CN115445787A - 一种宽粒级颗粒流态化浮选装置及浮选方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宽粒级颗粒流态化浮选装置及浮选方法，属于矿物分选技术领域，解决了现有技术中流态化浮选适用分选粒级过窄、全粒级颗粒回收效率过低的问题。本发明包括水力旋流器、微泡发生器、流体分布器和浮选柱体，所述水力旋流器和微泡发生器均位于所述浮选柱体的外侧，所述流体分布器位于所述浮选柱体的底部，所述微泡发生器与所述流体分布器连通，所述水力旋流器的底流口与所述浮选柱体的入料口连通，所述水力旋流器的溢流口与所述微泡发生器的入料口连通。本发明在一台设备中分别构建了适于细粒矿化的高紊流环境及适于粗粒回收的低湍流耗散流场，并对相应粒级物料进行分点给料，实现了宽粒级物料全粒级高效分选。

Description

一种宽粒级颗粒流态化浮选装置及浮选方法

技术领域

本发明涉及矿物分选技术领域，尤其涉及一种宽粒级颗粒流态化浮选装置及浮选方法。

背景技术

矿石是提供国家工业运行及国民经济发展所需各类金属、非金属材料的基本原料，矿石资源的高效利用对于我国可持续发展具有重大意义。原矿中目的组分的选择性分选富集是矿石后续加工利用的基本前提，受限于大部分矿石颗粒中有价组分嵌布特性，浮选成为现今矿石分选运用最广泛且最有效手段之一。

传统浮选技术多为微细粒浮选，颗粒入浮粒度多为几十至百微米级，这主要是矿石传统浮选技术可浮粒度上限过低所致。浮选工序所需的过细入浮粒级加大了选前原矿解离工序压力，造成矿石分选工艺整体能耗过高；同时原矿中脉石过磨也易引起浮选细泥夹带，造成精矿污染问题。近年来，优质原矿资源的消耗日增，新开采矿石整体呈现“贫、细、杂”特点，进一步加剧了浮选过程的高能耗、低效率现象。

粗粒浮选技术是缓解上述问题的有效途径。通过粗粒浮选技术，对粗粒脉石进行预先脱除，减少脉石过磨现象，可有力减少解离过程能耗及微细粒脉石污染问题。多种粗粒浮选技术及装备中，流态化浮选通过在浮选环境中引入均匀上升水流，构建了低湍流耗散流场，对粗粒浮选回收更为有利，成为现今潜力最大的粗粒浮选技术。然而，为实现粗粒回收率提升，流态化浮选宽粒级入料颗粒均在低湍流耗散流场采用逆流碰撞技术实现气泡矿化，微细粒碰撞效率过低，而为避免细粒级中有价组分损失，流态化浮选上升水流环境对细粒级颗粒几乎无分选效果，由此造成设备适用分选粒级过窄，精矿中细粒脉石过多等问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种宽粒级颗粒流态化浮选装置及浮选方法，用以解决现有粗粒流态化浮选技术适用分选粒级过窄、全粒级分选效率偏低的问题。

一方面，本发明提供了一种宽粒级颗粒流态化浮选装置，包括水力旋流器、微泡发生器、流体分布器和浮选柱体，所述水力旋流器和微泡发生器均位于所述浮选柱体的外侧，所述流体分布器位于所述浮选柱体的底部，所述微泡发生器与所述流体分布器连通，所述水力旋流器的底流口与所述浮选柱体的入料口连通，所述水力旋流器的溢流口与所述微泡发生器的入料口连通。

