CN114950744A - 一种浮选用定子转子系统 - Google Patents
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Abstract
一种浮选用定子转子系统，包括进浆管、定子和转子，所述定子内设有搅拌腔，所述搅拌腔的顶部设有连接管，所述搅拌腔的侧面设有出浆口，所述转子设置在定子的搅拌腔内、并且固定在转轴上，所述搅拌腔通过连接管与进浆管底部出口连接，所述进浆管的顶部进浆口与文丘里管出口连接，所述转轴设置在进浆管内，并且与进浆管的中心轴同轴布设；所述进浆管从进浆口到出口依次包括同轴布设的混合段、变径段和混气段，所述混气段直径小于混合段，所述混合段通过倒锥形的变径段与混气段连接，所述进浆管在混气段上安装有与混气段连通的进气管，所述进气管与混气段连接位置的高度高于矿浆液面。本发明可实现微细粒矿物的快速、高效浮选。
Description
技术领域
本发明涉及一种浮选用定子转子系统。
背景技术
由于现有富矿和粗嵌布粒度的矿产资源日益匮乏，一方面，对细颗粒特别是微细粒氧化矿物的回收和利用需求越来越大，例如钨资源在采矿、破碎的过程中产生大量细颗粒，使得回收难度大，如尾矿、废渣具有入选矿物的细粒度、低品位、高氧化性和含泥量高等特点，也对微细粒浮选技术提出了需求。另一方面，随着资源的匮乏，节能降耗、提高资源利用率越来越受到人们的关注。微细粒矿物的回收，无论是对缓解我国资源短缺的压力，满足我国经济建设对资源的需求，还是对实现全球经济的可持续发展，都具有重要的意义。
矿物浮选过程中，矿物的粒度能够在很大的程度上影响浮选指标。研究表明，泡沫浮选的最佳粒度范围在5-75μm的范围内，在实际浮选过程中，15-150μm的矿物颗粒能够在浮选过程中得到较好的效果，各种研究结果表明：锡石、黑钨矿、重晶石、萤石、石英等矿物的浮选粒度界限分别为3-20μm、20-50μm、10-30μm、10-90μm、9-50μm。超出最佳粒度范围时，不论硫化矿浮选还是氧化矿浮选指标均明显恶化。微细粒浮选则是对低于最佳浮选粒度范围下限的矿物颗粒进行浮选，一系列的研究表明，微细粒的浮选相对于常规粒径颗粒的浮选，效果有明显的下降。
矿物浮选过程中必然要解决矿物颗粒的矿化问题，有研究表明，微细粒在浮选过程中浮选效果较常规粒度矿物颗粒恶化的原因是颗粒与气泡的低碰撞效率，而粗颗粒在浮选过程中则因为高的脱落概率导致回收率明显下降，因此这两种情况矿物颗粒的浮选需要满足不同的流体力学和物理化学条件，对微细粒来说，深入理解颗粒与气泡的碰撞行为是提高微细粒浮选效果的关键。微细粒具有体积小、质量小的特点，微细粒在与气泡相遇时惯性力难以对抗流体的粘性力作用，此时颗粒往往跟随流体的流线在气泡周围产生绕流，造成微细粒矿物难以与气泡碰撞，更难以稳定黏附在气泡上。另一方面，微细粒矿物成功矿化后，颗粒-气泡聚合体相对于为矿化的颗粒来说密度差异较小，更需要静态的环境实现分离，而这又与强紊流的矿化环境相矛盾。
针对以上微细粒浮选过程中存在的问题，国内外研究者开展了大量的研究工作，研究表明微细粒的矿化最有效的方法就是增大流体的湍流动能耗散率，这就要求针对微细粒的浮选设备在矿化时要能达到较高的湍流动能耗散率；同时要做到在矿化过程中限制最大涡的尺寸以发挥粘性力的作用，而流场内的湍流最大涡的尺寸受到浮选设备几何尺寸的限制，这表明微细粒浮选设备的矿化过程需要在一个较小尺寸的空间完成，浮选设备满足高湍流耗散率和小尺度矿化才能最大化地强化微细粒的浮选。对于分离过程，浮选设备需要提供一个与矿化时完全不同的静态环境，这就要求微细粒浮选设备对矿化和浮选分离两个过程进行分割。
