CN109746124B - 一种适于粗颗粒回收的静态浮选柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于粗颗粒回收的静态浮选柱，属于矿物浮选技术领域，解决了现有浮选柱运行不稳定、适应力差、处理能力小、分选效果差以及不能满足粗颗粒煤泥回收要求的问题。该静态浮选柱包括第一柱体和第二柱体，第一柱体和第二柱体均为桶状结构，第二柱体的上部经第一柱体的底板穿入并密封嵌套设于第一柱体内；第二柱体顶端开口至第一柱体顶端开口的空间内设有给料分配器，给料分配器与入料管连接；给料分配器的上方设有与冲洗水泵连接的布水管；第一柱体的上部外圆周设有溢流槽；第一柱体的底部与第二柱体的底部通过导流管连接形成流体循环管路。本发明的浮选柱运行稳定，分选效果好，能够广泛应用于粗颗粒煤泥回收。

Description

一种适于粗颗粒回收的静态浮选柱

技术领域

本发明涉及矿物浮选技术领域，尤其涉及一种适于粗颗粒回收的静态浮选柱。

背景技术

煤炭是我国主要的能源支柱之一，资源丰富，储量大。未经处理的煤炭在储运、加工、利用的过程会对环境带来污染，危害人类健康。国家可持续发展战略的不断落实，煤炭的清洁利用也成为大家不断热议的焦点。近几十年来，在科技的日新月异的大背景下，采煤机械化水平不断提高，重介选煤技术的日益完善，导致选煤过程中煤泥量也急剧增多，给后续煤泥处理环节带来了很大的挑战。

目前选煤厂常用分级旋流器对煤泥经行0.25mm预先分级，+0.25mm粗颗粒煤泥用TBS干扰床分选，-0.25mm细颗粒煤泥用浮选机或浮选柱回收。但在实际生产过程中，一方面分级旋流器运行效率难以保证，另一方面TBS干扰床对1mm附近煤粒分选效果也难以控制。导致实际浮选过程中，浮选入料粒度范围往往介于0-1mm之间。而常规浮选设备的对粒度范围介于0.074-0.25mm间的煤泥能有效稳定回收，对于0.25-1mm间的煤泥，矿化气泡易受浮选设备中矿浆扰动影响，煤粒与气泡间的脱附现象严重，浮选效果不佳。

常规浮选柱与浮选机相比，虽对-0.074mm以下微细颗粒选择性能有所控制，浮选柱内的矿浆湍流度也能有所降低，但矿浆在浮选柱内的动态循环，对气泡与粗颗粒煤泥间黏附仍存在影响，不利于粗颗粒回收，导致“跑粗”现象频发、尾煤灰分难以提高、发热量居高不下等问题，整个浮选环节病态运行。

由于传统浮选柱只有一个柱体，在柱体中上部的浮选段完成泡沫浮选，下部的旋流段完成旋流离心分选，底部完成尾矿的排料，且底部另设接口抽取矿浆用于循环。传统浮选柱中上述循环的目的是：把中煤(介于精煤和矸石之间的煤颗粒)通过循环泵、微泡发生器等装置沿旋流管以一定压力切线给入浮选柱下部；循环的作用是：一方面切线给入形成旋流完成旋流离心分选，另一方面通过释放压力析出气泡，为浮选段浮选提供微泡。因此，传统浮选柱中的上述诸多过程在一个浮选柱内发生，尤其是从浮选柱底部抽取矿浆这一动态过程势必会对浮选柱内矿浆流体稳定性产生影响，不利于气泡与矿粒之间的黏附。

因此，根据煤泥量日渐增多的生产现状和常规浮选柱对粗颗粒难以回收的特点，有针对性的研究、开发新型适于粗颗粒回收的静态浮选柱意义重大，前景可观。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种适于粗颗粒回收的静态浮选柱，用以解决现有浮选柱运行不稳定、适应力差、处理能力小、分选效果差以及不能满足粗颗粒煤泥回收要求的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种适于粗颗粒回收的静态浮选柱，包括第一柱体和第二柱体，第一柱体和第二柱体均为桶状结构，第二柱体部分嵌套于第一柱体内；第二柱体顶端开口至第一柱体顶端开口的空间内设有给料分配器，给料分配器与入料管连接；给料分配器的上方设有布水管；第一柱体的上部外圆周设有溢流槽；第一柱体的底部与第二柱体的底部通过导流管连接形成流体循环管路。

