CN109759243A - 一种矿化-浮选分离的柱分选装置与方法 - Google Patents

Abstract

一种矿化‑浮选分离的柱分选装置与方法，适用于矿物加工技中使用。包括搅拌桶、泵、气泡发生器、矿化室、消紊管、浮选柱和空气压缩机；入浮矿浆经调浆设备混合后，经过气泡发生器后进入旋流矿化室，高速旋转的矿浆与气泡发生高强度湍流碰撞并形成矿化气泡，矿化气泡经消紊管消除大的漩涡后进入浮选柱静态分选区域完成静态分离，浮选柱静态分离区底部设有助浮挡板，防止矿浆短路进入尾矿，未完成矿化及脱附的矿粒进行强化回收，低灰精煤回收，高灰的矿物则由尾矿口排出。其有效降低低灰粗颗粒的浮选脱落概率，设备处理能力大，对不同煤质的适应性强，生产运行成本低，安装和操作方便，整体上提高了精煤产品的数量和质量。

Description

一种矿化-浮选分离的柱分选装置与方法

技术领域

本发明涉及一种矿化-浮选分离的柱分选装置与方法，尤其适用于矿物浮选技术领域矿物加工技中使用的矿化-浮选分离的柱分选装置与方法。

背景技术

随着机械化采煤比例加大，以及入洗煤炭质量的下降，煤泥呈现微细化、高灰、连生体含量大等难选特点，煤泥分选过程中精煤灰分降低和提高精煤回收率难以实现协同，急切需要煤泥浮选高效分选关键技术和设备。随着煤泥分选技术的进步，新型设备不断出现，但其分选效果与高效分选之间还存在很大差距。作为煤泥分选的主导分选设备浮选机和浮选柱，在煤泥分选过程中所暴露的问题越来越严重。

浮选机的研制经过几十年的发展，取得了长足进步，呈现出多样化的发展趋势，如维姆科浮选机、充填式浮选机、闪速浮选机、喷射浮选机等。其突出优点体现在生产过程中抗干扰能力强，强紊流，低泡沫层，对粗颗粒分选效果较好。但是，并没有解决浮选机矿化方式及分选方式单一的问题，浮选机的浮选泡沫层较薄，对微细粒矿物分选的选择性有待提高，还应根据煤泥实际浮选过程，优化浮选设备矿化方式和分选方式的配合方面。现有的生产实践，大部分浮选机回收能力的提高，一般是增加槽体数量或增加工艺流程段数，这又导致了浮选流程冗长与能耗提高的问题，而对于难浮煤，仅延长浮选时间，其分选效果的条也存在局限。浮选柱因其高泡沫层，滤细作用强，静态分离能力强等特点，对微细粒物料高选择性分选效果好，在浮选技术领域显示出来强大的生命力，越来越受到选矿界的重视，许多国家进行了大量的工作。如研制了Jameson浮选柱、微泡浮选柱、顺流-逆流浮选柱、稳流板浮选柱等。但仍有许多问题尚待进一步研究与完善。如实践中浮选柱分选反应出的共同问题是：设备处理能力偏低；粗颗粒的矿化效率低，且在上浮过程中也难以保证粗颗粒矿化气泡较低的脱落概率，粗颗粒的回收能力稍弱；由于浮选过程短，其对不同入料煤质的抗波动能力偏弱，这些问题直接体现在浮选尾煤灰分偏低，部分低灰粗粒损失在尾煤中。

发明内容

技术问题：正对上述技术的不足之处，提供一种构紧凑、处理量大，分选效率高，安装和操作方便的矿化-浮选分离的柱分选装置与方法。

技术方案：为实现上述设备目的，本发明的基于矿化-浮选分离的柱分选设备，包括搅拌桶、泵、气泡发生器、矿化室、消紊管、浮选柱和空气压缩机；

所述搅拌桶顶部设有电机，电机轴垂直伸入搅拌桶内设置有搅拌器，搅拌桶底部通过管路与泵的入料口相连接，泵的出料口通过管路与气泡发生器的入口相连接，矿化室包括上部的柱状筒结构和漏斗形结构的底部，柱状筒结构下方侧面设有入料口，气泡发生器的出口通过管路与矿化室的柱状筒结构下方的入料口相连接，矿化室中下部设有入料口并与矿化室相切，矿浆以切线方式给入矿化室，漏斗形结构底部设有带阀门的事故卸料口，柱状筒结构侧壁上设有多个阻尼盘，矿化室的柱状筒结构上方侧壁上设有矿化室出料口，

