CN113522535A - 用于选择性分离非金属矿物的浮选设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级浮选设备，包括：基于密度差异浮选与水混合的矿石的第一浮选器；第二浮选器，设有沿上下方向延伸的柱，第二浮选器的一侧与第一浮选器连通以接收初级精矿，并基于密度差异对初级精矿进行浮选以获得二级精矿，其中第二浮选器包括：冲洗水喷射部段，设置在柱的顶部以喷射冲洗水，从而将杂质矿物从初级精矿中分离；气体喷洒器，设置在柱的底部以喷射惰性气体从而产生气泡；以及位于冲洗水喷射部段和气体喷洒器之间的开启和关闭部段，用于将柱的内部划分为上部和下部区域，并形成开口从而在下部区域的压力随着供应惰性气体而超过设定值时，允许容纳在柱中的二级精矿上升。

Description

用于选择性分离非金属矿物的浮选设备

技术领域

本发明涉及一种浮选设备，用于从矿石中分离杂质矿物以分选精矿。

背景技术

开采矿物时，除了有用矿物外，矿物中还包含许多杂质矿物。在本文中，有用矿物是通过浮选矿物获得的高质量矿物，并且在大多数情况下，是指能直接用作冶炼原料或工业原料的高质量矿石。

如上所述，为了获得有用的矿物，需要一种从矿物中分离杂质矿物的处理。换句话说，为了将有用矿物用于诸如工业原料的目的，需要一种从矿物中获得有用的矿物的处理。

此时，浮选方法主要用作从矿石中获得有用矿物的方法。在此，矿石是指开采的矿物。将矿石制成细小颗粒后，将其与水混合以制成浆料，然后将空气机械地吹入浮选设备中以产生气泡，有用的矿物附着在气泡表面并上升，在此浮选方法是指收集附着在气泡周围的有用矿物以获得精矿的方法。在此，浆料是指将水和矿石混合的溶液。

通常，作为浮选设备之一的柱式浮选器主要用于从矿石中获得精矿。柱式浮选器具有圆柱形结构，并且构造成在长度方向上延伸。由于柱式浮选器的形状，浆料在柱式浮选器中的停留时间可能增加，从而由于密度差异而促进了精矿的分类。为此，柱式浮选器主要用于浮选矿石的各种处理中。

另一方面，如现有技术(韩国注册专利公开号10-1910431)中所示，在柱式浮选器的内部设置有气体喷洒器。

气体喷洒器是一种将气体喷射到特定容器中的设备，主要用于搅拌液体以及为了气体与液体之间的传质或化学反应的目的。

气体喷洒器用于在柱式浮选器内产生浆料的向上流动，并且配置在柱式浮选器的底部以在冲洗水喷射部段和配置在其顶部的一侧的柱式浮选器内部形成尾流。为了在柱式浮选器内部形成有效的尾流，通常在柱式浮选器的底部处设置气体喷洒器，以使尾流偏置到柱的内周向表面。

通过气体喷洒器喷射的气泡沿柱的长度方向上升，以形成浆料的向上流动。在相关领域中，气体喷洒器被设置成偏置到柱的内周向表面，因此在气体喷洒器中产生的气泡与精矿一起沿着柱的内周向表面上升。在该过程中，存在精矿被吸附到柱的内周向表面的问题。

此外，相关领域中的柱式浮选器未具有设置在柱内部的开启和关闭部段。因此，没有用于控制尾流速度的开启和关闭部段，只有通过气体喷射器的向上流和冲洗水喷射部段的向下流而产生的尾流，浆料才能流到柱的顶部。另外，由于没有开启和关闭部段，因此由于柱的长度，存在仅通过气体喷洒器和冲洗水喷射部段所形成的尾流难以使精矿上升到用于在柱的顶部处回收精矿的层的问题。

此外，在相关领域中，气体喷洒器仅将压缩空气喷射到柱中以在柱中产生气泡。当仅将压缩空气注射入柱中时，产生比低密度精矿漂浮所需的气泡尺寸更大的气泡。因此，存在不应该漂浮的杂质矿物与气泡一起漂浮的问题，因此降低了所获得的精矿的纯度。

