CN112808465B - 一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置，包括管流段，管流段内腔设有若干列涡流发生器，涡流发生器包括若干呈环形阵列均布在管流段内壁上的锥形多面体和一个设置在该环形阵列中心的锥形正多面体，锥形多面体的底面贴合在管流段内壁，锥形正多面体其中两个对称设置的锥点之间的连线与管流段同轴线，每隔一个锥形多面体通过一个支撑棱柱与锥形正多面体连接，支撑棱柱两端分别固定在锥形多面体和锥形正多面体的其中一个锥点上，锥形多面体其中一个楞长指向管流段1入口处；其结构简单，分布合理，可以显著提高整个管流段的湍流强度，从而提高微细粒矿物与气泡之间的碰撞概率，提高微细粒矿物回收率。
Description
技术领域
本发明涉及湍流发生装置领域，具体涉及一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置。
背景技术
浮选是微细粒矿物回收的常用方法。浮选过程中，气泡作为载体，矿物颗粒因亲疏水的不同，选择性地附着在气泡上，达到有用矿物与脉石的分离。颗粒与气泡矿化(即颗粒与气泡发生碰撞，并实现粘附)是实现微细粒矿物分离的基本条件。微细粒矿物由于粒度小、动能低，难以脱离流线与气泡发生碰撞，同时也难以突破气泡表面的水化膜而实现粘附，导致浮选回收率较低。因此，对于微细粒矿物浮选，如何增大颗粒动能，提高颗粒与气泡的碰撞概率是强化微细粒矿物浮选回收的主要因素。
矿物浮选大多在湍流环境中进行，湍流是影响碰撞过程的关键因素。为强化微细粒的浮选回收，在浮选柱中，通过集成高湍流管路单元，可提高颗粒与气泡的碰撞频率，进而强化微细粒的回收；在浮选机内，通过强化搅拌，使矿浆反复经过叶轮高湍流区域，也可强化颗粒与气泡的碰撞作用。这些通过提高外部能量输入来强化湍流的方法，一方面强化了微细粒的回收，但同时也增加了能量消耗，提高了选矿作业的成本。
通过在管流段的光管中设置湍流发生装置可强化微细粒的回收，这是由于提高湍流强度一方面能提高颗粒的动能，使其脱离流线与气泡发生碰撞，另一方面气泡受湍流的强剪切作用而破碎，更易与微细颗粒发生碰撞，进而提高微细粒的回收率。现有的湍流发生装置主要被设计在管壁上，难以影响到整个管流截面，湍流分布不均匀，导致颗粒与气泡难以在管流中发生充分碰撞。因此，设计开发一种结构合理的强湍流发生装置对微细粒高效矿化具有重要意义。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置，其结构简单，分布合理，可以显著提高整个管流段的湍流强度，从而提高微细粒矿物与气泡之间的碰撞概率，提高微细粒矿物回收率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置，包括管流段，所述管流段内腔设有若干列涡流发生器，所述涡流发生器包括若干呈环形阵列均布在管流段内壁上的锥形多面体和一个设置在该环形阵列中心的锥形正多面体，所述锥形多面体的底面贴合在管流段内壁，所述锥形正多面体其中两个对称设置的锥点之间的连线与管流段同轴线，每隔一个所述锥形多面体通过一个支撑棱柱与锥形正多面体连接，所述支撑棱柱两端分别固定在锥形多面体和锥形正多面体的其中一个锥点上，所述锥形多面体其中一个楞长指向管流段入口处。
优选地，所述锥形正多面体和锥形多面体的棱长与管流段内径之比为0.25～0.35。
优选地，所述管流段内涡流发生器的数量大于等于2。
优选地，所述锥形正多面体与锥形多面体的棱长相同。
优选地，管流段内相邻两列涡流发生器之间的间隔为15～25mm。
优选地，相邻两列涡流发生器之间的角度为60°。
本发明的有益效果在于：本发明通过在管流段中心和壁面布置涡流发生器的方法改变管流段的流体环境，能够显著提高管流段内湍流强度和湍流耗散率，从而提高微细颗粒与气泡的碰撞概率，强化微细粒矿物的回收。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的涡流发生器的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的管流段入口处主视图；
