CN112452552B - 抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置与方法 - Google Patents
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Abstract
一种抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置及方法，适用于矿物分选领域使用。包括水力浮选分选单元和搅拌式球磨单元构成，水力浮选分选单元位于外层，搅拌式球磨单元置于水力浮选分选单元内部，中间设有夹层以供水力浮选分选单元精矿溢入，然后从搅拌式球磨单元底部给入。水力浮选分选单元起到预排矸作用，排出大量高密度矸石，提高精矿品位；搅拌式球磨单元起到粗粒矿物解离作用，释放更多精矿，具有磨矿产品质量高、简化工艺、减少新生表面污染的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种粗粒矿物解离装置与方法，尤其适用于一种矿物分选领域中使用的抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置与方法。
背景技术
在矿物利用过程中，有用矿物分选和富集是非常重要的一步，大多数矿物嵌布粒度非常细，采用重选的方法难以实现精细分离，因此矿物分选主要采用“解离+分选”的大致工艺流程。解离作为矿物分选的前提，直接影响到后续工艺的工作效率。
目前，矿物解离通常采用破碎机和磨机来完成，破碎机将大块矿物破碎成粗颗粒矿物，破碎机产物通过磨机进行深度解离，解离产物通过浮选等方式实现组分分离。磨机包含棒磨机、球磨机等许多种类，可以单机运作，独立成为一台设备，主要是实现矿物解离，通过磨矿过程中添加表面改性药剂，也可同时实现表面性质调整的作用。磨矿设备的入料和出料除了粒度分布和表面物性得到调整之外，矿物品位并未变化，且无选择性磨矿会导致磨机内衬和磨矿介质的快速损耗，也会加重新生表面的污染，降低目的矿物的可选性，降低分选的选择性。
若要提高精矿品位，必须采用分选设备，适用于粗粒矿物分选的设备包含干扰床分选机和水力浮选分选机等，干扰床分选机利用不同粒度和密度的颗粒在流体中沉降速度不同实现矿物富集，而水力浮选分选机还利用颗粒间疏水性差异提高精矿回收率，减小了粗粒物料轴向的混杂程度，一定程度上也提高了矿物分选的精确性。
发明内容
针对上述问题，提供一种可实现粗粒矿物的预先抛尾和精矿解离，为后续细粒矿物分选提供更高质量的入料，更好的保障矿物精确高效分选。较于现有直接磨矿解离或抛尾后解离具有磨矿产品质量高、简化工艺、减少新生表面污染的抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置与方法。
为实现上述技术目的，本发明的抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置，包括搅拌桶和水力浮选分选单元筒，搅拌桶和水力浮选分选单元筒之间通过管路连接，管路上设有管道阀门；
所述水力浮选分选单元筒包括柱状结构水力浮选分选单元外筒体，水力浮选分选单元外筒体内设有水力浮选分选单元内筒体，水力浮选分选单元内筒体内设有柱状结构的搅拌式球磨单元筒体，水力浮选分选单元外筒体与水力浮选分选单元内筒体之间构成分选腔，分选腔内设有环状结构的循环矿浆布料装置，水力浮选分选单元外筒体侧壁中部设有水力浮选分选单元入料口，水力浮选分选单元入料口在水力浮选分选单元外筒体内连接有环绕水力浮选分选单元内筒体外侧一周的矿浆布料装置，矿浆布料装置下方间隔设有多个矿浆布料口，水力浮选分选单元外筒体侧壁的最下方设有补充水入口和略高于补充入水口的循环矿浆入口，水力浮选分选单元入料口和循环矿浆入口之间在水力浮选分选单元外筒体侧壁上设有循环矿浆出口，循环矿浆出口与循环矿浆入口之间设有循环微泡发生系统，循环矿浆入口与循环矿浆布料装置匹配连接，在水力浮选分选单元外筒体的分选腔下方设有多个脱水锥，脱水锥的最下端设有尾矿排料口，搅拌式球磨单元筒体上方的侧壁上设有穿过水力浮选分选单元外筒体的解离精矿排料口，水力浮选分选单元内筒体与搅拌式球磨单元筒体的侧壁之间留有空腔，空腔的底部设有与拌式球磨单元筒体内部连通的空隙，拌式球磨单元筒体内设有搅拌轴，搅拌轴上设有搅拌叶轮，搅拌轴顶端通过皮带连接有驱动电机。
