CN115463600B - 一种药剂与矿浆高效混合调浆装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种药剂与矿浆高效混合调浆装置及方法，采用立式装置射流调浆，先将矿浆从顶部高压射入，并将矿浆高压射入到装置内部产生的负压作为引射药剂的动力引入药剂，然后从上至下依次将矿浆和药剂进行一次预混合、二次分散混合、三次强化紊流混合及四次强化剪切混合。本发明集矿浆均匀分散，药剂混合功能于一体，且整个机构无转动部件，维修及使用成本低。能够降低选煤厂基础投资，提高生产效益，达到预定生产需求。实践表明，本发明药剂乳化分散效果较佳，矿浆多股分散，提高矿物颗粒表面药剂吸附点，提高了工作效率。

Description

一种药剂与矿浆高效混合调浆装置及方法

技术领域

本发明涉及煤泥调浆处理技术领域，更具体的说是涉及一种药剂与矿浆高效混合调浆装置及方法。

背景技术

调浆系统是浮选的前置环节，在整个浮选过程中占据非常重要的地位，决定了浮选机的浮选效果。目前，由于原煤品质低、伴生矿物杂质等难以浮选，导致了煤泥浮选调浆效果差、药剂与矿物碰撞、粘附概率低等一系列技术及理论难题。而浮选过程中提高精煤泥产率，降低尾煤泥产量，增加尾煤灰分是各大选煤厂提高经济效益的突破口。

目前常用的矿浆混合调浆方式主要有矿浆准备器，其药剂与颗粒碰撞、粘附概率低，并且其矿浆准备器内部扇形分散槽排料端具有狭窄通道，易发生堵塞现象，并且药剂乳化器在桶体内部，当起雾盘等结构发生故障时，不方便检修，增加维修成本。同时需要动力装置对药剂进行吸附，能源消耗高。

因此，如何提供一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，提高药剂矿浆混合效果、方便维修，降低能耗，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提出一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，解决现有矿浆和药剂混合调浆效果差、耗能及装置不易维修的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种药剂与矿浆高效混合调浆的方法，提高药剂和矿浆的混合效果。

本发明提供的一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，包括：

立式喷嘴组件，用于矿浆和药剂喷射一次混合，至少包括部分结构呈锥形的内喷嘴和外喷嘴，所述内喷嘴顶部为矿浆进入的第一入口，底部为第一出口，所述第一出口处设置有分散齿，用于矿浆流体的切割分散；所述外喷嘴设于所述内喷嘴外部，其外壁上设置有多个用于负压引射药剂的次吸入管，所述次吸入管上的第二入口上边缘与所述第一出口处于同一水平面上，且在所述外喷嘴内部形成矿浆和药剂的一次混合腔室；

筒体，所述一次混合腔室的底部具有第二出口，所述外喷嘴靠近所述第二出口处朝下竖直连接有筒体，所述筒体内由上至下依次包括可拆卸的一段筒组件、二段筒组件及三段筒组件；经所述第二出口射流出的矿浆和药剂的混合流体依次通过所述一段筒组件、所述二段筒组件内的分散扰流体及所述三段筒组件，依次形成药剂与矿浆二次混合、三次强化紊流混合及四次强化剪切混合后，再经过所述三段筒组件底部的第三出口排出。

进一步地，所述内喷嘴包括：

内喷嘴直管段，所述第一入口位于所述内喷嘴直管段顶部；

内喷嘴锥管段，所述内喷嘴直管段底部固定所述内喷嘴锥管段，所述内喷嘴锥管段形成上部口径大、下部口径小的射流通道，所述分散齿固定于所述内喷嘴锥管段内壁上；所述内喷嘴直管段与所述内喷嘴锥管段连接处螺纹连接环形尾盖。

进一步地，所述外喷嘴包括：

外喷嘴直管段，垂直所述环形尾盖外边缘位置连接有所述外喷嘴直管段，所述外喷嘴直管段直径大于所述内喷嘴直管段直径；多个所述次吸入管远离所述环形尾盖方向、环形布置于所述外喷嘴直管段外壁、且一端贯穿所述外喷嘴直管段内壁，并垂直于所述立式喷嘴组件中心轴线布置；

