CN109843445B - 旋液分离器 - Google Patents

Abstract

公开了一种旋液分离器(10)，其包括内部圆锥形分离腔室(15)。该分离腔室(15)从第一末端轴向地延伸到相比于所述第一末端具有相对较小横截面区域的第二末端。分离腔室(15)包括至少一个气体入口(60)，所述入口包含一系列细长缝隙(82)形式的多个开口，所述多个开口以彼此隔开关系布置在所述气体排放腔室(74)的内圆周壁(80)周围。在使用中细长缝隙(82)被布置成用于允许气体在位于所述第一末端与所述第二末端之间的区部处进入分离腔室(15)中。

Description

旋液分离器

技术领域

本公开总体上涉及旋液分离器，并且更具体地但非排他地涉及适合于在矿物和化学处理工业中使用的旋液分离器。本公开还涉及对旋液分离器的设计和操作的修改，作为使其性能和操作性地连接的矿物处理装备的性能两者优化的手段。

背景技术

在浆料通过圆锥形腔室时，旋液分离器用于通过在旋液分离器内产生离心力将携带在诸如矿物浆料的流动液体中的悬浮物质分离成两个排放料流。基本上，旋液分离器包括圆锥形分离腔室、通常与分离腔室的轴线大体上相切并且设置在最大横截面尺寸的腔室的末端处的进料入口、在腔室的较小末端处的底流出口，和在腔室的较大末端处的溢流出口。

进料入口适合于将浆料输送到旋液分离器分离腔室中，并且布置使得重(例如，较稠和较粗)物质倾向于朝着腔室的外壁并朝着位于中心的底流出口迁移并且通过位于中心的底流出口迁移出来。较轻(密度较低或较细粒子大小)材料朝着腔室的中心轴线迁移并且通过溢流出口迁移出来。旋液分离器可用于通过悬浮固体粒子的大小或通过粒子密度进行分离。典型的实例包括采矿和工业应用中的固体分类工作。

为了使得能够实现旋液分离器的高效操作，进料材料进入的腔室的较大末端的内部几何构型，和圆锥形分离腔室的内部几何构型是重要的。在正常操作中，这类旋液分离器展现中心空气柱，这是大多数工业应用旋液分离器设计的典型。旋液分离器轴线处的流体一达到低于大气压力的压力，空气柱就被建立。这个空气柱从底流出口延伸到溢流出口并且将旋液分离器直接下方的空气与顶部处的空气简单地连接。空气芯稳定性和横截面区域是影响底流和溢流排放条件以维持正常旋液分离器操作的重要因素。

在正常“稳定”操作期间，浆料通过呈倒置圆锥形腔室的形式的旋液分离器分离腔室的上入口进入以变得干净地分离。然而，旋液分离器在这样的操作期间的稳定性可例如由归因于旋液分离器的过度进料的空气芯的崩溃容易地破坏，从而导致无效的分离过程，由此过剩的细颗粒通过下出口退出或较粗颗粒通过上出口退出。如果较粗粒子在溢流料流中报到，则其将对下游分类过程有害。

另一种形式的不稳定操作被称为“绕绳”，由此通过下出口排放的固体的速率增加到流动受损的点。如果不及时采取正确的措施，则通过出口的固体的累积将堆积在分离腔室中，内部空气芯将崩溃并且下出口将排放粗固体的绳索形流。

不稳定的操作条件可对下游过程具有严重的影响，从而通常需要另外的处置(如将理解的，其可大大地影响利润)，并且还导致加速的装备磨损。旋液分离器设计优化对于旋液分离器是令人期待的，以便能够应对输入浆料的组合物和粘度的变化、进入旋液分离器的流体的流率的变化，和其他操作不稳定性。

发明内容

在第一方面，公开旋液分离器，所述旋液分离器包括：主体，其包围分离腔室，所述分离腔室的形状为大体上圆锥形的并且所述分离腔室从第一末端轴向地延伸到相比于所述第一末端的具有相对较小横截面区域的第二末端；以及所述分离腔室，其包括至少一个气体入口，所述入口包含多个开口，所述多个开口以彼此隔开关系布置在所述腔室的内圆周壁周围，在使用中所述开口用于允许气体在位于所述第一末端与所述第二末端之间的区部处进入所述腔室中。

已发现允许气体进入旋液分离器中以在其操作期间产生一些冶金有益的结果，如通过各种标准分类参数测量的。这些有益结果包括绕过分类步骤并且在旋流器粗粒子底流排放料流中被不正确地带走，而不是如在最优旋流器操作期间的情况向细粒子溢流料流报到的水量和细粒子量的减少。由于更多细粒子现在向细粒子溢流料流报到，所以另外观测到来自分类步骤的溢流料流中的平均粒子截切大小的减少(d50％)。