所述浮选柱包括柱状部分，柱状部分顶部设有精选槽，精选槽上设有精矿口，柱状部分侧壁上设有浮选柱浮选柱入料口，矿化室的矿化室出料口通过消紊管与浮选柱入料口相连接，矿化室出料口并与矿化室相切，矿浆以切线方式进入紊流管柱状部分底部设有倒梯形的漏斗部分，漏斗部分与柱状部分设有横向设有一层或多层微孔陶瓷板作为气体通道，漏斗部分底部设有浮选柱进气口，浮选柱进气口通过管路与空气压缩机相连接，浮选柱入料口相对面位置设有向下倾斜的助浮挡板，

浮选柱柱状部分下方侧壁上位于微孔陶瓷板上方1～10mm处设有尾矿口。

所述的矿化室为旋流器壳体，其内部设有多层阻尼盘，多层阻尼盘均匀排布在矿化室旋流器壳体内四周，数量4-8个，增加矿浆紊流度，提高微细颗粒与气泡间的粘附概率。

所述的消紊管内部包括若干根钢管，钢管两两焊接成一捆，捆的横截面为类圆形，钢管的直径为5-6mm，钢管长为15-25mm。

所述助浮挡板与浮选柱夹角为15°～60°，有效防止矿浆进入浮选柱与对向柱壁发生直接碰撞，减少粗颗粒的脱附概率，提高浮选稳定性。

所述微孔陶瓷板孔径为5～100μm。

一种矿化-浮选分离的柱分选设备的基于矿化-浮选分离的柱分选方法，其步骤为：

首先打开空气压缩机通过浮选柱浮选柱进气口向浮选柱充气，

保证矿化室的事故卸料管为关闭状态，将入浮煤泥及药剂给入搅拌桶混合均匀后获得混合物，混合物通过泵加压后给入气泡发生器，

混合物在气泡发生器中射流作用下产生负压作用，有效吸入空气，并把空气气体粉碎成微小气泡与混合物混合形成含微小气泡的混合物，含微小气泡的混合物沿矿化室入料口切线给入矿化室中形成离心力场，在矿化室的阻尼盘与离心力场作用下，含微小气泡的混合物中的疏水性煤粒与气泡发生湍流碰撞，并形成矿化气泡，矿化气泡通过消紊管消除内部大的漩涡后进入浮选柱，

浮选柱内以浮选柱浮选柱入料口为分界线，分界线上方的区域为静态分离区，下方为气浮扫选区；消除了漩涡后的矿化气泡混合物在浮选柱的助浮挡板的帮助下在静态分离区完成静态分离，而未完成矿化及脱附的混合物中颗粒进入气浮扫选区进行强化回收，

最终，精煤上浮进入精选槽，尾煤由出料口排出，直至完成煤泥的分离。

有益效果：本设计通过消紊管隔离矿化区和分离区，真正实现了湍流碰撞和静态分离，有助于提高粗粒级煤泥和难浮细粒级煤泥的回收能力。通过矿化室离心力场作用增大矿浆湍流强度，提高颗粒与气泡的碰撞概率，使煤粒与气泡发生旋流矿化；矿化后颗粒通过消紊管消除内部大的漩涡，起到稳流作用，进入浮选柱后实现静态分离，且空气压缩机提供足够的悬浮力，减少粗颗粒脱附概率。同时，浮选柱内气浮扫选区的设置可完成未矿化和脱落粗颗粒的二次矿化并自然进入低紊流的静态分离区，保证了尾矿质量。其设备处理能力大，生产运营成本低，安装操作方便，从整体上强化了煤泥的回收，提高了精煤的数量和质量，经济效益显著。

附图说明

图1是本发明的矿化-浮选分离的柱分选装置结构示意图。

图2是本发明的消紊管结构示意图。

图中：1—搅拌桶，2—泵，3—气泡发生器，4—矿化室入料口，5—阻尼盘，6—矿化室，7—矿化室出料口，8—消紊管，9—钢管，10—浮选柱入料口，11—浮选柱，12—精选槽，13—助浮挡板，14—尾矿口，15—微孔陶瓷板，16—浮选柱进气口，17—空气压缩机，18—事故卸料口。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：

图1所示，本发明的基于矿化-浮选分离的柱分选设备，包括搅拌桶1、泵2、气泡发生器3、矿化室6、消紊管8、浮选柱11和空气压缩机17；

所述搅拌桶1顶部设有电机，电机轴垂直伸入搅拌桶1内设置有搅拌器，搅拌桶1底部通过管路与泵2的入料口相连接，泵2的出料口通过管路与气泡发生器3的入口相连接，矿化室6包括上部的柱状筒结构和漏斗形结构的底部，柱状筒结构下方侧面设有入料口4，气泡发生器3的出口通过管路与矿化室6的柱状筒结构下方的入料口4相连接，矿化室6中下部设有入料口4并与矿化室6相切，矿浆以切线方式给入矿化室6，漏斗形结构底部设有带阀门的事故卸料口18，柱状筒结构侧壁上设有多个阻尼盘5，矿化室6的柱状筒结构上方侧壁上设有矿化室出料口7，所述的矿化室6为旋流器壳体，其内部设有多层阻尼盘5，多层阻尼盘5均匀排布在矿化室6旋流器壳体内四周，数量4-8个，增加矿浆紊流度，提高微细颗粒与气泡间的粘附概率；