发明内容
本发明解决了现有技术的不足提供一种提高微细粒矿物浮选效果、提高浮选速率的浮选用定子转子系统。
为实现上述目的，本发明首先提出了一种浮选用定子转子系统，包括进浆管、定子和转子，所述定子内设有搅拌腔，所述搅拌腔的顶部设有连接管，所述搅拌腔的侧面设有出浆口，所述转子设置在定子的搅拌腔内、并且固定在转轴上，所述搅拌腔通过连接管与进浆管底部出口连接，所述进浆管的顶部进浆口与文丘里管出口连接，所述转轴设置在进浆管内，并且与进浆管的中心轴同轴布设；
所述进浆管从进浆口到出口依次包括同轴布设的混合段、变径段和混气段，所述混气段直径小于混合段，所述混合段通过倒锥形的变径段与混气段连接，所述进浆管在混气段上安装有与混气段连通的进气管，所述进气管与混气段连接位置的高度高于矿浆液面。
采用上述结构，矿浆经过文丘里管后吸入空气，形成三相混合流体进入本装置的进浆管，三相混合流体首先进入混合段内，在混合段进一步混合后，通过变径段进入混气段，此时由于变径段的管径逐渐变小，使得三相混合流体压力能转变为动能，流体压力减小，同时在转子的高速旋转加上定子的导流作用下，转子的中心部分产生负压，进一步拉大了混合段和混气段之间的压力差，同时三相混合流体进入混气段后，从进气管引入的空气被转子高速剪切后被分割成小气泡，此时可以使三相混合流体中的微气泡-颗粒聚合体黏附在尺寸较大的气泡之上，提高微细粒矿物的浮选效率，当三相混合流体从定子的出浆口排出后，三相混合流体压力减小，气泡会在矿浆表面析出，此时气泡直接在矿浆表面形成，从而利于微细粒矿物吸附在气泡表面，实现微细粒矿物的快速、高效浮选。
本实施方式中，所述搅拌腔的出浆口沿转轴径向布设，所述出浆口内设有格栅。定子的出浆口沿轴径向布设，可以使转子在旋转时甩出的流体被径向导流，径向导流一方面使得转子在中心处产生负压，另一方面可以削弱大尺度漩涡，削弱大尺度漩涡使后续的流体环境更为静态，从而提高浮选的效果。
本实施方式中，所述定子顶部的连接管为圆锥形，连接管顶部进口直径与混气段直径相匹配、底部出口直径大于顶部直径。连接管为圆锥形结构可防止矿浆淤积在连接管内。
本实施方式中，所述连接管在圆锥形的锥面以及搅拌腔的顶面上以转轴为中心对称均布设有多个浆液循环孔。通过浆液循环孔能实现外部矿浆的循环搅动。
本实施方式中，所述转子包括套筒、叶片和挡板，所述套筒上、以套筒中心为对称轴均匀固定有多个叶片，优选叶片为八扇，所述叶片沿轴向布设、沿径向延伸，所述挡板也固定在套筒上，所述挡板将叶片所在区域分隔为上下两个独立部分，所述套筒同轴套装固定在所述转轴上，套筒用于将叶片轴向定位，挡板可以更好地让矿浆径向导流。
本实施方式中，所述叶片中部的宽度大于两端的宽度。这样叶片在旋转时，使得叶片甩出的矿浆的更靠近叶片中心平面，与挡板配合更好的实现矿浆的径向导流。
本实施方式中，所述转轴安装在顶部轴承和底部轴承之间，所述顶部轴承固定在进浆管的顶部，所述底部轴承固定在下部支架上。
本实施方式中，所述进浆管在混合段内还设有叶轮，所述叶轮固定在转轴上。进浆管内设有叶轮有利于流体进一步混合，叶轮与转子配合，在叶轮的强剪切以及转子的引流作用下，产生剪切离心作用并近一步混合完成预矿化。
本实施方式中，所述转子转速为2000～3000r/min。