因此，需要研究能够通过多个浮选器反复执行浮选处理而得到高纯度精矿的多级浮选设备。

发明内容

本公开的第一方面在于提供一种多级浮选设备的结构，其中配置具有柱形状的浮选器以执行附加的浮选处理，藉此提高了最终获得的精矿的纯度。

本公开的第二方面在于提供一种多级浮选设备的结构，其中能通过在柱式浮选器底部形成的压力使精矿漂浮到柱的顶部。

本公开的第三方面在于提供一种多级浮选设备的结构，该设备不允许精矿由于柱内部的气体喷洒器产生的浆料向上流动而吸附到柱的内周表面。

本公开的第四方面在于提供一种多级浮选设备的结构，其中由气体喷洒器喷射的气泡的尺寸能上升到柱的顶部。

本公开的第五方面在于提供一种多级浮选设备的结构，该设备能够通过将阳离子活化设备放置在多级浮选设备中而获得高度有用的精矿。

具有用于实现本公开的前述目的的构造的多级浮选设备能包括：基于密度的差异浮选与水混合的矿石第一浮选器；第二浮选器，设有沿上下方向延伸的柱，该浮选器的一侧与第一浮选器连通以接收初级精矿，并基于密度差异对初级精矿进行浮选以获得二级精矿，其中第二浮选器包括：冲洗水喷射部段，设置在柱的顶部以喷射冲洗水，从而将杂质矿物从初级精矿中分离；气体喷洒器，设置在柱的底部以喷射惰性气体从而产生气泡；以及位于冲洗水喷射部段和气体喷洒器之间的开启和关闭部段，用于将柱的内部划分为上部和下部区域，并形成开口从而在下部区域的压力随着供应惰性气体而超过设定值时，允许容纳在柱中的二级精矿上升。

根据本公开的实施例，开启和关闭部段能包括：第一开启和关闭部段，第一开启和关闭部段被分隔为形成在柱的顶部的第一区域和形成在柱的底部的第二区域；以及

第二开启和关闭部段，被分隔为形成在第二区域的顶部的第三区域和形成在第二区域的底部的第四区域。

根据本公开的另一个实施例，第二开启和关闭部段随着将惰性气体供应到第一区域而能将第二区域关闭以增加压力。

根据本公开的又一个实施例，第二开启和关闭部段能形成开口，以允许二级精矿通过增加的压力而上升到第一区域的顶部。

根据本公开的再一个实施例，多级浮选设备进一步包括第一控制部段，第一控制部段设置在第一开启和关闭部段的一侧，以测量形成在第四区域中的压力，从而形成第一开启和关闭部段的开口。

在此，多级浮选设备能进一步包括第二控制部段，设置在第二开启和关闭部段的一侧，以测量第三区域的压力，从而打开第二开启和关闭部段。

此外，多级浮选设备还能进一步包括沿柱的外周表面升降的圆形移动体，

其中，圆形移动体设置有感应部段，以观察柱的内部，从而测量柱内部形成的气泡的尺寸，并移动至二级精矿漂浮的部分，以在柱中形成层，从而从柱中排放二级精矿。

根据一个实施例，冲洗水喷射部段能设置成与柱的内部连通，从而朝柱的内部喷射冲洗水。

在此，在气体喷洒器中形成的气泡会与第一开启和关闭部段碰撞而在柱中形成尾流。

此外，气体喷洒器可设置在柱内部的底部的中心部分处以注射气体，从而允许与水混合的初级精矿从第二区域的中心向外循环。

此外，气体喷洒器能在柱的内部沿向上方向供应惰性气体并压缩空气。

此外，惰性气体和压缩空气能以设定的时间间隔一起注射，以形成纳米级气泡。

此外，惰性气体能包含氮气。

在此，多级浮选设备能进一步包括配置在第一浮选器的一侧以将化合物注射入第一浮选器的注射设备，其中该注射设备将化合物中的阳离子吸附在非金属矿物的层状结构之间，以电中和层状结构之间同构替代产生的负电荷。

此外，多级浮选设备能进一步包括用于在第一浮选器中混合非金属矿物和化合物的搅拌设备。

此外，多级浮选设备能进一步包括第一加热部段，设置在第一浮选器的底部的外部处，以允许非金属矿物吸附第一浮选器的化合物中的阳离子。

此外，添加到注射装置中的化合物能是碳酸氢钠(NaHCO ₃)。

此外，多级浮选设备能进一步包括用于使活化的二级精矿干燥的压滤部段，其中该压滤部段在其底部设置有第二加热部段。

此外，注射到第一浮选器中的碳酸氢钠(NaHCO ₃)的质量能是矿石质量的5％。

附图说明

图1是示出多级浮选设备的概念图。

图2是示出了一系列处理的流程图，其中从矿石中浮选二级精矿。

图3是示出第二浮选器的概念图。

图4是示出冲洗水喷射部段的概念图。

图5是示出气体喷洒器的概念图。

图6是示出在第一浮选器中附加设置有用于有用矿物的活化设备的状态的概念图。

图7是示出当将活化精矿用作吸附材料时，根据在活化处理中放置的样品，精矿的铀去除率的图表。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更详细地描述根据本公开的用于选择性地分离非金属矿物的多级浮选设备。即使在根据本公开的不同实施例中，相同或相似的附图标记也被指定为相同或相似的构造，并且其描述将由较早的描述代替。这里使用的单数表示可包括复数表示，除非它表示与上下文确定不同的含义。

在以下描述中公开的用于构成元件的后缀“模块”和“单元”仅旨在易于描述本说明书，并且后缀本身未给出任何特殊含义或功能。

在描述本公开时，如果对相关的已知功能或构造的详细解释被认为不必要地转移了本公开的要点，则这种解释被省略，但是本领域技术人员将理解这种解释。另外，应该理解，附图仅是为了容易地解释本发明的概念而示出的，因此，它们不应被解释为限制附图所公开的技术概念，并且本公开的概念应当解释为扩展到包括在本发明的概念和技术范围内的所有调整、等同形式和替代形式。

