CN112264198A - 微纳米泡浮选机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微纳米泡浮选机，由吸气管、混合泵、矿浆分配器、静态混合管、紊流分配器、稳流板、尾矿箱闸门控制液面、泡沫层经喷淋水冲洗后排入精矿槽等组成。本发明通过吸气管、混合泵、矿浆空化形成微纳米泡或流动矿浆中的局部受负压吸气、机械搅拌、剪切、湍流、扰动来产生微纳米泡从而激活浮选；在矿物浮选中应用，不仅能提高粗颗粒≥90μm、微细粒≤20μm目的矿物和高富集比，并能降低能耗和药剂用量，提质增效；达到改造世界各种浮选设备、优化工业生产目的。

Description

微纳米泡浮选机

技术领域

1、〔0001〕本发明属于矿物浮选领域或湿法冶金浸出、石油、造纸、养殖、污水等行业，涉及一种矿物浮选装置，具体涉及一种微纳米泡浮选机。

背景技术

1、〔0002〕随着人类对地球上矿物资源的不断开发和消耗，富矿和易处理的矿石资源日趋减少，而金属材料的需求量却日益增加，所以不得不开采和分选贫、细、杂矿石。这类矿石必须要磨的很细才能使得有用矿物充分的单体解离，在某些情况下，达到单体解离意味着需要将物料磨细到小于20微米的粒度。然而，随着矿石粒度的减小，矿物颗粒的浮选行为会发生根本变化，常规浮选工艺只能处理那些可浮、易浮，对浮选药剂和浮选技术及浮选设备等没有特殊要求的矿物，却很难满足充分回收这些有用的微细粒级矿物的要求。

2、〔0003〕因此，粗颗粒≥90μm、微细粒≤20μm矿物分选一直是世界选矿界面临的重大难题，细粒矿物的主要特点是质量小、比表面积大、表面能高。质量小使疏水性矿粒与气泡碰撞几率小，难以克服矿粒与气泡之间的能垒而粘附在气泡表面，实现矿粒与气泡的有效矿化。比表面积大、表面能高使脉石矿粒与有用矿粒之间容易发生非选择性团聚，引起“泡沫夹杂”现象，使精矿品位降低。为解决质量效应和表面效应所造成微细粒矿物难浮选问题，国内外研究者对浮选柱技术与装备进行了大量研究，在此背景下，

3、出现了许多浮选柱新技术和新装备，为粗颗粒、微细粒矿物柱式分选展示了良好的前景。

4、〔0004〕浮选柱的发展历史，浮选柱设计思想始于1915年。1961年加拿大工程师BouTTin研制出具有现代意义的带泡沫冲洗水装置的浮选柱，随后在前苏联和中国迅速掀起了浮选柱研究与开发应用的热潮。20世纪80年代以后，在一些新的设计思路指导下，浮选柱在气泡发生器、充气性能和运行稳定性上均有了较大的进展，涌出许多高效的浮选柱，如FloTaire浮选柱、MTU型充填介质浮选柱、旋流充气式浮选柱等。而在众多类型的浮选柱中，最有代表性的是1987年詹姆森教授发明设计的詹姆森浮选柱，该浮选柱在结构、给矿方式和分选机理上有了全新的突破，解决了因柱高所带来的一系列问题。日趋成熟。以浮选柱为中心，开展细粒级矿物浮选研究，从气泡产气方式、浮选柱结构以及配备多种检测、控制装置的浮选系统等方面的研究已成为今后浮选设备的研究发展方向。

5、〔0005〕浮选柱研究现状及进展，几种类型的浮选柱.

6、〔0006〕1詹姆森(Jameson)浮选柱，Jameson浮选柱，矿浆经过喷嘴形成射流进入导管，射流形成的真空将空气吸入，并在矿浆池剪切成气泡≥0.3mm，下导管相当于“反应器”，精矿泡沫产品则从浮选槽排出。该柱优点：(1)、实现了矿化与分离的分体浮选策略；(2)、柱体矮，工业浮选柱高度仅2.0米；(3)、矿粒滞留时间短，矿浆含气率高，浮选效率高；(4)、矿浆通过射流形成负压吸气，动力设备为一台给料泵。该柱缺点：(1)、矿浆停留时间短，往往需要设置多段扫选；(2)、给矿波动大，分选不稳定；(3)、在柱体内形成“气弹”，影响分选效果。

7、〔0007〕充填介质浮选柱，美国密歇根工业大学开发的充填浮选柱是在常规浮选柱内装有充填介质，充填板层层排列成90°角，细小曲折的孔道使矿粒和气泡紧密接触，强化分选作用。入料从主体中部给入，底部通入压缩空气，精矿从顶部溢流排出，尾矿从底部排出，顶部设置喷水装置。该浮选柱除具有传统浮选柱的优点外，还克服了传统浮选柱气泡易兼并，易产生强烈紊流形成翻花等流态问题，并取消了易结垢堵塞的气泡发生器。在柱内装填了多层波形介质以构成许多有规则的迂回曲折通道，从下部进入的压缩空气经过通道时形成均匀气泡并携带疏水性矿物颗粒上浮。充填式浮选柱有效地实施了成泡、矿化、分离的柱浮选基本过程，但填充材料易堵塞、造价高的缺陷不仅影响了填充的实施效果，而且已影响到该填充浮选柱的工业应用。