综上所述，本发明能实现微细粒矿物的快速、高效浮选。矿浆经过文丘里管后吸入空气，形成三相混合流体进入本装置的进浆管，三相混合流体首先进入混合段内，在混合段进一步混合后，通过变径段进入混气段，此时由于变径段的管径逐渐变小，使得三相混合流体运动加速，同时在转子的高速旋转加上定子的导流作用下，转子的中心部分产生负压，进一步拉大了混合段和混气段之间的压力差，强化流体的加速运动。当三相混合流体从定子的出浆口排出后，三相混合流体压力减小，气泡会矿浆表面析出并直接在矿浆表面成核生长，从而利于微细粒矿物吸附在气泡表面。与此同时，从进气管引入的空气被转子高速剪切后被分割成小气泡，此时可以使三相混合流体中的微气泡-颗粒聚合体黏附在尺寸较大的小气泡之上，提高微细粒矿物的浮选效率，实现微细粒矿物的快速、高效浮选。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明混合段、变径段和混气段的结构示意图；
图3是本发明定子的结构示意图；
图4是本发明转子的正视图；
图5是本发明转子的俯视图。
附图标号说明：1、进浆管；11、进浆口；12、进气管；13、定子；14、转子；15、混合段；16、变径段；17、混气段；2、转轴；21、叶轮；3、顶部轴承；4、底部轴承；5、下部支架；131、连接管；132、浆液循环孔；133、搅拌腔；134、格栅结构；135、出浆口；141、套筒；142、叶片；143、挡板。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动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。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1至5所示，本发明提出一种浮选用定子转子系统，包括进浆管1、定子13和转子14，所述定子13内设有搅拌腔133，所述搅拌腔133的顶部设有圆锥形的连接管131，所述连接管131在圆锥形的锥面以及搅拌腔133的顶面上以转轴2为中心对称均布设有多个浆液循环孔132，所述搅拌腔133的侧面设有出浆口135，所述转子14设置在定子13的搅拌腔133内、并且固定在转轴2上，
所述搅拌腔133通过连接管131与进浆管1底部出口连接，所述进浆管1的顶部进浆口11与文丘里管出口连接，所述转轴2设置在进浆管1内，并且与进浆管1的中心轴同轴布设，所述转轴2安装在顶部轴承3和底部轴承4之间，所述顶部轴承3固定在进浆管1的顶部，所述底部轴承4固定在下部支架5上，所述转子14包括套筒141、叶片142和挡板143，所述套筒141上、以套筒141中心为对称轴均匀固定有多个叶片142，优选叶片142为八扇，所述叶片142沿轴向布设、沿径向延伸，所述挡板143也固定在套筒141上，所述挡板143将叶片142所在区域分隔为上下两个独立部分，所述套筒141同轴套装固定在所述转轴2上，所述叶片中部的宽度大于两端的宽度；
所述进浆管1从进浆口11到出口依次包括同轴布设的混合段15、变径段16和混气段17，所述混气段17直径小于混合段15，所述混合段15通过倒锥形的变径段16与混气段17连接，所述进浆管1在混气段17上安装有与混气段17连通的进气管12，所述进气管12与混气段17连接位置的高度高于矿浆液面。
本实施例中，所述进浆管1在混合段15内还设有叶轮21，所述叶轮21固定在转轴2上，所述搅拌腔133的出浆口135沿转轴2径向布，所述搅拌腔133的出浆口135由以转轴2为中心对称布设在定子内的18个挡片组成的格栅结构134构成。
本实施例中，所述转子转速为2000～3000r/min。
使用时，只需将本装置安装在浮选分离设备的槽体之内，并保证本装置的转轴中心轴线与槽体轴线重合即可。
实施例1
浮选微细粒钼矿，其原矿品位为0.0357，取5L现场已调浆的矿浆，通过蠕动泵从进浆口给入本装置中，矿浆预矿化完成并全部给入后，打开进气口，自吸气浮选5min后取精矿和尾矿进行化验，所得精矿品位0.29，尾矿品位0.0029，回收率达到92.8％；同一批矿样用实验室浮选机进行浮选，所得精矿品位0.55，尾矿品位0.0048，回收率为87.32％。