还应理解，尽管在一些情况下术语第一、第二等在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开的目的。

在一个元件“连接”或“连结”到另一元件的情况下，它能直接连接或连结到另一元件，但是在它们之间能存在另一个元件。相反，在一元件“直接连接”或“直接连结”到另一个元件的情况下，应理解为在它们之间不存在任何其它元件。

顺便提及，除非另外清楚地使用，否则单数形式的表达包括复数含义。

这里使用的术语“包括”或“具有”应被理解为旨在表示说明书中公开的若干组件或若干步骤的存在，并且还能理解为能不包括这些组件或步骤中的一部分，或者能进一步包括附加组件或步骤。

图1是示出多级浮选设备100的概念图。

多级浮选设备100包括第一浮选器110和第二浮选器120。根据本公开的这样的实施例，能设置多个浮选设备以执行多次分选矿石10的处理，藉此提高在浮选和分离矿石10的处理中获得的有用矿物的纯度。

第一浮选器110包括主体部段111、第一输入部段110a、第一排放部段110b和第二排放部段110c。主体部段111的顶部能处于开启状态或关闭状态。

第一输入部段110a能配置在主体部段111的一侧。第一输入部段110a能配置为管状形状。第一输入部段110a配置为与主体部段111连通。浆料放置入其中的第一输入部段110a的入口部段能配置为从主体部分111向外突出。

水和矿石10通过第一输入部段110a放置到主体部段111中。在此，矿石10是指开采的矿物。水和矿石10能通过第一输入部分110a同时或按顺序放置入主体部分111中。将水和矿石10放入第一浮选器110中以形成浆料。

当将浆料放入主体部段111中并经过一段时间后，具有高密度的杂质矿物沉到主体部段111的底部。浆料中密度小的有用矿物漂浮到主体部段111的顶部。

在由于第一浮选器110内的密度差异而分离有用矿物和杂质矿物的处理中，可能发生杂质矿物和有用矿物之间的碰撞现象。结果，具有高密度的杂质矿物可能不会沉到第一浮选器110的底部，而是可能与有用矿物一起浮到第一浮选器110的顶部。

漂浮到第一浮选器110顶部的矿物被称为初级精矿10a。漂浮到第一浮选器110顶部的杂质矿物代表初级精矿10a和杂质矿物可能不会在第一浮选器110中完全分离。换句话说，在此，初级精矿10a代表有用矿物和杂质矿物是混合的。

漂浮的初级精矿10a通过第一排放部段110b排放。第一排放部段110b与第二浮选器120连通，以将初级精矿10a供应到第二浮选器120。

第二排放部段110c配置在主体部段111的下部侧。为了排放高密度的杂质矿物，第二排放部段110c优选地配置在主体部段111的下部端部分。沉入第一浮选器110的底部的杂质矿物通过第二排放部段110c排放。通过第二排放部段110c排放的杂质矿物被定义为尾矿10c。在此，尾矿10c是指在矿石10的分选和分离操作期间被丢弃的矿石。

第二浮选器120执行从第一浮选器110接收初级精矿10a，并基于密度的差异从初级精矿10a分选二级精矿10b的处理。换句话说，这里的二级精矿10b是指通过从初级精矿10a分离杂质矿物而得到的矿石。

第二浮选器120包括柱121、冲洗水喷射部段123、气体喷洒器126、圆形移动体125、第二输入部段122a、第三排放部段122b、第四排放部段122c以及第一开启和关闭部段124a。

第二浮选器120通过第二输入部段122a接收水和初级精矿10a。所接收的水和初级精矿10a被填充入柱121中。然后，第一开启和关闭部段124a被第一控制部段124a1关闭，以将柱121划分为上部和下部区域。

用于喷射压缩空气的气体喷洒器126配置在下部区域中。气体喷洒器126将气泡喷射到封闭的下部区域中。下部区域的压力由于通过气体喷洒器126喷射的气泡而增加。

当下部区域的压力增加达到预设压力值时，第一控制部段124a1打开第一开启和关闭部段124a。当进行第一开启和关闭部段124a的开启时，在柱121底部的初级精矿10a能通过在下部区域中形成的压力而上升到柱121的顶部。

冲洗水喷射部段123配置在柱121的顶部，以将水喷射到柱121的底部。冲洗水喷射部段123喷射的水用于从上升到柱121的顶部的初级精矿10a中分离杂质矿物。在此，将其中的杂质矿物质从初级精矿10a分离的矿物称为二级精矿10b。

换句话说，二级精矿10b漂浮到柱121的顶部以形成可回收到柱121外部的层。漂浮在初级精矿中的二级精矿10b通过圆形移动体125排放到柱121的外部。与圆形移动体125连通的第四排放部段122c将二级精矿10b供给至贮藏室130中进行存储。

图2是示出了一系列处理的流程图，其中从矿石10中浮选二级精矿。

首先，需要进行打碎和粉碎处理，以便将原始矿石10放入第一浮选器110中。在此，打碎和粉碎是指将矿石10根据需要细小打碎的处理。打碎和粉碎处理分为将矿石10打碎成砾石尺寸的打碎处理和将砾石再次粉碎成沙子或粉末的粉碎处理。