图3为本发明实施例提供的涡流发生器在管流段内的安装位置示意图；
图4为本发明实施例2提供的管流段入口处主视图。
附图标记说明：
1、管流段；2、支撑棱柱；3、锥形四面体；4、锥形正六面体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1；如图1至图3所示，一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置，包括管流段1，所述管流段1内腔设有6列涡流发生器，相邻两列涡流发生器之间的间隔为15～25mm；所述涡流发生器包括6个呈环形阵列均布在管流段1内壁上的锥形四面体3和1个设置在该环形阵列中心的锥形正六面体4，所述锥形四面体3的底面贴合在管流段1内壁，所述锥形正六面体4其中两个对称设置的锥点之间的连线与管流段1同轴线，保证其中一个锥点指向迎流方向，锥形正六面体4中间截面三个顶点与三个间隔布置锥形四面体3的顶点连接；3个所述支撑棱柱2所在平面与管流段1横截面平行，3个所述支撑棱柱2之间互成120°，所述锥形四面体3其中一个楞长指向管流段1入口处。
所述锥形四面体3和锥形正六面体4的棱长相同；所述锥形四面体3和锥形正六面体4的棱长与管流段1内径之比为0.25～0.35。
实施例2；如图4所示，管流段1相邻两列涡流发生器之间的角度为60°，其他与实施例1结构相同。
工作原理：当矿浆流经锥形四面体3和支撑棱柱2时，能在每个涡流发生器后形成流向涡，流向涡周期性脱落,中心处产生的流向涡和壁面处产生的流向涡沿轴向和径向不断掺混或缠绕，产生强烈的剪切作用和动量交换，从而在涡流发生器后方形成脉动流，增强了管段的流体脉动，进而强化了管流中的湍流强度，提高了管流中的湍流动能与湍流耗散率；
由于湍流耗散率的增大，流体动能可更多的传递给微细颗粒。增大颗粒动能一方面可以促使微细颗粒摆脱流线，与气泡发生碰撞，另一方面可使颗粒突破气泡表面的水化膜，从而实现粘附。在管壁和管段中心布置的涡流发生器可使管流截面的湍流耗散分布更加均匀，使微细颗粒和气泡发生充分矿化，提高微细粒矿物的回收率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置，其特征在于，包括管流段(1)，所述管流段(1)内腔设有若干列涡流发生器，所述涡流发生器包括若干呈环形阵列均布在管流段(1)内壁上的锥形多面体和一个设置在该环形阵列中心的锥形正多面体，所述锥形多面体的底面贴合在管流段(1)内壁，所述锥形正多面体其中两个对称设置的锥点之间的连线与管流段(1)同轴线，每隔一个所述锥形多面体通过一个支撑棱柱(2)与锥形正多面体连接，所述支撑棱柱(2)两端分别固定在锥形多面体和锥形正多面体的其中一个锥点上，所述锥形多面体其中一个楞长指向管流段(1)入口处。
2.如权利要求1所述的一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置，其特征在于，所述锥形正多面体和锥形多面体的棱长与管流段(1)内径之比为0.25～0.35。
3.如权利要求1所述的一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置，其特征在于，所述管流段(1)内涡流发生器的数量大于等于2。
4.如权利要求1所述的一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置，其特征在于，所述锥形正多面体与锥形多面体的棱长相同。
5.如权利要求1所述的一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置，其特征在于，管流段(1)内相邻两列涡流发生器之间的间隔为15～25mm。
6.如权利要求1所述的一种适用于微细粒矿化的强湍流发生装置，其特征在于，相邻两列涡流发生器之间的角度为60°。
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