发明人推测流动到旋流器分离腔室中的气体辅助通过淘选进行的细粒子与粗粒子的分离，可在相关过程中使得实现操作优点。例如，在旋液分离器的操作期间气体到旋液分离器中的输入的效果可导致下游浮选过程中的回收性能的改善。浮选进料中的细粒子量的增加可导致后续过程步骤中的贵重材料的较好放出和浮选分离。另外，减少碾磨和旋流器分离回路中的粒子材料的再循环负载的量可避免已经充分细磨的粒子的过度研磨，并增加研磨回路的容量，因为不必要的重新研磨浪费碾磨回路中的能量。总之，发明人期望气体在旋液分离器分离步骤中的使用就例如每小时吨数而言将使产品的生产量最大，并且将物理分离过程参数维持在稳定水平处。

在一些实施方案中，所述分离腔室包含所述主体的至少两个区段，并且所述至少一个气体入口位于所述区段之间。在又一实施方案中，所述至少一个气体入口在所述分离腔室的所述第二末端处允许气体进入。

在一些实施方案中，所述气体入口包含环形气体接收装置。在一个特定实施方案中，所述气体入口进一步包含气体排放装置，所述气体排放装置与所述气体接收装置流体连通并且还与所述分离腔室流体连通。在这种实施方案的一种形式中，所述气体排放装置的形状是环形的。

在一些实施方案中，所述气体排放装置的所述内圆周壁具有多个开口，在使用中气体经由所述多个开口流动到所述腔室中。在这种实施方案的一种形式中，所述开口是形成在所述内圆周壁中的缝隙。

在一些实施方案中，所述缝隙是细长的，并且从所述内圆周壁延伸到所述气体排放装置的所述环形主体中。在一个特定实施方案中，每个缝隙被布置成与邻近缝隙大体上平行对准。

在一些实施方案中，在每个细长缝隙的轴线与从所述气体排放装置的中心轴线处的点延伸到位于所述环形主体内的所述缝隙的终点末端处的点的径向线之间限定一个角度。在一个特定实施方案中，所述角度是锐角。在这种实施方案的一种形式中，所述角度是约45度角。

在一些实施方案中，每个细长缝隙以一角度定向，使得在使用中，当气体的流动从所述气体排放装置排放并排放到所述分离腔室中时，所述流动的排放方向与在所述分离腔室的所述内圆周壁周围切向地移动的进料材料的旋转或螺旋流动大体上对准。

在一些实施方案中，所述缝隙中的至少一些具有平行侧以限定大致上恒定的横向宽度。在一个特定实施方案中，所述缝隙的所述横向宽度相当于在使用中气体借以流动到所述腔室中的所述开口的宽度。

在一些实施方案中，所述气体排放装置的所述内圆周壁与所述分离腔室的所述内表面的邻近部分平齐对准。

在一些实施方案中，所述气体排放装置的所述内圆周壁中的所述开口大致上均匀隔开地布置在所述内圆周壁周围。

在一些实施方案中，所述气体接收装置操作性地连接到入口气体源。

在一些实施方案中，气体接收容器和气体排放容器通过一对垫圈定位在所述主体的两个邻近区段之间。

在一些实施方案中，使用的气体是来自压缩空气源的空气。

在第二方面，公开用于与旋液分离器一起使用的气体入口装置，所述装置包括至少一个环形构件，所述至少一个环形构件具备多个气体流动开口，所述多个气体流动开口以彼此隔开关系布置在所述构件的内圆周壁周围，当配合到所述旋液分离器时，所述开口在使用中被布置来允许气体进入所述旋液分离器的内腔室。

在一些实施方案中，所述气体入口装置包含环形气体接收装置，和气体排放装置，所述气体排放装置当在使用中时与所述气体接收装置流体连通，并且还经由所述开口与所述内腔室流体连通。

