CN109939839A - 一种流体协同强化浮选分离装置及方法 - Google Patents

一种流体协同强化浮选分离装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种流体协同强化浮选分离装置及方法，适用于微细矿物颗粒或煤粒的浮选使用。包括循环泵、湍流矿化发生器、浮选分离释放器，矿浆给入浮选分离释放器内，易浮颗粒快速升浮，经浮选分离释放器上方泡沫槽上的精矿出料管排出；中等可浮颗粒经浮选分离释放器分选后，一部分上浮至浮选分离释放器上方的泡沫槽内，由泡沫槽上的精矿出料管排出；浮选分离释放器分选后的难浮颗粒，经锥形导流器与浮选分离释放器筒壁间的矿浆流动通道进入中矿尾矿分离器，并被分割成两部分，一部分作为尾矿排出浮选分离释放器，一部分经循环泵给入湍流矿化发生器，经高效矿化后再次喷射给入浮选分离释放器实现循环分选。其结构简单，浮选效果好。

Description

一种流体协同强化浮选分离装置及方法
技术领域
本发明涉及一种流体协同强化浮选分离装置及方法，尤其适用于微细矿物颗粒或煤粒的浮选使用的流体协同强化浮选分离装置及方法。
背景技术
浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，按矿物可浮性的差异进行分选的方法，其中矿化过程最为关键，涉及碰撞、粘附和脱附三个主要过程。其中，碰撞是浮选矿化的基本前提，主要受流体动力学控制。对于微细颗粒而言，要想突破流线与气泡发生高效碰撞，需要构建合理的流体环境，如借助高湍流的撞击流和错流提高微细颗粒与气泡的碰撞概率，从而强化微细颗粒的矿化效果。此外，对于微细粒矿物颗粒浮选而言，脉石矿物更容易因夹带进入浮选泡沫，从而影响精矿产品质量。虽然，泡沫清水水具有一定的清洗作用，但效果不甚理想，而且很难设计出合理的泡沫清洗水冲水结构，清洗过程也很难优化控制。
发明内容
技术问题：针对上述技术问题，提供一种结构简单，使用效果好，能够有效矿化微细粒矿物的流体协同强化浮选分离装置及方法。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明的流体协同强化浮选分离装置，包括循环泵、湍流矿化发生器和浮选分离释放器，湍流矿化发生器设置在浮选分离释放器上方，环泵分别将浮选分离释放器的出口与湍流矿化发生器相连接；
所述的湍流矿化发生器包括圆筒，圆筒下方设有漏斗结构的圆锥台，圆筒周围并排设置有矿浆分配管，矿浆分配管与圆筒之间横向设有多个撞击流矿化管和多个错流矿化管，错流矿化管与圆筒沿切向连接，撞击流矿化管与圆筒沿径向连接，错流矿化管和撞击流矿化管上均设置有微泡发生器，圆锥台下方设有矿浆喷射管；
所述浮选分离释放器为圆筒结构，浮选分离释放器下方收窄形成倒梯台结构，底部中央设有尾矿管，尾矿管一侧设有中矿管，圆筒结构上方设有泡沫槽，泡沫槽底部设有精矿管，圆筒结构在泡沫槽下方的内部设有竖直放置的矩形结构的超声波振板，超声波振板下方设有环形结构的给料分配器，给料分配器上设有多个喷头，圆筒结构内位于环形给料分配器下方设有筛板，圆筒结构底部的倒梯台结构处设有锥形导流器，锥形导流器包括反击板，反击板下方与倒梯台结构底部之间留有间隙，倒梯台结构上设有轮廓与倒梯台结构匹配一致，并与倒梯台结构之间留有矿浆流动通道的倒锥，倒锥内设有多块倒梯形结构的导流立板，所述矿浆喷射管从浮选分离释放器顶部的泡沫槽伸入圆筒结构内部，穿过超声波振板、给料分配器、筛板直至多块导流立板之间，矿浆喷射管的末端为喇叭结构；
