CN114260104A - 一种适用于收集泡沫产品的浮选设备及浮选方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于收集泡沫产品的浮选设备，该浮选设备包括：筒体、隔板、分选板和充气设备；筒体的一端开口，另一端封闭，筒体被隔板分为两个腔室；两个腔室在筒体封闭的一端相通，两个腔室在筒体开口的一端不相通；筒体采用斜立的方式放置，筒体封闭的一端朝上，筒体开口一端朝下；两个腔室按照离地面的距离从上到下分为第一腔室和第二腔室，在第一腔室和第二腔室朝下的一端分别开设排矿口和给矿口，分选板设置在排矿口处；第二腔室靠近地面的一侧腔室壁上开设若干充气口，充气设备通过充气口给第二腔室充气。本发明还提供了一种浮选方法，该方法通过使用上述设备能够对量大、浓度高、流动性差泡沫产品进行有效收集。

Description

一种适用于收集泡沫产品的浮选设备及浮选方法

技术领域

本发明属于选矿技术领域，具体涉及一种适用于收集泡沫产品的浮选设备及浮选方法。

背景技术

在选矿生产实践中，对于石墨矿、云母矿等的选别往往采用浮选工艺。然而，在富集过程中由于浮选药剂(比如胺类)的影响，加之矿物本身可浮性好或片状易浮的特点，往往存在精矿泡沫量大，泡沫浓度高、流动差的问题；特别是对于含泥高的原矿，更是加剧了上述情况的恶化。这种缺点造成了浮选作业不易控制、分选效果不理想甚至安全隐患频发的难题。

关于这个难题，现有的技术主要有2个方面：一方面是通过药剂制度的调整，进行泡沫数量、粘度等指标的控制，例如减少泡沫量，降低泡沫粘度，以提高流动性；另一方面就是增加预处理环节，例如进行预先脱泥，减少进入浮选作业的矿浆量，从而从源头降低泡沫的产生量。

上述两种方法，侧重于药剂和工艺的改变，并没有从设备角度开展针对量大、浓度高、流动性差泡沫进行有效收集的技术探析。故本申请希望提供一种适用于收集泡沫产品的浮选设备及浮选方法。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明提供一种适用于收集泡沫产品的浮选设备，该浮选设备包括：筒体、隔板、分选板和充气设备；

筒体的一端开口，筒体的另一端封闭，筒体被隔板分为两个腔室；两个腔室在筒体封闭的一端相通，两个腔室在筒体开口的一端不相通；

筒体采用斜立的方式放置，筒体封闭的一端朝上，筒体开口的一端朝下；

两个腔室按照离地面的距离从上到下分为第一腔室和第二腔室，在第一腔室和第二腔室朝下的一端分别开设排矿口和给矿口；

分选板设置在排矿口处，分选板将排矿口分为第一产品出口和第二产品出口；

第二腔室靠近地面的一侧腔室壁上开设若干充气口，充气设备通过充气口给第二腔室充气。

作为本发明的进一步改进，分选板能够调节其与隔板的距离，分选板靠近隔板则有利于提高泡沫产品的回收率，分选板远离隔板则有利于提高泡沫产品的品位。

作为本发明的进一步改进，筒体在斜立方向与水平方向的夹角为0°～90°。

作为本发明的进一步改进，筒体的径向截面为类梯形状，筒体在轴向方向上呈类圆柱状。

作为本发明的进一步改进，在径向截面上，第一腔室和第二腔室的腔室宽度依次减小，第一腔室腔室宽度是第二腔室腔室宽度的2～3倍，第一腔室腔室宽度是筒体径向高度的1～2倍。

作为本发明的进一步改进，给矿口的前后均设置成喇叭嘴状，两个喇叭嘴的窄口处相连通，给矿口前喇叭嘴扩散角小于给矿口后喇叭嘴扩散角，优选地，给矿口前喇叭嘴扩散角与给矿口后喇叭嘴扩散角的比例为1:3～4。