进一步地，嵌套为：第二柱体的上部经第一柱体的底板穿入并密封嵌套设于第一柱体内。

进一步地，沿流体循环管路中流体流向，导流管依次设有循环泵、气泡发生器和矿化管。

进一步地，第一柱体的底部设有第一导流口，第二柱体的底部设有第二导流口，导流管的两端分别与第一导流口、第二导流口连接。

进一步地，第二柱体的下部内设有旋流管，旋流管与第二导流口连接；第二柱体的下部侧壁连接有注水管；第二柱体的底部为锥形结构，第二柱体的底部设有用于排出底料的底流管/排出口。

进一步地，第二柱体内部设有多层充填筛板。

进一步地，溢流槽的底板开设出料口，溢流槽的底板低于第一柱体的顶端开口。

进一步地，布水管为八爪形结构，布水管设有流量阀。

进一步地，溢流槽的底板与第一柱体纵向中心线的夹角为45°～75°。

进一步地，溢流槽设有盖板。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果之一：

a)本发明提供的适于粗颗粒回收的静态浮选柱，通过第一柱体与第二柱体嵌套设计，结构简单、运行稳定、适应性强、处理能力强，第一柱体承担中矿循环的作用，相比于进行浮选的第二柱体或普通浮选柱，矿浆循环的特点是外部的、静态的，有利于实现矿浆静态外部循环，减少了对第二柱体浮选过程中矿浆的扰动影响，实现了温和的浮选环境，降低了粗颗粒的脱附，提高了粗颗粒的回收效果，能够广泛应用于粗颗粒回收的煤泥浮选。

b)本发明提供的适于粗颗粒回收的静态浮选柱，给料分配器在泡沫层给料，第二柱体内设有多层充填筛板，对从泡沫层中下落的煤泥颗粒起到缓冲作用，减缓了对矿浆的扰动，对煤泥颗粒的浮选提供了温和的流场环境，减小了对粗颗粒精煤的脱附。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为实施例中适于粗颗粒回收的静态浮选柱的剖面结构示意图。

附图标记：

1-入料管；2-导流管；3-第一柱体；4-第二柱体；5-旋流管；6-循环泵；7-溢流槽；8出料管；9-布水管；10-给料分配器；11-注水管；12-气泡发生器；13-充填筛板；14-矿化管；15-底流管/排出口；16-注水管；a、b、c、d、e-矿浆运动方向。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。实施例中相关术语作如下约定：中煤是指介于精煤和矸石之间的煤颗粒，中矿是指含有中煤的矿浆。矿浆运动方向，是指在浮选过程中矿浆/清水流动的方向，图1中a、b、c、d、e为静态浮选柱剖面中矿浆运动的示意方向。

实施例一

本发明的一个具体实施例，公开了一种适于粗颗粒回收的静态浮选柱，如图1所示，包括第一柱体3和第二柱体4，第一柱体3和第二柱体4均为桶状结构，第二柱体4部分嵌套于第一柱体3内；第二柱体4顶端开口至第一柱体3顶端开口的空间内设有给料分配器10，给料分配器10与入料管1连接；给料分配器10的上方设有与冲洗水泵连接的布水管9；第一柱体3的上部外圆周设有溢流槽7；第一柱体3的底部与第二柱体4的底部通过导流管2连接形成流体循环管路。

本实施例中，第二柱体4部分嵌套于第一柱体3内，具体的嵌套为：第二柱体4的上部经第一柱体3的底板穿入并密封嵌套设于第一柱体3。流体循环管路包括导流管2，沿流体循环管路中流体流向，导流管2依次设有循环泵6、气泡发生器12和矿化管14；第一柱体3的底部设有第一导流口，第二柱体4的底部设有第二导流口，导流管2的两端分别与第一导流口、第二导流口连接。

本实施例中，第二柱体4的下部内设有旋流管5，旋流管5与第二导流口连接；第二柱体4的下部侧壁连接有注水管11；第二柱体的底部为锥形结构，第二柱体的底部设有用于排出底料的底流管/排出口15。第一柱体3中经导流管2，循环泵6、气泡发生器12、矿化管14循环矿化的矿浆以一定压力经第二柱体4下部的旋流管5切向给入第二柱体4下部的圆锥段，此段为第二柱体4的底部扫选区。此结构的浮选柱，一方面为第二柱体4提供了上升偏流，有效增加了气泡浮力，另一方面提供了旋流力场扫选，提高回收率。

