CN113102119B - 一种倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置，在矿浆超声作用槽的相对侧面上，从上而下相对间隔设置若干超声波激振扩散机构，并关于竖直中轴面对称设置。超声波激振扩散机构包括超声换能器、气泡破碎板、振动扩散板，超声换能器与水平面成夹角设置。气泡破碎板连接超声换能器振幅杆的末端，振动扩散板固定在振幅杆与超声换能器主体连接处。振动扩散板与振幅杆的轴线垂直设置，气泡破碎板与振幅杆的轴线形成夹角；上下相邻的两个超声波激振扩散机构中的气泡破碎板倾斜方向相反。倾斜布置超声波扩散板有利于扩大超声波换能器的作用区域，对称布置超声换能器有利于对矿浆中浮选气泡充分作用，强化浮选过程中浮选气泡的矿化作用。

Description

一种倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置

技术领域

本发明涉及一种超声作用浮选矿化装置。

背景技术

目前浮选设备分为浮选柱与浮选机，浮选柱因为其结构简单、生产率高、精矿质量高等优点被广泛应用。其中在柱浮选技术中浮选工艺的优异程度对矿物分选的效率有显著影响，矿物颗粒在矿化过程中能够有效地碰撞粘附在浮选气泡上是柱式浮选技术的关键，但是对浮选工艺的绿色环保方面提具有很高的要求，现阶段浮选工艺在分选过程中会加入较多剂量的浮选化学试剂，产生大量含有化学试剂的废水，废弃物处理难度比较大，会对环境保护产生比较大的影响。

超声波技术在柱浮选工艺中有所应用，超声波是一种外场能量，不仅可以对矿物颗粒表面起到清洁作用，还可以显著影响浮选气泡的动力学性能，因此通过超声波改善浮选气泡强化矿化过程对提高柱浮选分选效率具有重要意义。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置，使浮选气泡能够更充分的受到超声波的作用。

技术方案：一种倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置，包括矿浆超声作用机构，所述矿浆超声作用机构包括矿浆超声作用槽，在所述矿浆超声作用槽的相对侧面上，从上而下相对间隔设置若干超声波激振扩散机构，位于同一水平高度上相对的两个超声波激振扩散机构关于所述矿浆超声作用槽的竖直中轴面对称设置；所述超声波激振扩散机构包括超声换能器、气泡破碎板、振动扩散板，所述气泡破碎板和振动扩散板位于所述矿浆超声作用槽内部，所述超声换能器与水平面成夹角设置，位于同一水平高度上相对的两个超声换能器成V型设置；所述超声换能器包括末端的振幅杆，所述气泡破碎板连接所述振幅杆的末端，所述振动扩散板固定在所述振幅杆与超声换能器主体连接处；其中，所述振动扩散板与所述振幅杆的轴线垂直设置，所述气泡破碎板与所述振幅杆的轴线形成夹角；上下相邻的两个超声波激振扩散机构中的气泡破碎板倾斜方向相反。

进一步的，上下相邻的两个超声波激振扩散机构中，气泡破碎板与振幅杆的轴线形成的所述夹角角度不同。

进一步的，所述矿浆超声作用槽的底部设有矿浆承托板，所述矿浆承托板上设置矿浆承托板密封橡胶板，所述矿浆承托板通过矿浆承托板固定螺栓连接所述矿浆超声作用槽底部四周边缘来密封固定；所述矿浆承托板的几何中心设有用于放置气泡发生器针头的气泡逸出孔阵列，所述矿浆承托板密封橡胶板的材质为丁苯橡胶。

进一步的，所述矿浆超声作用槽的相对侧面上预先开设有超声换能器安置孔，所述超声换能器安置孔为斜孔；所述超声换能器安置孔外侧连接有超声换能器倾斜承载机构，所述超声换能器倾斜承载机构包括超声换能器承载腔体、固定法兰盘以及超声换能器防水胶套，所述超声换能器防水胶套布置在所述超声换能器与所述超声换能器承载腔体之间，所述固定法兰盘固定在所述超声换能器承载腔体的入口处。

进一步的，所述括超声换能器包括金属匹配块、预紧力螺杆、压电陶瓷换能器、安装法兰、振幅杆以及螺杆固定块，所述金属匹配块上部设有圆柱形沉槽，沉槽中间开有用于放置预紧力螺杆的通孔；螺杆固定块的上端面设有固定所述预紧力螺杆的螺纹孔，所述振幅杆布置在所述螺杆固定块的底端；安装法兰固定在在所述螺杆固定块上；压电陶瓷换能器布置在所述金属匹配块与螺杆固定块之间，所述金属匹配块、压电陶瓷换能器以及螺杆固定块通过所述预紧力螺杆连接固定在一起。