作为本发明的进一步改进，

第二腔室按照离地面的距离从低到高依次分为分散区、矿化区和分选区；

分散区、矿化区和分选区的充气口孔径依次变小；

分散区、矿化区和分选区的充气口充气压力依次变小；

矿化区充气口气体流量比分散区和分选区的充气口气体流量都要大；

矿化区充气口分布比分散区和分选区的充气口分布都要密集，矿化区充气口分布密集程度沿着矿浆运动方向逐渐降低；

充气口充气压力为150～250kPa；

充气口充气流量范围0.5～1.5m³/m²/min。

本发明还提供一种上述浮选设备的浮选方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将矿浆与浮选药剂进行预先混合，混匀之后从给矿口加压给入；

步骤二、矿浆进入分散区后，通过底部较粗孔径的充气口连续喷射流，喷射压力彼此交替强弱循环；

步骤三、矿浆进入矿化区后，通过底部充气口间歇性脉冲喷射流；

步骤四、矿浆进入分选区后，通过底部充气口均匀、稳定喷射流，使矿浆沿着斜立方向向上运动到达浮选设备顶端之后，分离成泡沫产品和选后底流产品，泡沫产品因密度小在通过分选板后从第一产品出口排出，选后底流产品因密度大在通过分选板后从第二产品出口排出。

作为本发明的进一步改进，步骤四中分选板能够调节其与隔板的距离，分选板靠近隔板则有利于提高泡沫产品的回收率，分选板远离隔板则有利于提高泡沫产品的品位。

作为本发明的进一步改进，该方法包括以下步骤：

步骤一、将固体质量分数为20％～30％的给矿与浮选药剂进行预先混合，混匀之后从给矿口加压给入，流量为10～20L/min；

步骤二、矿浆进入分散区后，通过底部较粗孔径的连续喷射流，喷射压力彼此交替强弱循环，以期产生数量最大化的紊流，实现矿浆的二次充分分散；

步骤三、矿浆进入矿化区后，通过底部的间歇性脉冲喷射流，且喷射流的分布点和喷射压力随着矿浆的运动略微减少、变小，实现间歇性矿化、持续性分层，目的是为了减少脉石夹带现象的产生，分层的速度呈梯度排列，为矿化气泡的富集赢得时间，为脉石的脱落形成通道，促进目的易浮矿物随气泡上移、脉石矿物脱离气泡下沉。第二腔室径向截面上宽下窄的形状也促进上部负压区的产生，加速上述过程的进行；

步骤四、矿浆进入分选区后，此时矿化过程已几近结束，在底部均匀、稳定的气流助力下，使矿浆沿着斜立方向向上运动到达设备顶端之后，泡沫产品因密度小在通过分选板后从第一产品出口排出，选后底流产品因密度大在通过分选板后从第二产品出口排出，从而产生2个产品，即泡沫产品和选后底流。这两个产品是以层流状态通过分选板分别从两个排矿口排出，可作为最终产品或者进入下一步选别作业。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)传统石墨、云母以及含泥高的易浮矿物浮选设备往往采用浮选机或者浮选柱，采用浮选机需要机械强搅拌，造成部件磨损和能耗浪费；采用浮选柱，往往因为在轴向需要足够的分选距离从而导致柱体高、厂房基建增加等。而本发明提出的利用不同气流、不同位点的分散和分选，将改变以前传统的通过机械能间接促进气体与矿物作用或者空间时间上扩展和延长以增加气体与矿物作用机会的理念，变成本发明提出的直接控制气流，使其直接与矿物颗粒发生作用。由从前的间接控制变为直接控制，控制能力增强、控制效果提升，减少间接能耗，提高作用效率；

(2)传统石墨、云母以及含泥高的易浮矿物浮选工艺中，产生矿化气泡以后需要刮板或者提高液面等收集泡沫，均是需要提供额外能量，而本发明提出的浮选设备及运行方法利用重力势能的自然降低顺利排出泡沫，经济又环保；

(3)传统石墨、云母以及含泥高的易浮矿物浮选工艺中，产生泡沫是需要分多次徐徐刮出的，但由于泡沫量大、浓度高、流动性差，往往会出现刮板原地空转的现象，排矿速率很低，甚至出现跑冒滴漏现象；而本发明提出的浮选设备及运行方法是将产生的泡沫作为一个整体一次性排出，排矿速率大大提高；