进一步地，还包括粗粒入料管，所述粗粒入料管的一端位于所述浮选柱体的外部，并与所述水力旋流器的底流口连通，另一端伸入所述浮选柱体内。

进一步地，还包括粗粒入料分配器，所述粗粒入料分配器与所述粗粒入料管伸入所述浮选柱体的一端连接。

进一步地，还包括设于所述浮选柱体的上端的精矿溢流槽，所述水力旋流器悬挂在所述精矿溢流槽的外侧。

进一步地，还包括尾矿脱水锥和尾矿排料管，所述尾矿脱水锥设于所述流体分布器的下方，并与所述浮选柱体同心设置。

进一步地，还包括与所述浮选柱体同心的尾矿排料管，所述尾矿排料管设于所述尾矿脱水锥的底部。

进一步地，还包括位于所述浮选柱体的正上方的喷淋水构件。

进一步地，所述喷淋水构件包括交叉水管和多个环形水管，所述交叉水管与所述环形水管连通，环形水管上均布有喷淋孔。

进一步地，多个所述环形水管同心设置，所述交叉水管呈“十”字型。

另一方面，本发明提供了一种宽粒级颗粒流态化浮选方法，采用上述宽粒级颗粒流态化浮选装置，步骤包括：

步骤1：通过微泡发生器向浮选柱体内注入流化水及微泡，形成低紊流浮选环境；

步骤2：待浮选柱体内充满流化水后，向浮选柱体内注入宽粒级入料颗粒不同粒级组分；

步骤3：颗粒气泡团聚体及细粒脉石颗粒上浮至中矿槽顶端，泡沫层对上浮颗粒进行二次分级分选。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)本发明通过分点给料及关键结构设计，实现在一台设备中分别构建了适于细粒矿化的高紊流环境及适于粗粒回收的低湍流耗散流场，并对相应粒级物料进行分点给料，实现了宽粒级物料全粒级高效分选。

(2)本发明通过外挂水力分级旋流器分级，实现对入浮颗粒中细粒级与粗粒级提前分级，为不同粒级物料分点给料提供了前提；细粒级(-300μm)的给料点调整为微泡发生器，借助微泡发生器内极高的紊流环境提升细粒级颗粒与气泡间碰撞概率，有效解决了传统流态化浮选细粒级矿化难问题；粗粒(300-1000μm)采用给矿管给入柱体内，浮选柱内通过微泡发生器向浮选柱内引入大量流态化所需微泡群，同时借助流体分布器构建了低流体扰动、高微泡含量的浮选流场环境，有效抑制了流场湍流耗散更有利于粗粒矿物流态化浮选回收。

(3)本发明的流体分布器为单个环形水箱及一组互相平行设置流体分布板的组合结构，相对于多个同心环形流体分布板结构，该结构简单易于加工成型，流体分布均与，利于粗颗粒的浮选回收。

(4)本发明通过设备厚泡沫层特性及中矿槽结构设计，实现浮选柱中矿产品单独排出。设备具备与传统流态化浮选柱相比明显更厚的泡沫层，通过厚泡沫层及喷淋水装置对浮选柱上升流夹带的颗粒气泡团聚体及细粒脉石颗粒进行二次分选分级，细粒精矿进入泡沫层并最终精矿溢流槽排出，细粒精矿颗粒气絮体及细粒脉石则被阻碍，停留于矿浆相内，最终随中矿槽排出。

(5)本发明借助筛网旋流器组对中矿槽排出矿浆进行分级，实现了对产品中细粒脉石的脱除，同时筛网旋流器设备特性也有力避免了黏附于气泡的粗粒疏水颗粒进入旋流器溢流。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为具体实施例的宽粒级流态化浮选装置的结构示意图；

图2为具体实施例的流体分布器的结构示意图；

图3为具体实施例的图2的A-A剖视示意图；

图4为具体实施例的图3的B-B剖视示意图；

图5为具体实施例的喷淋水构件的结构示意图；

图6为具体实施例的浮选柱体和中矿槽结构示意图；

图7为具体实施例的图6的俯视图。

附图标记：

1-水力旋流器；2-微泡发生器；3-流体分布器；4-浮选柱体；5-精矿溢流槽；6-粗粒入料管；7-粗粒入料分配器；8-环形水箱；9-流体分布盒；10-矿浆输送管；11-稳流板；12-中矿槽；13-筛网旋流器；14-喷淋水构件；15-交叉水管；16-环形水管；17-尾矿脱水锥；18-尾矿排料管。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种宽粒级颗粒流态化浮选装置(以下简称流态化浮选装置)，包括水力旋流器1、微泡发生器2、流体分布器3和浮选柱体4，水力旋流器1和微泡发生器2均位于浮选柱体4的外侧，流体分布器3位于浮选柱体4的底部，微泡发生器2与流体分布器3连通，水力旋流器1的底流口与浮选柱体4的入料口连通，水力旋流器1的溢流口与微泡发生器2的入料口连通。

