CN114210464A - 一种用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,涉及水力空化技术领域,弧形喉管和喉管段的输入端与进口管输出端相通,喉管段的输出端连接有扩展段;扩展段为渐扩管,扩展段内通过固定杆设置有阻流体;弧形喉管上连通有环形管,所述环形管的输出端设置有分流喉管;所述分流喉管的输出端设置于扩展段内,且置于阻流体的上方位置。通过设置弧形喉管和环形管当水流进入时通过多条分流喉管将水流分流,并在环形管内进行空化排出,而正常通过文丘里管的水流则会通过阻流体再次分流进行空化,从而达到多次空化的效果,解决了传统文丘里管中只有单一空化途径所造成的空化不彻底问题,具备在有限的空间内多次空化以加强空化效率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及水力空化技术领域,具体为一种用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置。
背景技术
尾矿中往往含有许多微粒矿物,采用先进工艺将尾矿资源“变废为宝”和规模化利用是重要科学技术。尾矿提取工艺是以文丘里管搭配浮选柱,通过微纳米气泡对矿物微粒进行浮选。其中,文丘里管式水力空化反应器是分离回收尾矿中有用微粒矿物的关键技术,其空化性能直接影响对尾矿的提取效率。空化是液体内局部压力降低时,液体内部或液固交界面上蒸气或气体的空穴(空泡)的形成、发展和溃灭的过程,在空化时通常使用文丘里管来进行。
中国专利公开号CN110339696A的专利公开了一种文丘里水力空化反应器,该反应器包括进口渐缩段、喉部和出口渐扩段,喉部设置有进气口,喉部内设置有多孔板,进气口靠近进口渐缩段的一侧,多孔板靠近出口渐扩段的一侧。通过上述技术方案,该专利在文丘里管喉部安装了多空孔板和进气孔以增强空化效应。但是喉部是文丘里管内空化初生的低压区,在该区域导入外部气体会额外引入高压气体,使文丘里喉部压力升高,不能满足空化发生的条件,大大影响该水力空化反应器的空化效率。另外,该水力空化反应器的空化方式比较单一,管内仅有一条空化通道,其所形成的空化不够彻底,在对空化性能有要求的应用中无法达到足够的水力空化水平。
发明内容
针对现有技术中存在不足,本发明提供了一种用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,具备能够多次空化的优点,解决了传统文丘里管中只有一条通水通道,空化途径单一,空化不彻底的问题,通过多种强化空化发生的方式进一步提高了单个文丘里管的空化率。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,包括进口管和文丘里管本体,所述文丘里管本体包括扩展段和喉管段;所述喉管段的输入端与进口管输出端相通,喉管段的输出端连接有扩展段;所述扩展段为渐扩管,扩展段内通过固定杆设置有阻流体;所述阻流体为中空结构;所述进口管的输出端与弧形喉管相通,弧形喉管上连通有环形管,所述环形管的输出端设置有分流喉管;所述分流喉管的输出端设置于扩展段内,且置于阻流体的上方位置。
进一步的,所述进水管为中空圆筒形结构,在进水管的侧壁上开设有注气孔;中空圆筒形结构底板上开设有数个孔,进水管上的孔与弧形喉管和喉管段连通。
进一步的,所述进水管内设置有螺旋式叶轮。
进一步的,螺旋式叶轮的叶片为超空化叶片。
进一步的,所述弧形喉管和分流喉管的孔径均小于环形管孔径。
进一步的,所述弧形喉管内设置有孔板。
进一步的,所述阻流体和环形管内均设置有永磁体。
进一步的,所述环形管为球形结构。
进一步的,所述阻流体为中空管,且沿流体方向呈渐扩状。
进一步的,所述注气孔沿圆周方向上等间距分布在进水管上。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1、本发明通过在进口管内部安装螺旋叶轮,当水流进入时,叶轮的转动将增大水流的扰动程度,增强水流能量,为产生强烈的空化反应提供有利条件。
2、本发明通过将螺旋叶轮设置为超空化叶片翼型,并且在叶轮表面加工一系列同类型的棱条以增加叶片与水体的接触面积,加剧对流体的扰动以形成更多的空泡,达到强化空化发生的目的。叶片翼型薄且尖,在进口管处直接在叶片背面诱发形成一系列汽泡,汽泡随着涡流运动,避免在叶片表面直接溃灭对叶片产生汽蚀损害。当汽泡进入文丘里管本体后,在螺旋叶轮所提供的离心力作用下,汽泡聚集在管道轴线附近。这保证了水力空化发生的位置远离文丘里管内壁壁面,从而在保证空化发生的同时减少汽泡溃灭对管壁的汽蚀损坏。
3、本发明通过在进口管壁面沿圆周向间隔90°均匀布置注气孔,既不增大喉部低压区压力值,又能额外增加流体中的汽泡,提供空化发生所必须的气核,以达到强化水力空化发生的目的。
4、本发明通过将进口管设置成圆柱状,进口管与文丘里管本体的喉管段直接以直线连接,当水流通过进口管进入喉部时,增大收缩角度将提高入流速度从而在管内产生相对较大的压降,同时降低湍流强度,最终达到在扩散段提高空化率,有效保证水力空化发生的目的。
