CN114235647A - 一种实验室矿用旋流水析系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种实验室矿用旋流水析系统，包括依次连接的至少两级粒径旋流分级装置，粒径旋流分级装置包括搅拌筒、入料口与搅拌筒的出料口连通的变频泵、入料口与变频泵的出料口连通的微细粒旋流分级机、入料口与微细粒旋流分级机的溢流口连通的溢流分流槽、入料口与溢流分流槽的合格品出料口连通的溢流槽、与溢流分流槽的废品出料口连通的废浆槽、与微细粒旋流分级机的底流口连通的底流分流槽、与底流分流槽的合格品出料口连通的下级搅拌筒或者底流槽、与底流分流槽的废品出料口连通的废浆槽，与溢流分流槽和底流分流槽的出料口连接的管路上均设置有开关阀。该实验室矿用旋流水析系统采用连续水析方法，能够快速、高效实现超微细粒的分离。
Description
技术领域
本申请涉及矿物加工技术领域，特别是涉及一种实验室矿用旋流水析系统。
背景技术
水力分析(简称水析)是借测定颗粒的沉降速度间接测量颗粒粒度组成的方法，常用于小于0.1mm物料的粒度组成测定。常用水析法有三种：重力沉降法、上升水流法和离心沉降法。
目前所涉及的水析仪运行原理多为重力沉降法、上升水流法，真正采用离心沉降法的水析仪基本看不到。现有的连续水析仪主要应用淘析法，也是矿用实验室比较常用的连续水析法，由淘析法测定微细物料的粒度组成虽然比较简单、准确，但费时、费工，因此，淘析法多用来对其他水析法校核，或没有连续水析仪器时使用。另外多产品水析仪运行原理为重力沉降法，分离速度和效率较差，不易实现超微细粒的分级。
综上所述，如何有效地解决现有水析仪分离速度和效率较差，不易实现超微细粒的分级等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
申请内容
本申请的目的是提供一种实验室矿用旋流水析系统，该实验室矿用旋流水析系统采用连续水析方法，能够快速、高效实现超微细粒的分离。
为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
一种实验室矿用旋流水析系统，包括依次连接的至少两级粒径旋流分级装置，所述粒径旋流分级装置包括搅拌筒、入料口与所述搅拌筒的出料口连通的变频泵、入料口与所述变频泵的出料口连通的微细粒旋流分级机、入料口与所述微细粒旋流分级机的溢流口连通的溢流分流槽、入料口与所述溢流分流槽的合格品出料口连通的溢流槽、入料口与所述溢流分流槽的废品出料口连通的废浆槽、入料口与所述微细粒旋流分级机的底流口连通的底流分流槽、入料口与所述底流分流槽的合格品出料口连通的下级搅拌筒或者底流槽、入料口与所述底流分流槽的废品出料口连通的所述废浆槽，与所述溢流分流槽和所述底流分流槽的出料口连接的管路上均设置有开关阀。
可选地，所述微细粒旋流分级机包括旋流器筒体，所述溢流口和所述底流口分别设置于所述旋流器筒体的上端面和下端面，所述旋流器筒体的上部侧壁开设有通孔，所述通孔内连接有环形入料管，所述旋流器筒体的入料口沿所述环形入料管的环形管线方向设置。
可选地，所述环形入料管从进口端至出口端螺旋向下倾斜，与水平面的螺旋倾角为10°-20°。
可选地，所述旋流器筒体内设置有螺旋导流板，从所述环形入料管的出口端流出的矿浆进入螺旋导流板。
可选地，还包括外周具有外螺纹的溢流管，所述旋流器筒体的上端面具有螺纹孔，所述溢流管旋入所述螺纹孔内。
可选地，所述溢流管插入所述旋流器筒体的深度为所述环形入料管直径的1-2倍。
可选地，所述溢流管的厚度为所在所述粒径旋流分级装置溢流分级平均粒度的3-5倍。
可选地，所述旋流器筒体为曲线筒体，所述曲线筒体的下端面连接有底流管，所述底流口开设于所述底流管的轴线处，所述底流管为柱形管。
可选地，所述旋流器筒体的底流锥角为15°至25°；
所述旋流器筒体的最宽直径为100mm-500mm。