与现有技术相比，本实施例提供的流态化浮选装置，水力旋流器对宽粒级颗粒进行预先分级，为流态化浮选装置分选给料提供前提；微泡发生器为含细粒颗粒矿浆引入大量矿浆且具备高紊流流场环境，有效提升了细颗粒气泡间碰撞概率，更有利于细粒回收；含大量微泡的气液固三相矿浆通过流体分布器进入浮选柱内部，形成了均匀的上升水流实现了低流体扰动、高微泡含量的浮选流场环境的创造，有力减少了粗粒脱附概率实现了粗粒高效回收；通过高、低紊流浮选环境的分区构建，以及细粒、粗粒入浮颗粒的分点给料，实现了宽粒级颗粒全粒级高效分选回收。

考虑到细粒精矿的回收，如图1所示，流态化浮选装置还包括精矿溢流槽5，精矿溢流槽5设于浮选柱体4的上端，水力旋流器1悬挂在精矿溢流槽5的外侧。

为了便于向浮选柱体4内注料，如图1所示，流态化浮选装置还包括粗粒入料管6，粗粒入料管6的一端位于浮选柱体4的外部，另一端伸入浮选柱体4内。

优选地，粗粒入料管6位于浮选柱体4轴心处。

为了便于粗粒入料在浮选柱体4内的均匀分配，如图1所示，流态化浮选装置还包括粗粒入料分配器7，粗粒入料分配器7与粗粒入料管6伸入浮选柱体4的一端连接。

本实施例中，水力旋流器1的溢流口通过管路与微泡发生器2的入料口连通，水力旋流器1的底流口通过管路与粗粒入料管6连通，水力旋流器底流矿浆通过管路进入粗粒入料管6，通过粗粒入料分配器7向浮选柱体4内均匀给入。

如图2、图3和图4所示，流体分布器3包括环形水箱8和流体分布盒9，环形水箱8与浮选柱体4同心设置，浮选柱体4的直径不小于环形水箱8的内圈直径，且不大于环形水箱8的外圈直径。流体分布盒9设于环形水箱8的内环中，且流体分布盒9的两端与环形水箱8连通。环形水箱8的内圈中均布有多个第流体分布盒9，多个流体分布盒9平行设置。

需要说明的是，流体分布盒9为矩形筒状结构，两端与环形水箱8的内圈壁连接，流体分布盒9垂直于环形水箱8的轴心的侧壁上均布有通孔。

考虑到含大量微泡硫化水的输入，如图2和图3所示，流体分布器3还包括矿浆输送管10，矿浆输送管10设有两个，且与微泡发生器2通过管路连通。优选地，矿浆输送管10为直管。两个矿浆输送管在环形水箱8的外环壁上沿环形水箱8的直径方向对称布置，且垂直于流体分布盒9。矿浆输送管10的一端与环形水箱8连通，另一端与微泡发生器2连通。

值得注意的是，流体分布器3为单个环形水箱及多个相互平行的流体分布盒组成，相对于多个环形水箱构成的流体分布器而言，该结构简单易于加工成型，多个环形水箱构成的流体分布器制造困难且易导致外侧环形水箱的水量明显高于内侧的环形水箱，造成流体分布不均，不利于粗颗粒的浮选回收。

为了降低浮选柱体4内的湍流耗散，如图1所示，流态化浮选装置还包括稳流板11，稳流板11设于浮选柱体4内，且位于流体分布器3的上方。优选地，稳流板11设有3个，3个稳流板11等间距水平设置。

考虑到细粒尾矿和粗粒精矿的回收，如图1和图6所示，流态化浮选装置还包括中矿槽12和筛网旋流器13，中矿槽12位于浮选柱体4中部，且位于稳流板11的上方，中矿槽12上部紧邻浮选柱体4内部泡沫层，下部则为分选区。如图7所示，中矿槽12的底部设有多个中矿排出槽，优选4个。筛网旋流器13悬挂于中矿槽12的外侧，筛网旋流器13的数量与中矿排出槽相等，各中矿排出槽通过管路与对应筛网旋流器13的入料口连通。