5、本发明通过在文丘里管本体的内部设置环形管,当水流进入时通过多条分流喉管将水流分流,并在环形管内进行空化排出,而正常通过文丘里管的水流则会通过阻流体再次分流进行空化,从而达到多次空化的效果,解决了传统文丘里管内通水通道和空化途径单一,空化不彻底的问题,具备在有限的空间内多次空化以加强空化效率的优点。
6、本发明通过设置永磁体,该永磁体产生的磁场可以延长活性自由基寿命,达到强化清洁与消毒的目的。
7、本发明通过设置中空形的阻流体,水流通过喉管段进入扩展段后,会被阻流体进行分流,一部分从阻流体的中空形中通过,另一部分从阻流体的外壁滑过,而从阻流体内部通过的水流,因阻流体的进口较小,其内部的空间和出口较大,可以形成类似文丘里管的形状来进行再次空化。
8、本发明通过设置固定杆进行连接,让阻流体可以悬浮在环形管内侧,这样可以与环形管形成配合来减小水流通过的口径,从阻流体外壁滑过的水流可以在此进行空化。
9、本发明通过将弧形喉管和分流喉管的孔径设置为均小于环形管孔径,水流被弧形喉管和环形管的配合空化后,通过分流喉管对水流进行导向,让环形管内的水流在从管内出去后能够进行对流碰撞,这样能促进空化泡的产生,增强空化强度。
10、本发明通过设置孔板,流体进入流体进口管内,经过孔板,由于孔板的节流作用,流速增大,流体静压降低,当压力达到甚至低于流体在该温度下的饱和蒸汽压时,流体开始气化产生气泡,溶解于流体中的气体也以气泡形式析出,可以起到辅助空化的作用。
附图说明
图1为本发明一种用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置结构示意图;
附图标记如下:
1-进口管;2-文丘里管本体;3-环形管;4-分流喉管;5-弧形喉管;6-阻流体;7-永磁体; 8-固定杆;9-孔板;10-注气孔;11-螺旋叶轮;12-喉管段。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“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。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,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,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
结合附图1,一种用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,包括进口管1,进口管1呈圆柱形设置,进口管1内沿轴线方向安装螺旋叶轮11,螺旋叶轮11的叶片表面加工一系列棱条凸起,进口管1壁面圆周方向上间隔90°均匀布置注气孔10,进口管1的顶部连通有文丘里管本体2,文丘里管本体2包括喉管段12和扩展段,扩展段固定连接于咽喉段12的顶部,扩展段呈上大下小的喇叭状,文丘里管本体2的扩展段内固定连接有环形管3的外侧壁,环形管3为球形结构,环形管3为横截面形状为圆形的中空管道,所述环形管3的内侧设置有形状为圆形的中空,环形管3的顶部连通有分流喉管4,环形管3的外壁延伸至文丘里管本体2的外部,进口管1的外壁连通有弧形喉管5,两根弧形喉管分设于文丘里管本体2的两侧并悬伸设置,弧形喉管5的顶端与环形管3连通,文丘里管本体2的扩展段内设置有位于环形管3内侧的阻流体6,阻流体6位于环形管3内侧的形状为圆形的中空内,且阻流体6 与环形管3内侧壁之间的夹缝形成环形的阻流区。
结合附图1,进口管1为中空圆柱形直管结构,该结构相对锥形结可提高入流速度从而在管内产生相对较大的压降,同时降低湍流强度,最终达到在扩散段提高空化率,有效保证水力空化发生的目的。
参考图1,进口管1的管壁面上沿圆周向间隔90°均匀布置注气孔。
作为本发明的一种技术优化方案,通过位于进口管高压区的注气孔额外往管内注入惰性气体,既不增大喉部低压区压力值,又能额外增加流体中的汽泡,提供空化发生所必须的气核,以达到强化水力空化发生的目的。
参考图1,文丘里管进口管1内在轴线位置上安装螺旋叶轮11。
作为本发明的一种技术优化方案,通过螺旋叶轮的转动对水体增加额外扰动,增强水流动能,为强化空化反应提供有力条件。通过叶轮的叶片上凸起的棱条增加叶片与水体的接触面积,加剧对流体的扰动以形成更多的空泡,达到强化空化发生的目的。通过薄且尖的叶片在进口管1处诱发一系列汽泡,汽泡随着涡流运动,避免在叶片表面直接溃灭对叶片产生汽蚀损害。当汽泡进入文丘里管本体后,在螺旋叶轮所提供的离心力作用下,汽泡聚集在管道轴线附近。保证水力空化发生的位置远离文丘里管内壁壁面,从而达到满足空化发生条件的同时减少汽泡溃灭对管壁的汽蚀损坏的目的。
参考图1,文丘里管本体2的扩展段、环形管3和阻流体6的内壁均固定连接永磁体7。
作为本发明的一种技术优化方案,通过设置永磁体7,该永磁体7产生的磁场可以延长活性自由基寿命,达到强化清洁与消毒的目的。
参考图1,阻流体6的形状为中空形,阻流体6的顶部和底部均设置有开口,阻流体6底部的开口小于顶部的开口。