可选地，所述搅拌筒内设置有搅拌器和加热器，所述加热器的加热温度控制在45℃～60℃。
本申请所提供的实验室矿用旋流水析系统，包括依次连接的至少两级粒径旋流分级装置，粒径旋流分级装置可以为第一范围粒径旋流分级装置、第二范围级粒径旋流分级装置以及第N范围粒径旋流分级装置，各个范围粒径旋流分级装置的结构相同，根据各级尺寸区间的矿粒大小不同，对应的粒径旋流分级装置的尺寸参数不同，通常粒径从小至大依次进行分离。
粒径旋流分级装置包括搅拌筒、变频泵、微细粒旋流分级机、溢流分流槽、溢流槽、废浆槽、底流分流槽、废浆槽，矿浆先进入搅拌筒，在搅拌筒内进行搅拌，将矿浆搅拌均匀。变频泵的入料口与搅拌筒的出料口连通，微细粒旋流分级机的入料口与变频泵的出料口连通，变频泵提供动力，通过变频泵高压将矿浆输送至微细粒旋流分级机。
溢流分流槽的入料口与微细粒旋流分级机的溢流口连通，经过微细粒旋流分级机分离出的轻质矿浆进入溢流分流槽。溢流分流槽具有合格品出料口和废品出料口，溢流槽的入料口与溢流分流槽的合格品出料口连通，废浆槽的入料口与溢流分流槽的废品出料口连通。由于管路和设备内有残余矿浆，工作初期，分离出的矿浆不合格，不合格矿浆进入废浆槽，正常工作一段时间之后，矿浆合格后，合格矿浆进入溢流槽。
底流分流槽的入料口与微细粒旋流分级机的底流口连通，重质矿浆进入底流分流槽。底流分流槽包括合格品出料口和废品出料口，入料口与底流分流槽的废品出料口连通的废浆槽，下级搅拌筒或者底流槽的入料口与底流分流槽的合格品出料口连通，也就是最后一级分离出的重质矿浆进入底流槽，其余分离出的重质矿浆进入下级搅拌筒。由于管路和设备内有残余矿浆，工作初期，分离出的重质矿浆不合格，不合格矿浆进入废浆槽，正常工作一段时间之后，矿浆合格后，合格矿浆进入下级搅拌筒或者底流槽。
矿浆进入底流槽和溢流槽后，需要取每个底流槽和溢流槽内的矿浆进行过滤、烘干、称重，分析每个粒度级的占比等检测，以便完成实验。
溢流分流槽和底流分流槽底部均有合格品出料口和废品出料口，分别通过两个管路与合格品出料口和废品出料口连接，每个管路上安装开关阀，开关阀可选择性的与合格品出料口或者废品出料口连通。可选地，开关阀为电子阀，电子阀与控制器电连接，通过控制器控制，能实现同步开合或设定固定时间差异步开合。
实验开始时，去往废浆槽的管路打开，实验室矿用旋流水析系统运行，通过调节变频泵频率调节入浆压力，调节溢流管插入深度，改变每个微细粒旋流分级机分级粒度，变频泵输送频率调节好后，其余运行参数稳定后，同时关闭所有溢流分流槽和底流分流下部去往废浆槽的开关阀，完全关闭后，同时打开所有溢流分流槽和底流分流下部的另一开关阀，实验室矿用旋流水析系统正常运转，将不同粒径的矿浆进行分离。
本申请所提供的实验室矿用旋流水析系统，能够分级粒度20-100μm，分级效率达98％以上，分级粒度10-20μm，分级效率达95％以上；完全满足金属及非金属矿山实验室对连续水析仪的要求；且该方法简单、可靠、高效。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请中一种具体实施方式所提供的实验室矿用旋流水析系统的结构示意图；
图2为微细粒旋流分级机的结构示意图。
附图中标记如下：
搅拌筒1、变频泵2、微细粒旋流分级机3、溢流分流槽4、溢流槽5、底流分流槽6、底流槽7、废浆槽8、电子阀9、溢流管10、环形入料管11、螺旋导流板12、旋流器筒体13、底流管14。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种实验室矿用旋流水析系统，该实验室矿用旋流水析系统采用连续水析方法，能够快速、高效实现超微细粒的分离。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请参考图1至图2，图1为本申请中一种具体实施方式所提供的实验室矿用旋流水析系统的结构示意图；图2为微细粒旋流分级机的结构示意图。