将经受过打碎和粉碎处理的矿石10与水一起放入第一浮选器110中以经受浮选处理。第一浮选器110主要执行通过密度差异从有用矿物中分离出大粒径的杂质矿物的操作。从第一浮选器110回收的初级精矿10a能处于混合许多杂质矿物以及有用矿物的状态。

由于矿石10未充分粉碎，因此在第一浮选器110的浮选处理期间杂质矿物可能无法完全分离。在这种情况下，矿石10可能再次经受再粉碎处理。

为了对从第一浮选器110回收的初级精矿10a执行二级分选操作，能将初级精矿10a放入第二浮选器120中。另外，也能将已经受过再粉碎处理的矿石放入第二浮选器120中。

由第二浮选器120执行从初级精矿10a浮选二级精矿10b的处理。换句话说，能通过第二浮选器120中的浮选处理将未由第一浮选器110分选的杂质矿物分离。

如上所述，能提供多个浮选器以实现最终获得的二级精矿10b的高纯度。

回收的二级精矿10b处于液态，并且必须进行干燥处理才能用于其原始目的。在经受干燥处理之后，能获得精矿10d。

图3是示出第二浮选器120的概念图，该第二浮选器120是多级浮选设备100的部件。

将详细描述在第二浮选器120中浮选二级精矿10b的处理。

第二浮选器120包括柱121、冲洗水喷射部段123、气体喷洒器126、圆形移动体125、第二输入部段122a、第三排放部段122b、贮藏室130、第四排放部段122c以及开启和关闭部段124。

第二浮选器120能配置成圆柱形。例如，第二浮选器120能以在上下方向上延伸的柱121的形式配置。

柱121具有划分内部区域的开启和关闭部段124。开启和关闭部段124分隔为第一开启和关闭部段124a和第二开启和关闭部段124b。

第一开启和关闭部段124a能位于在长度方向上延伸的柱121的中心。在柱121内部，相对于第一开启和关闭部段124a，第一区域121a配置在上部部分，第二区域121b配置在下部部分。柱121的内部优选地由第一开启和关闭部段124a划分，使得第一区域121a和第二区域121b具有相同的容积。

第二开启和关闭部段124b能配置在比第一开启和关闭部段124a更低的位置。对于第二区域121b，相对于第二开启和关闭部段124b，第三区域121c配置在上部部分，第四区域121d配置在下部部分。第二区域121b优选地由第二开启和关闭部段124b划分，使得第三区域121c和第四区域121d具有相同的体积。

第二输入部段122a被构造为与第一浮选器110的第一排放部段110b连通。第二输入部段122a配置在柱121的一侧，以接收来自第一浮选器110的水和初级精矿10a。

水和初级精矿10a能完全填充在柱121中。在柱121中完全填充水和初级精矿10a之后，由于密度的差异，可能需要时间来分离二级精矿10b和杂质矿物。

在将初级精矿10a和水完全填充到柱121中之后，第一开启和关闭部段124a和第二开启和关闭部段124b的构造关闭。在此，开启和关闭部段124闭合的构造表示柱121的内部被隔离成特定区域。换句话说，它能表示特定区域是封闭的，以使柱121内部的一个空间形成封闭区域。作为开启和关闭部段124的部件的第一开启和关闭部段124a和第二开启和关闭部段124b能同时或按顺序关闭。

在第一开启和关闭部段124a的一侧处设置有第一控制部段124a1，在第二开启和关闭部段124b的一侧处设置有第二控制部段124b1。第一控制部段124a1用于控制第一开启和关闭部段124a，以开启和关闭第一开启和关闭部段124a。第二控制部段124b2用于控制第二开启和关闭部段124b，以开启和关闭第二开启和关闭部段124b。

能配置开启和关闭部段124，以在将柱121划分成多个空间时防止初级精矿10a和水泄漏。例如，开启和关闭部段124的一个侧表面和柱121的内周向表面能构造成彼此紧密接触以密封该空间。

在通过开启和关闭部段124划分柱121的内部之后，能通过气体喷洒器126供应气体。气体喷洒器126能配置在柱121的底部。例如，气体喷洒器126能配置在第四区域121d的内部。通过气体喷洒器126喷射的气体能增加封闭的第四区域121d内部的压力。由于水是不可压缩的流体，因此当将气体供应到封闭空间时，封闭的第四区域121d的压力会增加。

当第四区域121d的压力达到设定压力值时，第二控制部段124b1开启第二开启和关闭部段124b。当第二开启和关闭部段124b开启时，二级精矿10b和第四区域121d中的气泡上升至第三区域121c。在此处理中，杂质矿物的上升也可能会发生。

在二级精矿10b和气泡上升到第三区域121c之后，第二开启和关闭部段124b被第二控制部段124b1关闭。随着第二开启和关闭部段124b关闭，第二区域121b被进一步划分为第三区域121c和第四区域121d。由于二级精矿10b和在第四区域121d中上升的气泡，第三区域121c的压力增加。第二开启和关闭部段124b优选在第三区域121c的压力增加的同时关闭。