进一步的，所述气泡破碎板为长方形，其几何中心设有一个斜孔；所述振幅杆的末端设有螺纹，并穿过所述气泡破碎板的斜孔，所述气泡破碎板通过正反两侧的固定螺母固定在所述振幅杆上。

进一步的，所述超声换能器与水平面成30°夹角。

进一步的，所述气泡破碎板与所述振幅杆的轴线的夹角为30°或45°。

进一步的，最上方的所述超声换能器安置孔与所述矿浆超声作用槽顶部的距离大于等于30mm，相邻的所述超声换能器安置孔间距为20mm。

有益效果：1、本发明采用倾斜式超声波换能器放置方式，超声波扩散板在矿浆超声作用槽中可以具有一定的角度，有利于扩大超声波换能器的作用区域，使矿浆超声作用槽中的浮选气泡能够更充分的受到超声波的作用。并采用矿浆超声作用槽两侧对称布置超声换能器的布置方式，有利于超声换能器对矿浆中浮选气泡充分作用，使强化浮选过程中浮选气泡的矿化作用达到最优效果。

2、本发明中超声换能器上固定有振动扩散板和气泡破碎板，振动扩散板可以将超声换能器产生的超声波扩散到矿浆超声作用槽中，气泡破碎板可以通过高频率振动将直径较大的浮选气泡破碎为稳定性更高的小直径浮选气泡，有利于提高气泡-颗粒的矿化效率，增强矿化颗粒的稳定性。

3、本发明采用螺栓紧固型超声波换能器，螺栓紧固型超声换能器振幅大，超声波输出稳定，可靠性高，可以保证超声波换能器能够稳定输出超声波作用浮选气泡。

附图说明

图1为本发明装置的立体结构示意图；

图2为本发明装置的剖面结构示意图；

图3为本发明超声换能器的结构示意图；

图4为超声换能器倾斜承载机构的结构示意图；

图5为矿浆承托板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1至图5所示，一种倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置包括矿浆超声作用机构，超声换能器倾斜承载机构以及超声波激振扩散机构。

矿浆超声作用机构包括矿浆超声作用槽1-1、矿浆承托板密封橡胶板1-2、矿浆承托板固定螺栓1-3以及矿浆承托板1-5。其中，矿浆超声作用槽1-1相对侧面上对称设计有超声换能器安置孔，超声换能器安置孔设计为斜孔，其中心线与水平面之间的角度为30°，两个为一组共三组等距排列在矿浆超声作用槽1-1壁面上。矿浆超声作用槽1-1的上端面与最上侧的超声换能器安置孔之间的距离不少于30mm，上下相邻的超声换能器安置孔的间距为20mm。矿浆超声作用槽1-1的底部四周边缘1-4为回字形板，焊接在矿浆超声作用槽1-1底部。矿浆承托板密封橡胶板1-2大小与矿浆承载托板相同，并设置在矿浆承托板1-5上。矿浆承托板1-5的四周均匀开设有固定螺栓孔1-5-1，矿浆承托板1-5通过矿浆承托板固定螺栓1-3连接矿浆超声作用槽1-1底部四周边缘1-4来密封固定。

矿浆承托板1-5的几何中心处设计有用于放置气泡发生器针头的气泡逸出孔阵列1-5-2，气泡逸出孔1-5-2直径不大于1mm并且按4×4阵列等距分布，可以使气泡发生器针头中逸出的气泡可以均匀分布。

超声换能器倾斜承载机构包括超声换能器承载腔体2-4、固定法兰盘2-3以及超声换能器防水胶套2-5。超声换能器承载腔体2-4内径大小与固定法兰盘2-3内径相等，其壁厚为10mm，并且通过焊接的方式与固定法兰盘2-3固定在一起。超声换能器防水胶套2-5布置在超声换能器3-1与超声换能器承载腔体2-4之间，超声换能器防水胶套2-5与超声换能器承载腔体2-4之间为过盈配合，可以防止矿浆槽中的矿浆浸入超声换能器承载腔体2-4影响超声换能器3-1性能。超声换能器承载机构共六个，其两个为一组共三组通过焊接的方式固定在矿浆超声作用槽1-1两侧，腔体内圆与布置在矿浆超声作用槽上的超声换能器安置孔重合。