传统的浮选柱在浮选过程中，煤颗粒下落惯性大，煤颗粒与气泡碰撞接触后，脱附概率很大，浮选效果差。因而，考虑到捕集区矿浆湍流速度影响浮选效果，第二柱体内部设有多层充填筛板13，充填筛板13设于旋流管5以上，优选地，充填筛板13的数量为3～6层，沿第二柱体4的纵向中心线，相邻两充填筛板13的间距相同，或者，由上向下相邻两充填筛板13的间距逐渐减小，具有多层充填筛板13的第二柱体4，能够显著降低捕集区矿浆湍流速度，增加缓冲时间，减少粗颗粒煤的脱附，提升分选效率。

为了进一步降低捕集区矿浆湍流速度，增加缓冲时间，充填筛板13为波浪形结构，筛孔设于充填筛板13的波谷位置，落在充填筛板13波峰位置的煤颗粒从波峰位置滑落至波谷位置，在每层充填筛板13上增加了预先缓冲阶段，较水平结构的充填筛板13具有更长的缓冲时间，分选效率更好。

本实施例中，溢流槽7的底板开设出料口8，溢流槽7的底板低于第一柱体3的顶端开口；优选地，溢流槽7的底板倾斜设置，优选地，底板与第一柱体3纵向中心线的夹角为45°～75°，底板具有一定倾斜角度的溢流槽7，能够快速排出浮选颗粒，避免溢流槽7中浮选颗粒堆积导致堵塞，保证了浮选柱的工作稳定性。为了防止上浮的矿浆溢出，溢流槽7设有盖板，能够防止矿浆/泡沫溢出，保证了浮选柱工作的稳定性。

本实施例中，布水管9为八爪形结构，布水管9设有流量阀，此结构的布水管9能够使水均匀的落在第一柱体3上端的泡沫层上，避免浮选死角区，并且能够根据待浮选煤泥条件设置和调节布水管9的喷水量和喷水速度，煤泥在泡沫层中完成预先分选，有助于粗颗粒的回收，提高了浮选效果，优化浮选流程。

与现有技术相比，本实施例提供的适于粗颗粒回收的静态浮选柱，通过第一柱体3与第二柱体4嵌套设计，结构简单、运行稳定、适应性强、处理能力强，第一柱体3承担中矿循环的作用，相比于进行浮选的第二柱体4或普通浮选柱，矿浆循环的特点是外部的、静态的，有利于实现矿浆静态外部循环，减少了对第二柱体浮选过程中矿浆的扰动影响，实现了温和的浮选环境，降低了粗颗粒的脱附，提高了粗颗粒的回收效果，能够广泛应用于粗颗粒回收的煤泥浮选。另外，本实施例提供的适于粗颗粒回收的静态浮选柱，给料分配器10在泡沫层给料，第二柱体4内设有多层充填筛板13，对从泡沫层中下落的煤泥颗粒起到缓冲作用，减缓了对矿浆的扰动，对煤泥颗粒的浮选提供了温和的流场环境，减小了对粗颗粒精煤的脱附。

实施例二

本发明的一个具体实施例，公开了一种适于粗颗粒回收的浮选方法，具体利用实施例一中的适于粗颗粒回收的静态浮选柱进行浮选，包括如下步骤：

步骤一：向第一柱体3和第二柱体4中注水。具体的，在开始煤泥浮选之前，关闭第一导流口和底流管/排出口15，打开注水管11开关，启动水泵，向第二柱体4中注满清水，第二柱体4中注满水后，水溢出流入第二柱体4中，第一柱体3中注入1/5～1/3体积的清水，优选向第一柱体3中注入1/4体积清水，注水完毕，关闭注水管11。

步骤二：打开循环泵6和气泡发生器12，第二柱体4内的清水溢出至第一柱体3内，如图1所示的浮选柱剖面中，第二柱体4内的清水按照运动方向a、b进行循环；调节气泡发生器12上的空气阀门，使第二柱体4内产生适宜稳定的微泡(即气泡)。

步骤三：待第二柱体4内的清水向第一柱体3内溢出的速度稳定后，将矿浆预处理器中预先矿化的煤泥物料通过入料管1给入第二柱体4上部的给料分配器10，进行浮选。其中，步骤三具体包括如下三个过程：