(4)本发明提出的浮选设备及运行方法直接通过充气的调控实现分散矿浆和生成矿化泡沫的作用，相比于传统工艺中的机械传动作业，在节约各项成本的同时，也能减少噪声污染，改善车间工作环境。

附图说明

图1是本发明浮选设备的轴向剖视图；

图2是本发明浮选设备的A向视图；

图中：

1：隔板；2：分选板；3：第一腔室；5：第二腔室；6：第一产品出口；7：第二产品出口；8：给矿口；9：充气口；10：分散区；11：矿化区；12：分选区。

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，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”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。

还需要说明的是，术语“第一”和“第二”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按照重要性进行排序或者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，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是无线连接，可以是通信协议连接，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

实施例一、一种适用于收集泡沫产品的浮选设备

如图1所示，该浮选设备的轴向剖视图，该浮选设备包括：筒体、隔板1、分选板2和充气设备；筒体的一端开口，筒体的另一端封闭，筒体被隔板分为两个腔室；两个腔室在筒体封闭的一端相通，两个腔室在筒体开口的一端不相通；筒体采用斜立的方式放置，斜立的放置方式可通过支架来实现，Y为水平方向，Z为垂直方向，两个腔室相通的筒体一端朝上，两个腔室均不相通的筒体另一端朝下；两个腔室按照离地面的距离从上到下分为第一腔室3和第二腔室5，在第一腔室3和第二腔室5朝下的一端分别开设排矿口和给矿口8；排矿口又被分选板2分为第一产品出口6和第二产品出口7。第二腔室5靠近地面的一侧腔室壁上开设充气口9，充气设备通过充气口9给第二腔室5充气。

筒体斜立方向与水平方向夹角为0°～90°，原因在于在分选前阶段矿浆能够逆重力场而向上运动，促使未粘附气泡的脉石矿物顺重力场向底部运动，矿化气泡在上部富集；待到设备最高点时，泡沫层完全从矿浆中析出，从而在后续顺重力场漂浮在选后底流的上部和选后底流一起作向下流动；此时泡沫产品与选后底流已分层明显，通过控制分选板2的位置，使泡沫产品和选后底流在出口处分离，从而得到2个产品；

给矿口8的前后均设置成喇叭嘴状，两个喇叭嘴的窄口处相连通，给矿口前喇叭嘴扩散角小于给矿口后喇叭嘴扩散角，给矿口前喇叭嘴扩散角与给矿口后喇叭嘴扩散角的比例为2:7；这将类似文丘里效应有助于实现更好地喷射雾化效果，加强分散作用；在筒体下层沿着矿浆流动方向分为3个区域，分别为分散区10、矿化区11和分选区12；充气口9在第二腔室5靠近地面的一侧腔室壁上以占据菱形或者方形顶点的形式呈面排列铺展；充气口9孔径分散区10最大，矿化区11与分选区12次之；充气口9分布在矿化区10最为密集，且密集程度沿着矿浆运动方向稍有降低；充气压力及气体流量因区域位置不同而不同，分散区10压力最大、矿化区11次之、分选区12再次之，气体流量矿化区11最大、分散区10次之、分选区12再次之，充气压力范围150～250kPa，充气流量范围0.5～1.5m³/m²/min。

如图2所示，从该浮选设备的A向视图可以看出，在径向截面上，第一腔室3和第二腔室5的腔室宽度依次减小，第一腔室3腔室宽度是第二腔室5腔室宽度的2.5倍，第一腔室3腔室宽度是筒体径向高度的1.5倍。这种“上宽下窄”的构造将有利于气泡的分散和矿化气泡的形成，为后续泡沫层的析出创造条件；在第一腔室3的排矿口处有一个用于分离泡沫产品和选后底流的分选板2，分选板2能够调节其与隔板1的距离，分选板2靠近隔板1则有利于提高泡沫产品的回收率，分选板2远离隔板1则有利于提高泡沫产品的品位。