8、〔0008〕射流式浮选柱，射流浮选柱是姜志伟博士根据自由射流浮选原理研究开发的一种新型浮选设备。卢世杰根据射流理论提出了一种新型的向下顺流喷射型浮选柱-KYZ型浮选柱。俄罗斯莫斯科国立大学的NFMeseheriakov等研究出了一种带喷射充气器的浮选柱，该型号浮选柱对较大颗粒的矿物有较好的浮选效果，已推广应用于3mm-0.8毫米粒级钾盐和2mm-0.5mm粒级金刚石的浮选，并取得了单位生产效率比其它任何型号浮选机都高出数倍的较好技术指标。乌拉尔选矿研究设计院研制的新型KΦM系列浮选柱，由喷射充气器、微泡发生器、中央浮选管、排料装置和泡沫收集槽组成。这种浮选柱消除了常规浮选柱中的矿粒与气泡对流运动现象，在一台浮选设备中可以实现粗选、精选和扫选作业。

9、〔0009〕旋流-静态微泡浮选柱，旋流-静态微泡浮选柱包括柱分离段、旋流分离段、管浮选装置三部分。整个设备为柱体、柱分离段位于整个柱体上部，在其顶部设置了喷淋水管和泡沫精矿收集槽，最终精矿由此排出；给矿点位于柱分离段中、上部，旋流分离段采用分选旋流器结构，并与柱分离段呈上、下结构直通连接，最终尾矿由旋流分离段底流口排出。管浮选装置布置在设备柱体体外，其出流管沿切线方向与旋流分离段柱体相连，相当于分选旋流器的切线给料管。管浮选装置包括气泡发生器与浮选管段两部分。气泡发生器依靠射流引入气体并把气体粉碎成气泡，经过加压的循环矿浆进入气泡发生器，形成含有大量气泡的三相体系并实现紊流矿化，然后沿切向高速进入旋流分离段。这样，管浮选装置在完成浮选充气与紊流矿化的同时，又以切向方式在浮选柱底部形成了旋流力场，实现连续分选过程。

10、〔0010〕其它几种新型浮选柱

11、〔0011〕1.机械搅拌浮选柱。普通浮选柱浮选粗粒矿物的能力较低，为改善粗粒浮选效果，在浮选柱中加入了机械搅拌机构，如WemCo/Leeds浮选柱。该浮选柱具有机械冲气搅拌装置，搅拌均匀粗粒不易沉淀；柱内装有几层隔栅介质辊，可通过自动调节辊间间隙来控制精矿品位；在柱顶加冲洗水，排除泡沫中脉石夹杂。

12、〔0012〕2.稳流板浮选柱。密西根技术大学针对轴向混合和泡沫兼并问题，研制了水平稳流板的浮选柱，水平稳流板由一些简单带孔的板组成。此外，美国西弗吉尼亚大学的Meloy等提出了二维浮选柱，其柱体内部由充填物分成若干个小槽，因此可以产出一组品位连续变化的产品，类似于摇床。

13、〔0013〕3.LM浮选槽。该设备包括浮选槽、柱、泵前缓冲槽、泵。矿浆进入泵前缓冲槽，再用泵垂直向下打人柱体，同时引入压缩空气，在该柱体内完成矿浆与气泡的混合，并为浮选槽提供入料。这种高强度混合可以使矿浆在非常短时间内完成颗粒捕收，并具有较高的回收率。泡沫从柱体底部排入浮选槽，并在浮选槽上部形成较厚的泡沫层。 LM浮选槽是一种新型的浮选设备。它可用于处理非磁性、磁性和非金属矿物。

14、〔0014〕4.微泡浮选柱。该设备采用传统浮选柱的矿化分离模式，突出了浮选的“微泡效应”。该浮选柱的“革命性”贡献在于成泡方式的变革-流体混合成泡(具体实施方式为加静态搅拌叶片)。利用流体混合成泡以及“微泡效应”提高柱分选效率的思路已在浮选柱设计当中普遍采用。

15、〔0015〕气泡发生器研究进展，根据发泡方式和发泡装置不同，浮选柱的气泡发生器可分为内部发泡器和外部发泡器。发泡方式，近年来常用的气泡发生方式主要有以下几种：

16、〔0016〕1.剪切接触发泡。高速流动的矿浆和气体以适当方式接触，如通过金属网或充填介质产生气泡。剪切接触发泡是利用气、液混合过程把气体粉碎成气泡，其气泡大小主要取决于液体紊流度、持续混合时间，并最终达到与体系能量状态相匹配的气泡临界尺寸。

17、〔0017〕2.微孔发泡。气体通过微孔塑料、橡胶、帆布、尼龙、微孔陶瓷管或卵石层发泡。由于微孔发泡易堵塞，使得微孔材料不能充分发挥作用，而且充气量(压力)增大会直接造成气泡尺寸增大，因此，目前该法采用较少。

18、〔0018〕3.降压或升温发泡。空气在水中的溶解度大约为2％，当降低压力或升高温度时，溶解的气体析出产生气泡。

19、〔0019〕4.射流发泡。受压气流喷入矿浆或矿浆喷入气流均可产生适合浮选的气泡。该法是先将液体变成分散相，然后随压力增大逐步成连续相气体则由开始的连续相逐步分散成为微泡。射流成泡技术是气泡发生技术的一大变革。