外喷嘴锥管段，所述外喷嘴直管段下部、且紧接着所述次吸入管固接所述外喷嘴锥管段，所述外喷嘴锥管段出口为第二出口，所述第二出口直径大于所述第一出口直径；所述内喷嘴锥管段与所述外喷嘴锥管段的锥角保持一致；所述内喷嘴锥管段、所述外喷嘴直管段、所述外喷嘴锥管段三者之间形成了气液固三相混合的一次混合腔室。

进一步地，所述分散齿为沿所述内喷嘴锥管段内壁母线方向环形均匀布置的多个三棱柱体，每一个所述三棱柱体均从所述内喷嘴锥管段入口处贯穿延伸至所述第一出口，相邻的两个所述三棱柱体之间留有一定的间隔；且所述三棱柱体位于所述第一出口处断面为小三角形，且此处断面三角形与所述第一出口处于同一平面，所述三棱柱体另一端断面为大三角形，形成一端面积大，一端面积小的棱柱体，且三棱柱体另一端延伸连接一个三棱锥体，所述三棱锥体上侧棱线连接于所述内喷嘴锥管段的入口边缘位置，其底面与所述三棱柱体底面完全重合。

进一步地，所述一段筒组件包括：

上锥筒，所述上锥筒和所述外喷嘴锥管段通过第一法兰连接，其呈上细下粗的锥形；

一段直筒，所述上锥筒底部通过第二法兰与一段直筒连接；

二次分散体，所述一段直筒内的一个分散扰流体为其底部内壁均匀环形布置多个二次分散体，所述二次分散体为水平布置的三棱柱形，多个上侧棱线延长线相交于所述立式喷嘴组件垂直方向中心线的延长线，多个二次分散体将混合流体再次撕裂成多股细流，当混合流体通过二次分散体两侧面时充分薄化流体层；

冲击体，所述一段直筒内另一个分散扰流体为其下部中心位置布置的冲击体，用于混合流体的二次混合，所述冲击体中心线与立式喷嘴组件中心线在同一直线上，其顶部为尖端，用于将混合流体均匀分散至环形布置的二次分散体上，形成沿冲击体壁面流动的空间，相应的二次分散体环绕冲击体底面固接；

其中，所述冲击体底面直径为所述一段直筒直径的二分之一；相邻两个所述二次分散体与所述冲击体之间形成作为液体唯一流通路径的孔腔，保证矿浆充足的混合时间；所述冲击体高度大于所述二次分散体垂直方向上的高度；所述上锥筒、所述一段直筒、所述二次分散体及所述冲击体围成了二次三相混合空间。

进一步地，所述二段筒组件包括：

二段直筒，所述二段直筒与所述一段直筒通过第三法兰连接；

扰流锥体，所述二段直筒内部具有三种分散扰流体，第一种为位于其上部的内壁布置的多个扰流锥体，用于对混合流体形成三次强化紊流混合，每一个所述扰流锥体垂直布置于相邻两个所述二次分散体之间的孔腔下方，用于将从两个所述二次分散体之间的孔腔流出的混合流体迎面冲击，将流态由径向流转变成水平流；

蛋形分散体，所述二段直筒内、且紧接着所述冲击体下表面布置有蛋形分散体，所述蛋形分散体为所述二段直筒的第二种分散扰流体，其上表面与所述冲击体下平面面积相等，用于防止混合流体进入冲击体下部形成调浆死区；

尾锥体，所述二段直筒下端面还设置有多个尾锥体，用于对混合流体四次强化剪切混合，所述尾锥体为所述二段直筒的第三种分散扰流体，其数量与相邻扰流锥体间孔腔数量相同，且垂直对应的布置在扰流锥体间孔腔正下方；所述尾锥体结构尺寸小于所述扰流锥体尺寸。

进一步地，所述扰流锥体数量与相邻两个二次分散体之间的间隙数量一致，且所述扰流锥体呈倒锥形分布，其上表面形成扇形，所述扇形为两边长度相等，扇形圆弧曲率与所述二段直筒内壁曲率相同，且完整贴合于所述二段直筒内壁上；所述扇形平面顶点径向延长线指向所述立式喷嘴组件中心线，扇形径高大于所述蛋形分散体半径，便于托住蛋形分散体。