过程一：初始过程。煤泥物料靠自身重力均匀落入第二柱体4中，通过多层充填筛板13与第二柱体4中上升水流形成逆流，使下落的煤泥与上升水流发生碰撞，其中表面疏水性好的精煤颗粒与气泡黏附而上浮，表面疏水性差的矸石颗粒不与气泡黏附而下落。调节第一柱体3内的矿浆液面与第二柱体4上端平齐，第二柱体4中携带精煤颗粒上浮的气泡在第一柱体3内矿浆液面之上聚集，形成一定深度的泡沫层，并通过控制气泡发生器12的进气量、入料管1进料与底流管/排出口15排料的速度和流量以保持泡沫层的高度在整个煤泥浮选过程中维持动态平衡。

过程二：泡沫层给料进行第一次分选。预先矿化的煤泥物料经入料管1经给料分配器10给入第一柱体3中矿浆液面之上的泡沫层中，煤泥物料在泡沫区进行预先分选。其中，疏水性好的精煤颗粒与气泡发生碰撞黏附停留在泡沫层中，疏水性一般的精煤与矸石颗粒及疏水性好未随气泡上浮的精煤颗粒在重力作用下，落入第二柱体4中之后，再进行第二次分选。在此过程中，布水管9中的冲洗水冲洗第一柱体3上部的泡沫层，冲洗水顺着气泡间孔道向下流，不断带走夹杂的脉石颗粒，由于泡沫层中温和的流场环境及大量存在的气水界面，提高了精煤颗粒与气泡的碰撞概率，尤其是增加了粗颗粒精煤与气泡黏附时的三相润湿周边长度，提高了粗颗粒与气泡的黏附概率，降低了粗颗粒与气泡的脱附概率，实现对粗颗粒与细颗粒精煤的第一次选择性回收。

过程三：第二柱体4内进行第二次浮选。未随泡沫上浮的煤泥，在重力作用下，落入第二柱体4中，与上升水流中夹杂的微泡发生碰撞接触。第二柱体4中的多层充填筛板13对下落煤泥的起到了缓冲作用，降低了因煤泥下落惯性作用导致对矿浆的扰动，保证了第二柱体4中矿浆的稳定，有利于疏水性好的精煤颗粒与气泡碰撞接触发生黏附而上浮，特别是降低了粗颗粒精煤浮选过程中与气泡的脱附概率，强化了粗颗粒的回收。

步骤四：中矿外部静态循环。第二柱体4中的精煤颗粒上浮过程中(沿图1中的运动方向c)，会受到矿浆扰动影响，部分疏水性一般的精煤颗粒进入第一柱体3中(沿图1中的运动方向a、b)。此外，也会有少量粗颗粒精煤与矸石从泡沫层落入第二柱体4的过程中混入第一柱体3中。第一柱体3中的矿浆在流体循环管路中进行外部静态循环，具体的，第一柱体3中的矿浆经导流管2，依次通过循环泵6、气泡发生器12、矿化管14实现外部静态循环，改善了循环对第二柱体4中矿浆的扰动作用，降低了矿浆的湍流度，提高了精煤颗粒与气泡黏附的稳定性，特别是降低了粗颗粒精煤与气泡的脱附概率，强化了粗颗粒精煤的浮选。其中，第一柱体3中的矿浆是指煤泥水，包括沿运动方向a、b落入的疏水性一般的精煤颗粒及少量从泡沫层落下的粗颗粒精煤与水。

步骤五：旋流段分选。流体循环管路中的矿浆(即第一柱体3中经导流管2，循环泵6、气泡发生器12、矿化管14循环矿化的矿浆)以一定压力经第二柱体4下部的旋流管5切向给入第二柱体4下部的圆锥段，在第二柱体4中进行分选，圆锥段为第二柱体4的底部扫选区。其中，矿浆中含矸石的重产品沿第二柱体4旋流段锥壁下降，含精煤的气-固-液混合液流在第二柱体4内上升，通过离心力场的强化分选作用，提高了对入浮煤泥的选择性回收。

步骤六：排料过程。随着浮选的不断进行，第二柱体4中的气泡携带精煤颗粒不断上浮，在第一柱体3中矿浆液面之上不断聚集形成泡沫层，当泡沫层高度超过第一柱体3上端面时，泡沫层中的浮选精矿溢流出第一柱体3(沿图1中的运动方向d、e)，经溢流槽7经出料管8流出，第二柱体4底部的尾煤经底流管/排出口15排出，上述步骤四至步骤六依次循环，直至整个浮选结束。