在一种具体实施方式中，本申请所提供的实验室矿用旋流水析系统，包括依次连接的至少两级粒径旋流分级装置，粒径旋流分级装置包括搅拌筒1、入料口与搅拌筒1的出料口连通的变频泵2、入料口与变频泵2的出料口连通的微细粒旋流分级机3、入料口与微细粒旋流分级机3的溢流口连通的溢流分流槽4、入料口与溢流分流槽4的合格品出料口连通的溢流槽5、入料口与溢流分流槽4的废品出料口连通的废浆槽8、入料口与微细粒旋流分级机3的底流口连通的底流分流槽6、入料口与底流分流槽6的合格品出料口连通的下级搅拌筒1或者底流槽7、入料口与底流分流槽6的废品出料口连通的废浆槽8，与溢流分流槽4和底流分流槽6的出料口连接的管路上均设置有开关阀。
上述结构中，实验室矿用旋流水析系统包括依次连接的至少两级粒径旋流分级装置，比如具有四级粒径旋流分级装置，粒径旋流分级装置可以为第一范围粒径旋流分级装置、第二范围级粒径旋流分级装置以及第N范围粒径旋流分级装置，各个范围粒径旋流分级装置的结构相同，根据各级尺寸区间的矿粒大小不同，对应的粒径旋流分级装置的尺寸参数不同，通常粒径从小至大依次进行分离。
粒径旋流分级装置包括搅拌筒1、变频泵2、微细粒旋流分级机3、溢流分流槽4、溢流槽5、废浆槽8、底流分流槽6、废浆槽8，矿浆先进入搅拌筒1，在搅拌筒1内进行搅拌，将矿浆搅拌均匀。
变频泵2的入料口与搅拌筒1的出料口连通，微细粒旋流分级机3的入料口与变频泵2的出料口连通，变频泵2提供动力，通过变频泵2高压将矿浆输送至微细粒旋流分级机3。
溢流分流槽4的入料口与微细粒旋流分级机3的溢流口连通，经过微细粒旋流分级机3分离出的轻质矿浆进入溢流分流槽4。溢流分流槽4具有合格品出料口和废品出料口，溢流槽5的入料口与溢流分流槽4的合格品出料口连通，废浆槽8的入料口与溢流分流槽4的废品出料口连通。由于管路和设备内有残余矿浆，工作初期，分离出的矿浆不合格，不合格矿浆进入废浆槽8，正常工作一段时间之后，矿浆合格后，合格矿浆进入溢流槽5。矿浆进入溢流槽5后，需要取每个溢流槽5内的矿浆进行过滤、烘干、称重，分析每个粒度的占比等检测，以便完成实验。
底流分流槽6的入料口与微细粒旋流分级机3的底流口连通，重质矿浆进入底流分流槽6。底流分流槽6包括合格品出料口和废品出料口，入料口与底流分流槽6的废品出料口连通的废浆槽8，下级搅拌筒1或者底流槽7的入料口与底流分流槽6的合格品出料口连通，也就是最后一级分离出的重质矿浆进入底流槽7，其余分离出的重质矿浆进入下级搅拌筒1。由于管路和设备内有残余矿浆，工作初期，分离出的重质矿浆不合格，不合格矿浆进入废浆槽8，正常工作一段时间之后，矿浆合格后，合格矿浆进入下级搅拌筒1或者底流槽7。矿浆进入底流槽7后，需要取每个底流槽7内的矿浆进行过滤、烘干、称重，分析每个粒度的占比等检测，以便完成实验。
上述与溢流分流槽4和底流分流槽6的出料口连接的管路上均设置有开关阀，具体为溢流分流槽4和底流分流槽6底部均有合格品出料口和废品出料口，分别通过两个管路与合格品出料口和废品出料口连接，每个管路上安装开关阀，开关阀可选择性的与合格品出料口或者废品出料口连通。可选地，开关阀为电子阀9，电子阀9与控制器电连接，通过控制器控制，能实现同步开合或设定固定时间差异步开合。
实验开始时，去往废浆槽8的管路打开，实验室矿用旋流水析系统运行，通过调节变频泵2频率调节入浆压力，调节溢流管10插入深度，改变每个微细粒旋流分级机3分级粒度，变频泵2输送频率调节好后，其余运行参数稳定后，同时关闭所有溢流分流槽4和底流分流下部去往废浆槽8的开关阀，完全关闭后，同时打开所有溢流分流槽4和底流分流下部的另一开关阀，实验室矿用旋流水析系统正常运转，将不同粒径的矿浆进行分离。
实验室矿用旋流水析系统运转一段时间后，同时关闭相应的开关阀，关闭后，同时打开所有溢流分流槽4和底流分流下部去往废浆槽8的电子阀9，并通过搅拌筒1注入清水，清洗所有设备。