在第二开启和关闭部段124b关闭之后，气体再次通过气体喷洒器126喷射到第四区域121d中。通过气体喷洒器126喷射的气体增加封闭的第四区域121d内部的压力。当第四区域121d的压力再次达到设定压力值时，第二控制部段开启第二开启和关闭部段124b。

当第二开启和关闭部段124b开启时，在第四区域121d中上升的液体压力能被加到先前形成在第三区域121c中的压力。当附加到第四区域121d内部的压力和第三区域121c的压力达到设定压力值时，第一开启和关闭部段124a被第一控制部段124a1开启。在此，设定压力值表示第二区域12c内部的二级精矿10b和气泡能够浮到柱121的顶部的压力。

如上所述，第一开启和关闭部段124a和第二开启和关闭部段124b能设置成依次增加第三区域121c和第四区域121d内部的压力，从而允许气泡和二级精矿10b一起向上漂浮到柱121的顶部。另外，能在柱121中设置多个开启和关闭部段以逐渐增加压力，藉此防止零件由于急剧的压力增加而损坏。

在第一开启和关闭部段124a开启之后，上升的气泡能和二级精矿10b一起漂浮到柱121的顶部。换句话说，二级精矿10b能漂浮到第一区域121a的顶部。漂浮到柱121顶部的二级精矿10b在柱121内部形成收集区121a。在此，收集区121a是指在浮选处理期间回收步骤中仅二级精矿10b被排放的层。

清洗区121b能形成在收集区121a的下边界与第一开启和关闭部段124a之间。在此，清洗区121b是指在浮选处理期间在回收步骤中进行冲洗精矿操作的层。在清洗区121b中执行分离附着到上升的二级精矿10b上的杂质矿物的操作。

圆形移动体125设置在柱121的外周边表面上。圆形移动体125被构造成沿着柱121的外周向表面上升和下降。在圆形移动体125的一侧处设置有能够透过柱121的内部查看的感应部段125a。感应部段125a能检查在柱121内部上升的气泡的尺寸。在此，感应部段125a能由超高速相机组成，以捕获迅速上升的气泡的尺寸。

为了增大在柱121中获得的二级精矿10b的纯度，气泡的尺寸优选为纳米尺寸。感应部段125a检查形成纳米级气泡的高度，以使得能够精确地分离二级精矿10b。然后，圆形移动体125移动到形成纳米级气泡的部分以回收二级精矿10b。从圆形移动体125排放的二级精矿10b通过第四排放部段122c排放。

贮藏室130可被构造成与第四排放部段122c连通。通过第四排放部段122c排出的二级精矿10b被存储在贮藏室130中。二级精矿10b为液态，必须穿过干燥设备(未示出)等以备后用。

图4是示出作为第一浮选器110的部件的冲洗水喷射部段123的视图。

冲洗水喷射部段123被构造成将冲洗水喷射到柱121的底部。冲洗水喷射部段123可配置在柱121内部的顶部。换句话说，冲洗水喷射部段123可构造成与柱121的内部侧连通。

冲洗水喷射部段123可配置成在柱121的向内方向上突出。能设置通过与柱121的内部侧连通的部分接收水的供应部段(未示出)。

对于冲洗水喷射部段123的另一示例，第二浮选器120能被单独地构造，并且位于第二浮选器120的内部。换句话说，能配置单独的管以与冲洗水喷射部段123连通。

冲洗水喷射部段123能具有宽圆形板形状，以具有喷射部段孔123a，通过该喷射部段孔123a将水供应到其底部。为了将冲洗水均匀地喷射到柱121中，冲洗水喷射部段123的形状优选地与柱121的内表面的形状匹配。能根据水的喷射量和强度来控制布置在冲洗水喷射部段123中的喷射部段孔123a的数量。

冲洗水喷射部段123以将水喷射到柱121中的形式形成，以将杂质矿物质从漂浮到柱121顶部的二级精矿10b中分离出来。为了使上升的杂质矿物向下移动至柱121的底部，从冲洗水喷射部段123喷射水的方向优选为柱121的向下方向。

图5是示出作为第一浮选器110的部件的气体喷洒器126的图。

气体喷洒器126能以用于将气体吹入培养罐等的管或板的形式配置。例如，有各种方法，诸如将气体吹入具有开启端的管中的单孔喷嘴方法，或在水平管、十字形或环形管中开启孔以向其中吹入气体的方法。

能优选地选择气体喷洒器126，该气体喷洒器126的形状允许适当地搅动柱121内部的水和初级精矿10a。

气体喷洒器126能设置有第一气体供应部段126a，用于将压缩空气喷射到柱121中。第一气体供应部段126a和气体喷洒器126通过管彼此连通。第一气体控制部段126a1能设置在从第一气体供应部段126a连通到气体喷洒器126的管中。第一气体控制部段126a1能控制通过气体喷洒器126喷射的压缩空气的时间和量。

气体喷洒器126能设置有第二气体供应部段126b，用于将惰性空气喷射到柱121中。第二气体供应部段126b和气体喷洒器126通过管彼此连通。第二气体控制部段126b1能设置在从第二气体供应部段126b连接到气体喷洒器126的管中。第二气体控制部段126b1能控制通过气体喷洒器126喷射的惰性空气的时间和量。