进一步地，所述一段筒组件和所述二段筒组件及其内部的分散扰流体数量根据实际需求增减匹配。

进一步地，所述三段筒组件包括：

下锥筒，所述下锥筒与所述二段筒组件通过第四法兰连接，所述下锥筒与所述上锥筒锥角相同；

排料管，所述下锥筒下部连接所述排料管，所述排料管下部为第三出口。

本发明的还提供了一种药剂与矿浆高效混合调浆的方法，采用立式装置射流调浆，先将矿浆从顶部高压射入，矿浆高压射入在装置内部产生的负压作为引射药剂的动力引入药剂，然后从上至下依次将矿浆和药剂进行一次预混合、二次分散混合、三次强化紊流混合及四次强化剪切混合。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，具有如下有益效果：

1、采用立式喷嘴组件射流方式调浆，在立式喷嘴组件内部形成中空腔体结构，实现矿浆与次吸入管内吸入的药剂发生一次混合功能，混合药剂的矿浆高压射流依次经过一段筒组件、二段筒组件内的分散扰流体，完成二次分散混合、三次强化紊流混合及四次强化剪切混合，提高了矿浆和药剂的混合效果；同时药剂的吸入无需动力部件，降低了能耗；筒体内由上至下依次包括可拆卸的一段筒组件、二段筒组件及三段筒组件，由此降低了维修难度，通过分段拆卸，方便维修。

2、矿浆和药剂的混合流体在冲击冲击体后均匀分散在一段筒组件内，且形成二次分散混合，分散后矿浆在自身重力作用下，沿着相邻二次分散体间的孔腔结构冲击扰流锥体，形成三次强化紊流混合，混合流体沿二段筒组件内部向下流动后碰撞尾锥体，发生四次强化剪切混合。

3、本发明的内喷嘴锥管段上的第一出口位置与次吸入管上的第二入口上边缘在同一水平面上，充分发挥内喷嘴锥管段内的流体喷射高速流体后的引射能力，增加与次吸入管内吸入第二相流体的混合效果；

4、本发明在内喷嘴锥管段巧妙设计多个三棱柱体组成的分散齿，分散齿能够巧妙地将内喷嘴直管段内一股流体分散，并通过三棱柱形分散齿分散成多股流体后从第二出口喷射而出，增加流体接触面积；为增强流体分散功能，在三棱柱形分散齿前段还布置有三棱锥体，当内喷嘴直管段流体首先冲击到三棱锥体后发生跃迁，当多个三棱锥体作用后跃迁的多股流体间发生相互碰撞功能，增加流体内矿物颗粒表面清洁作用，使得黏土矿石游离于流体中为后续的药剂混合提供良好的界面条件；紧接着一次混合流体从外喷嘴锥管段喷射而出，碰撞冲击体后均匀分散，紧接着与二次分散体、扰流锥体、尾锥体间相互作用完成后续的多次混合功能，实现喷射调浆、冲击分散、流体边界层卷吸雾化药剂效果，提升整体矿浆混合效果。

5、本发明采用的次吸入管环形布置在外喷嘴直管段，且次吸入管多点布置，可将药剂少量多点位給入外喷嘴锥管段内形成的内部孔腔结构，并与内喷嘴锥管段喷射而出的多股流体充分混合。

6、冲击体中心线与立式喷嘴组件中心线在同一中心线上，内喷嘴锥管段喷射的多股流体从外喷嘴锥管段再次汇聚后，射流冲击到冲击体上后均匀分散开来，根据流体运动特性可知，流体碰撞到冲击体后发生卷扬运动至一段直筒内壁上，在自身重力作用下砸向二次分散体，被二次分散体切割撕裂，相邻二次分散体与冲击体之间形成的孔腔为流体运动提供了唯一的运动路径，以增加二次分散体两侧流体间相互交流频率。

7、扰流锥体垂直布置在相邻二次分散体间孔腔的正下方，当相邻二次分散体间孔腔内流体依自重流动到扰流锥体的上扇形平面上；至此，流体从外喷嘴锥管段喷射而出后经历了径向流、分散流、水平流后再次形成径向流，流体流态多次转变，利于混合效果的改善；在二段筒组件下部的尾锥体对混合流体再次进行细微调控后，经排料管排出。