20、〔0020〕5.电解水产生气泡。利用电解水原理，在通电条件下，采用电解方式使水分解生成氢气和氧气，电解产生的氢气和氧气直径微小，气泡量可通过电流调节来控制，利用电解水技术进行微泡浮选是气泡发生技术的一个创新。

21、〔0021〕内部发泡器

22、〔0022〕1.过滤盘式发泡器。在盘式过滤机的过滤盘上蒙一层滤布，平放于浮选柱底部，即为发泡器。该发泡器产生的气泡较均匀，但易磨损。

23、〔0023〕2.立管发泡器。将多个直径40mm-75mm、高300mm-500mm的立管均匀分布于浮选柱底部，并与控压器管网相连接。每个立管上下段界面装有多孔介质材料。由于矿泥容易在多孔介质表面沉淀，因此，这种内部发泡器易于堵塞。

24、〔0024〕3.砾石床层发泡器。将直径8mm-20mm的砾石置于上下两层筛子之间，组成厚300mm-600mm的砾石床层。这种发泡器堵塞较轻，但产生的气泡直径大。

25、〔0025〕外部发泡器

26、〔0026〕1.水/空气喷射式充气器。这种充气器分为3种类型：TurboAir型，FloTair型和CESL型。TurboAir型由美国矿业局开发。在内径50mm的充气器内充填玻璃球或者石英粒子，在高压下产生直径0.1mm-0.3mm的细小气泡。由美国DeisTerConCenTraTor 公司生产的FloTair型发泡器是把加压空气从外部分散器通过机内的充气板分散到槽内，在压力300Ka至480Ka、空气与水的流量比约30的条件下工作，产生直径【≥0.1mm】左右的细小气泡。

CESL型充气器由加拿大的CominCoEngieeringServiCeLTd(CESL)公司于1988 年开始生产，浮选柱外的气体分散器产生空气-水混合物，通过金属管分散到浮选注中，压力在300Ka-600Ka下运转，气泡直径0.3mm-0.4mm，可确保含气率达到50％，多孔金属管在作业中可以更换，运转率较高。CESL型充16-气器先后在北美、南美和南非等地得到广泛应用。

27、〔0028〕2.空气喷射式充气器。加拿大MinovEXTeChnologies公司研制了不用水、仅吹入空气(空气喷射)产生气泡的机构。该充气器是由针阀与气泡喷雾孔组成的简单结构，孔径大，因表面被陶瓷覆盖，所以不会堵塞，寿命长达2a，产生的气泡直径为0.5mm -3.0mm，易于使用。

28、〔0029〕3.MinnoveX静态混合器。该混合器利用高速流动的矿浆和气体在剪切件作用下形成气泡，具有易于更换和在线调控气泡大小的特点，但加工精度要求较高。

29、〔0030〕4.多孔文氏管。当水高速流过多孔管时，管内压力低于大气压，空气自发进入与水混合，在多孔介质的高速剪切作用下产生气泡。压力释放时析出大量微泡，然后沿切线进入旋流段。

30、〔0031〕5.旋流器式充气器。在旋流浮选机中离心力使矿浆和气泡充分混合，空气既可自流给入，也可压入。离心力使矿粒向槽壁移动，由于气泡向内侧上升，捕收速度快，因此对细粒矿物浮选效果好，但对粗粒和高密度矿物的分离不利。

31、〔0032〕气泡矿化方式研究进展，早期的浮选柱矿化方式大多采用逆流矿化方式，后来随着浮选柱技术研究的不断进步，出现了逆流矿化、顺流矿化、管流或离心矿化以及多种矿化组合的矿化方式等。

32、〔0033〕逆流矿化浮选柱，逆流碰撞矿化型浮选柱如CPT浮选柱、FXZ全静态浮选柱等。CPT浮选柱。该浮选柱是由加拿大工艺技术公司研制，其核心是它的空气分散系统，共有四种类型，其中最新的是SlamJeT分散器和SParJeT分散器。经浮选药剂处理后的矿浆，从距柱顶部以下约1m-2.0m处给入，在柱底部附近安装有可从柱体外部拆装检修的气体分散器。气体分散器产生的微泡，在浮力作用下自由上升，而矿浆中的矿物颗粒在重力作用下自由下降，上升的气泡与下降的矿粒在捕收区接触碰撞，疏水性矿粒被捕获，附着在气泡上，从而使气泡矿化。负载有用矿物颗粒的矿化气泡继续浮升而进入精选区，并在柱体顶部聚集形成厚度可达1m的矿化泡沫层，泡沫层被冲洗水流清洗，使被夹带而进入泡沫层的脉石颗粒从泡沫层中脱落，从而获得更高品位的精矿。尾矿矿浆从柱底部排出，整个浮选柱保持在“正偏流”条件下工作。FXZ全静态浮选柱。FXZ 静态浮选柱由中国矿业大学北京校区研制，包括静态浮选柱和与其配套的跌落箱。浮选柱中没有旋流，矿浆由上向下、流动气泡由下向上浮起，目的矿粒与气泡碰撞后，黏附在气泡上，精矿泡沫上浮到顶部溢流排出，尾矿随着水流到底部排出。跌落箱中没有运动部件，通过高压风将浮选药剂以乳滴状喷入跌落箱，与浮选入料混合，由于重力的作用使矿浆由上向下流动，在流动过程中药剂和矿粒充分接触，提高了目的矿物的可浮性，进入浮选柱后，可以提高浮选速度和浮选柱的处理量。