压缩空气和惰性气体能同时或按顺序喷射通过气体喷洒器126。喷射的压缩空气和惰性气体产生气泡进入柱121中。喷射到柱121中的压缩空气与由惰性气体产生的气泡之间可能发生碰撞。

通过第二气体供应部段126b供应的惰性气体能是氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)和氩气(Ar)。

为了使气泡上升到柱121的顶部，必须形成具有细小尺寸的气泡。此处，细小尺寸是指纳米级气泡。由于压缩空气与惰性气体产生的气泡之间的碰撞，可能形成比先前喷射的气泡小的气泡。为了形成纳米级气泡，通过第二气体供给部段126b供应的惰性气体优选为氮(N₂)。此外，出于安全原因，优选选择氮(N ₂)作为惰性气体。

另外，第一气体供应部段126a和第二气体供应部段126b能以设定的时间间隔一起将气体喷射到柱121中以形成细小气泡。当通过第一气体供应部段126a和第二气体供应部段126b注入气体时，在柱121中形成气泡。

当形成预定量的气泡时停止气体的注入，然后当经过设定时间时，气体喷洒器126再次将气体喷射到柱121中以产生气泡。先前形成的气泡与新产生的气泡碰撞。与连续喷射气体的气体喷洒器126相比，当以设定的时间间隔喷射气体时，气泡之间的碰撞可能会主动发生。因此，细小气泡的形成变得更容易。

气体喷洒器126设置在柱121内部的底部处以喷射气体，使得与水混合的初级精矿10a在第四区域121d中循环。当气体喷洒器126被设置成偏置到柱121的内表面时，由气体喷洒器126喷射的气泡沿着柱121的内壁表面上升。因此，二级精矿10b也随着气泡沿着柱121的内壁表面上升。在该过程中，柱121的内壁表面和二级精矿10b之间可能发生摩擦。结果，二级精矿10b能附着到柱121的内壁表面。例如，它表示二级精矿10b、即有用的矿物可被吸附在柱121的内壁表面上。

因此，气体喷洒器126设置在柱121底部的中心处，以从第四区域121d内部的中心向外循环喷射气体。因此，第四区域121d中的循环能从柱121的中心开始，藉此防止二级精矿10b吸附到柱121的内表面。

能防止二级精矿10b附着到柱121的内周表面，藉此提高了回收到贮藏室130的二级精矿10b的回收率。

图6是示出第一浮选器110包括用于有用矿物的活化设备的视图。

活化设备能被包括在第一浮选器110或第二浮选器120中。在下文中，将详细描述将活化设备包括在第一浮选器110中以经受浮选的处理。

在第一浮选器110(参考图1)的构造中，包括活化设备的第一浮选器140可进一步包括矿石输入部段140a、主体部段141、化合物输入部段142和搅拌设备143、空气注射设备144和加热部段145。

参照图1所描述的，水和矿石10通过矿石输入部段140a放置到包括活化设备的第一浮选器140中。然后，能将用于活化初级精矿10a的化合物放置到化合物输入部段142中。

搅拌设备143可配置在包括活化设备的第一浮选器140的顶部的一侧上。搅拌设备143的搅拌器143a配置在包括活化设备的第一浮选器140中。

作为用于混合液体的设备的搅拌设备143能包括：旋转进入液体的叶片、使用液体的动能、将空气等喷射入液体中。搅拌设备143能引起初级精矿10a中的离子和阳离子之间的替换或离子交换反应。能优选地选取允许阳离子被适当地替代到初级精矿10a中的搅拌设备143。但是，搅拌设备143应能够维持适当的搅拌速度，以防止在搅拌处理期间沉淀的尾矿10c再次漂浮。

此外，空气注射设备144能配置在第一浮选器140的包括活化设备的一侧处。与空气注射设备144连通的气管能设置在包括活化设备的第一浮选器140的底部的一侧。为了将空气注射到包括活化设备的第一浮选器140中以适当地搅拌浆料，优选地从底部向顶部喷射空气。

类似于搅拌设备143，空气注射设备144用于促进浆料中的初级精矿10a与阳离子之间的交换反应。然而，可能有必要控制注射设备144喷射空气的速度，以不允许在搅拌处理期间沉淀的尾矿10c再次漂浮。

加热部段145配置在第一浮选器110的包括活化设备的底部的一侧。温度因素在阳离子活化处理中很重要。加热部段145用于增高包括活化设备的第一辅助件140内部的温度，以活化初级精矿10a。加热部段145优选地在阳离子活化处理期间将包括活化设备的第一浮选器140的内部维持在50至80℃。

放置由第二浮选器120活化的初级精矿10a'，然后通过上述图3中描述的处理将活化的二级精矿10b'存储在贮藏室130中。

第五排放部段130a配置在贮藏室130的一侧。第五排放部段130a将活化的二级精矿10b供应至压滤部段160。

压滤部段160包括加热部段161以及多个螺钉和格栅，以移动和干燥活化的二级精矿10b'。多个螺钉和格栅用于使从贮藏室130供应的二级精矿10b'移动以经受干燥处理。螺钉和格栅布置在压滤部段160的内部以执行旋转操作。