8、本发明集矿浆均匀分散，药剂混合功能与一体，且整个机构无转动部件，维修及使用成本低。能够降低选煤厂基础投资，提高生产效益，达到预定生产需求。实践表明，本发明药剂乳化分散效果较佳，矿浆多股分散，提高矿物颗粒表面药剂吸附位点，增加工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种药剂与矿浆高效混合调浆装置的剖视图；

图2示出了立式喷嘴组件的结构示意图；

图3示出了立式喷嘴组件的内喷嘴锥管段截面示意图；

图4示出了三棱柱体及三棱锥体的连接示意图；

图5示出了冲击体与二次分散体相对位置的示意图；

图6为扰流锥体的结构示意图；

图7为图1的1-1剖视图；

图8为图1的2-2剖视图；

图9为图1的3-3剖视图。

图中：

A—立式喷嘴组件；A0—第一入口；A1—内喷嘴直管段；A2—内喷嘴锥管段；A3—第一出口；A4—环形尾盖；A5—外喷嘴直管段；A6—次吸入管；A7—第二入口；A8—外喷嘴锥管段；A9—第二出口；A10—分散齿；A101—三棱锥体；B—一段筒组件；B1—上锥筒；B2—一段直筒；B3—冲击体；B4—二次分散体；C—二段筒组件；C1—二段直筒；C2—扰流锥体；C21—扇形；C3—蛋形分散体；C4—尾锥体；D—三段筒组件；D1—下锥筒；D2—排料管；D3—第三出口；F1—第一法兰；F2—第二法兰；F3—第三法兰；F4—第四法兰。

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“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

由于目前常用的矿浆混合调浆方式主要有矿浆准备器，矿浆准备器内部扇形分散槽排料端具有狭窄通道，易发生堵塞现象，并且药剂乳化器在桶体内部，当起雾盘等结构发生故障时，不方便检修，增加维修成本，其药剂与颗粒碰撞、粘附概率低，需要动力装置对药剂进行吸附，能源消耗高。

鉴于此，本发明实施例公开了一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，参见附图1-9，包括：

立式喷嘴组件A，用于矿浆和药剂喷射一次混合，至少包括部分结构呈锥形的内喷嘴和外喷嘴，所述内喷嘴顶部为矿浆进入的第一入口A0，底部为第一出口A3，所述第一出口A3处设置有分散齿A10，用于矿浆流体的切割分散；所述外喷嘴设于所述内喷嘴外部，其外壁上设置有多个用于负压引射药剂的次吸入管A6，所述次吸入管A6上的第二入口A7上边缘与所述第一出口A3处于同一水平面上，且在所述外喷嘴内部形成矿浆和药剂的一次混合腔室；

筒体，所述一次混合腔室的底部具有第二出口A9，所述外喷嘴靠近所述第二出口A9处朝下竖直连接有筒体，所述筒体内由上至下依次包括可拆卸的一段筒组件B、二段筒组件C及三段筒组件D；经所述第二出口A9射流出的矿浆和药剂的混合流体依次通过所述一段筒组件B、所述二段筒组件C内的分散扰流体及所述三段筒组件D，依次形成药剂与矿浆二次混合、三次强化紊流混合及四次强化剪切混合后，再经过所述三段筒组件D底部的第三出口D3排出。

