CN113546753A - 一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备，包括运输管道、超声振动棒、超声振子、超声波发生器，所述运输管道设有进矿口、沉砂口，且倾斜安装在固定架上，运输管道内部盛有矿浆，所述运输管道底部为起伏的波浪型，运输管道的横截面为U型，所述超声振动棒通过支架悬挂在运输管道内部，所述超声振动棒沿轴向设置，且浸没在矿浆中，所述支架安装在运输管道上，所述运输管道底部外侧设有凹槽，超声振子安装在凹槽内，所述超声振动棒、超声振子均与超声波发生器电连接。本发明底部为波浪型的运输管道，在有限的流动距离内保证石英砂物料流经时间，加强了脱泥效果，超声振动棒与超声振子形成的超声复合场，强化脱泥效果。
Description
技术领域
本发明属于矿物加工领域，具体地说，涉及一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备。
背景技术
石英砂原矿中除含有大量的石英外，还含有氧化铁、粘土、云母、有机杂质等，这些杂质的存在降低了石英砂二氧化硅的品位。实际上，随着矿石粒度的变细，矿石中二氧化硅的品位不断下降，而铁质和铝质等杂质的品位反而升高，这种现象在含有大量粘土性质矿物石英砂矿中尤为明显。石英砂矿中黏土类脉石有两种赋存状态，一类以毫米级颗粒与石英共生；一类以纳米级的微粒在石英砂表面的裂隙和孔洞中嵌布。石英砂中约有50％的黏土脉石为纳米级微细粒嵌布，对于这些微细粒嵌布的脉石，常规的处理方法很难分离。
擦洗-分级脱泥作为一种矿石的脱泥工艺，应用较早且较为普遍，但对于存在于石英表面缝隙和孔洞中纳米级嵌布的脉石矿物，擦洗法的脱泥效果并不显著。擦洗-分级法是在搅拌桶中通过强烈搅拌，迫使矿物颗粒高速运动，矿物颗粒在运动中通过相互碰撞，将表面附着的黏土脉石颗粒解离，后续根据黏土脉石和石英砂粒度、密度的差异，通过水力分级的方法去除泥质脉石。该方法的脱泥效果受控于擦洗时间和矿浆浓度两个因素：擦洗的浓度一般在50％-60％之间效果良好；而擦洗时间原则上要达到产品的质量要求，时间不宜过长。对于石英砂矿石，擦洗-脱泥工艺即使在最佳的工艺条件下也只能将表面较大脉石颗粒去除。而对于在石英砂表面缝隙和空洞中嵌布的纳米级脉石，几乎没有作用。导致了石英砂中有接近一半的黏土脉石无法有效去除。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备。为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备，包括运输管道、超声振动棒、超声波发生器，所述运输管道设有进矿口、沉砂口，且倾斜安装在固定架上，运输管道内部盛有矿浆，所述运输管道底部为起伏的波浪型，运输管道的横截面为U型，所述超声振动棒通过支架悬挂在运输管道内部，所述超声振动棒沿轴向设置，且浸没在矿浆中，所述支架安装在运输管道上，所述超声振动棒与超声波发生器电连接。
进一步地，还包括超声振子，所述超声振子安装在波浪型的运输管道的波峰和波谷的位置处，超声振子与超声波发生器电连接。
进一步地，所述波浪型的运输管道底部外侧的波峰波谷处设有凹槽，超声振子嵌装在凹槽内，与运输管道外侧壁紧密贴合。
进一步地，所述运输管道与水平面的夹角为10°-40°，运输管道长度为20-30m，所述超声振动棒的直径为10-15cm，长度为1-1.5m，超声振动棒中心距离运输管道底部10-20cm。
进一步地，所述运输管道底部波浪线的波幅为5-25cm，波长为10-30cm。
进一步地，所述超声波发生器发出的超声波频率为20-200kHz，其超声波声强为0.1-1.5W/cm2。
进一步地，所述超声波发生器的总功率为1000-3000W。
进一步地，所述管道设备与脱泥斗、螺旋分级机连接，所述脱泥斗上方设有给矿管，底部的一侧设有脱泥斗沉砂口，另一侧与高压水管连接，所述运输管道的进矿口与脱泥斗沉砂口连接，所述运输管道的沉砂口与螺旋分级机的进料口连接。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明采用底部为波浪型的运输管道，改变了矿浆运动轨迹，使石英砂翻滚运动防止沉槽，同时还能在有限的流动距离内保证石英砂物料流经时间，让物料能够充分受到超声波的作用，保证脱泥效果；倾斜的运输管道，使得矿浆利用自身重力自发流动，不需要传送动力，减少电能的消耗，降低脱泥成本。