所述浮选柱11包括柱状部分，柱状部分顶部设有精选槽12，精选槽12上设有精矿口，柱状部分侧壁上设有浮选柱浮选柱入料口10，矿化室6的矿化室出料口7通过消紊管8与浮选柱入料口10相连接，所述的消紊管8内部包括若干根钢管9，钢管9两两焊接成一捆，捆的横截面为类圆形，钢管9的直径为5-6mm，钢管长为15-25mm，有效降低流体紊流度，减少浮选中粗颗粒脱附概率，矿化室出料口7并与矿化室6相切，矿浆以切线方式进入紊流管8柱状部分底部设有倒梯形的漏斗部分，漏斗部分与柱状部分设有横向设有一层或多层微孔陶瓷板15作为气体通道，微孔陶瓷板15孔径为5～100μm，通过微孔陶瓷板15鼓入气体，多层微孔陶瓷板15作为气体通道，同时防止浮选柱里面矿浆溶液进入空气压缩机17，漏斗部分底部设有浮选柱进气口16，浮选柱进气口16通过管路与空气压缩机17相连接，浮选柱入料口10相对面位置设有向下倾斜的助浮挡板13，所述助浮挡板13与浮选柱11夹角为15°～60°，有效防止矿浆进入浮选柱11与对向柱壁发生直接碰撞，减少粗颗粒的脱附概率，提高浮选稳定性，浮选柱11柱状部分下方侧壁上位于微孔陶瓷板15上方1～10mm处设有尾矿口14。

一种基于矿化-浮选分离的柱分选方法，其步骤为：

首先打开空气压缩机17通过浮选柱浮选柱进气口16向浮选柱11充气，

保证矿化室6的事故卸料管18为关闭状态，将入浮煤泥及药剂给入搅拌桶1混合均匀后获得混合物，混合物通过泵2加压后给入气泡发生器3，

混合物在气泡发生器3中射流作用下产生负压作用，有效吸入空气，并把空气气体粉碎成微小气泡与混合物混合形成含微小气泡的混合物，含微小气泡的混合物沿矿化室入料口4切线给入矿化室6中形成离心力场，在矿化室6的阻尼盘5与离心力场作用下，含微小气泡的混合物中的疏水性煤粒与气泡发生湍流碰撞，并形成矿化气泡，矿化气泡通过消紊管8消除内部大的漩涡后进入浮选柱11，

浮选柱11内以浮选柱浮选柱入料口10为分界线，分界线上方的区域为静态分离区，下方为气浮扫选区；消除了漩涡后的矿化气泡混合物在浮选柱11的助浮挡板13的帮助下在静态分离区完成静态分离，而未完成矿化及脱附的混合物中颗粒进入气浮扫选区进行强化回收，

最终，精煤上浮进入精选槽12，尾煤由出料口14排出，直至完成煤泥的分离。

工作流程：，首先打开空气压随机17通过进气口16向浮选柱11充气，并关闭矿化室6事故卸料管18。将入浮煤泥及药剂给入搅拌桶1混合均匀后，混合物通过泵2给入气泡发生器3，混合物在射流作用下产生的负压作用下吸入空气，并把气体粉碎成微小气泡，含微小气泡的混合物沿矿化室入料口4切线给入矿化室6中，在矿化室6离心力场作用下，疏水性煤粒与气泡发生湍流碰撞，并形成矿化气泡，矿化气泡通过消紊管8消除内部大的漩涡后进入浮选柱11，在静态分离区完成静态分离，未完成矿化及脱附颗粒进入气浮扫选区，进行强化回收，最终，精煤上浮进入精选槽12，尾煤由出料口14排出，直至完成煤泥的分离。

入浮矿浆经调浆设备混合后，经过气泡发生器后进入旋流矿化室，高速旋转的矿浆与气泡发生高强度湍流碰撞并形成矿化气泡，矿化气泡经消紊管消除大的漩涡后进入浮选柱静态分选区域完成静态分离，浮选柱静态分离区底部设有助浮挡板，防止矿浆短路进入尾矿，未完成矿化及脱附的矿粒进入气浮扫选区，进行强化回收。最终低灰精煤进入精煤回收装置，高灰的矿物则有尾矿口排出。本发明的优点在于：矿化室和分离区分开，真正实现了湍流碰撞和静态分选分离，不仅有利于细颗粒高选择性的分选，而且也有助于降低低灰粗颗粒的浮选脱落概率，设备处理能力大，对不同煤质的适应性强，生产运行成本低，安装和操作方便，整体上提高了精煤产品的数量和质量，经济效益显著。