34、〔0034〕顺流矿化浮选柱，该浮选柱利用射流原理引入空气，其圆锥形收缩管与喇叭管在空室中相连，当高速水流由圆锥形收缩管流向喇叭管时，因水流断面逐渐减小，在圆锥形收缩管出口处形成较大流速，致使该处压强降低至大气压强之下，在吸气室中形成负压，使空气从外部进入到空室中。在分选槽底部安装了一个反射假底，其作用在于将高速水流所携带的空气粉碎成气泡，进而弥散到整个分选槽。该设备气泡直径较小，空气保有量较高，空气分散比较均匀，且结构简单、操作方便、无运动部件，选别指标较好。

35〔0035〕管流矿化浮选柱，管流矿化浮选柱有射流浮选柱、喷射式浮选柱、Jameson浮选柱等，其中Jameson浮选柱最为典型。Jameson浮选柱由澳大利亚研制，其工作原理是将调好药剂的矿浆用泵经入料管打入下导管的混合头内，通过喷嘴形成喷射流而产生一负压区，从而吸入空气产生气泡【≥0.3mm】，矿粒在下导管与气泡碰撞矿化，下行流从导管底口排人分离柱内，矿化气泡上升到柱体上部的泡沫层，经冲洗水精选后流入精矿溜槽，尾矿则经柱体底部锥口排出。充气搅伴装置是Jame-son 浮选柱的关键部件，它采用了射流泵原理，在把矿浆压能由喷嘴转换成动能的同时，在密封套管内形成负压，并由空气导管吸入空气。经密封套管，射流卷裹气体进入混合套管，在高度紊动流体作用下，气体被分割成气泡并不断与矿粒碰撞粘附，得到矿化。分散器相当于静态叶轮，将垂直向下的矿浆沿径向均匀分散。

36、〔0036〕旋流矿化浮选柱，旋流矿化浮选柱有旋流充气式浮选柱。该浮选柱由美国犹他大学研制。矿浆以一定压力沿切线方向给入，空气从多孔柱壁进入，泡沫产品通过内螺旋向上运动排出，沉砂从底部排出。该设备效率高，但器壁磨损较严重。它提出了一种高效充气矿化方式，与逆流矿化相对应，其成泡与矿化过程突出了“垂直”的特点。在较高强度的离心力场背景下，这种“垂直”矿化方式不仅提高了浮选的矿化效率，而且降低了浮选粒度下限。再加上离心力场中的重力分离作用，形成了微细物料分选的综合力场优势。

37、〔0037〕顺流-逆流多段矿化浮选柱，俄罗斯IOTT研究所研制的顺流-逆流多段浮选柱，该浮选柱槽体体积为1580m3，高4.6m。由于每一柱体具有不同的流体力学和充气状态，而且可以通过改变柱体截面调整矿浆流速和停留时间，可使不同可浮性颗粒得到回收。随着浮选柱研究的深入，根据所研制的浮选柱特点，浮选柱气泡矿化方式也呈现多样化特点，多种组合的矿化方式已成为浮选柱研究的一个重要方向。

38、〔0038〕微纳米泡浮选机，理论研究与工业试验业已证明改善微细粒矿物浮选主要有两种：第一，使微细粒矿物选择性聚团，增大待选矿物粒度；第二，通过技术手段减小气泡尺寸，增加气泡与微细粒矿物的碰撞效率。究其根本，两者都是强化矿物与气泡之间的相互作用过程，而其中涉及到的两个关键过程则是颗粒-颗粒间的凝聚过程以及颗粒-气泡间的碰撞黏附过程。因此，从理论上来说，通过技术手段调控颗粒-颗粒以及颗粒-气泡间的相互作用过程，就可以提高微细粒矿物的分选效率。微纳米气泡所产生“微纳米气泡桥毛细作用力”是长程疏水作用的根源。根据EDL-VO理论可知，疏水作用在颗粒-颗粒和疏水颗粒-气泡间相互作用过程中起主导作用。因此，从理论上来说，通过引入微纳米气泡，一方面可利用矿粒间“微纳米气泡桥毛细作用力”强化微细粒矿物的凝聚过程；第二方面可利用微纳米气泡强化矿物颗粒与普通气泡之间的碰撞黏附过程；第三方面，增加了颗粒与气泡碰撞的可能性。因此，该微纳米泡浮选机在矿物(粗颗粒、微细粒)浮选中的应用不仅能提高矿物的回收率，节约浮选药剂和能耗，提質增效，实现资源合理化利用，而且有利于我国的可持续发展和环境治理，对缓解资源短缺具有重要的意义。

39、〔0039〕近年来选矿处理的原矿铜镍品位逐年下降、氧化镁含量日益升高、矿石嵌布粒度越来越细，寻求高效的浮选设备是今后选矿发展的重要方向之一。

发明内容

40、〔0040〕微纳米泡浮选机，矿浆气泡直径≥20μm至≤40μm；吸气量≤30％。

41、〔0041〕微纳米泡浮选机浮选的核心，矿浆在动力泵内由负压吸气管和机械搅拌、剪切、湍流等多相流体饱和矿化完成，创造性改变了世界各种浮选设备，包括浮选机和浮选柱以及世界上各种形式的浮选设备方式，大幅提高矿物浮选回收率及高富集比；并节省了能耗和浮选药剂用量，大大降低了投资和运营成本。