具体而言，参见附图1-4，立式喷嘴组件A主要组成部分为第一入口A0、内喷嘴直管段A1、内喷嘴锥管段A2、第一出口A3、环形尾盖A4、外喷嘴直管段A5、次吸入管A6、第二入口A7、外喷嘴锥管段A8、第二出口A9、分散齿A10、三棱锥体A101；立式喷嘴组件A主要实现矿浆从第一入口A0进入后分成多股流体后高压喷射而出，其中沿内喷嘴锥管段A2内壁母线方向环形均匀布置有多个三棱柱体组成的分散齿A10和三棱锥体A101，内喷嘴锥管段A2内的三棱柱体、三棱锥体A101可以将内喷嘴直管段A1内一股流体分散成多股流体，同时三棱锥体A101可以初步实现流体的跃迁混合功能，经分散齿A10、三棱锥体A101将流体切割分散成多股流体后，增加了流体的紊流度，可以实现矿浆内颗粒间充分分散，颗粒表面细泥清洁作用提升后期混合调浆效果。当流体从内喷嘴锥管段A2喷射后，在外喷嘴直管段A5、外喷嘴锥管段A8之间的空腔内形成负压环境，有利于从次吸入管A6内吸入大量乳化药剂，且次吸入管A6沿外喷嘴直管段A5环形、多点均匀布置，在空腔结构内形成一次混合效果，经第二出口A9喷射而出进入一段筒组件B内。内喷嘴直管段A1与内喷嘴锥管段A2连接处布置环形尾盖A4，环形尾盖A4内侧设置有螺纹，垂直环形尾盖A4上布置有外喷嘴直管段A5；内喷嘴直管段A1上部为第一入口A0，内喷嘴锥管段A2下部为第一出口A3，次吸入管A6上为第二入口A7，连接外部药源，外喷嘴锥管段A8下部为第二出口A9喷射高压流体。

参见附图1、5和7所示，一段筒组件B包括上锥筒B1、一段直筒B2、冲击体B3、二次分散体B4；立式喷嘴组件A与一段筒组件B间通过第一法兰F1连接，一段筒组件B上部为上锥筒B1，上锥筒B1呈上细下粗的锥形布置，上锥筒B1底部再通过第二法兰F2与一段直筒B2连接，一段直筒B2底部内壁均匀环形布置二次分散体B4，二次分散体B4为三棱柱形，并且二次分散体B4水平布置，二次分散体B4上侧棱线延长线相交于立式喷嘴组件A垂直方向中心线的延长线，多个二次分散体B4主要将矿浆再次撕裂成多股细流，当流体通过二次分散体B4两侧面时可以充分薄化流体层，将液体中的矿物颗粒形成薄薄的一层，有益于颗粒吸附药剂；一段直筒B2的下部平行断面中心位置布置有冲击体B3，冲击体B3中心线与立式喷嘴组件A中心线在同一中心线上，冲击体B3尖端可以有效的将混合流体均匀分散至各个环形布置的二次分散体B4上，给予了沿冲击体B3壁面流动的空间，相应的二次分散体B4环绕冲击体B3底面固接；一段筒组件B内部围成了三相混合空间结构；冲击体B3底面直径为一段直筒B2直径的二分之一；相邻两个二次分散体B4与冲击体B3组件之间形成孔腔，为液体流通路径，此孔腔为流体向下层流通的唯一通道，保证矿浆充足的混合时间。

参见附图1、6和8所示，二段筒组件C结构主要包括二段直筒C1、扰流锥体C2、蛋形分散体C3、尾锥体C4、扇形C21；二段筒组件C与一段筒组件B间通过第三法兰F3连接，二段筒组件C上部内壁布置有扰流锥体C2，扰流锥体C2布置在每相邻两个二次分散体B4之间的孔腔垂直下方处，由此布置可以将从两个二次分散体B4之间的孔腔流出的流体迎面冲击，将流态由径向流转变成水平流，增加流体流动过程中流态的转变；扰流锥体C2数量与相邻两个二次分散体B4之间的间隙数量一致，且扰流锥体C2呈倒锥形分布，上表面为扇形状，扇形C21两边长度相等，扇形C21圆弧曲率与二段直筒C1内壁曲率相同，完整贴合与二段直筒C1内壁上，冲击体B3下表面紧接着布置蛋形分散体C3，蛋形分散体C3上表面与冲击体B3下平面面积相等；扇形C21平面顶点径向延长线指向立式喷嘴组件A中心线，扇形C21径高略大于蛋形分散体C3半径，恰好托住蛋形分散体C3，蛋形分散体C3可以有效防止流体进入冲击体B3下部，形成调浆死区，将流体主动推向扰流锥体C2一侧；相邻扰流锥体C2间再次形成流体流通的孔腔结构；二段筒组件C下端面还设置有尾锥体C4，尾锥体C4数量与相邻扰流锥体C2间孔腔数量相同，垂直对应的布置在扰流锥体C2间孔腔正下方；尾锥体C4结构尺寸小于扰流锥体C2尺寸；一段筒组件B内除上锥筒B1外的其他组件如一段直筒B2、冲击体B3、二次分散体B4及二段筒组件C，可根据实际需求增加相应数量、匹配布置的一段筒组件B和二段筒组件C。