在一些实施方案中，所述气体排放装置的形状是环形的。

在一些实施方案中，所述开口是形成在所述内圆周壁中的缝隙。

在一些实施方案中，第二方面的所述缝隙另外如第一方面中所限定。

在一些实施方案中，所述气体接收装置能操作性地连接到入口气体源。在一些实施方案中，使用的气体是来自压缩空气源的空气。

在一些实施方案中，所述气体接收装置具有在其外周边壁上的一个或多个侧端口，所述一个或多个侧端口能连接到气体导管。

在一些实施方案中，当在使用中配合到所述旋液分离器时，所述气体排放装置的内圆周壁与所述内腔室的侧壁的邻近部分平齐对准。

在一些实施方案中，所述至少一个环形构件布置在一对环形垫圈之间，所述一对环形垫圈被布置以在所述环形构件的末端面上延伸。

结合附图，其他方面、特征和优点将根据以下详细描述变得显而易见，所述附图是本公开的一部分并且通过实例的方式例示所公开的本发明的原理。

附图说明

附图促进对将描述的各种实施方案的理解：

图1是根据本公开的第一实施方案的旋液分离器的分解示意图；

图2是根据图1的旋液分离器的一部分的示意性透视图；

图3是根据本公开的进一步实施方案的适合于与旋液分离器一起使用(通过配合到旋液分离器的进料腔室)的气体入口装置的透视图；

图4是根据本公开的又一实施方案的与旋液分离器组合的图3的气体入口装置的透视图；

图5是用于与根据图1中所示的实施方案的旋液分离器一起使用的气体入口装置的示意性透视、俯视图；

图6是图5的气体入口装置的示意性透视、仰视图；

图7是图5的气体入口装置的分解、示意性、透视侧视图；

图8A是形成根据图5中所示的实施方案的气体入口装置的部分，继而用于与根据图1中所示的实施方案的旋液分离器一起使用的气体排放装置的平面图。在这个实施方案中，出口气体缝隙具有1.0mm的固定宽度；

图8B是图8A的气体排放装置的上部分的详细视图；

图8C是图8A的气体排放装置的侧端视图；

图8D是图8A的气体排放装置的透视、俯视图；

图9A是形成根据图5中所示的实施方案的气体入口装置的部分，继而用于与根据图1中所示的实施方案的旋液分离器一起使用的气体排放装置的又一实施方案的平面图。在这个实施方案中，出口气体缝隙具有2.0mm的固定宽度；

图9B是图9A的气体排放装置的上部分的详细视图；

图9C是图9A的气体排放装置的侧端视图；

图9D是图9A的气体排放装置的透视、俯视图；以及

图10示出了实验结果。

具体实施方式

本公开涉及促进将固-液混合物分离成感兴趣的两个相的类型的旋液分离器的设计特征。旋液分离器具有在最大生产量和良好物理分离过程参数的情况下使得实现稳定操作的设计。

旋液分离器当在使用中时通常定向成其中心轴线X-X竖直设置，或接近为竖直。参考图1，示出旋液分离器10的分解示意图，所述旋液分离器包含主体12，所述主体中限定有腔室13。腔室13包括入口(或进料)腔室14和圆锥形分离腔室15。旋液分离器10包括圆形横截面的圆柱形进料入口端口17，用于将呈颗粒浆料的形式的粒子承载混合物进料到腔室13的入口进料腔室14部分中。

旋液分离器10的圆锥形分离腔室15包括两个分段32、34，所述两个分段各自具有截头圆锥形形状，并且通过螺帽36和螺栓38端对端接合在一起，所述螺帽和螺栓位于布置在两个截头圆锥形分段32、34的相应末端处的配接圆周凸缘40、42处。两个截头圆锥形分段32、34具有类似的形状但是一个分段32大于另一个分段34，使得最大分段32的最窄末端内径44类似于较小分段34的最大末端内径46。另外，最大分段32的最大末端内径48类似于入口区段14的最下开放末端区部30的直径。

端对端接合两个截头圆锥形分段32、34形成大体上圆锥形分离腔室15，所述大体上圆锥形分离腔室具有中心轴线X-X，并且在其最上使用中末端处接合到邻近进料腔室14的最下开放末端30，以形成旋液分离器10的主体12。

在图中所示的实施方案中，分离腔室15还包括气体入口装置60，所述气体入口装置在使用中允许气体在位于两个截头圆锥形分段32、34之间的区部处进入腔室中。这样的气体入口装置60可单独地销售并供应，用于对现有旋液分离器圆锥形区段进行改型，或作为新旋液分离器工具套的部分。虽然附图中所示的实施方案指示气体入口装置60是附接或扣接在截头圆锥形分段32、34之间的分离元件，但是在进一步实施方案中，气体入口装置也可以被形成为截头圆锥形分段32、34中的一个或另一个的末端区部的构成整体的组成部分。在本公开的范围内的是，气体入口装置60的开放中心处的区域因而形成分离腔室15的一部分，无论气体入口装置60是分离的或被形成为部件32、34中的一个的部分。