超声波激振扩散机构包括超声换能器3-1、气泡破碎板3-2以及振动扩散板3-3。超声换能器3-1为螺栓紧固型超声换能器，包括金属匹配块3-1-1、压电陶瓷换能器3-1-3、振幅杆3-1-5、安装法兰3-1-4以及预紧力螺杆3-1-2。金属匹配块3-1-1上部设有一个圆柱形沉槽，其直径为金属匹配块3-1-1直径大小的三分之二，沉槽中间开有用于放置预紧力螺杆3-1-2的通孔，通孔直径略大于预紧力螺杆3-1-2直径。压电陶瓷换能器3-1-3呈圆环状，其内径大小与金属匹配块3-1-1上的通孔大小相等，外径大小与金属匹配块3-1-1外径大小相等，压电陶瓷换能器3-1-3布置在金属匹配块3-1-1与螺杆固定块3-1-6之间。振幅杆3-1-5为圆柱形，顶部圆心处开有螺纹孔，其直径大小与压电陶瓷换能器3-1-3上的通孔直径大小相等，所述振幅杆3-1-5底端设计有用于固定超声波扩散板3-2的螺纹，安装法兰3-1-4固定在在螺杆固定块3-1-6上。金属匹配块3-1-1、压电陶瓷换能器3-1-3以及振幅杆3-1-5通过预紧力螺杆3-1-2固定在一起。

超声换能器3-1对应插入到超声换能器承载腔体2-4内，其安装法兰3-1-4通过固定螺栓2-2连接超声换能器倾斜承载机构的固定法兰盘2-3，两个法兰之间还设有密封垫2-1。在矿浆超声作用槽1-1的相对侧面上，从上而下相对间隔设置三组超声波激振扩散机构，位于同一水平高度上相对的两个超声波激振扩散机构关于矿浆超声作用槽1-1的竖直中轴面对称设置，位于同一水平高度上相对的两个超声换能器3-1成V型设置。

气泡破碎板3-2和振动扩散板3-3位于矿浆超声作用槽1-1内部，气泡破碎板3-2和振动扩散板3-3都呈长方形，振动扩散板3-3的几何中心处开有一个通孔，通过螺母固定在超声换能器底部的振幅杆3-1-5与超声换能器螺杆固定块的交界处；气泡破碎板3-2布置在振幅杆3-1-5的末端，其几何中心设有一个斜孔，气泡破碎板3-2与振幅杆3-1-5的轴线形成夹角，并且通过固定螺母3-2-4将其固定在在振幅杆3-1-5上，固定螺母3-2-4布置在气泡破碎板3-2两侧将其固定。上下相邻的两个超声波激振扩散机构中，气泡破碎板3-2倾斜方向相反，同时气泡破碎板3-2与振幅杆3-1-5的轴线形成的夹角角度不同，气泡破碎板3-2在超声换能器3-1作用下振动，将碰撞在气泡破碎板上直径较大的浮选气泡破碎裂解为直径较小的气泡，同侧上下相邻的气泡破碎板3-2布置呈喇叭形，底部气泡破碎板3-2筛选过的浮选气泡能够再次撞击在上部气泡破碎板3-2上进行筛选，使气泡破碎板3-2对浮选气泡作用充分，保证浮选气泡的直径尺寸。

本实施例中，位于顶部和底部的两个超声波激振扩散机构中，气泡破碎板3-2布设结构一致，其与超声换能器振幅杆3-1-5之间的角度为45°；位于中部的超声波激振扩散机构中的气泡破碎板3-2与振幅杆3-1-5之间的角度为30°且其倾斜方向与顶部和底部的两个超声波激振扩散机构中气泡破碎板之间倾斜方向相反。

本发明采用螺栓紧固式超声换能器，借助压电陶瓷换能器将电信号转变为机械振动信号输出超声振动，使矿浆超声作用槽中的浮选气泡收到稳定频率的超声波强化作用，有利于稳定的改善浮选气泡的矿化作用；螺栓紧固式超声换能器结构稳定，占据空间小，输出超声波振幅大，能够显著的改善矿化过程中浮选气泡的动力学性能。同时，本发明采用倾斜式超声激振机构安装方式，使超声激振机构在矿浆超声作用槽中有一定的角度，通过扩大超声扩散板的作用范围来充分作用矿浆超声作用槽中的浮选气泡，有利于强化浮选气泡与矿浆中矿物颗粒的碰撞-粘附过程，改善试验台的浮选效率。