参见图1、图9所示，三段筒组件D主要包括下锥筒D1、排料管D2、第三出口D3；三段筒组件D与二段筒组件C通过第四法兰连接F4，下锥筒D1下部连接排料管D2，排料管D2下部为第三出口D3。

本发明提供了一种药剂与矿浆高效混合调浆的方法，采用立式装置射流调浆，先将矿浆从顶部高压射入，并将矿浆高压射入到装置内部产生的负压作为引射药剂的动力引入药剂，然后从上至下依次将矿浆和药剂进行一次预混合、二次分散混合、三次强化紊流混合及四次强化剪切混合。

下面结合图1-9对本发明的工作过程做进一步的说明：

工作时，从立式喷嘴组件A上的内喷嘴直管段A1的第一入口A0输入矿浆，矿浆从内喷嘴锥管段A2喷射而出，此时经分散齿A10、三棱锥体A101分裂作用，将矿浆充分分散成多股流体，高速喷射的矿浆在外喷嘴直管段A5、外喷嘴锥管段A8内形成的孔腔结构内形成负压，从次吸入管A6的第二入口A7吸入外界药剂，次吸入管A6环形均匀多点布置在外喷嘴直管段A5，有利于药剂的均匀給入；内喷嘴直管段A1、外喷嘴直管段A5、内喷嘴锥管段A2三者之间通过环形尾盖A4连接；

矿浆从立式喷嘴组件A上的外喷嘴锥管段A8的第二出口A9高速流出碰撞一段筒组件B内的冲击体B3，矿浆分散开来后继续冲向二次分散体B4，矿浆从二次分散体B4两边侧面经过后，从相邻二次分散体B4之间的孔腔冲击二段筒组件C内的扰流锥体C2，扰流锥体C2上部为扇形C21结构，蛋形分散体C3布置在冲击体B3正下方，沿二段筒组件C的二段直筒C1内壁环形均匀布置的扰流锥体C2刚好能够托住蛋形分散体C3结构，使蛋形分散体C3上表面与冲击体B3底面刚好重合；一段筒组件B与二段筒组件C之间通过第三法兰F3连接；一段筒组件B的上锥筒B1与一段直筒B2间通过第二法兰F1；二段筒组件C与三段筒组件D间通过第四法兰F4连接，矿浆通过扰流锥体C2调浆后向下流动冲击尾锥体C4后，通过排料管D2的第三出口D3排出调浆装置，至此完成多次的矿浆药剂混合过程。

由此，本发明集矿浆均匀分散，药剂混合功能于一体，且整个机构无转动部件，维修及使用成本低。能够降低选煤厂基础投资，提高生产效益，达到预定生产需求。实践表明，本发明药剂乳化分散效果较佳，矿浆多股分散，提高矿物颗粒表面药剂吸附点，增加工作效率。

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必须针对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。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

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)

1.一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，其特征在于，包括：

立式喷嘴组件（A），用于矿浆和药剂喷射一次混合，至少包括部分结构呈锥形的内喷嘴和部分结构呈锥形的外喷嘴，所述内喷嘴顶部为矿浆进入的第一入口（A0），底部为第一出口（A3），所述第一出口（A3）处设置有分散齿（A10），用于矿浆流体的切割分散；所述外喷嘴设于所述内喷嘴外部，其外壁上设置有多个用于负压引射药剂的次吸入管（A6），所述次吸入管（A6）上的第二入口（A7）上边缘与所述第一出口（A3）处于同一水平面上，且在所述外喷嘴内部形成矿浆和药剂的一次混合腔室；

筒体，所述一次混合腔室的底部具有第二出口（A9），所述外喷嘴靠近所述第二出口（A9）处朝下竖直连接有筒体，所述筒体内由上至下依次包括可拆卸的一段筒组件（B）、二段筒组件（C）及三段筒组件（D）；经所述第二出口（A9）射流出的矿浆和药剂的混合流体依次通过所述一段筒组件（B）、所述二段筒组件（C）内的分散扰流体及所述三段筒组件（D），依次形成药剂与矿浆二次混合、三次强化紊流混合及四次强化剪切混合后，再经过所述三段筒组件（D）底部的第三出口（D3）排出；