如图中所示，气体入口装置60包括环形或圈形气体接收腔室62，所述环形或圈形气体接收腔室具有位于其外圆周壁66处的多个面向外的气体入口端口64，气体入口线路或软管68螺纹连接到所述多个面向外的气体入口端口。在使用中，这些软管68和面向外的端口64允许气体进入圈形腔室62的中空内部中，所述圈形腔室自身充当歧管以使来自各种气体入口软管68的气体的压力和流动均衡。圈形腔室62还具有位于其内圆周壁72处的一系列面向内的气体出口端口70，气体经由所述面向内的气体出口端口从气体接收腔室62的内部流动到气体排放腔室74，如现在将描述的。

气体入口装置60还包括环形或圈形气体排放腔室74，所述环形或圈形气体排放腔室74由叠加的薄金属片90、91的两个平行层形成，所述叠加的薄金属片例如由诸如不锈钢的材料制成。如此限定的排放腔室74具有位于其外圆周壁78上的多个气体入口端口76，所述多个气体入口端口在使用中与气体接收腔室62的相应的面向内的气体出口端口70对准。气体接收腔室62的内圆周直径与气体排放腔室74的外圆周直径同心，并且相应的壁72、78以紧密面对关系放置。在气体排放腔室74的圆周壁78周围的八个位置处发现半圆形切口或凹痕，并且这些切口中的每一个形成气体入口端口76，所述气体入口端口在使用中与气体接收腔室62的气体出口端口70在使用中对准。宽半圆形切口的使用在气体入口装置60的部分的组装期间促进与气体出口端口70的较容易对准。

在使用中，气体从气体接收腔室62的面向内的气体出口端口70流动并且直接流动到位于气体排放腔室74的外圆周壁78上的端口76。气体排放腔室74的内圆周壁或边缘80被形成为圆形形状，并且以一系列细长缝隙82为特征，所述细长缝隙从内圆周壁80向内延伸一段距离，进入气体排放腔室74的环形主体中。这些缝隙82可在图8A、8B和8D中，并且还在图9A、9B和9D中更清楚地看出。

参考图8A、8B和8D，每个缝隙82被展示为与邻近缝隙82大体上平行对准地布置。不存在关于在气体排放腔室74的内圆周壁80周围可存在多少缝隙82的特定限制，也不存在关于这些缝隙82可彼此隔开多远的特定限制，尽管形成排放腔室74的材料的结构完整性与这个确定有关。在不锈钢排放腔室74的情况下，缝隙82可被激光切割以用于准确性并且以便能够具有在大多数情况下沿着所述缝隙的固定宽度的预定出口直径，如附图中所示。在图8A、8B和8D中所示的实例中，每个缝隙82展示为具有0.5mm的宽度，并且与下一个邻近缝隙82均匀地隔开(参见图8B)。在图9A、9B和9D中所示的实例中，每个缝隙82展示为具有1.0mm的宽度(参见图)并且与下一个邻近缝隙82均匀地隔开。

这些缝隙82中的每一个的开放末端面向旋液分离器10的圆锥形分离腔室15的内部，并且气体经由这些缝隙82释放到所述圆锥形分离腔室中。缝隙82可均匀间隔地布置在内圆周壁周围，如附图中所示，或根据需要以其他隔开布置加以布置。缝隙82的使用意味气体是以一系列小气泡的形式释放，所述小气泡在每个缝隙82的末端开口处连续地形成，并且然后从所述末端开口释放。因此，形成的气泡大小将取决于面向圆锥形分离腔室15的排放点处的缝隙82的选定的出口直径。

如图9A中所示，当从气体排放装置74的中心线轴线所在的点绘制径向线R-R以延伸到缝隙82的终点末端(位于气体排放腔室74的环形主体内的末端)所在的点时，由线S-S示出的每个缝隙82的细长轴线从径向线R-R对向约45度角的锐角A。实际上，这指示在缝隙82的开放末端的位置处，从所述开放末端释放的气体的流被定向成在那个点处与气体排放装置74的内圆周壁80的形状几乎相切。在实践中这意味，当气体流从缝隙82排放并排放到圆锥形分离腔室15中时，那个气体流的排放方向在所述气体流围绕旋液分离器10的分离腔室15的内圆周壁移动时与进料材料的旋转或螺旋流动料流对准(或大体上平行)，如由方向箭头C所指示。在某种意义上，已在一定方向上展现流动动量的浆料材料的旋转流动料流将气体气泡的切向流动抽吸到所述浆料材料的旋转流动料流中。此外，沿与浆料的流动相同的那个方向指向的缝隙82的取向意味着，缝隙82将不会由浆料粒子遮蔽，或损坏，或由于结垢受损，或经受细粒子聚合和粘着，这些可能与通常存在于矿物处理厂水中的化学品(聚集剂、絮凝剂等)中的一些相结合出现。