补充水入口通过管路连接有加压泵，所述循环微泡发生系统包括顺序设置的循环泵和气泡发生器，气泡发生器为文丘里管，文丘里管上设有气阀。
水力浮选分选单元外筒体侧壁上根据需要设置一个水力浮选分选单元入料口，或者多个水力浮选分选单元入料口，当设置一个水力浮选分选单元入料口时，所述矿浆布料装置为环形结构围绕在水力浮选分选单元外筒体内，当使用多个水力浮选分选单元入料口时，所述矿浆布料装置为扇环结构，每个扇环结构的矿浆布料装置与一个水力浮选分选单元入料口连接，矿浆布料装置与矿浆布料装置之间留有间隙。
当水力浮选分选单元入料口为四个时，环绕水力浮选分选单元外筒体内侧的矿浆布料装置为四个完全相同的1/4扇环形管组成，每个1/4扇环形管下部均匀开有三个矿浆布料口，用以将矿浆均匀给入环形分选区域，采用1/4环形管比采用完整的环形管占用的水平截面积更小，减小该截面的流体阻力，有助于精矿上浮。
所述循环矿浆布料装置为中空的环形布料夹板结构，环形布料夹板上设有大量直径3～6mm的小孔，循环矿浆入口根据需要设置数量，环形布料夹板高于每个循环矿浆入口，每个循环矿浆入口沿水力浮选分选单元外筒体径向以一定夹角给入分选腔并形成旋流，使给入的含微泡循环矿浆在环形布料夹板中均匀分布，从而使分选腔中的微泡均匀的透过循环矿浆布料装置(V)环形布料夹板的小孔上浮，提高分选效率，其中入料与浮选分选单元筒体夹角的大小视设备矿浆循环量而定，循环量大则夹角较小，循环量小则夹角较大。
一种抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置的解离方法，其步骤如下：
将粗粒矿物和浮选药剂给入搅拌桶，通过管道阀门控制将搅拌桶调浆后的已调浆矿浆通过水力浮选分选单元入料口给入水力浮选分选单元外筒体内分选腔中的矿浆布料装置，矿浆布料装置通过朝下开口的多个矿浆布料口将已调浆矿浆均匀给入均匀给入水力浮选分选单元外筒体和水力浮选分选单元内筒体之间的分选腔，以提高矿物分选效率；
经过加压泵输送的补充水从补充水入口给入分选腔，循环矿浆通过循环矿浆出口输送到循环泵，通过循环泵增压之后流经气泡发生器，气泡发生器利用文丘里效应通过气阀吸入空气和起泡剂，在高剪切作用下使空气弥散在循环矿浆中形成含微泡的循环矿浆6，
含微泡的循环矿浆通过循环矿浆入口返回水力浮选分选单元外筒体和水力浮选分选单元内筒体之间的分选腔中，通过循环矿浆布料装置均匀散开，循环矿浆通过补充水形成的上升水流和微泡的携带作用下进行分选；
经过分选的循环矿浆形成尾矿和未解离精矿，尾矿发生沉降，往下沉积到脱水锥中，在重力作用下逐渐排水，使沉积物的浓度增大，最后通过脱水锥底端的尾矿排料口排出，脱水锥和尾矿排料口根据需要安装多个，分选后未解离精矿在水流和气泡的带动下向上运动，从水力浮选分选单元内筒体上沿溢入与搅拌式球磨单元筒体形成的夹缝空间中，然后穿过搅拌式球磨单元筒体底部孔隙，从底部进入搅拌式球磨单元筒体中；驱动电机带动搅拌轴转动，搅拌轴安装的搅拌叶轮同时转动，带动磨矿介质运动，实现磨矿，未解离精矿在磨矿作用下粒度变细，成为解离精矿，最后通过搅拌式球磨单元筒体中上部的解离精矿排料口排出。
有益效果：
本发明通过水力浮选分选单元预先抛尾，减少进入搅拌式球磨单元的无用杂质，降低磨机所用磨矿介质的损耗；减慢磨机内部结构的磨损速度；降低了磨矿过程中新生表面污染，提高后续精细分选效率和精矿质量；提高后续精细分选工艺入料的品位；降低了精细分选设备载荷；降低分选药耗，提高分选效率；实现预先抛尾和磨矿解离一体化，简化工艺，节省设备占用空间和占地面积；磨矿解离装置内置可减少设备整体高度，对生产场地的高度要求更低；减少矿浆管道运输和维修成本。
附图说明
图1为本发明的抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置正剖图；