加热部段161设置在压滤部段160的底部，以干燥活化的二级精矿10b'。活化的二级精矿10b'在压滤器部段160中干燥以排放活化的精矿10d'。能发生由压滤器部段160施加的温度和压力激活的二级精矿10b'的二级活化。

图7是示出当将活化精矿用作吸附材料时，根据在活化过程中放置的样品，膨润土的铀去除率的图。

在本公开中待分选的非金属矿物能是膨润土。此处，膨润土是指主要含有蒙脱石的粘土，其是属于具有云母等晶体结构的单斜晶系的矿物。另外，这里的单斜晶系是指形成有三个不同长度的晶轴的晶体形式，其中，左右轴与上下轴正交，前后轴与左右轴形成倾斜角。

膨润土属于含有大量蒙脱石的蒙皂石类。该类中的所有矿物均具有层状结构和溶胀特性。在此，溶胀是指物质吸收溶剂而溶胀的现象。

层状结构由硅氧四面体的2：1型结构、两层和在它们之间的一层四面体铝羟基组成。为了电中和由硅氧四面体或铝四面体中的同晶替代产生的负电荷，阳离子被吸附在各层之间。在此，阳离子能是钠离子(Na+)、镁离子(Mg₂+)或钙离子(Ca₂+)。

蒙脱石是膨润土的主要成分矿物，主要通过铝四面体的内部替代产生层电荷。在这种情况下，根据存在于层之间的可交换阳离子的类型将其分为Na型膨润土和Ca型膨润土，并且由于层间水合而溶胀，导致体积膨胀。在此，水合作用是指水分子包围溶解在水溶液中的溶质分子或离子并与之相互作用并表现为单个分子的现象。

以此方式，活化膨润土被广泛用作缓冲材料、衬里材料或吸附性材料。当使用膨润土作为缓冲材料、衬里材料或吸附性材料时，物理化学上安全的Na型膨润土是优选的。

图7的图表是进行根据放入浮选设备中的样品从活性膨润土中去除铀的实验的结果。活化的膨润土可用作放射性废料处置场所的缓冲材料。铀是最常释放到放射性废料处置场所的材料。因此，在使用活化膨润土作为缓冲材料的情况下，进行实验以去除测试容器中的铀以确定吸附性能。当将活化的膨润土用作缓冲材料时，高的铀去除率(％)表示在精矿10d的活化过程中适当地执行了离子交换反应(见图6)。

参照图7的图表，当放置第一样品(Ca-B)以活化膨润土时，发现铀去除率(％)为23％。此处，铀去除率是指与将由第一样品(Ca-B)活化的膨润土放入测试容器中时存在铀质量相比的铀的减少率。

当放置第二样品(Na-B)来活化膨润土时，发现铀去除率(％)为41％。

当放置对应于矿石含量1％的第三样品(Na₂CO₃)来活化膨润土时，发现铀去除率(％)为23％。

当放置对应于矿石含量3％的第四样品(Na₂CO₃)来活化膨润土时，发现铀去除率(％)为55％。

当放置对应于矿石含量5％的第五样品(Na₂CO₃)来活化膨润土时，发现铀去除率(％)为84％。

当放置对应于矿石含量1％的第六样品(NaHCO₃)来活化膨润土时，发现铀去除率(％)为89％。

当放置对应于矿石含量3％的第四样品(NaHCO₃)来活化膨润土时，发现铀去除率(％)为91％。

当放置对应于矿石含量5％的第四样品(NaHCO₃)来活化膨润土时，发现铀去除率(％)为94％。

因此，为了获得具有提高的吸附性能的活性膨润土，更有利的是添加碳酸氢钠(NaHCO₃)作为化合物。另外，当使用活性膨润土作为缓冲材料时，碳酸氢钠(NaHCO₃)的添加量与矿石含量相比应为3％至5％，以便获得90％以上的铀去除率。然而，为了使活性膨润土的吸附性能最大化，碳酸氢钠(NaHCO₃)优选为矿石含量的5％。

根据具有以上构造的本公开，能增加通过多个浮选处理最终获得的精矿的纯度。特别地，能通过在第一浮选器中执行矿石的初级浮选处理并在第二浮选器中执行矿石的二级浮选处理来获得高纯度的二级精矿。

此外，能在第二浮选器的柱的内部设置开启和关闭部段，以通过由气体喷洒器喷射的气泡来增加底部区域内部的压力。通过这样，存在于底部区域中的二级精矿能浮到柱的顶部。

此外，气体喷洒器能设置在第二浮选器的中心的下端，藉此允许由通过气体喷洒器喷射的气泡产生的柱的向上流形成在柱的中心。因此，能在浆料在柱中流动的同时使二级精矿被吸附到柱的内部周向表面的可能性最小化。

另外，压缩空气和惰性气体两者都能通过气体喷洒器注射到柱中，藉此通过压缩空气和惰性气体之间的碰撞而产生纳米级气泡。由此，能将有用的矿物与矿石精确地分离。

此外，能在第一浮选器或第二浮选器中提供用于活化阳离子的设备，藉此允许将阳离子包括在最终获得的二级精矿中。当最终由此获得的活化精矿用作吸附材料时，吸附杂质的性能能提高。