与(i)借助于较宽嘴入口(诸如突出到旋液分离器内部中的气体管道或阀)的气体到旋液分离器的直接引导或(ii)突出到旋液分离器中或安装在其内壁处的气体入口(诸如玻璃料鼓泡器或烧结金属喷洒器)的使用相比，发明人还相信其他操作优点可起因于使用气体入口缝隙的成角度或相切取向的本发明构造。发明人相信，任何径向定向的气体开口或将以垂直于旋液分离器壁的流动型式释放气体的其他形式的入口的使用，将在圆锥形区段的壁的区部中生成湍流。这是因为以这种方式注入或引入的空气将不遵循与圆锥形区段的壁的内部相切移动的浆料的自然旋转流动运动。在这种情形下的湍流的产生只会破坏发生在旋液分离器中的分离过程，并且最终足以降低所述旋液分离器的效率。

在其他实施方案中，缝隙不需要全部为相同形状，例如，所述缝隙中的仅一些可具有平行侧以限定大致上恒定的横向宽度，并且其他缝隙可并非如此。在一些实施方案中，缝隙的横向宽度相当于在面向圆锥形分离腔室15的排放点处的缝隙的出口开口的宽度，而在其他实施方案中，缝隙可在排放点处缩窄或增宽。缝隙也可在气体排放腔室74的内圆周壁80周围以不同的空间布置彼此隔开，例如，不同于可在图8A和9A中可见的在壁80周围所见的均匀间隔。

面向旋液分离器10的腔室13的径向缝隙82的位置处的气体排放腔室74的内圆周壁80被布置成与截头圆锥形分段32、34的内表面的邻近部分平齐对准，所述内表面例如可为橡胶衬里的。这意味，入口气体气泡是从径向缝隙82的圆周环释放，该径向缝隙82正位于旋液分离器10的内壁处。

遍及本说明书，当使用术语“缝隙”时，其应被给予广泛的解释以另外包括使用中的其他术语，例如“通道”、“间隙”和“狭槽”。本说明书中的“缝隙”可指的是在其长度上宽度渐缩(并且可通常增宽或缩窄，或两者)的细长开口。“缝隙”还可指的是具有平行的相对侧壁的细长开口(如更通常与词“狭槽”的使用相关联)。“缝隙”还可指的是可并非对称的或具有标准几何形状的其他形状或大小的开口，并且甚至指的是使用形式术语诸如“通道”或“间隙”的开口。

气体入口装置60在使用中通过一对类似的金属圆盘84、86定位在两个邻近截头圆锥形分段32、34之间，所述一对类似的金属圆盘表面涂布有橡胶，并且充当垫圈以将气体接收腔室62和气体排放腔室74夹紧在所述一对类似的金属圆盘之间，其中一个圆盘84、86面向布置在两个截头圆锥形分段32、34的相应末端处的配接圆周凸缘40、42中的相应一个。紧固凸缘40、42的螺帽36和螺栓38也将橡胶涂布的圆盘84、86紧固在适当位置，这转而使气体入口装置60的位置对准中心。

在图中所示的实施方案中，分离腔室15还包括第二气体入口装置60A，所述第二气体入口装置在使用中允许气体在位于最下截头圆锥形分段34与被称为龙头55的旋液分离器10的末端排放区段之间的区部处进入腔室13，所述龙头的横截面是圆形的并且具有入口开口52，所述入口开口在使用中接合到分离腔室15的较小截头圆锥形分段34的圆形、开放末端出口22。龙头55还具有中心轴线X-X并且与旋液分离器10的分离腔室15大体上轴向对准。龙头55通过位于配接圆周凸缘处的螺帽和螺栓接合到截头圆锥形分段34，一个凸缘56布置在龙头55的上末端处，并且另一个凸缘43邻近于截头圆锥形分段34的出口末端22。在所有其他方面，这个最下位置中所示的气体入口装置60A与已描述并且关于图2编号的气体入口装置60相同地构建，并且因此相同部分已在图中使用具有后缀“A”的相同数字示出。

如先前情况，尽管第二气体入口装置60A被展示为附接或扣接在截头圆锥形分段34与龙头55之间的分离装置，但是在进一步实施方案中，第二气体入口装置可被形成为截头圆锥形分段34的出口末端22的整体部分，或甚至形成为龙头55的上末端的一部分。在本公开的范围内的是，第二气体入口装置60A的开放中心处的区域因而形成分离腔室15的一部分，而无论第二气体入口装置60A是分离的或被形成为部件34、55中的一个的部分。

溢流出口(下文“上出口”)18在腔室13的上(顶部)壁20中位于中心，溢流出口18用于多个相中的第一相的排放。通常，这个溢流出口18呈圆柱形、短长度的管道的形式并且被称为旋涡溢流管，其从上壁20向外突出，并且还从上壁20延伸到入口区段14的腔室13的内部中。