本实施例中，借助筛网旋流器组对中矿槽排出矿浆进行分级，实现了对产品中细粒脉石的脱除，同时筛网旋流器设备特性也有力避免了黏附于气泡的粗粒疏水颗粒进入旋流器溢流。

如图5所示，流态化浮选装置还包括喷淋水构件14，喷淋水构件14位于浮选柱体4的正上方，具体包括交叉水管15和环形水管16，多个环形水管16同心设置，交叉水管15与环形水管16连通，交叉水管15呈“十”字型，环形水管16上均布有喷淋孔。

考虑到粗粒尾矿产品的回收，如图1所示，流态化浮选装置还包括尾矿脱水锥17和尾矿排料管18，尾矿脱水锥17设于流体分布器3的下方，并与浮选柱体4同心设置，尾矿排料管18设于尾矿脱水锥17的底部，以便浮选柱体4中下沉的粗粒尾矿在尾矿脱水锥17处脱水后从尾矿排料管18中排出，获得粗粒尾矿产品。

实施例2

本发明的另一个具体实施例，如图1-图7所示，公开了一种宽粒级颗粒流态化浮选方法，采用实施例1的宽粒级颗粒流态化浮选装置，步骤包括：

步骤1：通过微泡发生器2向浮选柱体4内注入流化水及微泡，形成低紊流浮选环境。

将含起泡剂的流化水注入微泡发生器2，微泡发生器2内文丘利管结构吸入空气，并通过强剪切作用形成大量微泡，大量微泡与流化水充分混合，随后通过矿浆输送管10进入环形水箱8中，通过流体分布盒9形成高微泡含量的上升水流进入浮选柱体4内，同时浮选柱体4内稳流板11进一步降低了湍流耗散，在浮选柱体4内形成了适于粗粒浮选回收的低紊流环境。

步骤2：待浮选柱体4内充满流化水后，通过不同结构向浮选柱体4内注入宽粒级入料颗粒不同粒级组分。

待浮选柱体4内充满流化水后，对宽粒级浮选入料进行分点给料。宽粒级浮选入料先注入悬挂于精矿溢流槽5外侧的水力旋流器1进行分级，溢流矿浆中主要为细粒级颗粒(-300μm)，底流中主要为粗粒级颗粒(+300μm)。水力旋流器溢流注入微泡发生器2，微泡发生器2内文丘利管结构吸入空气并形成了大量微泡，同时微泡发生器2内极高的紊流环境提升了矿浆中细粒级颗粒与气泡间碰撞概率，特别是微细粒(-45μm)气泡间碰撞概率，含目的组分的疏水颗粒与气泡发生粘附形成矿化气泡。

含流化水、微泡(含部分矿化气泡)及部分细粒级颗粒(-300μm)的矿化作用后矿浆流通过矿浆输送管10进入环形水箱8，进入流体分布盒9，并在流体分布盒9作用下形成均匀的气液固三相上升流，微泡及颗粒在上升水流作用下进入浮选柱体4内。稳定黏附于矿化气泡表面的细粒(-300μm)在上升水流与气泡浮力对气泡团聚体的联合作用下继续上浮；未与气泡发生粘附疏水细粒颗粒(-300μm)则下沉，再次与上升的气泡发生逆流碰撞，形成颗粒气泡团聚体。

水力旋流器底流矿浆注入粗粒入料管6，通过粗粒入料分配器7向浮选柱体4内均匀给入粗粒级颗粒(300-1000μm)。粗颗粒随矿浆下沉，在逆流矿化区与上升的气泡发生碰撞，含目的组分疏水颗粒与气泡发生粘附，形成颗粒气泡团聚体；未与气泡粘附的疏水颗粒，继续下沉至扫选区，于浮选柱体4下侧与气泡再次碰撞粘附，形成颗粒气泡团聚体。

浮选柱体4内粗粒气泡团聚体及细粒气泡团聚体在上升水流与气泡浮力对气泡团聚体的联合作用下继续上浮，浮选柱体4内细粒级脉石颗粒由于惯性偏低，在上升水流夹带下继续上浮。粗粒亲水脉石颗粒与气泡碰撞后无法发生粘附下沉至尾矿脱水锥17形成尾矿，并最终由尾矿排料管18排出形成粗粒浮选尾矿。