图2为本发明的抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置与方法示意图；
图3为本发明的抛尾解离一体化的粗粒矿物解理装置X-X剖面图；
图4为本发明的循环矿浆布料装置俯视图。
图中：1-粗粒矿物，2-浮选药剂，3-已调浆矿浆，4-补充水，5-循环矿浆，6-含微泡的循环矿浆，7-未解离精矿，8-已解离精矿，9-尾矿，10-磨矿介质。A-搅拌桶,B-管道阀门,C-水力浮选分选单元入料口,D-水力浮选分选单元外筒体,E-补充水入口,F-循环矿浆出口,G-循环泵,H-气泡发生器,I-气阀,J-循环矿浆入口,K-脱水锥,L-尾矿排料口,M-水力浮选分选单元内筒体,N-搅拌式球磨单元筒体，O-驱动电机，P-搅拌轴，Q-搅拌叶轮，R-解离精矿排料口，S-加压泵，T-矿浆布料装置，U-矿浆布料口，V-循环矿浆布料装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：
如图1和图2所示，抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置，其特征在于：它包括搅拌桶A和水力浮选分选单元筒，搅拌桶A和水力浮选分选单元筒之间通过管路连接，管路上设有管道阀门B；
所述水力浮选分选单元筒包括柱状结构水力浮选分选单元外筒体D，水力浮选分选单元外筒体D内设有水力浮选分选单元内筒体M，水力浮选分选单元内筒体M内设有柱状结构的搅拌式球磨单元筒体N，水力浮选分选单元外筒体D与水力浮选分选单元内筒体M之间构成分选腔，分选腔内设有环状结构的循环矿浆布料装置V，水力浮选分选单元外筒体D侧壁中部设有水力浮选分选单元入料口C，如图3所示，水力浮选分选单元入料口C在水力浮选分选单元外筒体D内连接有环绕水力浮选分选单元内筒体M外侧一周的矿浆布料装置T，矿浆布料装置T下方间隔设有多个矿浆布料口U，所述矿浆布料装置T为扇环结构，每个扇环结构的矿浆布料装置T与一个水力浮选分选单元入料口C连接，矿浆布料装置T与矿浆布料装置T之间留有间隙；当水力浮选分选单元入料口C为四个时，环绕水力浮选分选单元外筒体D内侧的矿浆布料装置T为四个完全相同的1/4扇环形管组成，每个1/4扇环形管下部均匀开有三个矿浆布料口U，用以将矿浆均匀给入环形分选区域，采用1/4环形管比采用完整的环形管占用的水平截面积更小，减小该截面的流体阻力，有助于精矿上浮；水力浮选分选单元外筒体D侧壁的最下方设有补充水入口E和略高于补充入水口E的循环矿浆入口J，补充水入口E通过管路连接有加压泵S，所述循环微泡发生系统包括顺序设置的循环泵G和气泡发生器H，气泡发生器H为文丘里管，文丘里管上设有气阀I，水力浮选分选单元入料口C和循环矿浆入口J之间在水力浮选分选单元外筒体D侧壁上设有循环矿浆出口F，循环矿浆出口F与循环矿浆入口J之间设有循环微泡发生系统，循环矿浆入口J与循环矿浆布料装置V匹配连接，在水力浮选分选单元外筒体D的分选腔下方设有多个脱水锥K，脱水锥K的最下端设有尾矿排料口L，搅拌式球磨单元筒体N上方的侧壁上设有穿过水力浮选分选单元外筒体D的解离精矿排料口R，水力浮选分选单元内筒体M与搅拌式球磨单元筒体N的侧壁之间留有空腔，空腔的底部设有与拌式球磨单元筒体N内部连通的空隙，拌式球磨单元筒体N内设有搅拌轴P，搅拌轴P上设有搅拌叶轮Q，搅拌轴P顶端通过皮带连接有驱动电机O。
如图4所示，所述循环矿浆布料装置V为中空的环形布料夹板结构，环形布料夹板上设有大量直径3～6mm的小孔，循环矿浆入口J根据需要设置数量，环形布料夹板高于每个循环矿浆入口J，每个循环矿浆入口J沿水力浮选分选单元外筒体D径向以一定夹角给入分选腔并形成旋流，使给入的含微泡循环矿浆在环形布料夹板中均匀分布，从而使分选腔中的微泡均匀的透过循环矿浆布料装置V环形布料夹板的小孔上浮，提高分选效率，其中入料与浮选分选单元筒体夹角的大小视设备矿浆循环量而定，循环量大则夹角较小，循环量小则夹角较大。