实施例2
浮选微细粒钨矿，其原矿品位为0.328，取5L现场已调浆的矿浆，通过蠕动泵从进浆口给入浮选设备当中，矿浆预矿化完成并全部给入后，打开进气口，自吸气浮选5min后取精矿和尾矿进行化验，所得精矿品位1.087，尾矿品位0.081，回收率达到81.37％；同一批矿样用实验室浮选机进行浮选，所得精矿品位1.108，尾矿品位0.137，回收率为66.45％。
通过上述实施例1、2可见，本申请对于微细粒矿物浮选分离效率大大高于现有技术。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种浮选用定子转子系统，其特征在于，包括进浆管(1)、定子(13)和转子(14)，所述定子(13)内设有搅拌腔(133)，所述搅拌腔(133)的顶部设有连接管(131)，所述搅拌腔(133)的侧面设有出浆口(135)，所述转子(14)设置在定子(13)的搅拌腔(133)内、并且固定在转轴(2)上，所述搅拌腔(133)通过连接管(131)与进浆管(1)底部出口连接，所述进浆管(1)的顶部进浆口(11)与文丘里管出口连接，所述转轴(2)设置在进浆管(1)内，并且与进浆管(1)的中心轴同轴布设；
所述进浆管(1)从进浆口(11)到出口依次包括同轴布设的混合段(15)、变径段(16)和混气段(17)，所述混气段(17)直径小于混合段(15)，所述混合段(15)通过倒锥形的变径段(16)与混气段(17)连接，所述进浆管(1)在混气段(17)上安装有与混气段(17)连通的进气管(12)，所述进气管(12)与混气段(17)连接位置的高度高于矿浆液面。
2.如权利要求1所述的浮选用定子转子系统，其特征在于，所述搅拌腔(133)的出浆口(135)沿转轴(2)径向布设，所述出浆口(135)内设有格栅(134)。
3.如权利要求2所述的浮选用定子转子系统，其特征在于，所述定子(13)顶部的连接管(131)为圆锥形，连接管(131)顶部进口直径与混气段(17)直径相匹配、底部出口直径大于顶部直径。
4.如权利要求3所述的浮选用定子转子系统，其特征在于，所述连接管(131)在圆锥形的锥面以及搅拌腔(133)的顶面上以转轴(2)为中心对称均布设有多个浆液循环孔(132)。
5.如权利要求1所述的浮选用定子转子系统，其特征在于，所述转子(14)包括套筒(141)、叶片(142)和挡板(143)，所述套筒(141)上、以套筒(141)中心为对称轴均匀固定有多个叶片(142)，所述叶片(142)沿轴向布设、沿径向延伸，所述挡板(143)也固定在套筒(141)上，所述挡板(143)将叶片(142)所在区域分隔为上下两个独立部分，所述套筒(141)同轴套装固定在所述转轴(2)上。
6.如权利要求5所述的浮选用定子转子系统，其特征在于，所述叶片中部的宽度大于两端的宽度。
7.如权利要求1所述的浮选用定子转子系统，其特征在于，所述转轴(2)安装在顶部轴承(3)和底部轴承(4)之间，所述顶部轴承(3)固定在进浆管(1)的顶部，所述底部轴承(4)固定在下部支架(5)上。
8.如权利要求1至7任意一项所述的浮选用定子转子系统，其特征在于，所述进浆管(1)在混合段(15)内还设有叶轮(21)，所述叶轮(21)固定在转轴(2)上。
9.如权利要求8所述的浮选用定子转子系统，其特征在于，所述转子(14)转速为2000～3000r/min。
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