在使用中的旋液分离器10中，底流材料当其进入龙头55时退出腔室13，所述龙头是旋液分离器10的呈圆柱形长度的管道的形式的又一区段，所述龙头自身具有入口52开口，其直径和配接横截面与较小截头圆锥形分段34的圆形、开放末端出口22的内径类似。

旋液分离器10在使用中被布置以生成内部气体芯，浆料围绕所述内部气体芯循环。在稳定操作期间，旋液分离器10操作使得浆料的较轻固相通过最上溢流出口18排放并且较重固相通过龙头55排放。内部生成的气体芯沿入口腔室14和圆锥形分离区段15两者的长度延伸。底流出口22、旋涡溢流管和溢流出口18沿着旋液分离器10的中心轴线X-X大体上轴向对准。

实验结果

实验结果已由发明人产生来评估最好的装备构造，以便与基准情况(没有新构造)相比，在旋液分离器的操作期间产生冶金有益的结果。

表1-1和1-2示出其中气体入口装置60A在旋液分离器主体处位于最下位置(即，在最下截头圆锥形分段34与龙头55之间)中，气体入口装置60在旋液分离器主体处位于最上位置(即，在旋液分离器的两个截头圆锥形分段32、34之间)中，并且在最下位置和最上位置两者(即，在截头圆锥形区段32、34中的每一个之间，以及还在最下截头圆锥形分段34与龙头55之间)中的各种实验的结果。

计算的参数包括：水绕过量(WBp)的百分比(％)变化；以及绕过分类步骤的细粒子量(Bpf)的百分比(％)变化。在不良操作的旋液分离器中，一些水和细粒子在旋流器粗粒子底流(过大)排放料流中被不正确地带走，而不是如在最优旋流器操作期间的情况那样向细粒子溢流料流报到。参数WBp和Bpf提供这种情况的测量。

另外观测来自分类步骤的溢流料流中的平均粒子截切大小(d50)的百分比(％)变化，作为更多还是更少细粒子向细粒子溢流料流报到的测量。这种特定大小d50的粒子在进料到装备时具有向底流或向溢流报到的相同概率。

另外观测与计算的“理想分类”相比的旋液分离器的分类的效率因数的量化。这个参数阿尔法(α)表示分类的敏锐度。其为最初由Lynch和Rao(University of Queensland,JK Minerals Research Centre,JKSimMet Manual)开发的计算值。在各种大小带中量化进料流动料流中的颗粒的大小分布，并且测量向底流(过大)排放料流报到的每个带中的百分比。然后绘制向底流报到的每个带中的百分比(作为纵座标，或Y轴)与从最小到最大的粒子大小范围(作为横座标，或X轴)的图表。最小粒子具有向过大粒子报到的最低百分比。在Y轴的d50点处，所得曲线的斜率给出阿尔法(α)参数。其为可用来比较分类器的对比数。阿尔法参数的值越高，分离效率将越好。

在这些实验结果中，所使用的气体是来自压缩空气源的空气。

当出口气体缝隙82具有2.0mm的固定宽度时，表1-1中的数据表明：

-通过结束于底流料流中绕过旋液分离器分类的水量(WBp)的减少。当气体入口装置62A位于旋液分离器主体处的最下位置中时，使WBp中的百分比减少最大(7.8％)，但是当气体入口装置62、62A位于旋液分离器主体处的最下和最上位置两者中时，仍然看出一些改善(4.4％的百分比减少)。

-通过结束于底流料流中绕过分类步骤的细粒子量(Bpf)的增加。当气体入口装置62、62A在旋液分离器主体处位于最下位置(5.3％的增加)或最上位置(18.9％的增加)中任一个处时，这种情况发生，这在两种情况下是无用的结果。最好的情形是，当气体入口装置62、62A在旋液分离器主体处位于最下位置和最上位置两者中时，不存在Bpf的变化(零百分比变化)。

-来自分类步骤的溢流料流中的平均粒子截切大小(d50)的减少。当气体入口装置62、62A在旋液分离器主体处位于最下位置和最上位置两者中时，使d50的百分比减少最大(10.6％)，但是当气体入口装置62A在旋液分离器主体处仅位于最下位置处时，仍然能观测到一些改善(5.0％的百分比减少)。

-当气体入口装置62、62A位于有帮助的最下位置处时，分离效率参数增加(7.0％的增加)，但是当气体入口装置62、62A在旋液分离器主体处位于最上位置处时，分离效率参数降低(24.4％的降低)，这是无用的结果。当气体入口装置62、62A在旋液分离器主体处位于最下位置和最上位置两者中时，不存在α分离效率参数的变化(零百分比变化)。