所述中矿管与循环泵的入口相连接，循环泵的出口与矿浆分配管相连接。
撞击流矿化管和错流矿化管均为文丘里管结构形式；撞击流矿化管和错流矿化管交替间隔设置；相邻错流矿化管切向接入圆筒的方向相反；矿浆喷射管内壁设置有棱形湍流强化发生器。
一种流体协同强化浮选分离方法，包括如下步骤：
a.首先关闭尾矿管，将调浆后的初始矿浆从给料分配器入口给入给料分配器，并通过给料分配器的喷头喷洒至浮选分离释放器内，初始矿浆在重力的作用下经筛板扩散后给入锥形导流器，并通过锥形导流器与浮选分离释放器筒壁间的矿浆流动通道流入中矿管，通过循环泵给入矿浆分配管；
b.矿浆分配中的矿浆通过撞击流矿化管和错流矿化管给入圆筒并在圆筒中产生正方不同方向的旋流，并通过微泡发生器将压缩空气混入矿浆从而在湍流矿化发生器内实现颗粒与微泡的强制混合矿化，强制混合矿化后的矿浆通过湍流矿化发生器底部的矿浆喷射管给入浮选分离释放器内的锥形导流器；
部分携带难浮颗粒的矿浆从锥形导流器的间隙进入锥形导流器与浮选分离释放器筒壁间的矿浆流动通道，最终进入中矿尾矿分离器，打开尾矿管，进入中矿尾矿分离器的部分矿浆作为尾矿经尾矿管的尾矿管出口排出浮选分离释放器；另一部分作为中矿经中矿管给入循环泵继续循环，从而实现循环分选，同时强化粗颗粒悬浮和提高浮选气泡载荷；
部分携带易浮颗粒的矿浆被气泡粘附后在锥形导流器中反击板和导流立板的作用下提高矿化气泡的升浮速度，易浮颗粒随气泡一起上浮，通过筛板时过滤掉，经矩形超声波振板振荡流清洗掉夹带的杂质矿物颗粒后，由浮选分离释放器上方泡沫槽上的精矿管的精矿管出口排出，其余颗粒与矿浆一起继续留在浮选分离释放器内；
c.矿浆中的易浮颗粒快速升浮，经矩形超声波振板振荡流清洗掉夹带的杂质矿物颗粒后，由浮选分离释放器上方泡沫槽上的精矿管的精矿管出口排出；
d.矿浆中的中等可浮颗粒在浮选分离释放器内经筛板整流后避免在浮选分离释放器内剧烈的矿浆扰动造成矿化后的颗粒从气泡上脱落，再经矩形超声波振板振荡流清洗掉夹带的杂质矿物颗粒后，由浮选分离释放器上方泡沫槽上的精矿管排出。
压缩空气经微泡发生器分别送入撞击流矿化管和错流矿化管，在湍流矿化发生器内实现颗粒与微泡的强制混合矿化，为后续浮选分离提供保障。
有益效果：该流体协同强化浮选分离装置及方法集高速撞击流、错流、逆流及超声振荡流于一体，湍流矿化发生器产生的撞击流和错流提高了难浮颗粒的矿化效果；浮选分离释放器产生的逆流起到了二次分选、强化颗粒悬浮和提高浮选气泡载荷的协同作用；浮选分离器上部泡沫层中设置的矩形超声波振板产生的振荡流进一步强化了对泡沫中所夹带的杂质矿物颗粒的清洗作用，提高了精矿品位。
本发明针对上述问题，提出采用集高速撞击流、错流、逆流及超声振荡流来强化矿物浮选分离效率和提高精矿品位的方法，通过湍流矿化反应器产生的撞击流和错流提高微细难浮颗粒与气泡的碰撞概率，强化细粒混合矿化效果；通过逆流浮选器产生的逆流，强化矿物颗粒的二次分选，同时强化粗颗粒悬浮和提高浮选气泡载荷的协同作用；通过浮选分离器上部泡沫层中矩形超声波振板产生的振荡流进一步强化对泡沫中所夹带的杂质矿物颗粒的清洗作用，提高精矿品位。通过上述装置和方法的实施，强化矿物浮选分离过程，提高目的矿物的回收率和产品质量。
附图说明
图1是本发明的一种流体协同强化浮选分离装置结构示意图。