42、〔0042〕微纳米泡浮选机采用“固液气混合泵”结合“负压吸气管、机械搅拌、剪切、湍流”等，矿浆在高速旋转混合泵内多相流体中碰撞、吸附，并产生饱和均匀弥撒的微纳米泡；节省了其它浮选设备的自吸式机械搅拌、空压机充气式机械搅拌或文丘里管式气泡发生器、射流发生器、混合器等方式的能耗；本发明微纳米泡浮选机【≥20μm至≤ 40μm】微纳米气泡浮选应用技术，解决了世界上目前浮选柱、浮选机两种最小最好的【澳大利亚詹姆森浮选机浮选气泡直径≤0.3mm】和【美国DeisTerConCenTraTor公司浮选气泡直径≥0.1mm】的现状。

43、〔0043〕微纳米泡浮选机的新发明出现，无论从理论与实际上都具有重大的突破，解决了二十一世纪的粗颗粒≥90μm、微细粒级≤20μm难选矿物的分选的目的矿物；但疏水性微纳米捕收剂微观结构与原理、微纳米气泡的形貌与表征、处理废水的微纳米材料等许多悬而未决的问题需要进一步研究。

44、〔0044〕微纳米泡浮选机在微细粒级难选矿物中应用，将会开创新选矿领域的一次革命；它不仅可以提高矿业对金属矿物的回收率，尤其是微细粒有用难选矿物的回收率，而且有助于保护矿山周边环境，提高社会效益，还会给传统的旧产业带来全新的机遇。

45、〔0045〕微纳米泡浮选机从生产技术角度证明：其关键问题是能够在复杂的混合物中选择性地将微纳米粒子沉积到所需地矿物表面上，即合成一类地特别微纳米粒子，能够对矿浆中的微细粒级难选矿物有特别的捕获和识别效益。

46、〔0046〕微纳米泡浮选机发展对微纳米粒子界面物理化学性能的改性和调控原理，揭示界面的相互作用力(矿物-微纳米粒子间、负载矿物的微纳米粒子-气泡间、负载矿物的微纳米粒子-油相间等)及微观机理。

47、〔0047〕微纳米泡浮选机包括在形成气泡尺寸、尺寸分布、浓度、弥撒均匀性、溶解氧(O₂)含量，溶解二氧化碳(Co₂)含量以及在不同的矿浆溶液中，微纳米泡的形貌、疏水颗粒吸附微纳米气泡后的表征，相邻微纳米气泡间的静电斥力对其稳定性的影响等方面的结果。

48、〔0048〕发明微纳米泡浮选机在工业生产微细粒矿物中的处理获得突破，但对于其工业实用化应用等方面，还有大量的技术问题需要解决，而且微纳米颗粒的合成与微纳米气泡的发生技术复杂，设备能耗高，使设备成本和运营费用也随着增高，这就要求开发廉价与性能优良的微纳米粒子合成的微纳米泡浮选机。

附图说明

49、〔0049〕图1A为本发明所提供的微纳米泡浮选机第一优选实施例的侧视图。

50、〔0050〕图1B为本发明所提供的微纳米泡浮选机第一优选实施例的右视图。

51、〔0051〕图1C为本发明所提供的微纳米泡浮选机第一优选实施例的俯视图。

52、〔0052〕图1D为本发明所提供的微纳米泡浮选机第一优选实施例的左视图。

53〔0053〕图1E为本发明所提供的单槽微纳米泡浮选机第一优选实施例的侧视图。

54、〔0054〕图2A为本发明所提供的微纳米泡浮选机SV混合吸气管第一优选实施例的示意图。

55、〔0055〕图2B为本发明所提供的微纳米泡浮选机SK混合管第一优选实施例的示意图。

56、〔0056〕图3A为本发明所提供的固液气三相混合输送泵第一优选实施例的示意图。

57、〔0057〕图4A为本发明所提供的矿浆分配器图第一优选实施例的示意图。

58、〔0058〕图4B为本发明所提供的矿浆分配器图第一优选实施例的示意图。

59、〔0059〕图5A为本发明所提供的微纳米泡浮选机紊流分配器第一优选实施例的侧视图。

60、〔0060〕图6A为本发明所提供的微纳米泡浮选机矿浆稳流板第一优选实施例的侧视图。

61、〔0061〕图7A为本发明所提供的微纳米泡浮选机尾矿箱第一优选实施例的侧视图。

62、〔0062〕图8A为本发明所提供的微纳米泡浮选机喷淋水第一优选实施例的示意图。

63、〔0063〕具体实施例方式

64、〔0064〕本发明提供微纳米泡浮选机，如果图1C、图1E所示，由图2A SV静态混合吸气管1-1-1进口、1-1-2出口进入图3A固液气混合泵进口2-2，2-3出口进图1C、图4A、矿浆分配器3-0、3-1-1进口，3-1-2出口、进图2B SK型静态混合管2-1-1，SK静态混合管2-1-2出和进图1A、图1B、图1C、图1D、图1E微纳米泡浮选机底部中心高紊流分配器3-2、3-2-1孔出，带孔稳流板3-5、尾矿箱控制页面3-4、微纳米泡浮选机底部堆型3-8，最底部粗颗粒排放控制阀门3-9(防止浮选机矿浆沉槽、堵塞尾矿排放)等浮选机组成；