根据上述实施例的构造和方法将不限于以上述方式施加于上述用于非金属矿物的选择性分离的多级浮选设备，并且每个实施例的全部或部分能选择性地组合并构造为对其进行各种修改。

Claims (19)

1.一种多级浮选设备，包括：

基于密度的差异浮选与水混合的矿石的第一浮选器；以及

第二浮选器，设有沿上下方向延伸的柱，所述第二浮选器的一侧与所述第一浮选器连通以接收初级精矿，并基于密度的差异对所述初级精矿进行浮选以获得二级精矿，

其中，所述第二浮选器包括：

冲洗水喷射部段，设置在所述柱的顶部以喷射冲洗水，以便从所述初级精矿中分离杂质矿物；

气体喷洒器，设置在所述柱的底部以喷射惰性气体从而产生气泡；以及

位于所述冲洗水喷射部段和所述气体喷洒器之间的开启和关闭部段，用于将所述柱的内部划分为上部和下部区域，并形成开口从而在所述下部区域的压力随着供应惰性气体而超过设定值时，允许容纳在所述柱中的所述二级精矿上升。

2.根据权利要求1所述的多级浮选设备，其特征在于，所述开启和关闭部段包括：

第一开启和关闭部段，分隔为形成在所述柱的所述顶部的第一区域和形成在所述柱的所述底部的第二区域；以及

第二开启和关闭部段，分隔为形成在所述第二区域的顶部的第三区域和形成在所述第二区域的底部的第四区域。

3.根据权利要求2所述的多级浮选设备，其特征在于，所述第二开启和关闭部段随着将所述惰性气体供应到所述第一区域而将所述第二区域关闭以增加压力。

4.根据权利要求2所述的多级浮选设备，其特征在于，所述第二开启和关闭部段形成开口，以允许所述二级精矿由于压力增加而上升到所述第一区域的顶部。

5.根据权利要求2所述的多级浮选设备，其特征在于，进一步包括：

第一控制部段，设置在所述第一开启和关闭部段的一侧，以测量形成在所述第四区域中的压力，从而形成所述第一开启和关闭部段的开口。

6.根据权利要求5所述的多级浮选设备，其特征在于，进一步包括：

第二控制部段，设置在所述第二开启和关闭部段的一侧，以测量所述第三区域的压力，从而打开所述第二开启和关闭部段。

7.根据权利要求1所述的多级浮选设备，其特征在于，进一步包括：

沿所述柱的外周表面升降的圆形移动体，

其中，所述圆形移动体设置有感应部段，以观察所述柱的内部，从而测量所述柱内部形成的气泡的尺寸，并移动至所述二级精矿漂浮的部分，以在所述柱中形成层，从而从所述柱中排放所述二级精矿。

8.根据权利要求2所述的多级浮选设备，其特征在于，所述冲洗水喷射部段设置成与所述柱的内部连通从而朝所述柱的内部喷射冲洗水。

9.根据权利要求2所述的多级浮选设备，其特征在于，在所述气体喷洒器中形成的气泡与所述第一开启和关闭部段碰撞而在所述柱中形成尾流。

10.根据权利要求9所述的多级浮选设备，其特征在于，所述气体喷洒器设置在所述柱内部的所述底部的中心部分以注射气体，从而允许与水混合的所述初级精矿从所述第二区域的中心向外循环。

11.根据权利要求10所述的多级浮选设备，其特征在于，所述气体喷洒器在所述柱的内部沿向上方向供应所述惰性气体并压缩空气。

12.根据权利要求11所述的多级浮选设备，其特征在于，所述惰性气体和所述压缩空气以设定的时间间隔一起注射，以形成纳米级的气泡。

13.根据权利要求12所述的多级浮选设备，其特征在于，所述惰性气体包含氮气。

14.根据权利要求1所述的多级浮选设备，其特征在于，进一步包括：

设置在所述第一浮选器一侧处的注射设备，用于将化合物注射入所述第一浮选器，

其中注射设备将所述化合物中的阳离子吸附在非金属矿物的层状结构之间，以电中和由所述层状结构之间的同构替代产生的负电荷。

15.根据权利要求14所述的多级浮选设备，其特征在于，进一步包括：

用于在所述第一浮选器中混合非金属矿物和化合物的搅拌设备。

16.根据权利要求14所述的多级浮选设备，其特征在于，进一步包括：

第一加热部段，设置在所述第一浮选器的所述底部的外部，以允许所述非金属矿物吸附所述第一浮选器的所述化合物中的所述阳离子。

17.根据权利要求14所述的多级浮选设备，其特征在于，添加到所述注射设备中的所述化合物是碳酸氢钠(NaHCO₃)。

18.根据权利要求14所述的多级浮选设备，其特征在于，进一步包括：

压滤部段，用于干燥活化的所述二级精矿，

其中压滤部段在其底部设置有第二加热部段。

19.根据权利要求17所述的多级浮选设备，其特征在于，注射到所述第一浮选器中的碳酸氢钠(NaHCO₃)的质量为所述矿石质量的5％。

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