图中：1－循环泵，2－湍流矿化发生器，3－泡沫槽，4－给料分配器，5－浮选分离释放器，6－矿浆喷射管，7－超声波振板，8－筛板，9－导流立板，10－中矿管，11－矿浆分配管，12－微泡发生器，13－撞击流矿化管，14－错流矿化管，15－湍流强化发生器，16－精矿管，17－倒锥，18－反击板，19－尾矿管，A－给料分配器入口，B－尾矿管出口，C－精矿管出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：
如图1所示，流体协同强化浮选分离装置，其特征在于：它包括循环泵1、湍流矿化发生器2和浮选分离释放器5，湍流矿化发生器2设置在浮选分离释放器5上方，环泵1分别将浮选分离释放器5的出口与湍流矿化发生器2相连接；
所述的湍流矿化发生器2包括圆筒，圆筒下方设有漏斗结构的圆锥台，圆筒周围并排设置有矿浆分配管11，矿浆分配管11与圆筒之间横向设有多个撞击流矿化管13和多个错流矿化管14，错流矿化管14与圆筒沿切向连接，撞击流矿化管13与圆筒沿径向连接，错流矿化管14和撞击流矿化管13上均设置有微泡发生器12，圆锥台下方设有矿浆喷射管6；撞击流矿化管13和错流矿化管14均为文丘里管结构形式；撞击流矿化管13和错流矿化管14交替间隔设置；相邻错流矿化管14切向接入圆筒的方向相反；矿浆喷射管15内壁设置有棱形湍流强化发生器15；
所述浮选分离释放器5为圆筒结构，浮选分离释放器5下方收窄形成倒梯台结构，底部中央设有尾矿管19，尾矿管19一侧设有中矿管10，圆筒结构上方设有泡沫槽3，泡沫槽3底部设有精矿管16，圆筒结构在泡沫槽3下方的内部设有竖直放置的矩形结构的超声波振板7，超声波振板7下方设有环形结构的给料分配器4，给料分配器4上设有多个喷头，圆筒结构内位于环形给料分配器4下方设有筛板8，圆筒结构底部的倒梯台结构处设有锥形导流器，锥形导流器包括反击板18，反击板18下方与倒梯台结构底部之间留有间隙，倒梯台结构上设有轮廓与倒梯台结构匹配一致，并与倒梯台结构之间留有矿浆流动通道的倒锥17，倒锥17内设有多块倒梯形结构的导流立板9，所述矿浆喷射管6从浮选分离释放器5顶部的泡沫槽3伸入圆筒结构内部，穿过超声波振板7、给料分配器4、筛板8直至多块导流立板9之间，矿浆喷射管6的末端为喇叭结构；
所述中矿管10与循环泵1的入口相连接，循环泵1的出口与矿浆分配管11相连接。
一种流体协同强化浮选分离方法，包括如下步骤：
a.首先关闭尾矿管19，将调浆后的初始矿浆从给料分配器入口A给入给料分配器4，并通过给料分配器4的喷头喷洒至浮选分离释放器5内，初始矿浆在重力的作用下经筛板8扩散后给入锥形导流器，并通过锥形导流器与浮选分离释放器5筒壁间的矿浆流动通道流入中矿管10，通过循环泵1给入矿浆分配管11；
b.矿浆分配11中的矿浆通过撞击流矿化管13和错流矿化管14给入圆筒并在圆筒中产生正方不同方向的旋流，并通过微泡发生器12将压缩空气混入矿浆从而在湍流矿化发生器2内实现颗粒与微泡的强制混合矿化，强制混合矿化后的矿浆通过湍流矿化发生器2底部的矿浆喷射管15给入浮选分离释放器5内的锥形导流器；压缩空气经微泡发生器12分别送入撞击流矿化管13和错流矿化管14，在湍流矿化发生器2内实现颗粒与微泡的强制混合矿化，为后续浮选分离提供保障；
部分携带难浮颗粒的矿浆从锥形导流器的间隙进入锥形导流器与浮选分离释放器5筒壁间的矿浆流动通道，最终进入中矿尾矿分离器，打开尾矿管19，进入中矿尾矿分离器的部分矿浆作为尾矿经尾矿管19的尾矿管出口B排出浮选分离释放器5；另一部分作为中矿经中矿管10给入循环泵1继续循环，从而实现循环分选，同时强化粗颗粒悬浮和提高浮选气泡载荷；