65、〔0065〕图2A、图2B静态混合管是一种没有运动部件的混合设备，国外有人把静态混合管定义为“借助流体管路的不同结构，得以在很宽的范围内使流体混合，而没有机械转动的流体管路结构体”，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的。该设备应用广泛，可以拆卸更换内芯。

66、〔0066〕静态混合管是一种先进的单元设备，和搅拌管不同的是，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。静态混合管中，流体的运动遵循着“分割-移位-重叠”的规律，混合过程的中起主要作用的是移位。移位的方式可分为两大类：同一截面流速分布引起的相对移位和多通道相对移位，不同型号混合管的移位方式也有所不同。静态混合管不仅应用于混合过程，还可以应用于与混合- 传递有关的过程，包括气/气混合、液/液萃取、气/液反应、强化传热及液/液反应等过程。

67、〔0067〕静态混合管是国内外正在大力推广应用的一种结构简单而紧凑的节能设备。流体流经静态混合管比流经动态混合管的压降要大，可以说，静态混合管是靠消耗动力来提高混合效率的，是微纳米泡浮选机一种节能设备。

68、〔0068〕在浮选装置中采用图3A气液固混合泵作为溶气泵。气体在泵进口管道利用自身的真空直接吸入。气液固混合泵特殊的叶轮结构，使得泵在建立压力的过程中产生气液固“负压吸气、机械搅拌、剪切、湍流”等多相充分的溶解并达到高压饱和。在减压释放时，溶解的气体以微气泡的形式逸出并弥散在微纳米泡浮选机槽体内。通过这种方式产生的矿浆气泡直径≥20μm至≤40μm。

根据气体和矿浆的性质，及其温度压力的变化，气体在液体中的饱和溶解度各不相同。除了溶解空气以外，也可以溶解氯气、二氧化碳等。气液固混合泵的含气量达到30％。

泵的性能在流量变化和气量波动时十分稳定，为泵的调节和浮选工艺的控制提供了良好的操作条件。

69、〔0069〕传统浮选装置通过溶气罐静压溶气，必须配有一系列相关设备，如空压机、溶气罐、水泵、控制系统、释放器、阀等。由于不能做到气体在矿浆中的饱和溶解，减压释放后容易产生大气泡，影响浮选处理效果。采用气液固混合泵溶气，不但可省去其中的多数设备，降低投资和运行费用，而且由于气泡细微、弥散均匀，浮选处理效果得到大幅度改善。

与射流泵溶气系统管道溶气相比，气液固混合泵的溶气是在泵内的多级升压过程中完成的，气体溶解度容易控制，溶解效果更理想。采用气液固混合泵的浮选处理效率远远优于射流泵溶气系统。并且打破世界矿业浮选采用渣浆泵、射流泵的传统。

70、〔0070〕图1E微纳米泡浮选机3-3，包括图2A SV型吸气管1-1、图3A固液气混合泵2-1、图1C矿浆分配器3-0、图2B SK型静态混合管3-1穿图1E浮选机底部中心高紊流分配器3-2、槽体顶3/1设有带钻孔的稳流板3-5和尾矿箱提升闸门控制液面3-4；

71、〔0071〕其中，图3A固液气混合泵2-1，矿浆进口2-2、出口2-3进图1C、图4A、矿浆分配器的底部设有一矿浆进口3-0-1，上部设有复数矿浆出口3-0-2；此矿浆分配器可在1-24个自由切换，槽体70m³-1680m³。

72、〔0072〕该图2B SK型静态混合管3-1，进口3-1-1、出口3-1-2；是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的。

73、〔0073〕图1E该高稳流分配器3-2，矿浆通过紊流分配器的有序多孔3-2-1排出；包括一筒体3-8，该筒体3-8的侧壁为多边形柱状，该筒体3-8的底部为倒多棱锥形，在该筒体3-8的底部的末端设有粗颗粒尾矿排放阀门3-9；在该筒体底部的中心设有一矿浆稳流分配器3-2；该筒体上部设有多孔稳流板3-5，在该筒体上部边缘设有精矿排出口3-6，该筒体外部边缘设有一提升闸门控制液面装置3-4-1；

74、〔0074〕图1E该矿浆高稳流分配器3-2由一圆形底板3-7和一圆柱形柱体3-8 组成，该圆形底板3-7直径小于该静态混合搅拌器3-1的筒体3-8的底部，该圆柱形柱体3-7直径小于该圆形底板3-8；该圆柱形柱体3-2侧壁均匀开设有复数列倾斜排列的长圆孔3-2-1。

75、〔0075〕图3A、2-1固液气混合泵，2-2的进口端，该混合泵2-3 的出口端通过输送管道连接到图1E、图4A、图4B矿浆分配器3-0底部的矿浆进口3-0-1，每一矿浆出口3-0-2通过输送管道连接到一微纳米泡浮选机槽，该矿浆分配器3-0-2通过输送管道穿过图1E、图2BSK型静态混合管3-1-1，从静态混合管3-1-2矿浆经图5A紊流分配器底部中心穿入至矿浆紊流分配器孔3-2-1，并在所述输送管道穿入矿浆紊流分配器的部分内设有静态混合管，达到矿浆静态浮选和节能效果。

76、〔0076〕在本实施例中，矿化矿浆经图5A矿浆紊流分配器3-2，至图6A带钻孔稳流板3-5形成静态环境下浮选，图7A为尾矿箱提升闸门控制液面，在原矿临时断矿供应浮选时候，开启尾矿箱自循环管3-4-7，解决浮选机无矿浆浮选停机问题，正常浮选排放尾矿管3-4-6，有用目的矿物得到富集，提高精矿品位。