其中，所述一段筒组件（B）顶部与所述外喷嘴底部连通，所述一段筒组件（B）内一个分散扰流体为其底部内壁均匀环形布置的多个二次分散体（B4），另一个分散扰流体为其下部中心位置布置的冲击体（B3），用于混合流体的二次混合；

所述二段筒组件（C）顶部与所述一段筒组件（B）底部连通，所述二段筒组件（C）顶部内具有三种分散扰流体，第一种为位于其上部的内壁布置的多个扰流锥体（C2），用于对混合流体形成三次强化紊流混合；所述二段筒组件（C）顶部内、且紧接着所述冲击体（B3）下表面布置有蛋形分散体（C3）；所述二段筒组件（C）下端面还设置有多个尾锥体（C4），用于对混合流体四次强化剪切混合。

2.根据权利要求1所述的一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，其特征在于，所述内喷嘴包括：

内喷嘴直管段（A1），所述第一入口（A0）位于所述内喷嘴直管段（A1）顶部；

内喷嘴锥管段（A2），所述内喷嘴直管段（A1）底部固定所述内喷嘴锥管段（A2），所述内喷嘴锥管段（A2）形成上部口径大、下部口径小的射流通道，所述分散齿（A10）固定于所述内喷嘴锥管段（A2）内壁上；所述内喷嘴直管段（A1）与所述内喷嘴锥管段（A2）连接处螺纹连接环形尾盖（A4）。

3.根据权利要求2所述的一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，其特征在于，所述外喷嘴包括：

外喷嘴直管段（A5），垂直所述环形尾盖（A4）外边缘位置连接有所述外喷嘴直管段（A5），所述外喷嘴直管段（A5）直径大于所述内喷嘴直管段（A1）直径；多个所述次吸入管（A6）远离所述环形尾盖（A4）方向、环形布置于所述外喷嘴直管段（A5）外壁、且一端贯穿所述外喷嘴直管段（A5）内壁，并垂直于所述立式喷嘴组件（A）中心轴线布置；

外喷嘴锥管段（A8），所述外喷嘴直管段（A5）下部、且紧接着所述次吸入管（A6）固接所述外喷嘴锥管段（A8），所述外喷嘴锥管段（A8）出口为第二出口（A9），所述第二出口（A9）直径大于所述第一出口（A3）直径；所述内喷嘴锥管段（A2）与所述外喷嘴锥管段（A8）的锥角保持一致；所述内喷嘴锥管段（A2）、所述外喷嘴直管段（A5）、所述外喷嘴锥管段（A8）三者之间形成了气液固三相混合的一次混合腔室。

4.根据权利要求2所述的一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，其特征在于，所述分散齿（A10）为沿所述内喷嘴锥管段（A2）内壁母线方向环形均匀布置的多个三棱柱体，每一个所述三棱柱体均从所述内喷嘴锥管段（A2）入口处贯穿延伸至所述第一出口（A3），相邻的两个所述三棱柱体之间留有一定的间隔；且所述三棱柱体位于所述第一出口（A3）处断面为小三角形，且此处断面三角形与所述第一出口（A3）处于同一平面，所述三棱柱体另一端断面为大三角形，形成一端面积大，一端面积小的棱柱体，且三棱柱体另一端延伸连接一个三棱锥体（A101），所述三棱锥体（A101）上侧棱线连接于所述内喷嘴锥管段（A2）的入口边缘位置，其底面与所述三棱柱体底面完全重合。

5.根据权利要求3所述的一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，其特征在于，所述一段筒组件（B）包括：

上锥筒（B1），所述上锥筒（B1）和所述外喷嘴锥管段（A8）通过第一法兰（F1）连接，其呈上细下粗的锥形；

一段直筒（B2），所述上锥筒（B1）底部通过第二法兰（F2）与一段直筒（B2）连接；

二次分散体（B4），所述一段直筒（B2）内的一个分散扰流体为其底部内壁均匀环形布置多个二次分散体（B4），所述二次分散体（B4）为水平布置的三棱柱形，多个上侧棱线延长线相交于所述立式喷嘴组件（A）垂直方向中心线的延长线，多个二次分散体（B4）将混合流体再次撕裂成多股细流，当混合流体通过二次分散体（B4）两侧面时充分薄化流体层；