部分携带易浮颗粒的矿浆被气泡粘附后在锥形导流器中反击板18和导流立板9的作用下提高矿化气泡的升浮速度，易浮颗粒随气泡一起上浮，通过筛板8时过滤掉，经矩形超声波振板7振荡流清洗掉夹带的杂质矿物颗粒后，由浮选分离释放器5上方泡沫槽3上的精矿管16的精矿管出口C排出，其余颗粒与矿浆一起继续留在浮选分离释放器5内；
c.矿浆中的易浮颗粒快速升浮，经矩形超声波振板7振荡流清洗掉夹带的杂质矿物颗粒后，由浮选分离释放器5上方泡沫槽3上的精矿管16的精矿管出口C排出；
d.矿浆中的中等可浮颗粒在浮选分离释放器5内经筛板8整流后避免在浮选分离释放器5内剧烈的矿浆扰动造成矿化后的颗粒从气泡上脱落，再经矩形超声波振板7振荡流清洗掉夹带的杂质矿物颗粒后，由浮选分离释放器5上方泡沫槽3上的精矿管16排出。
具体工作过程：a.首先经调浆后的初始矿浆由给料分配器4入口A给入浮选分离释放器5内，易浮颗粒快速升浮，经矩形超声波振板7振荡流清洗掉夹带的杂质矿物颗粒后，由浮选分离释放器5上方泡沫槽3上的精矿管16出口C排出，成为精矿产品；
b.中等可浮颗粒经浮选分离释放器5分选后，一部分在浮选分离释放器5内经筛板8整流后上浮，再经矩形超声波振板7振荡流清洗掉夹带的杂质矿物颗粒后，由浮选分离释放器5上方泡沫槽3上的精矿管16排出；
c.浮选分离释放器5分选后的难浮颗粒，经锥形导流器与浮选分离释放器5筒壁间的矿浆流动通道进入中矿尾矿分离器，并被分割成两部分，一部分作为尾矿经尾矿管19出口B排出浮选分离释放器5，成为尾矿产品；另一部分作为中矿经中矿管10给人循环泵1，再由循环泵1给入湍流矿化发生器2的矿浆分配管11，经湍流矿化发生器2高效矿化后再次喷射给入浮选分离释放器5实现循环分选，同时强化粗颗粒悬浮和提高浮选气泡载荷；
d.压缩空气经微泡发生器12分别送入撞击流矿化管13和错流矿化管14，在湍流矿化发生器2内实现颗粒与微泡的强制混合矿化，为后续浮选分离提供保障。

Claims (4)

1.一种流体协同强化浮选分离装置，其特征在于：它包括循环泵(1)、湍流矿化发生器(2)和浮选分离释放器(5)，湍流矿化发生器(2)设置在浮选分离释放器(5)上方，环泵(1)分别将浮选分离释放器(5)的出口与湍流矿化发生器(2)相连接；
所述的湍流矿化发生器(2)包括圆筒，圆筒下方设有漏斗结构的圆锥台，圆筒周围并排设置有矿浆分配管(11)，矿浆分配管(11)与圆筒之间横向设有多个撞击流矿化管(13)和多个错流矿化管(14)，错流矿化管(14)与圆筒沿切向连接，撞击流矿化管(13)与圆筒沿径向连接，错流矿化管(14)和撞击流矿化管(13)上均设置有微泡发生器(12)，圆锥台下方设有矿浆喷射管(6)；
所述浮选分离释放器(5)为圆筒结构，浮选分离释放器(5)下方收窄形成倒梯台结构，底部中央设有尾矿管(19)，尾矿管(19)一侧设有中矿管(10)，圆筒结构上方设有泡沫槽(3)，泡沫槽(3)底部设有精矿管(16)，圆筒结构在泡沫槽(3)下方的内部设有竖直放置的矩形结构的超声波振板(7)，超声波振板(7)下方设有环形结构的给料分配器(4)，给料分配器(4)上设有多个喷头，圆筒结构内位于环形给料分配器(4)下方设有筛板(8)，圆筒结构底部的倒梯台结构处设有锥形导流器，锥形导流器包括反击板(18)，反击板(18)下方与倒梯台结构底部之间留有间隙，倒梯台结构上设有轮廓与倒梯台结构匹配一致，并与倒梯台结构之间留有矿浆流动通道的倒锥(17)，倒锥(17)内设有多块倒梯形结构的导流立板(9)，所述矿浆喷射管(6)从浮选分离释放器(5)顶部的泡沫槽(3)伸入圆筒结构内部，穿过超声波振板(7)、给料分配器(4)、筛板(8)直至多块导流立板(9)之间，矿浆喷射管(6)的末端为喇叭结构；