Claims (6)

1.一种基于矿化-浮选分离的柱分选设备，其特征在于：它包括搅拌桶(1)、泵(2)、气泡发生器(3)、矿化室(6)、消紊管(8)、浮选柱(11)和空气压缩机(17)；

所述搅拌桶(1)顶部设有电机，电机轴垂直伸入搅拌桶(1)内设置有搅拌器，搅拌桶(1)底部通过管路与泵(2)的入料口相连接，泵(2)的出料口通过管路与气泡发生器(3)的入口相连接，矿化室(6)包括上部的柱状筒结构和漏斗形结构的底部，柱状筒结构下方侧面设有入料口(4)，气泡发生器(3)的出口通过管路与矿化室(6)的柱状筒结构下方的入料口(4)相连接，矿化室(6)中下部设有入料口(4)并与矿化室(6)相切，矿浆以切线方式给入矿化室(6)，漏斗形结构底部设有带阀门的事故卸料口(18)，柱状筒结构侧壁上设有多个阻尼盘(5)，矿化室(6)的柱状筒结构上方侧壁上设有矿化室出料口(7)，

所述浮选柱(11)包括柱状部分，柱状部分顶部设有精选槽(12)，精选槽(12)上设有精矿口，柱状部分侧壁上设有浮选柱浮选柱入料口(10)，矿化室(6)的矿化室出料口(7)通过消紊管(8)与浮选柱入料口(10)相连接，矿化室出料口(7)并与矿化室(6)相切，矿浆以切线方式进入紊流管(8)柱状部分底部设有倒梯形的漏斗部分，漏斗部分与柱状部分设有横向设有一层或多层微孔陶瓷板(15)作为气体通道，漏斗部分底部设有浮选柱进气口(16)，浮选柱进气口(16)通过管路与空气压缩机(17)相连接，浮选柱入料口(10)相对面位置设有向下倾斜的助浮挡板(13)，

浮选柱(11)柱状部分下方侧壁上位于微孔陶瓷板(15)上方1～10mm处设有尾矿口(14)。

2.根据权利要求1所述的基于矿化-浮选分离的柱分选设备，其特征在于：所述的矿化室(6)为旋流器壳体，其内部设有多层阻尼盘(5)，多层阻尼盘(5)均匀排布在矿化室(6)旋流器壳体内四周，数量4-8个，增加矿浆紊流度，提高微细颗粒与气泡间的粘附概率。

3.根据权利要求1所述的基于矿化-浮选分离的柱分选设备，其特征在于：所述的消紊管(8)内部包括若干根钢管(9)，钢管(9)两两焊接成一捆，捆的横截面为类圆形，钢管(9)的直径为5-6mm，钢管长为15-25mm。

4.根据权利要求1所述的基于矿化-浮选分离的柱分选设备，其特征在于：所述助浮挡板(13)与浮选柱(11)夹角为15°～60°，有效防止矿浆进入浮选柱(11)与对向柱壁发生直接碰撞，减少粗颗粒的脱附概率，提高浮选稳定性。

5.根据权利要求1所述的基于矿化-浮选分离的柱分选设备，其特征在于：所述微孔陶瓷板(15)孔径为5～100μm。

6.一种使用权利要求1所述基于矿化-浮选分离的柱分选设备的基于矿化-浮选分离的柱分选方法，其特征在于步骤为：

首先打开空气压缩机(17)通过浮选柱浮选柱进气口(16)向浮选柱(11)充气，

保证矿化室(6)的事故卸料管(18)为关闭状态，将入浮煤泥及药剂给入搅拌桶(1)混合均匀后获得混合物，混合物通过泵(2)加压后给入气泡发生器(3)，

混合物在气泡发生器(3)中射流作用下产生负压作用，有效吸入空气，并把空气气体粉碎成微小气泡与混合物混合形成含微小气泡的混合物，含微小气泡的混合物沿矿化室入料口(4)切线给入矿化室(6)中形成离心力场，在矿化室(6)的阻尼盘(5)与离心力场作用下，含微小气泡的混合物中的疏水性煤粒与气泡发生湍流碰撞，并形成矿化气泡，矿化气泡通过消紊管(8)消除内部大的漩涡后进入浮选柱(11)，

浮选柱(11)内以浮选柱浮选柱入料口(10)为分界线，分界线上方的区域为静态分离区，下方为气浮扫选区；消除了漩涡后的矿化气泡混合物在浮选柱(11)的助浮挡板(13)的帮助下在静态分离区完成静态分离，而未完成矿化及脱附的混合物中颗粒进入气浮扫选区进行强化回收，最终，精煤上浮进入精选槽(12)，尾煤由出料口(14)排出，直至完成煤泥的分离。