进一步的，位于同一水平高度的两个超声波激振扩散机构的超声激发频率相同，从矿浆超声作用槽底部向上，超声波激振扩散机构的超声激发频率依次提高。靠近矿浆超声作用槽底部的低频超声波激振扩散机构可以初步筛选气泡发生器产生的浮选气泡，使不符合浮选要求尺寸过大的浮选气泡在低频超声的作用下提前破裂，细化矿浆中要进行浮选过程的气泡；位于中部的中频超声波激振扩散机构产生的中频率超声可以改善浮选气泡的大小、形状以及动力学性能来促进其矿化作用；位于顶部的超声波激振扩散机构产生的高频率超声波可以强化浮选气泡与矿浆中矿物颗粒的碰撞-粘附过程，提高浮选效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置，其特征在于，包括矿浆超声作用机构，所述矿浆超声作用机构包括矿浆超声作用槽（1-1），在所述矿浆超声作用槽（1-1）的相对侧面上，从上而下相对间隔设置若干超声波激振扩散机构，位于同一水平高度上相对的两个超声波激振扩散机构关于所述矿浆超声作用槽（1-1）的竖直中轴面对称设置；所述超声波激振扩散机构包括超声换能器（3-1）、气泡破碎板（3-2）、振动扩散板（3-3），所述气泡破碎板（3-2）和振动扩散板（3-3）位于所述矿浆超声作用槽（1-1）内部，所述超声换能器（3-1）与水平面成夹角设置，位于同一水平高度上相对的两个超声换能器（3-1）成V型设置；所述超声换能器（3-1）包括末端的振幅杆（3-1-5），所述气泡破碎板（3-2）连接所述振幅杆（3-1-5）的末端，所述振动扩散板（3-3）固定在所述振幅杆（3-1-5）与超声换能器（3-1）主体连接处；其中，所述振动扩散板（3-3）与所述振幅杆（3-1-5）的轴线垂直设置，所述气泡破碎板（3-2）与所述振幅杆（3-1-5）的轴线形成夹角；上下相邻的两个超声波激振扩散机构中的气泡破碎板（3-2）倾斜方向相反；

所述矿浆超声作用槽（1-1）的底部设有矿浆承托板（1-5），所述矿浆承托板（1-5）上设置矿浆承托板密封橡胶板（1-2），所述矿浆承托板（1-5）通过矿浆承托板固定螺栓（1-3）连接所述矿浆超声作用槽（1-1）底部四周边缘（1-4）来密封固定；所述矿浆承托板（1-5）的几何中心设有用于放置气泡发生器针头的气泡逸出孔阵列（1-5-2），所述矿浆承托板密封橡胶板（1-2）的材质为丁苯橡胶。

2.根据权利要求1所述的倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置，其特征在于，上下相邻的两个超声波激振扩散机构中，气泡破碎板（3-2）与振幅杆（3-1-5）的轴线形成的所述夹角角度不同。

3.根据权利要求1所述的倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置，其特征在于，所述矿浆超声作用槽（1-1）的相对侧面上预先开设有超声换能器安置孔，所述超声换能器安置孔为斜孔；所述超声换能器安置孔外侧连接有超声换能器倾斜承载机构，所述超声换能器倾斜承载机构包括超声换能器承载腔体（2-4）、固定法兰盘（2-3）以及超声换能器防水胶套（2-5），所述超声换能器防水胶套（2-5）布置在所述超声换能器（3-1）与所述超声换能器承载腔体（2-4）之间，所述固定法兰盘（2-3）固定在所述超声换能器承载腔体（2-4）的入口处。

4.根据权利要求1所述的倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置，其特征在于，所述超声换能器（3-1）包括金属匹配块（3-1-1）、预紧力螺杆（3-1-2）、压电陶瓷换能器（3-1-3）、安装法兰（3-1-4）、振幅杆（3-1-5）以及螺杆固定块（3-1-6），所述金属匹配块（3-1-1）上部设有圆柱形沉槽，沉槽中间开有用于放置预紧力螺杆（3-1-2）的通孔；螺杆固定块（3-1-6）的上端面设有固定所述预紧力螺杆（3-1-2）的螺纹孔，所述振幅杆（3-1-5）布置在所述螺杆固定块（3-1-6）的底端；安装法兰（3-1-4）固定在在所述螺杆固定块（3-1-6）上；压电陶瓷换能器（3-1-3）布置在所述金属匹配块（3-1-1）与螺杆固定块（3-1-6）之间，所述金属匹配块（3-1-1）、压电陶瓷换能器（3-1-3）以及螺杆固定块（3-1-6）通过所述预紧力螺杆（3-1-2）连接固定在一起。

5.根据权利要求1所述的倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置，其特征在于，所述气泡破碎板（3-2）为长方形，其几何中心设有一个斜孔；所述振幅杆（3-1-5）的末端设有螺纹，并穿过所述气泡破碎板（3-2）的斜孔，所述气泡破碎板（3-2）通过正反两侧的固定螺母（3-2-4）固定在所述振幅杆（3-1-5）上。

6.根据权利要求1所述的倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置，其特征在于，所述超声换能器（3-1）与水平面成30°夹角。

7.根据权利要求2所述的倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置，其特征在于，所述气泡破碎板（3-2）与所述振幅杆（3-1-5）的轴线的夹角为30°或45°。

8.根据权利要求3所述的倾斜式超声作用浮选气泡强化矿化装置，其特征在于，最上方的所述超声换能器安置孔与所述矿浆超声作用槽（1-1）顶部的距离大于等于30mm，相邻的所述超声换能器安置孔间距为20mm。

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