一种抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置的解离方法，其步骤如下：
将粗粒矿物1和浮选药剂2给入搅拌桶A，通过管道阀门B控制将搅拌桶A调浆后的已调浆矿浆3通过水力浮选分选单元入料口C给入水力浮选分选单元外筒体D内分选腔中的矿浆布料装置T，矿浆布料装置T通过朝下开口的多个矿浆布料口U将已调浆矿浆3均匀给入均匀给入水力浮选分选单元外筒体D和水力浮选分选单元内筒体M之间的分选腔，以提高矿物分选效率；
经过加压泵S输送的补充水4从补充水入口E给入分选腔，循环矿浆5通过循环矿浆出口F输送到循环泵G，通过循环泵G增压之后流经气泡发生器H，气泡发生器H利用文丘里效应通过气阀I吸入空气和起泡剂，在高剪切作用下使空气弥散在循环矿浆5中形成含微泡的循环矿浆6，
含微泡的循环矿浆6通过循环矿浆入口J返回水力浮选分选单元外筒体D和水力浮选分选单元内筒体M之间的分选腔中，通过循环矿浆布料装置V均匀散开，循环矿浆6通过补充水4形成的上升水流和微泡的携带作用下进行分选；
经过分选的循环矿浆6形成尾矿9和未解离精矿7，尾矿9发生沉降，往下沉积到脱水锥K中，在重力作用下逐渐排水，使沉积物的浓度增大，最后通过脱水锥K底端的尾矿排料口L排出，脱水锥k和尾矿排料口L根据需要安装多个，分选后未解离精矿7在水流和气泡的带动下向上运动，从水力浮选分选单元内筒体M上沿溢入与搅拌式球磨单元筒体N形成的夹缝空间中，然后穿过搅拌式球磨单元筒体N底部孔隙，从底部进入搅拌式球磨单元筒体N中；驱动电机O带动搅拌轴P转动，搅拌轴P安装的搅拌叶轮Q同时转动，带动磨矿介质10运动，实现磨矿，未解离精矿7在磨矿作用下粒度变细，成为解离精矿8，最后通过搅拌式球磨单元筒体N中上部的解离精矿排料口R排出。
Claims (6)
1.一种抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置，其特征在于：它包括搅拌桶（A）和水力浮选分选单元筒，搅拌桶（A）和水力浮选分选单元筒之间通过管路连接，管路上设有管道阀门（B）；
所述水力浮选分选单元筒包括柱状结构水力浮选分选单元外筒体（D），水力浮选分选单元外筒体（D）内设有水力浮选分选单元内筒体（M），水力浮选分选单元内筒体（M）内设有柱状结构的搅拌式球磨单元筒体（N），水力浮选分选单元外筒体（D）与水力浮选分选单元内筒体（M）之间构成分选腔，分选腔内设有环状结构的循环矿浆布料装置（V），水力浮选分选单元外筒体（D）侧壁中部设有水力浮选分选单元入料口（C），水力浮选分选单元入料口（C）在水力浮选分选单元外筒体（D）内连接有环绕水力浮选分选单元内筒体（M）外侧一周的矿浆布料装置（T），矿浆布料装置（T）下方间隔设有多个矿浆布料口（U），水力浮选分选单元外筒体（D）侧壁的最下方设有补充水入口（E）和略高于补充水入口（E）的循环矿浆入口（J），水力浮选分选单元入料口（C）和循环矿浆入口（J）之间在水力浮选分选单元外筒体（D）侧壁上设有循环矿浆出口（F），循环矿浆出口（F）与循环矿浆入口（J）之间设有循环微泡发生系统，循环矿浆入口（J）与循环矿浆布料装置（V）匹配连接，在水力浮选分选单元外筒体（D）的分选腔下方设有多个脱水锥（K），脱水锥（K）的最下端设有尾矿排料口（L），搅拌式球磨单元筒体（N）上方的侧壁上设有穿过水力浮选分选单元外筒体（D）的解离精矿排料口（R），水力浮选分选单元内筒体（M）与搅拌式球磨单元筒体（N）的侧壁之间留有空腔，空腔的底部设有与拌式球磨单元筒体（N）内部连通的空隙，拌式球磨单元筒体（N）内设有搅拌轴（P），搅拌轴（P）上设有搅拌叶轮（Q），搅拌轴（P）顶端通过皮带连接有驱动电机（O）。
2.根据权利要求1所述的抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置，其特征在于：补充水入口（E）通过管路连接有加压泵（S），所述循环微泡发生系统包括顺序设置的循环泵（G）和气泡发生器（H），气泡发生器（H）为文丘里管，文丘里管上设有气阀（I）。