实施例二、一种适用于收集泡沫产品浮选设备的浮选方法

结合图1和图2，该浮选方法，包括以下步骤：

步骤一、将固体质量分数为20％～30％的给矿与浮选药剂进行预先混合，混匀之后从给矿口8加压给入，流量为10～20L/min；

步骤二、矿浆进入分散区10，通过底部较粗孔径的充气口9连续喷射流，喷射压力彼此交替强弱循环，以期产生数量最大化的紊流，实现矿浆的二次充分分散；

步骤三、矿浆进入矿化区11后，通过底部的充气口9间歇性脉冲喷射流，且喷射流的分布点和喷射压力随着矿浆的运动略微减少、变小，实现间歇性矿化、持续性分层，目的是减少脉石夹带现象的产生，分层的速度呈梯度排列，为矿化气泡的富集赢得时间，为脉石的脱落形成通道，促进目的易浮矿物随气泡上移、脉石矿物脱离气泡下沉；第二腔室5径向截面上宽下窄的形状也促进上部负压区的产生，加速上述过程的进行；

步骤四、矿浆进入分选区12后，此时矿化过程已几近结束，在底部充气口9均匀、稳定的气流助力下，使矿浆沿着斜立方向向上运动到达设备顶端之后，泡沫产品因密度小在通过分选板2后从第一产品出口6排出，选后底流产品因密度大在通过分选板2后从第二产品出口7排出，从而产生2个产品，即泡沫产品和选后底流。这两个产品是以层流状态通过分选板2分别从第一排矿口6和第二排矿口7排出，可作为最终产品或者进入下一步选别作业。

实施例三、对石墨矿浆进行浮选

结合图1和图2，采用粒度为-0.15mm含量占70％的石墨矿浆(固体质量分数30％)作为本发明浮选设备的给矿，运行方法如下所述：

步骤一、将上述石墨矿浆与100g/t捕收剂、50g/t起泡剂(g/t对给矿中固体重量计)在搅拌桶进行预先混合20min，混匀之后从给矿口8加压给入，流量为15L/min；

步骤二、矿浆进入分散区10，通过底部较粗孔径的充气口9连续喷射流，喷射压力彼此交替强弱循环，以期产生数量最大化的紊流，实现矿浆的二次充分分散；

步骤三、矿浆进入矿化区11后，通过底部的充气口9间歇性脉冲喷射流，且喷射流的分布点和喷射压力随着矿浆的运动略微减少、变小，实现间歇性矿化、持续性分层，促进石墨矿物随气泡上移、脉石矿物(硅酸盐等)脱离气泡下沉。第二腔室5径向截面上宽下窄的形状也促进上部负压区的产生，加速上述过程的进行；

步骤四、矿浆进入分选区12后，此时矿化过程已几近结束，在底部充气口9均匀、稳定的气流助力下，使矿浆沿着斜立方向向上运动到达设备顶端之后，泡沫产品因密度小在通过分选板2后从第一产品出口6排出，选后底流产品因密度大在通过分选板2后从第二产品出口7排出，从而产生2个产品，即石墨泡沫产品和选后底流，这两个产品是以层流状态通过分选板2分别从两个排矿口排出，可作为最终产品或者进入下一步选别作业。

结论：

上述具体实施例的有益效果为：

(1)传统石墨、云母以及含泥高的易浮矿物浮选设备往往采用浮选机或者浮选柱，采用浮选机需要机械强搅拌，造成部件磨损和能耗浪费；采用浮选柱，往往因为在轴向需要足够的分选距离从而导致柱体高、厂房基建增加等。而本发明提出的利用不同气流、不同位点的分散和分选，将改变以前传统的通过机械能间接促进气体与矿物作用或者空间时间上扩展和延长以增加气体与矿物作用机会的理念，变成本发明提出的直接控制气流，使其直接与矿物颗粒发生作用。由从前的间接控制变为直接控制，控制能力增强、控制效果提升，减少间接能耗，提高作用效率；

(2)传统石墨、云母以及含泥高的易浮矿物浮选工艺中，产生矿化气泡以后需要刮板或者提高液面等收集泡沫，均是需要提供额外能量，而本发明提出的浮选设备及运行方法利用重力势能的自然降低顺利排出泡沫，经济又环保；