本发明利用超声振子和超声振动棒，产生超声复合场，强化超声的处理效率对石英表面缝隙和孔洞中存在的纳米级黏土脉石有显著的脱除效果。本发明稳定可靠，调节灵活，设备制作简单。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明运输管道结构截面示意图。
图中：1、脱泥斗；2、给矿管；3、高压水管；4、脱泥斗沉砂口；5、运输管道；6、超声振动棒；7、超声振子；8、支架；10、沉砂口；11、沉砂口开关；12、螺旋分级机；13、返砂口。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图2所示，本发明所述的一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备，包括运输管道5、超声振动棒6、超声振子7、超声波发生器，运输管道5设有进矿口、沉砂口10，且倾斜安装在固定架上，运输管道5内部盛有矿浆，矿浆从进矿口进入运输管道5，从沉砂口10流出，沉砂口10处还设有沉砂口开关11，沉砂口开关11能够控制沉砂口10的大小，从而控制流量的大小。运输管道5倾斜设置，使得运输管道5内的矿浆利用自身的重力自发的流动，不需要传送动力，减少电能的消耗，降低成本。运输管道5底部为起伏的波浪型，运输管道5的横截面为U型，石英砂密度大，易于沉槽，底部波浪形结构的设计改变了矿浆运动轨迹，使矿浆在运输管道5内翻滚运动，避免出现沉槽的现象；同时增加了流体的湍流程度，使得流体在有限的流动距离内保证了石英砂颗粒的流经时间。流经时间短，超声波对矿浆的作用时间就比较短，使得对石英砂的脱泥效果大大减弱，在有限的流动距离内保证流经时间，很大程度上提高了设备的脱泥率。超声振动棒6通过支架8悬挂在运输管道5内部，超声振动棒6沿轴向等距设置，且浸没在矿浆中，支架8安装在运输管道5上，超声振动棒6与超声波发生器电连接。超声振动棒6浸没在矿浆中，能够360度的辐射超声波，对运输管道5内的矿浆更加全方位的进行脱泥。
运输管道底部为波浪型，有波峰、波谷、上行面、下行面，超声振子7安装在波浪型运输管道5的波峰和波谷的位置处，超声振子7与超声波发生器电连接。运输管道5底部外侧的波峰波谷处均设有凹槽，超声振子7嵌装在凹槽内，与运输管道外侧壁紧密贴合。将超声振子7安装在波峰和波谷处，超声振子7的作用范围更大，同时可以通过超声波的分散作用使得在波谷处的石英砂分散，防止波谷处出现沉槽；如果超声振子7安装在运输管道5底部波形的上行面或下行面，则超声振子7只会对单侧面起作用，这样超声波作用范围小于安装在波峰或波谷的范围。超声振子7从运输管道5底部发出超声波，超声振动棒6悬挂在管道内向四周发出超声波，通过超声振子7和超声振动棒6的联合作用，在矿浆中形成了超声复合场，产生大量的微射流，这些微射流防止了细泥的团聚，并对石英砂表面缝隙和孔洞中存在的纳米级黏土脉石有显著的脱除效果，使得超声的处理效率得到了进一步提升。超声振动棒6和超声振子7的安装简单、维修便捷，超声波发生器的总功率为1000-3000W，低于擦洗机的功率，该管路设备的运行和维护成本低于擦洗机。
管道设备与脱泥斗1、螺旋分级机12连接。脱泥斗1上方设有给矿管2，矿浆从给矿管2进入脱泥斗1，脱泥斗1底部的一侧设有脱泥斗沉砂口4，另一侧与高压水管3连接，高压水管3能够提供高压水，以解决沉砂口10的堵塞问题。运输管道5的进矿口与脱泥斗沉砂口4连接，运输管道5的沉砂口10与螺旋分级机12的进料口连接，螺旋分级机12的另一端设有返砂口13。管道设备配合脱泥斗1、螺旋分级机12一起使用，脱泥斗1可以退去一部分表面的矿泥，螺旋分级机12借助固体颗粒的比重不同，在液体中沉淀的速度不同的原理，进行机械分级，使得细粒泥质矿物浮游在水中成溢流流出，粗矿粒沉与螺旋分级机12槽底成为精矿，实现石英砂脱泥。