-概括起来，总之，当气体入口装置62A在旋液分离器主体处位于仅最下位置中时，观测到最好的结果，在所述点处，存在绕过旋液分离器并在底流料流中结束的水量(WBp)的7.8％减少、溢流料流中的平均粒子截切大小(d50)的5.0％减少，和α分离效率参数的7.0％增加。

现在转向使用0.3mm、0.5mm和1.0mm的不同宽度的出口气体缝隙82的效果，表1-2中的数据表明：

-所有参数的总体改善——绕过旋液分离器分类的水量(WBp)的减少；通过在底流料流中结束而绕过分类步骤的细粒子量(Bpf)的减少；以及来自分类步骤的溢流料流中的平均粒子截切大小(d50)的减少。

-概括地说，总之，当气体入口装置62A在旋液分离器主体处仅位于最下位置中时，观测到就这些参数中的每一个的一致减少而言的最好的结果(表1-2中的结果的前3行)。

-此外，当出口气体缝隙82具有0.5mm的宽度时，每个参数的最好性能发生在那个最下位置中。以这个缝隙宽度大小，水绕过(WBp)下降26.4％，细绕过(Bpf)下降14.1％，平均粒子截切大小(d50)下降18.1％，并且α分离效率参数增加16.1％。

-0.3mm或1.0mm的出口气体缝隙宽度相比于0.5mm的出口气体缝隙产生较差的结果，但是当与使用旋流器中的其他气体引入位置，或完全没有气体引入相比时，用于这些缝隙直径的所有结果(当气体入口装置62A在旋液分离器主体处仅位于最下位置中时)仍然为改善。

发明人相信流动到旋流器分离腔室中的气体辅助通过淘选进行的细粒子与粗粒子的分离，并且结果指示当(a)气体至少被引入旋液分离器主体处的最下位置中，并且(b)气体入口装置中的气体出口气体缝隙为相对小(宽度为大约0.5mm，而不是，例如，1.0mm或甚至2.0mm)时，最好的结果发生。发明人相信，这些参数引起较低浮力并且具有相对长的停留时间以从最下气体入口在旋液分离器的高度上向上上升的相对较小的气泡的形成。

发明人已经发现旋液分离器分离设备的以上实施方案的使用可在其中实现最优的(和稳定的)操作条件，并且已经发现这种物理构造：

-促进细粒子的较好放出，和由此下游浮选过程中的较好回收，借此使生产量最大；并且

-使正被返回到碾磨步骤的旋液分离器底流中的粒子材料的再循环负载最小，并且因而避免粒子的过度研磨，进而节省能量。

在某些实施方案的先前描述中，为了清晰起见采用了特定的术语。然而，本公开不意图限于如此选择的特定术语，并且应理解，每个特定术语包括以类似方式操作来实现类似技术目的的其他技术等效物。术语诸如“上”和“下”、“以上”和“以下”等被用作便于提供参考点的词并且不被解释为限制性术语。

在本说明书中，词“包含”将在其“开放”意义上，即，在“包括”的意义上加以理解，并且因而不限于其“封闭”意义，也就是说，“仅由……组成”的意义。对应的含义将在对应的词出现的情况下归因于对应的词“包含(comprise,comprised和comprises)”。

前述描述是关于可共享共同特性和特征的若干实施方案加以提供。应理解，任何一个实施方案的一个或多个特征可与其他实施方案的一个或多个特征组合。另外，实施方案中的任何实施方案中的任何单个特征或特征的组合可构成另外的实施方案。

另外，前述内容仅描述本发明的一些实施方案，并且可在不脱离所公开实施方案的范围和精神的情况下对本发明做出变更、修改、添加和/或变化，所述实施方案是说明性的而非限制性的。例如，旋液分离器的圆锥形区段可由端对端接合的多于两个截头圆锥形分段组成。这类截头圆锥形分段借以彼此接合的手段可不仅是经由定位在终端凸缘的边缘处的螺栓和螺帽，而且通过其他类型的扣接手段，诸如某一类型的外部夹持器。旋液分离器主体部分的构建材料虽然通常由硬塑料或金属制成，但是也可由其他材料诸如陶瓷制成。旋液分离器部分的内衬里材料可为形成为如本文所指定的进料腔室14或圆锥形分离腔室15的必要内部形状几何形状的橡胶或其他弹性体，或陶瓷。