77、〔0077〕在微纳米泡浮选机顶高1.5米设喷淋设备，喷淋水压力0.12cm/s，浮选精矿泡沫经喷淋水冲洗后排入精矿槽。图8A喷淋水设置，它包括槽体1，所述槽体1顶部自内向外依次设置有内溢流槽2、中溢流槽3和外溢流槽4，所述外溢流槽4底部设置有精矿出口5，所述外溢流槽3顶部设置有水盘支架6，所述水盘支架6上自内向外依次设置有环状的内水盘7、中水盘8和外水盘9，所述外水盘9对应设置于外溢流槽4和中溢流槽3之间的区域，所述中水盘8对应设置于中溢流槽3和内溢流槽2之间的区域，所述内水盘7对应设置于内溢流槽3的内部区域，所述内水盘7、中水盘8和外水盘9上均开设有多个喷淋孔。

78、〔0078〕本实施例中，图1A微纳米泡浮选机高度为≤5米，直径≤5米，在距离桶体顶3/1处设有图1E、图6A 3-5多孔稳流板。

79、〔0079〕图1E图6A设置带有序钻孔稳流板，改善浮选机内矿浆流态，克服工业浮选机、浮选柱常出现的“翻花”、“沟流”等问题，形成理想的“塞流”流态，改善机、柱内矿浆流态的稳定性以及气泡分散的均匀性等。

80、〔0080〕独特的微纳米泡浮选机结构，静态混合管负压吸气和机械搅拌、剪切、湍流装置为泵内置式矿化；从底部给矿，节约能耗；固液气产生的微泡与矿浆在主槽底部对称给入，主槽底部安装高紊流分配器装置，气泡与矿浆在狭小的空间里，在主槽底部中心矿浆稳流分配器疑似挡板，一方面纳米气泡减小了气泡尺寸，增大了矿物颗粒-气泡之间的碰撞概率，另一方面微纳米气泡的比表面积大、表面能高，选择性比一般气泡更高。微纳米气泡的本质虽是气泡，但其性质可类比于浮选药剂，从本质上来说，它是直径在微纳米级别的气泡，即微泡；从性质上说，它是存在于微纳米级别具有能够调整促进颗粒-颗粒以及颗粒-气泡之间相互作用的高度分散、相对稳定的气体物质，它的促进作用源自于微纳米气泡聚集过程中产生的“微纳米气泡桥毛细作用力”，类比于浮选药剂可通过吸附于矿物表面调节矿粒的界面性质，他们的促进作用源自于药剂与表面的作用力，主要包括化学力(共价键，配位键)、氢键、静电作用力、疏水缔合力以及分子键等；而矿化泡沫自然浮升至主柱顶部，形成精矿泡沫层。主槽上部安装了稳流网，管壁开孔，这样可充分减少向上的矿流对精矿泡沫的冲击，有利于泡沫层的稳定和精矿的二次富集。在次槽中，矿浆中少量的矿化泡沫继续浮升，同时随矿流带入的少量微纳米气泡在上浮过程中继续与矿粒碰撞、矿化、上浮，泡沫层再经喷淋水冲洗后，提高精矿品位回收率和高富集比，精矿从溢流口管流出。尾矿从次槽尾矿箱排出。

81、〔0081〕实施例2

82、〔0082〕采用实施例1所提供微纳米泡浮选机对攀枝花细粒级钛铁矿钛浮选试验，纳米泡浮选柱适合于选钛厂的浮选尾矿。经过72小时工业试验取得了在给矿品位为6.55％时，精矿品位47.25％，尾矿品位4.74％，产率4.02％，回收率29.20％，浮选药剂成本为107.03元/吨精矿的良好指标。

83、〔0083〕本发明所提供的纳米泡浮选柱具有保持高回收率而又能达到高的富集比、选别速度快等显著特点。在原矿矿物组成贫、杂、分布宽情况下，仅用一粗一扫三精流程就可将TiO²品位低约6.5％的浮选尾矿选别到47％以上。

84、〔0084〕本发明所提供的纳米泡浮选柱对原矿品位波动适应性较强。只要浮选原矿TiO²品位控制在4.5％以上时，本发明所提供的纳米泡浮选柱均能稳定较好的选别出合格的钛精矿产品。

85、〔0085〕本发明所提供的微纳米泡浮选机解决了目前选钛厂无法有效回收的有价矿物品位低的浮选尾矿再次回收的问题，可以最大限度提高资源利用率。

86、〔0086〕实施例3

87、〔0087〕采用实施例1所提供微纳米泡浮选机对包钢选矿厂强磁粗精矿磁化焙烧一弱磁选尾矿和强磁中矿浮稀土尾矿进行工业生产：对弱磁选尾矿经预先脱碳和混合浮选所得的混合浮选精矿进行一次粗选、三次精选及一次扫选的全流程浮选试验，可得到产率为3.25％，REO品位为63.31％，回收率为25.23％的高品位稀土精矿产品。

88、〔0088〕对浮稀土尾矿槽内产品进行一次粗选、四次精选的全流程浮选试验回收铌矿物，最终可得到产率为20.61％、Nb₂O⁵品位为0.45％、回收率为46.26％的铌精矿产品。