在应用设备时，首先打开超声波发生器的电源，超声波发生器发出的超声波频率在20-200kHz之间，超声波声强为0.1-1.5W/cm2，在保证脱泥效果的同时，减少不必要的功率消耗，节源资源。超声波信号通过导线传入超声振动棒6和超声振子7上，超声振动棒6的直径为10-15cm，长度为1-1.5m，超声振动棒6中心与波浪型的运输管道5底部的波峰距离为10-20cm。矿浆首先进入脱泥斗1，在脱泥斗1内脱去部分表面的泥矿，完成初步脱泥，脱泥斗1的溢流直接抛尾；随后矿浆从进矿口进入运输管道5，运输管道5长度为20-30m，与水平面的夹角为10°-40°。运输管道5的长度以及与水平面的夹角在一定程度上决定了矿浆的流经时间，从而在一定程度上影响设备的脱泥效率，在运输管道5内脱泥时间太短，脱泥的效果并不显著，脱泥时间太长，就会很难保证石英砂的品质，在保证脱泥时间足够，且不会太长的情况下，可以选择运输管道5长度为20-30m，与水平面夹角为10°-40°。运输管道5底部波浪线的波幅为5-25cm，波长为10-30cm。超声振子7从运输管道5底部发出超声波，超声振动棒6能够360度的向四周发出超声波，矿浆因自身重力的原因在倾斜的运输管道5中流动，因为管道底部的波浪型结构，使得矿浆在运输管道5中上下翻滚，在翻动的过程中增加了矿浆的停留时间并且超声波对石英砂的作用更加均匀。超声引发的微射流对石英砂表面进行充分地作用，剥离石英砂表面缝隙和孔洞中残留的黏土脉石；黏土脉石与石英砂解离后，随石英砂一同进入螺旋分级机12，通过螺旋分级机12去除，最终得到高品位的石英矿精矿。
实施例一
安徽某石英砂采用传统的擦洗工艺对石英砂进行脱泥处理后，含泥量仍在5％以上，未能达到泥含量低于1％的产品质量要求。如图1所示，采用本发明的管道设备，运输管道5的倾斜角度为20°，长度为20m，超声振动棒6的直径10cm、长度1m，超声振动棒6中心与波浪型运输管道5底部的波峰的距离为10cm，波浪线的波幅为15cm，波长为25cm，超声波频率为22kHz，声强为0.25W/cm2，超声振子7的数量为15个，均匀安装在运输管道的波峰波谷处，进行脱泥试验。石英砂首先通过脱泥斗1脱除一部分表面矿泥，脱泥斗1的溢流直接抛尾，脱泥斗1的沉砂随后进入输送管道，在超声波的作用下进一步脱泥，然后再通过螺旋分级机12将细粒泥质和粗颗粒分开，螺旋分级机12的溢流直接抛尾，粗颗粒沉于螺旋分级机12管道底为脱泥后的物料。使用该石英砂进行了直筒型结构管道和波浪型结构管道的脱泥效果对比试验，结果如表1所示。表1如下：
表1管道结构对石英砂脱泥效果的影响
通过以上数据可知，本发明波浪型管道结构要好于直筒型结构，直筒型结构无法在有限的管道长度内达到预期的脱泥效果，而使用波浪型结构能达到预期含泥量1％下的脱泥效果，脱泥量对比结果提升了近60％，具有更高的脱泥效率。
实施例二
内蒙古某石英砂通过螺旋洗矿机、滚筒筛、水力旋流器、脱泥斗1和水力分级机等设备对石英原矿进行水选脱泥后，含泥量仍在4％以上。采用本发明的管道设备，如图1所示，运输管道5的倾斜角度为20°，长度20m，超声振动棒6的直径10cm、长度1m，超声振动棒6中心与运输管道5底部的波峰的距离为10cm，波浪线的波幅为15cm，波长为25cm，超声波频率为22kHz，声强为0.25W/cm2，超声振子7的数量为15个，均匀安装在运输管道5的波峰和波谷处，进行脱泥试验。石英砂首先通过脱泥斗1脱除一部分表面矿泥，脱泥斗1的溢流直接抛尾，脱泥斗1的沉沙随后进入运输管道5，在超声波的作用下进一步脱泥，然后再通过螺旋分级机12将细粒泥质和粗颗粒分开，螺旋分级机12的溢流直接抛尾，粗颗粒沉于螺旋分级机12管道底为脱泥后的物料。使用该石英砂进行了直筒型结构管道和波浪型结构管道的脱泥效果对比试验，结果如表2所示。表2如下：
表1管道结构对石英砂脱泥效果的影响
通过以上数据可知，本发明波浪型结构进行脱泥后的产品含泥在1％以下，与之前的脱泥设备相比，采用本发明进行脱泥，大幅降低了石英砂中含泥量，使得质量大幅提升。
实施例3