(3)传统石墨、云母以及含泥高的易浮矿物浮选工艺中，产生泡沫是需要分多次徐徐刮出的，但由于泡沫量大、浓度高、流动性差，往往会出现刮板原地空转的现象，排矿速率很低，甚至出现跑冒滴漏现象；而本发明提出的浮选设备及运行方法是将产生的泡沫作为一个整体一次性排出，排矿速率大大提高；

(4)本发明提出的浮选设备及运行方法直接通过充气的调控实现分散矿浆和生成矿化泡沫的作用，相比于传统工艺中的机械传动作业，在节约各项成本的同时，也能减少噪声污染，改善车间工作环境。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于收集泡沫产品的浮选设备，其特征在于，所述浮选设备包括：筒体、隔板、分选板和充气设备；所述筒体的一端开口，所述筒体的另一端封闭，所述筒体被隔板分为两个腔室；所述两个腔室在所述筒体封闭的一端相通，所述两个腔室在所述筒体开口的一端不相通；

所述筒体采用斜立的方式放置，所述筒体封闭的一端朝上，所述筒体开口的一端朝下；

所述两个腔室按照离地面的距离从上到下分为第一腔室和第二腔室，在所述第一腔室和第二腔室朝下的一端分别开设排矿口和给矿口；

所述分选板设置在所述排矿口处，所述分选板将所述排矿口分为第一产品出口和第二产品出口；

所述第二腔室靠近地面的一侧腔室壁上开设若干充气口，所述充气设备通过所述充气口给所述第二腔室充气。

2.根据权利要求1所述浮选设备，其特征在于，所述筒体在斜立方向与水平方向的夹角为0°～90°。

3.根据权利要求1所述浮选设备，其特征在于，所述筒体的径向截面为类梯形状，所述筒体在轴向方向上呈类圆柱状。

4.根据权利要求1所述浮选设备，其特征在于，在径向截面上，所述第一腔室和第二腔室的腔室宽度依次减小，所述第一腔室腔室宽度是所述第二腔室腔室宽度的2～3倍，所述第一腔室腔室宽度是所述筒体径向高度的1～2倍。

5.根据权利要求1所述浮选设备，其特征在于，所述给矿口的前后均设置成喇叭嘴状，两个所述喇叭嘴的窄口处相连通，所述给矿口前喇叭嘴扩散角小于所述给矿口后喇叭嘴扩散角。

6.根据权利要求1所述浮选设备，其特征在于，所述第二腔室按照离地面的距离从低到高依次分为分散区、矿化区和分选区；

所述分散区、矿化区和分选区的充气口孔径依次变小；

所述分散区、矿化区和分选区的充气口充气压力依次变小；

所述矿化区充气口气体流量比所述分散区和分选区的充气口气体流量都要大；

所述矿化区充气口分布比所述分散区和分选区的充气口分布都要密集，所述矿化区充气口分布密集程度沿着矿浆运动方向逐渐降低；

所述充气口充气压力为150～250kPa；

所述充气口充气流量范围0.5～1.5m³/m²/min。

7.如权利要求1-6任一项所述浮选设备的浮选方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、将矿浆与浮选药剂进行预先混合，混匀之后从所述给矿口加压给入；

步骤二、所述矿浆进入所述分散区后，通过底部充气口连续喷射流，喷射压力彼此交替强弱循环；

步骤三、所述矿浆进入所述矿化区后，通过底部充气口间歇性脉冲喷射流；

步骤四、所述矿浆进入所述分选区后，通过底部充气口均匀、稳定喷射流，使所述矿浆沿着斜立方向向上运动到达所述浮选设备顶端之后，分离成泡沫产品和选后底流产品，所述泡沫产品因密度小在通过所述分选板后从第一产品出口排出，所述选后底流产品因密度大在通过所述分选板后从第二产品出口排出。

8.根据权利要求7所述浮选方法，其特征在于，所述步骤一中所述矿浆的固体质量分数为20％～30％，所述矿浆从给矿口加压给入的流量为10～20L/min。

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