步骤3：颗粒气泡团聚体及细粒脉石颗粒上浮至中矿槽12顶端(即泡沫层与矿浆交界处)，泡沫层对上浮颗粒进行二次分级分选。

由于浮选柱体4上部厚泡沫层二次分级分选作用，粗粒气泡团聚体及在上升水流夹带细粒脉石颗粒阻挡在矿浆相内，细粒精矿则随细粒气泡团聚体则进入泡沫层内，泡沫层中细粒精矿在喷淋水构件14喷淋水二次除杂作用下，在精矿溢流槽5排出形成细粒精矿，夹带入泡沫层细粒脉石颗粒在喷淋水构件14二次除杂作用下进入矿浆相。

阻挡于矿浆相内的粗粒气泡团聚体及细粒脉石颗粒，在流场作用下进入中矿槽12成为浮选中矿，并随矿浆通过中矿槽12下部排出槽管路进入筛网旋流器13进行分级，细粒脉石颗粒随筛网旋流器溢流成为细粒尾矿，粗粒精矿随筛网旋流器底流排出成为粗粒精矿。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种宽粒级颗粒流态化浮选装置，其特征在于，包括水力旋流器(1)、微泡发生器(2)、流体分布器(3)和浮选柱体(4)，所述水力旋流器(1)和微泡发生器(2)均位于所述浮选柱体(4)的外侧，所述流体分布器(3)位于所述浮选柱体(4)的底部，所述微泡发生器(2)与所述流体分布器(3)连通，所述水力旋流器(1)的底流口与所述浮选柱体(4)的入料口连通，所述水力旋流器(1)的溢流口与所述微泡发生器(2)的入料口连通。

2.根据权利要求1所述的宽粒级颗粒流态化浮选装置，其特征在于，还包括粗粒入料管(6)，所述粗粒入料管(6)的一端位于所述浮选柱体(4)的外部，并与所述水力旋流器(1)的底流口连通，另一端伸入所述浮选柱体(4)内。

3.根据权利要求2所述的宽粒级颗粒流态化浮选装置，其特征在于，还包括粗粒入料分配器(7)，所述粗粒入料分配器(7)与所述粗粒入料管(6)伸入所述浮选柱体(4)的一端连接。

4.根据权利要求1所述的宽粒级颗粒流态化浮选装置，其特征在于，还包括设于所述浮选柱体(4)的上端的精矿溢流槽(5)，所述水力旋流器(1)悬挂在所述精矿溢流槽(5)的外侧。

5.根据权利要求1所述的宽粒级颗粒流态化浮选装置，其特征在于，还包括尾矿脱水锥(17)和尾矿排料管(18)，所述尾矿脱水锥(17)设于所述流体分布器(3)的下方，并与所述浮选柱体(4)同心设置。

6.根据权利要求5所述的宽粒级颗粒流态化浮选装置，其特征在于，还包括与所述浮选柱体(4)同心的尾矿排料管(18)，所述尾矿排料管(18)设于所述尾矿脱水锥(17)的底部。

7.根据权利要求1-6任一项所述的宽粒级颗粒流态化浮选装置，其特征在于，还包括位于所述浮选柱体(4)的正上方的喷淋水构件(14)。

8.根据权利要求7所述的宽粒级颗粒流态化浮选装置，其特征在于，所述喷淋水构件(14)包括交叉水管(15)和多个环形水管，所述交叉水管(15)与所述环形水管(16)连通，环形水管(16)上均布有喷淋孔。

9.根据权利要求8所述的宽粒级颗粒流态化浮选装置，其特征在于，多个所述环形水管(16)同心设置，所述交叉水管(15)呈“十”字型。

10.一种宽粒级颗粒流态化浮选方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的宽粒级颗粒流态化浮选装置，步骤包括：

步骤1：通过微泡发生器(2)向浮选柱体(4)内注入流化水及微泡，形成低紊流浮选环境；

步骤2：待浮选柱体(4)内充满流化水后，向浮选柱体(4)内注入宽粒级入料颗粒不同粒级组分；

步骤3：颗粒气泡团聚体及细粒脉石颗粒上浮至中矿槽(12)顶端，泡沫层对上浮颗粒进行二次分级分选。

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