广西某石英砂，采用水利旋流器预选脱泥，含泥量仍大于6％，经检测其主要脉石矿物为钠长石，钾长石以及云母。采用本发明的管道设备，如图1所示，运输管道5的倾斜角度为30°，长度20m，超声振动棒6的直径10cm、长度1m，超声振动棒6中心与波浪型运输管道5底部的波峰的距离为10cm，波浪线的波幅为15cm，波长为25cm，超声波频率为30kHz，声强为0.27W/cm2，超声振子7的数量为20个，均匀安装在运输管道5的波峰和波谷处，进行脱泥。石英砂首先通过脱泥斗1脱除一部分表面矿泥，脱泥斗1的溢流直接抛尾，脱泥斗1的沉沙随后进入运输管道5，在超声波的作用下进一步脱泥，然后再通过螺旋分级机12将细粒泥质和粗颗粒分开，螺旋分级机12的溢流直接抛尾，粗颗粒沉于螺旋分级机12管道底为脱泥后的物料。使用该石英砂进行了直筒型结构管道和波浪型结构管道的脱泥效果对比试验，结果如表3所示。表3如下：
表3如下：
表3管道结构对石英砂脱泥效果的影响
由实验数据可知，采用波浪型结构进行脱泥后的产品含泥在1％以下，大幅降低了石英砂中含泥量，使得提出指标大幅度提高。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (8)
1.一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备，其特征在于：包括运输管道(5)、超声振动棒(6)、超声波发生器，所述运输管道(5)设有进矿口、沉砂口(10)，且倾斜安装在固定架上，运输管道(5)内部盛有矿浆，所述运输管道(5)底部为起伏的波浪型，运输管道(5)的横截面为U型，所述超声振动棒(6)通过支架(8)悬挂在运输管道(5)内部，所述超声振动棒(6)沿轴向设置，且浸没在矿浆中，所述支架(8)安装在运输管道(5)上，所述超声振动棒(6)与超声波发生器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备，其特征在于：还包括超声振子(7)，所述超声振子(7)安装在波浪型的运输管道(5)的波峰和波谷的位置处，超声振子(7)与超声波发生器电连接。
3.根据权利要求2所述的一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备，其特征在于：所述波浪型的运输管道(5)底部外侧的波峰波谷处设有凹槽，超声振子(7)嵌装在凹槽内，与运输管道(5)外侧壁紧密贴合。
4.根据权利要求2所述的一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备，其特征在于：所述运输管道(5)与水平面的夹角为10°-40°，运输管道(5)长度为20-30m，所述超声振动棒(6)的直径为10-15cm，长度为1-1.5m，超声振动棒(6)中心与运输管道(5)底部波峰的距离为10-20cm。
5.根据权利要求1所述的一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备，其特征在于：所述运输管道(5)底部波浪线的波幅为5-25cm，波长为10-30cm。
6.根据权利要求1所述的一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备，其特征在于：所述超声波发生器发出的超声波频率为20-200kHz，超声波声强为0.1-1.5W/cm2。
7.根据权利要求1所述的一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备，其特征在于：所述超声波发生器的总功率为1000-3000W。
8.根据权利要求1所述的一种强化铸造石英砂表面脱泥的管道设备，其特征在于：所述管道设备与脱泥斗(1)、螺旋分级机(12)连接，所述脱泥斗(1)上方设有给矿管(2)，底部的一侧设有脱泥斗沉砂口(4)，另一侧与高压水管(3)连接，所述运输管道(5)的进矿口与脱泥斗沉砂口(4)连接，所述运输管道(5)的沉砂口(10)与螺旋分级机(12)的进料口连接。
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