89、〔0089〕实施例4

90、〔0090〕采用实施例1所提供微纳米泡浮选机对北京宾隆矿业公司厂坝分公司铅锌选尾厂的工业生产结果证明：通过采用一粗一扫一精，二次精扫，常规药剂的工艺流程及药剂制度，运用旋流喷射微纳米矿化浮选机选别甘肃白银公司厂坝铅锌矿浮选尾矿矿浆，工业试验取得了良好指标：铅锌精矿质量31.03％，金属回收率达46.85％，年可获得生利润1516万元。

91、〔0091〕该微纳米泡浮选机设备运转平稳可靠，操作简便(主要操作仅为通过浮选闸板调整矿浆液面)；负压吸气量大，能产生充足的空气量使矿物与泡沫结合机会增大，有利于矿物的浮选；泡沫层的厚度和面积都比普通的浮选机大得多，保证了高的富集比。保证了高回收率。

92、〔0092〕运用微纳米泡浮选机选别厂坝矿锌原矿，与普通射流浮选机相比，作业回收率能提高31个百分点左右。

93、〔0093〕产品分析结果及原矿粒级分析表明，微纳米泡浮选机使入选尾矿中的粗大颗粒及微细粒矿物得到了有效回收。

94、〔0094〕实施例5

95、〔0095〕采用实施例1所提供微纳米泡浮选机对金川铜镍尾矿再选工业3个月连续(每天两班制12小时/班)试验，规模1000吨/日，采用一粗一扫二精，常规药剂的工艺流程及药剂制度，运用微纳米泡浮选机选别甘肃金川铜镍尾矿再选工业试验，在给矿品位镍0.274％、铜品位0.30％时，得到的镍精矿品位为3.153％、铜2.48％、氧化镁10.56％，对给矿的镍回收率为22.34％、铜7.51％取得了良好指标。

96、〔0096〕从上述实施例可以看出，本发明提供的微纳米泡浮选机，通过在低品位粗颗粒、细粒嵌布矿物的回收利用方面、降低精矿氧化镁含量方面具有优异的表现。

97〔0097〕尾矿的回收利用，不仅可改善尾矿堆存带来的生态环境问题，而且可扩大资源利用范围。此外，尾矿中金属的回收可带来巨大的经济效益，按日处理31000吨尾矿，年生产330天计算，按照项目的考核指标，年可生产镍3100吨以上，仅从尾矿中回收镍一项，即可年增产值约5.5亿元左右。

98、〔0098〕微纳米泡浮选机最主要的优点有以下几个方面：

99、〔0099〕1)创造适宜的微纳米气泡和颗粒动态碰撞以及气泡、颗粒结合体静态分离环境，具有富集比大、回收率高、运行费用低、特别适合于处理粗颗粒、微细粒级及易于自控和大型化。并且泡沫层厚度、气泡大小和数量等由尾矿箱提升闸门及固液气混合泵吸气管调节方便。

100、〔0100〕、2)浮选速度快、效率高，作业次数和简化浮选流程，不仅能减少浮选作业次数(段数)，还能代替联合流程。

101、〔0101〕、3)抑制亲水颗粒特别有效，特别对于细粒级可实现高浓度浮选且富集比大。

102、〔0102〕4)槽内矿粒和气泡之间平稳的稳流运动，降低了气泡群的上升速度，提高了空气利用率和设备的单位处理能力。微纳米泡浮选机更适于粗颗粒径≥90μm、微细粒径≤20μm矿物的回收。

103、〔0103〕5)减少药剂用量，降低能耗，微纳米泡浮选机安装功率仅为浮选机≤65％，因无运动部件，节约生产成本；并且操作简单，所需人员少。

104、〔0104〕6)设备简单，占地面积小，节省了基建投资。

105、〔0105〕7)以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种微纳米泡浮选机，其特征在于，由吸气管、【固液气】混合泵、矿浆分配器、任意型槽体、静态混合管、紊流分配器、矿浆稳流板、尾矿箱提升闸门控制液面、泡沫层经喷淋水冲洗后排入精矿槽等组成。

其中，第一吸气管可以是任意管或者管内壁带导流片旋流喷射管或带静态混合管或微米孔管或纳米孔管，安装置泵吸入口管上或泵体吸入管上负压吸气。

第二该任意泵或者【固液气】混合三相输送泵，也可以是涡旋泵或凸轮转子泵或气液混合泵等。

第三，矿浆分配器是浮选设备组成大型化的核心，此设备的一台中心泵可实现不同数量的1-24槽体搭配；可在有效容积70m³-1680m³间随意切换。

第四，紊流分配器、矿浆带钻孔稳流板的应用，使槽体中的目的矿物在静态环境下分选，提高选矿回收率和高富集比。

第五，尾矿箱提升闸门控制液面，尾矿箱底部设自循环管和尾矿排放管，自循环管解决临时无原矿矿浆供应浮选停机问题，槽体底部靠近尾矿箱附近设尾矿粗颗粒排放管。

第六，泡沫层经喷淋水装置离槽体泡沫层顶距离1.5米，喷淋水压力0.12cm/s，冲洗后排入精矿槽，提高精矿品位和高富集比。

2.微纳米泡浮选机的核心创新性在于矿浆空化在动力源混合泵内静态混合管负压吸气与泵内机械搅拌、剪切、湍流完成，矿浆微纳米气泡20μm-50μm。

3.任意泵的给矿矿浆压力≥0.3MPa至≤1.0MPa、吸气量≤30％。

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