本申请所提供的实验室矿用旋流水析系统，能够分级粒度20-100μm，分级效率达98％以上，分级粒度10-20μm，分级效率达95％以上；完全满足金属及非金属矿山实验室对连续水析仪的要求；且该方法简单、可靠、高效。
在上述具体实施例的基础上，微细粒旋流分级机3包括旋流器筒体13，溢流口和底流口分别设置于旋流器筒体13的上端面和下端面，旋流器筒体13的上部侧壁开设有通孔，通孔内连接有环形入料管11，旋流器筒体13的入料口沿环形入料管11的环形管线方向设置，可对进入微细粒旋流分级机3的矿浆进行离心沉降，将矿浆中的粗颗粒提前沉降至旋流器筒体13内壁，以降低短路流矿浆对微细粒旋流分级机3分级造成的不利影响，提升分级效率。
在上述各个具体实施例的基础上，环形入料管11从进口端至出口端螺旋向下倾斜，与水平面的螺旋倾角为10°-20°之间任意值，包括端点值，比如为15°。环形入料管11倾角向下倾斜，也就是入料口倾角向下倾斜，增加了流体的轴向速度，加强了流体进入旋流器筒体13后的扰动，使流体在旋流器筒体13内反转成内旋流时，流型更加规范，分离效率更高，分割更为清晰，提升分级效率。
在上述各个具体实施例的基础上，旋流器筒体13内设置有螺旋导流板12，从环形入料管11的出口端流出的矿浆进入螺旋导流板12，矿将进入旋流器筒体13后沿螺旋导流板12流动，螺旋导流板12对流体进行导流和整流，使流体按限定流路流动，强化旋转，抑制流体湍动，有效地消除了“砂环”影响，提升了分级效率。
在上述各个具体实施例的基础上，还包括外周具有外螺纹的溢流管10，旋流器筒体13的上端面中心轴处具有出料孔，溢流管10插入出料孔内，溢流口开设于溢流管10上，较为方便。可选地，溢流管10的轴线沿竖直方向，易于出料。
进一步地，溢流管10插入出料孔的深度可调节，溢流管10的插入深度可调，提高分级效率。
可选地，溢流管10的外周具有外螺纹，出料孔内具有内螺纹，为螺纹孔，溢流管10和螺纹孔为螺纹连接，拆卸方便，易于调节溢流管10插入出料孔的深度，以便调节最佳分级粒度和提升分级效率；溢流管10和螺纹孔可进行无极调节，调节范围较大。
在上述各个具体实施例的基础上，溢流管10插入旋流器筒体13的深度不能太深不能太浅，溢流管10插入太浅，粗颗粒容易混入到溢流中，分级效率较低，而插入太深，又会使部分细颗粒混入底流中，溢流管10插入旋流器筒体13的深度为环形入料管11直径的1-2倍，溢流管10插入深度合适，分级效率具有最佳调节范围。
在上述各个具体实施例的基础上，增加旋流器溢流管10厚度，溢流管10的厚度为所在粒径旋流分级装置溢流分级平均粒度的3-5倍，溢流管10的厚度较厚，可以强化旋流状态并且有效地抵制短流的出现，可以显著提升小粒径颗粒的分离效率。
在上述各个具体实施例的基础上，旋流器筒体13为曲线筒体，相较于传统旋流器采用平直锥形体，能有效提高分级效率，分级效率提升约2％-5％。
在上述各个具体实施例的基础上，旋流器筒体13的底流锥角为15°至25°之间任意值，包括端点值，比如底流锥角为20°，底流锥角较小。采用小锥角，相比较传统旋流器采用大锥角，能更好的降低分级粒度，对于提升超微细粒分级效率非常有利。
可选地，旋流器筒体13的最宽直径为100mm-500mm。
具体地说，旋流器筒体13直径主要影响生产能力和分离粒度，通常随旋旋流器筒体13径的减小，通常生产能力和分离粒度都会减小。但对于实验室旋流分析系统来讲，生产能力不在考量和研究范围内，最大限度的降低分离粒度和提升分级效率才是研究的主要内容，因此，该旋流器筒体13直径选择较小。考量变频泵2输送压力、常用实验室直径、常规实验室空间大小及旋流器锥角，旋流器直径设计在100mm-500mm之间任意值，包括端点值，比如为200mm，基本满足常规连续水析实验要求。
可选地，曲线筒体的下端面连接有底流管14，底流口开设于底流管14的轴线处，底流管14为柱形管。