此外，已结合目前视为最实用和优选的实施方案描述了本发明，但是应理解，本发明不限于所公开实施方案，相反，意图涵盖包括在本发明的精神和范围内的各种修改和等效布置。另外，以上所描述的各种实施方案可结合其他实施方案来实现，例如，一个实施方案的方面可与另一个实施方案的方面结合来实现进一步其他实施方案。此外，任何给定组件的每个独立特征或部件可构成另外的实施方案。

Claims (19)

1.一种旋液分离器，其包括：

主体，其包围分离腔室，所述分离腔室的形状为大体上圆锥形的并且所述分离腔室从第一末端轴向地延伸到相比于所述第一末端具有相对较小横截面区域的第二末端；以及

所述分离腔室，其包括至少一个气体入口，所述入口包含多个开口，所述多个开口以彼此隔开关系布置在所述腔室的内圆周壁周围，在使用中所述开口用于允许气体在位于所述第一末端与所述第二末端之间的区部处进入所述腔室中；

其特征在于：

其中所述气体入口包含环形气体接收装置；并且

其中所述气体入口进一步包含气体排放装置，所述气体排放装置与所述气体接收装置并且还与所述分离腔室流体连通；

其中所述气体排放装置的形状为环形的；

其中所述气体排放装置的内圆周壁具有多个开口，在使用中气体经由所述多个开口流动到腔室中；并且

其中所述开口是形成在所述内圆周壁中的缝隙。

2.根据权利要求1所述的旋液分离器，其中所述分离腔室包含所述主体的至少两个区段，并且所述至少一个气体入口位于所述区段之间。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的旋液分离器，其中所述至少一个气体入口在所述分离腔室的所述第二末端处允许气体进入。

4.根据权利要求1所述的旋液分离器，其中所述缝隙是细长的，并且从所述内圆周壁延伸到所述气体排放装置的环形主体中。

5.根据权利要求4所述的旋液分离器，其中每个缝隙被布置成与邻近缝隙大体上平行对准。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的旋液分离器，其中在每个细长缝隙的轴线与径向线之间限定一个角度，所述径向线从所述气体排放装置的中心轴线处的点延伸到位于所述环形主体内的所述缝隙的终点末端处的点。

7.根据权利要求6所述的旋液分离器，其中所述角度是锐角。

8.根据权利要求7所述的旋液分离器，其中所述角度为45度角。

9.根据权利要求4或权利要求5所述的旋液分离器，其中每个细长缝隙以一角度定向，使得在使用中，当气体的流动从所述气体排放装置排放并排放到所述分离腔室中时，所述流动的排放方向与在所述分离腔室的所述内圆周壁周围切向地移动的进料材料的旋转或螺旋流动大体上对准。

10.根据权利要求1所述的旋液分离器，其中所述缝隙中的至少一些具有平行侧以限定大致上恒定的横向宽度。

11.根据权利要求10所述的旋液分离器，其中所述缝隙的所述横向宽度相当于在使用中气体借以流动到所述腔室中的所述开口的宽度。

12.根据权利要求1所述的旋液分离器，其中所述气体排放装置的所述内圆周壁与所述分离腔室的内表面的邻近部分平齐对准。

13.根据权利要求1所述的旋液分离器，其中所述气体排放装置的所述内圆周壁中的所述开口均匀隔开地布置在所述内圆周壁周围。

14.根据权利要求1所述的旋液分离器，其中所述气体接收装置操作性地连接到入口气体源。

15.根据权利要求1所述的旋液分离器，其中气体接收容器和气体排放容器通过一对垫圈定位在所述主体的两个邻近区段之间。

16.一种用于与旋液分离器一起使用的气体入口装置，所述装置包括至少一个环形构件，所述至少一个环形构件具备多个气体流动开口，所述多个气体流动开口以彼此隔开关系布置在所述构件的内圆周壁周围，当配合到所述旋液分离器时，所述开口在使用中被布置来允许气体进入所述旋液分离器的内腔室中；其特征在于：

所述气体入口装置还包括环形气体接收装置和气体排放装置，所述气体排放装置当在使用中时与所述气体接收装置流体连通并且还经由所述开口与所述内腔室流体连通；

其中所述气体排放装置的形状是环形的；并且

其中所述开口是形成在所述内圆周壁中的缝隙。

17.根据权利要求16所述的气体入口装置，其中所述气体接收装置能操作性地连接到入口气体源。

18.根据权利要求16或17所述的气体入口装置，其中所述气体接收装置具有在其外周边壁上的一个或多个侧端口，所述一个或多个侧端口能连接到气体导管。

19.根据权利要求16或权利要求17所述的气体入口装置，其中所述至少一个环形构件布置在一对环形垫圈之间，所述一对环形垫圈被布置以在所述环形构件的末端面上延伸。

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