冲击体（B3），所述一段直筒（B2）内另一个分散扰流体为其下部中心位置布置的冲击体（B3），用于混合流体的二次混合，所述冲击体（B3）中心线与立式喷嘴组件（A）中心线在同一直线上，其顶部为尖端，用于将混合流体均匀分散至环形布置的二次分散体（B4）上，形成沿冲击体（B3）壁面流动的空间，相应的二次分散体（B4）环绕冲击体（B3）底面固接；

其中，所述冲击体（B3）底面直径为所述一段直筒（B2）直径的二分之一；相邻两个所述二次分散体（B4）与所述冲击体（B3）之间形成作为液体唯一流通路径的孔腔，保证矿浆充足的混合时间；所述冲击体（B3）高度大于所述二次分散体（B4）垂直方向上的高度；所述上锥筒（B1）、所述一段直筒（B2）、所述二次分散体（B4）及所述冲击体（B3）围成了二次三相混合空间。

6.根据权利要求5所述的一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，其特征在于，所述二段筒组件（C）包括：

二段直筒（C1），所述二段直筒（C1）与所述一段直筒（B2）通过第三法兰（F3）连接；

扰流锥体（C2），所述二段直筒（C1）内部具有三种分散扰流体，第一种为位于其上部的内壁布置的多个扰流锥体（C2），用于对混合流体形成三次强化紊流混合，每一个所述扰流锥体（C2）垂直布置于相邻两个所述二次分散体（B4）之间的孔腔下方，用于将从两个所述二次分散体（B4）之间的孔腔流出的混合流体迎面冲击，将流态由径向流转变成水平流；

蛋形分散体（C3），所述二段直筒（C1）内、且紧接着所述冲击体（B3）下表面布置有蛋形分散体（C3），所述蛋形分散体（C3）为所述二段直筒（C1）的第二种分散扰流体，其上表面与所述冲击体（B3）下平面面积相等，用于防止混合流体进入冲击体（B3）下部形成调浆死区；

尾锥体（C4），所述二段直筒（C1）下端面还设置有多个尾锥体（C4），用于对混合流体四次强化剪切混合，所述尾锥体（C4）为所述二段直筒（C1）的第三种分散扰流体，其数量与相邻扰流锥体（C2）间孔腔数量相同，且垂直对应的布置在扰流锥体（C2）间孔腔正下方；所述尾锥体（C4）结构尺寸小于所述扰流锥体（C2）尺寸。

7.根据权利要求6所述的一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，其特征在于，所述扰流锥体（C2）数量与相邻两个二次分散体（B4）之间的间隙数量一致，且所述扰流锥体（C2）呈倒锥形分布，其上表面形成扇形（C21），所述扇形（C21）为两边长度相等，扇形（C21）圆弧曲率与所述二段直筒（C1）内壁曲率相同，且完整贴合于所述二段直筒（C1）内壁上；所述扇形（C21）平面顶点径向延长线指向所述立式喷嘴组件（A）中心线，扇形（C21）径高大于所述蛋形分散体（C3）半径，便于托住蛋形分散体（C3）。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，其特征在于，所述一段筒组件（B）和所述二段筒组件（C）及其内部的分散扰流体数量根据实际需求增减匹配。

9.根据权利要求5所述的一种药剂与矿浆高效混合调浆装置，其特征在于，所述三段筒组件（D）包括：

下锥筒（D1），所述下锥筒（D1）与所述二段筒组件（C）通过第四法兰（F4）连接，所述下锥筒（D1）与所述上锥筒（B1）锥角相同；

排料管（D2），所述下锥筒（D1）下部连接所述排料管（D2），所述排料管（D2）下部为第三出口（D3）。

10.一种用于权利要求1-9任一项所述的药剂与矿浆高效混合调浆装置的方法，其特征在于，采用立式装置射流调浆，先将矿浆从顶部高压射入，并将矿浆高压射入到装置内部产生的负压作为引射药剂的动力引入药剂，然后从上至下依次将矿浆和药剂进行一次预混合、二次分散混合、三次强化紊流混合及四次强化剪切混合。