作为本发明的一种技术优化方案,通过设置中空形的阻流体6,水流通过喉管段进入扩展段后,会被阻流体6进行分流,一部分从阻流体6的中空形中通过,另一部分从阻流体6 的外壁滑过,而从阻流体6内部通过的水流,因阻流体6的进口较小,其内部的空间和出口较大,可以形成类似文丘里管的形状来进行空化。
参考图1,阻流体6的外壁固定连接有固定杆8,固定杆8远离阻流体6的一端分别与文丘里管本体2的内壁和环形管3固定连接,阻流体6与环形管3之间的间距小于文丘里管本体2喉管段的孔径。
作为本发明的一种技术优化方案,通过设置固定杆8进行连接,让阻流体6可以悬浮在环形管3内侧,这样可以与环形管3形成配合来减小水流通过的口径,从阻流体6外壁滑过的水流可以在此进行空化。
参考图1,弧形喉管5和分流喉管4的孔径均小于环形管3孔径。
作为本发明的一种技术优化方案,通过将弧形喉管5和分流喉管4的孔径设置为均小于环形管3孔径,水流被弧形喉管5和环形管3的配合空化后,通过分流喉管4对水流进行导向,让环形管3内的水流在从管内出去后能够进行对流碰撞,这样能促进空化泡的产生,增强空化强度。
参考图1,弧形喉管5的内部固定连接有孔板9。
作为本发明的一种技术优化方案,通过设置孔板9,流体进入流体进口管1内,经过孔板9,由于孔板9的节流作用,流速增大,流体静压降低,当压力达到甚至低于流体在该温度下的饱和蒸汽压时,流体开始气化产生气泡,溶解于流体中的气体也以气泡形式析出,可以起到辅助空化的作用。
当水流从进口管1进入后,会进入弧形喉管5和文丘里管本体2的喉管段12内,水流被分为多股水流进行空化,在进入弧形喉管5后会经过孔板9,由于孔板9的节流作用,流速增大,流体静压降低,当压力达到甚至低于流体在该温度下的饱和蒸汽压时,流体开始气化产生气泡,溶解于流体中的气体也以气泡形式析出,可以起到辅助空化的作用,然后进入环形管3内进行空化,在环形管3内空化后由分流喉管4排出进行对流碰撞,其中通过文丘里管本体2喉管段的水流进入扩展段后进行一次空化,然后被阻流体6阻挡分割,其中一股水流会进入阻流体6内部进行空化,其他水流会贴合阻流体6的外壁流动,水流流至阻流体6 与环形管3内侧壁之间的夹缝形成的环形阻流区进行空化,从而达到多次空化的目的。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,包括进口管(1)和文丘里管本体(2),其特征在于,所述文丘里管本体(2)包括扩展段和喉管段(12);所述喉管段(12)的输入端与进口管(1)输出端相通,喉管段(12)的输出端连接有扩展段;所述扩展段为渐扩管,扩展段内通过固定杆(8)设置有阻流体(6);所述阻流体(6)为中空结构;所述进口管(1)的输出端与弧形喉管(5)相通,弧形喉管(5)上连通有环形管(3),所述环形管(3)的输出端设置有分流喉管(4);所述分流喉管(4)的输出端设置于扩展段内,且置于阻流体(6)的上方位置。
2.根据权利要求1所述的用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,其特征在于,所述进水管(1)为中空圆筒形结构,在进水管(1)的侧壁上开设有注气孔(10);中空圆筒形结构底板上开设有数个孔,进水管(1)上的孔与弧形喉管(5)和喉管段(12)连通。
3.根据权利要求1所述的用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,其特征在于,所述进水管(1)内设置有螺旋式叶轮(11)。
4.根据权利要求3所述的用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,其特征在于,螺旋式叶轮(11)的叶片为超空化叶片。
5.根据权利要求1所述的用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,其特征在于,所述弧形喉管(5)和分流喉管(4)的孔径均小于环形管(3)孔径。
6.根据权利要求1所述的用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,其特征在于,所述弧形喉管(5)内设置有孔板(9)。
7.根据权利要求1所述的用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,其特征在于,所述阻流体(6)和环形管(3)内均设置有永磁体(7)。
8.根据权利要求1所述的用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,其特征在于,所述环形管(3)为球形结构。
9.根据权利要求1所述的用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,其特征在于,所述阻流体(6)为中空管,且沿流体方向呈渐扩状。
10.根据权利要求2所述的用于矿物浮选的文丘里管空化强化装置,其特征在于,所述注气孔(10)沿圆周方向上等间距分布在进水管(1)上。
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