩段41由于管体横截面的缩小导致压力逐渐向动能转化，流速加快，在经过平直段42时矿浆会沿着螺纹发生旋转，使得矿浆充分混合，旋转的矿浆流出螺纹段进入扩散段43，由于扩散段43横截面的突然增大，导致矿浆的动能逐渐转化为压力能，从而进入下一个混合单元。混合单元3和螺纹收缩器4的间隔排布，使得矿浆和浮选药剂都能够得到良好分散，从而实现矿浆与浮选药剂的充分均匀混合。
参见图1和图2，为进一步提高混合效率，相邻两个螺纹收缩器4的螺纹旋向相反，喷枪2的轴线与管体1的轴线重合，收缩段41、平直段42和扩散段43的长度比例为1:2:1，收缩段41和扩散段43的纵截面为锥形，其锥角为90～100°，平直段42螺纹大径与小径的比值为2:1。
参见图3，一种管道静态混合矿化装置的使用方法，矿浆6与浮选药剂7在搅拌桶8中进行混合，经加压泵9进入管道静态混合矿化装置，而后矿浆经充分作用后从管道静态混合矿化装置一端排出，经串联的管道静态混合矿化装置进行再次混合，最终排出混合后的矿浆。
以下将结合具体的应用例对本发明作进一步的说明。
应用例1
试验物料取自衡阳远景钨业有限责任公司的半风化砂岩钨矿石，其钨矿石嵌布粒度较细。矿石经脱硫后得到浓度为30％左右的矿浆作为实验给矿原料，其WO3品位为0.31％。矿浆加入pH调整剂碳酸钠调节矿浆pH为8.0，然后加入抑制剂水玻璃，随后加入脂肪酸捕收剂GYR，矿浆经预调浆后，经加压泵给入管道静态混合矿化装置进行矿浆与浮选药剂的充分混合调浆。充分调浆后的矿浆进入浮选机进行浮选，经一粗三精三扫，得到最终的钨粗精矿。捕收剂相对原矿的加入量为100g/t，抑制剂相对原矿的加入量为600g/t，pH调整剂碳酸钠相对原矿的加入量为500g/t，浮选温度为25℃。试验获得粗精矿WO3品位5.82％，回收率55.56％(如表1)。
表1远景钨业钨矿的管道静态混合矿化装置试验结果
应用例2
试验物料取自宁化行洛坑钨矿有限公司，原矿经旋流器分级得到-10um粒级的微细粒钨矿石的矿浆作为实验给矿原料，其浓度为10％左右，其WO3品位为0.14％。矿浆加入pH调整剂碳酸钠调节矿浆pH为9.0，随后加入活化剂硝酸铅，然后加入捕收剂GYR和GYB，矿浆经预调浆后，经加压泵给入管道静态混合矿化装置进行矿浆与浮选药剂的充分混合调浆。充分调浆后的矿浆进入浮选机进行浮选，经一粗两精两扫，得到最终的钨粗精矿。活化剂相对原矿的加入量为200g/t，捕收剂相对原矿的加入量为GYR 50g/t、GYB200g/t，pH调整剂碳酸钠相对原矿的加入量为600g/t，浮选温度为25℃。试验获得粗精矿WO3品位3.16％，回收率52.39％(如表2)。
表2行洛坑钨矿的管道静态混合矿化装置试验结果
应用例3
试验物料取自郴州柿竹园有限公司某锡石矿，原矿锡嵌布粒度极细。原矿经脱硫后得到浓度为25％左右的矿浆作为实验给矿原料，其SnO2品位为0.31％。矿浆加入pH调整剂碳酸钠调节矿浆pH为9.0，随后加入活化剂硝酸铅、捕收剂GYB、起泡剂松醇油，矿浆经预调浆后，经加压泵给入管道静态混合矿化装置进行矿浆与浮选药剂的充分混合调浆。充分调浆后的矿浆进入浮选机进行浮选，经一粗两精三扫，得到最终的锡粗精矿。活化剂硝酸铅相对原矿的加入量为250g/t，捕收剂GYB相对原矿的加入量为300g/t，起泡剂松醇油相对原矿的加入量为40g/t，pH调整剂碳酸钠相对原矿的加入量为550g/t，浮选温度为25℃。试验获得粗精矿SnO2品位3.58％，回收率60.92％(如表3)。
表3柿竹园锡石矿的管道静态混合矿化装置试验结果
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种管道静态混合矿化装置，包括管体和设置于所述管体内的至少两个混合单元，所述管体一端与喷枪对接，另一端为出口端，所述混合单元包括平行的两排以上且纵横交错的条板，且各混合单元的条板沿管体轴向依次斜置和平行间隔设置，其特征在于：所述管体内位于相邻两混合单元之间还设有螺纹收缩器，所述螺纹收缩器呈中空管体状，包括朝向管体出口方向顺次连接的收缩段、平直段和扩散段，所述平直段的内壁上设有轴向延伸的螺纹；相邻两个螺纹收缩器的螺纹旋向相反；所述喷枪的轴线与所述管体的轴线重合。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述收缩段、平直段和扩散段的长度比例为1:2:1。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述收缩段和扩散段的纵截面为锥形，其锥角为90~100°。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述平直段螺纹大径与小径的比值为2:1。
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