具体地说，最大限度增加底流管14直径，会提升微细粒旋流分级机3的分级效率，降低微细粒旋流分级机3的总压降。以此，底流管14在旋流器筒体13锥角底部采用柱型管，能最大限度采用底流管14。
在上述各个具体实施例的基础上，搅拌筒1内设置有搅拌器，通过搅拌器对矿浆进行搅拌，将矿浆进入搅拌均匀，方便矿浆均匀分离。
搅拌筒1内设置有加热器，加热器对矿浆进行加热，加热器的加热温度控制在45℃～60℃之间任意值，包括端点值，比如为50℃，对于超微细粒组成的矿浆，加热温度，能够降低微细粒间的吸附效应，能够更好地实现分离，降低分级粒度，提升分级效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本申请所提供的实验室矿用旋流水析系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种实验室矿用旋流水析系统，其特征在于，包括依次连接的至少两级粒径旋流分级装置，所述粒径旋流分级装置包括搅拌筒(1)、入料口与所述搅拌筒(1)的出料口连通的变频泵(2)、入料口与所述变频泵(2)的出料口连通的微细粒旋流分级机(3)、入料口与所述微细粒旋流分级机(3)的溢流口连通的溢流分流槽(4)、入料口与所述溢流分流槽(4)的合格品出料口连通的溢流槽(5)、入料口与所述溢流分流槽(4)的废品出料口连通的废浆槽(8)、入料口与所述微细粒旋流分级机(3)的底流口连通的底流分流槽(6)、入料口与所述底流分流槽(6)的合格品出料口连通的下级搅拌筒(1)或者底流槽(7)、入料口与所述底流分流槽(6)的废品出料口连通的所述废浆槽(8)，与所述溢流分流槽(4)和所述底流分流槽(6)的出料口连接的管路上均设置有开关阀。
2.根据权利要求1所述的实验室矿用旋流水析系统，其特征在于，所述微细粒旋流分级机(3)包括旋流器筒体(13)，所述溢流口和所述底流口分别设置于所述旋流器筒体(13)的上端面和下端面，所述旋流器筒体(13)的上部侧壁开设有通孔，所述通孔内连接有环形入料管(11)，所述旋流器筒体(13)的入料口沿所述环形入料管(11)的环形管线方向设置。
3.根据权利要求2所述的实验室矿用旋流水析系统，其特征在于，所述环形入料管(11)从进口端至出口端螺旋向下倾斜，与水平面的螺旋倾角为10°-20°。
4.根据权利要求3所述的实验室矿用旋流水析系统，其特征在于，所述旋流器筒体(13)内设置有螺旋导流板(12)，从所述环形入料管(11)的出口端流出的矿浆进入螺旋导流板(12)。
5.根据权利要求2所述的实验室矿用旋流水析系统，其特征在于，还包括外周具有外螺纹的溢流管(10)，所述旋流器筒体(13)的上端面具有螺纹孔，所述溢流管(10)旋入所述螺纹孔内。
6.根据权利要求5所述的实验室矿用旋流水析系统，其特征在于，所述溢流管(10)插入所述旋流器筒体(13)的深度为所述环形入料管(11)直径的1-2倍。
7.根据权利要求6所述的实验室矿用旋流水析系统，其特征在于，所述溢流管(10)的厚度为所在所述粒径旋流分级装置溢流分级平均粒度的3-5倍。
8.根据权利要求2-7任一项所述的实验室矿用旋流水析系统，其特征在于，所述旋流器筒体(13)为曲线筒体，所述曲线筒体的下端面连接有底流管(14)，所述底流口开设于所述底流管(14)的轴线处，所述底流管(14)为柱形管。
9.根据权利要求8所述的实验室矿用旋流水析系统，其特征在于，所述旋流器筒体(13)的底流锥角为15°至25°；
所述旋流器筒体(13)的最宽直径为100mm-500mm。
10.根据权利要求1-7任一项所述的实验室矿用旋流水析系统，其特征在于，所述搅拌筒(1)内设置有搅拌器和加热器，所述加热器的加热温度控制在45℃～60℃。
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