3.根据权利要求1所述的抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置，其特征在于：水力浮选分选单元外筒体（D）侧壁上根据需要设置一个水力浮选分选单元入料口（C），或者多个水力浮选分选单元入料口（C），当设置一个水力浮选分选单元入料口（C）时，所述矿浆布料装置（T）为环形结构围绕在水力浮选分选单元外筒体（D）内，当使用多个水力浮选分选单元入料口（C）时，所述矿浆布料装置（T）为扇环结构，每个扇环结构的矿浆布料装置（T）与一个水力浮选分选单元入料口（C）连接，矿浆布料装置（T）与矿浆布料装置（T）之间留有间隙。
4.根据权利要求3所述的抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置，其特征在于：当水力浮选分选单元入料口（C）为四个时，环绕水力浮选分选单元外筒体（D）内侧的矿浆布料装置（T）为四个完全相同的1/4扇环形管组成，每个1/4扇环形管下部均匀开有三个矿浆布料口（U），用以将矿浆均匀给入环形分选区域，采用1/4环形管比采用完整的环形管占用的水平截面积更小，减小该截面的流体阻力，有助于精矿上浮。
5.根据权利要求1所述的抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置，其特征在于：所述循环矿浆布料装置（V）为中空的环形布料夹板结构，环形布料夹板上设有大量直径3~6mm的小孔，循环矿浆入口（J）根据需要设置数量，环形布料夹板高于每个循环矿浆入口（J），每个循环矿浆入口（J）沿水力浮选分选单元外筒体（D）径向以一定夹角给入分选腔并形成旋流，使给入的含微泡循环矿浆在环形布料夹板中均匀分布，从而使分选腔中的微泡均匀的透过循环矿浆布料装置（V）环形布料夹板的小孔上浮，提高分选效率，其中入料与浮选分选单元筒体夹角的大小视设备矿浆循环量而定，循环量大则夹角较小，循环量小则夹角较大。
6.一种使用上述任一权利要求所述抛尾解离一体化的粗粒矿物解离装置的解离方法，其特征在于步骤如下：
将粗粒矿物（1）和浮选药剂（2）给入搅拌桶（A），通过管道阀门（B）控制将搅拌桶（A）调浆后的已调浆矿浆（3）通过水力浮选分选单元入料口（C）给入水力浮选分选单元外筒体（D）内分选腔中的矿浆布料装置（T），矿浆布料装置（T）通过朝下开口的多个矿浆布料口（U）将已调浆矿浆（3）均匀给入均匀给入水力浮选分选单元外筒体（D）和水力浮选分选单元内筒体（M）之间的分选腔，以提高矿物分选效率；
经过加压泵（S）输送的补充水（4）从补充水入口（E）给入分选腔，循环矿浆（5）通过循环矿浆出口（F）输送到循环泵（G），通过循环泵（G）增压之后流经气泡发生器（H），气泡发生器（H）利用文丘里效应通过气阀（I）吸入空气和起泡剂，在高剪切作用下使空气弥散在循环矿浆（5）中形成含微泡的循环矿浆（6），
含微泡的循环矿浆（6）通过循环矿浆入口（J）返回水力浮选分选单元外筒体（D）和水力浮选分选单元内筒体（M）之间的分选腔中，通过循环矿浆布料装置（V）均匀散开，循环矿浆（6）通过补充水（4）形成的上升水流和微泡的携带作用下进行分选；
经过分选的循环矿浆（6）形成尾矿（9）和未解离精矿（7），尾矿（9）发生沉降，往下沉积到脱水锥（K）中，在重力作用下逐渐排水，使沉积物的浓度增大，最后通过脱水锥K底端的尾矿排料口（L）排出，脱水锥（K）和尾矿排料口（L）根据需要安装多个，分选后未解离精矿（7）在水流和气泡的带动下向上运动，从水力浮选分选单元内筒体（M）上沿溢入与搅拌式球磨单元筒体N形成的夹缝空间中，然后穿过搅拌式球磨单元筒体（N）底部孔隙，从底部进入搅拌式球磨单元筒体（N）中；驱动电机（O）带动搅拌轴（P）转动，搅拌轴（P）安装的搅拌叶轮（Q）同时转动，带动磨矿介质（10）运动，实现磨矿，未解离精矿（7）在磨矿作用下粒度变细，成为解离精矿（8），最后通过搅拌式球磨单元筒体（N）中上部的解离精矿排料口（R）排出。
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