所述中矿管(10)与循环泵(1)的入口相连接，循环泵(1)的出口与矿浆分配管(11)相连接。
2.根据权利要求1所述的流体协同强化浮选分离装置，其特征在于：撞击流矿化管(13)和错流矿化管(14)均为文丘里管结构形式；撞击流矿化管(13)和错流矿化管(14)交替间隔设置；相邻错流矿化管(14)切向接入圆筒的方向相反；矿浆喷射管(15)内壁设置有棱形湍流强化发生器(15)。
3.一种使用权利要求1所述流体协同强化浮选分离装置的流体协同强化浮选分离方法，其特征在于包括如下步骤：
a.首先关闭尾矿管(19)，将调浆后的初始矿浆从给料分配器入口(A)给入给料分配器(4)，并通过给料分配器(4)的喷头喷洒至浮选分离释放器(5)内，初始矿浆在重力的作用下经筛板(8)扩散后给入锥形导流器，并通过锥形导流器与浮选分离释放器(5)筒壁间的矿浆流动通道流入中矿管(10)，通过循环泵(1)给入矿浆分配管(11)；
b.矿浆分配(11)中的矿浆通过撞击流矿化管(13)和错流矿化管(14)给入圆筒并在圆筒中产生正方不同方向的旋流，并通过微泡发生器(12)将压缩空气混入矿浆从而在湍流矿化发生器(2)内实现颗粒与微泡的强制混合矿化，强制混合矿化后的矿浆通过湍流矿化发生器(2)底部的矿浆喷射管(15)给入浮选分离释放器(5)内的锥形导流器；
部分携带难浮颗粒的矿浆从锥形导流器的间隙进入锥形导流器与浮选分离释放器(5)筒壁间的矿浆流动通道，最终进入中矿尾矿分离器，打开尾矿管(19)，进入中矿尾矿分离器的部分矿浆作为尾矿经尾矿管(19)的尾矿管出口(B)排出浮选分离释放器(5)；另一部分作为中矿经中矿管(10)给入循环泵(1)继续循环，从而实现循环分选，同时强化粗颗粒悬浮和提高浮选气泡载荷；
部分携带易浮颗粒的矿浆被气泡粘附后在锥形导流器中反击板(18)和导流立板(9)的作用下提高矿化气泡的升浮速度，易浮颗粒随气泡一起上浮，通过筛板(8)时过滤掉，经矩形超声波振板(7)振荡流清洗掉夹带的杂质矿物颗粒后，由浮选分离释放器(5)上方泡沫槽(3)上的精矿管(16)的精矿管出口(C)排出，其余颗粒与矿浆一起继续留在浮选分离释放器(5)内；
c.矿浆中的易浮颗粒快速升浮，经矩形超声波振板(7)振荡流清洗掉夹带的杂质矿物颗粒后，由浮选分离释放器(5)上方泡沫槽(3)上的精矿管(16)的精矿管出口(C)排出；
d.矿浆中的中等可浮颗粒在浮选分离释放器(5)内经筛板(8)整流后避免在浮选分离释放器(5)内剧烈的矿浆扰动造成矿化后的颗粒从气泡上脱落，再经矩形超声波振板(7)振荡流清洗掉夹带的杂质矿物颗粒后，由浮选分离释放器(5)上方泡沫槽(3)上的精矿管(16)排出。
4.根据权利要求1所述的流体协同强化浮选分离方法，其特征在于：压缩空气经微泡发生器(12)分别送入撞击流矿化管(13)和错流矿化管(14)，在湍流矿化发生器(2)内实现颗粒与微泡的强制混合矿化，为后续浮选分离提供保障。
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