与现有技术相比，本实施例提供的适于粗颗粒回收的浮选方法，通过内外嵌套双层柱体设计，浮选过程实现矿浆外部静态循环，可有效提高颗粒与气泡的碰撞黏附概率，疏水性好的精煤颗粒易与气泡黏附停留在气泡层，疏水性差的矸石颗粒不易与气泡黏附落入下方浮选柱第二柱体4，配合第一柱体3中泡沫层顶部的布水管9，冲洗水将气泡间夹杂的脉石颗粒冲出，实现了入浮煤泥的第一次有效分选，尤其对于粗颗粒精煤的回收效果显著，减少了粗颗粒与气泡脱附现象的发生，提升分选效果。下落的煤泥通过充填筛板13进行减速并与第二柱体4内的上升水流形成逆流，与上升水流中夹杂的微泡发生碰撞黏附，疏水性好的精煤颗粒附着在气泡上随气泡上浮，疏水性差的矸石颗粒不与气泡附着而下落，因而提升了分选效果的稳定性。本实施例提供的浮选方法，通过矿浆液面的设定与入料管1、给料分配器10安装位置优化，实现泡沫给料，有利于精煤颗粒与气泡的碰撞黏附，提升浮选效果；第一柱体3内矿浆经循环泵6、气泡发生器12、矿化管14切线射流进入第二柱体底部扫选区，即保证了矿浆在第二柱体4内稳定的向上运动，增加气泡浮力，又提供了旋流力场扫选，提高回收率。入料管1上设置的给料分配器10在泡沫层中给料，配合顶部的冲洗水，煤泥在泡沫层中完成预先分选，有助于粗颗粒的回收。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适于粗颗粒回收的静态浮选柱，其特征在于，包括第一柱体(3)和第二柱体(4)，所述第一柱体(3)和第二柱体(4)均为桶状结构，所述第二柱体(4)部分嵌套于第一柱体(3)内；

所述第二柱体(4)顶端开口至所述第一柱体(3)顶端开口的空间内设有给料分配器(10)，所述给料分配器(10)与入料管(1)连接；

所述给料分配器(10)的上方设有布水管(9)；

所述第一柱体(3)的上部外圆周设有溢流槽(7)；

所述第一柱体(3)的底部与所述第二柱体(4)的底部通过导流管(2)连接形成流体循环管路；

所述嵌套为：所述第二柱体(4)的上部经第一柱体(3)的底板穿入并密封嵌套设于所述第一柱体(3)内；

沿所述流体循环管路中流体流向，所述导流管(2)依次设有循环泵(6)、气泡发生器(12)和矿化管(14)；

所述第一柱体(3)的底部设有第一导流口，所述第二柱体(4)的底部设有第二导流口，所述导流管(2)的两端分别与第一导流口、第二导流口连接；

所述第二柱体(4)的下部内设有旋流管(5)，所述旋流管(5)与所述第二导流口连接；

所述第二柱体(4)的下部侧壁连接有注水管(11)；

所述第二柱体的底部为锥形结构，所述第二柱体(4)的底部设有用于排出底料的底流管/排出口(15)；

第一柱体(3)中经导流管(2)、循环泵(6)、气泡发生器(12)、矿化管(14)循环矿化的矿浆经第二柱体(4)下部的旋流管(5)切向给入第二柱体(4)下部的圆锥段，此段为第二柱体(4)的底部扫选区；

所述给料分配器(10)在泡沫层给料；

所述第二柱体内部设有多层充填筛板(13)。

2.根据权利要求1所述的适于粗颗粒回收的静态浮选柱，其特征在于，所述溢流槽(7)的底板开设出料口(8)，所述溢流槽(7)的底板低于所述第一柱体(3)的顶端开口。

3.根据权利要求2所述的适于粗颗粒回收的静态浮选柱，其特征在于，所述布水管(9)为八爪形结构，所述布水管(9)设有流量阀。

4.根据权利要求1所述的适于粗颗粒回收的静态浮选柱，其特征在于，所述溢流槽(7)的底板与所述第一柱体(3)纵向中心线的夹角为45°～75°。

5.根据权利要求1所述的适于粗颗粒回收的静态浮选柱，其特征在于，所述溢流槽(7)设有盖板。

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