CN115739406A - 一种细粒级矿物浮选装置及浮选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种细粒级矿物浮选装置及浮选方法，其结构包括槽体，所述槽体的底部一侧设有给矿口，所述槽体的底部另一侧设有底流口，所述槽体的中部上方设有推泡装置，所述槽体的底部中心位置处设有内外双层定子，所述内外双层定子的外侧设有涡流强化板，所述内定子内部设有叶轮，所述叶轮的中心位置处设有空气预分散器，所述叶轮通过中空轴与传动装置连接，所述槽体的上部设有泡沫开拓板，所述槽体的上方设有泡沫槽。本发明通过内外双层定子创造梯级和集约式的能量分散环境，将中空轴外加充气和弧面叶轮自旋吸气的能力相融合，强化细粒矿物析出矿化的方式，改变传统分选设备以碰撞矿化的为主高耗能的分选方法，实现了细颗粒绿色高效的回收。
Description
技术领域
本发明涉及浮选设备技术领域，尤其是涉及一种细粒级矿物浮选装置及浮选方法。
背景技术
世界上90%的有色金属、50%的黑色金属和关键的非金属矿（石英、萤石、磷、锂云母等）都采用浮选法分离和富集。浮选设备是实现浮选法工艺的最重要支撑。从资源本身的特点来看，随着开采资源量的增大，禀赋差的贫细杂资源占比增大。细粒级和微细粒级嵌布的矿物越来越多。常规的矿物单体解离度一般为-74微米，而细粒级和微细粒级矿物的解离要到-37微米，甚至-10微米以下。采用常规的浮选设备已经不能高效分离和富集。为了取得较好的技术指标，必须消耗大量的药剂和能耗，经济指标变差。现有的微细粒浮选方法及装置多是文丘里管或者静态混合器创造微细粒浮选动力学环境，采用文丘里管的装置依靠矿浆的流量和流速抽吸空气，空气的吸入量很难精确控制，而采用静态混合器虽然可以精确压入空气，但入口和出口的静压差较大，能量消耗大。两者都需要外置式额外泵作为动力源，占地面的大，能耗高。还有的浮选设备是通过机械强搅拌创造强紊流的环境来强化细粒粒级的回收来。或者采用多层叶轮搅拌，运转的可靠性低，而且在底部和给料管有气泡发生器预矿化，在浮选机中部区域没有气泡，减少了浮选效率，而且需要500kPa的高压空气压入气泡发生器产生气泡，能量消耗大。如果开发出适合与细粒或者微细粒动力学环境的浮选方法及设备，将会改变现有选矿行业现状，在提高经济技术指标的同时节省药剂和能源消耗，为资源的高效回收实现找到方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种细粒级矿物浮选装置及浮选方法，使细粒级矿物在高湍流环境发生碰撞矿化、析出矿化。在低截面积载荷下实现泡沫运动过程中二次富集的和回收的高效性，从而实现低品位矿产资源吃干榨经，促进选矿技术的进步。
根据本发明的一个目的，本发明提供一种细粒级矿物浮选装置，包括槽体，所述槽体的底部一侧设有给矿口，所述槽体的底部另一侧设有底流口，所述槽体的中部上方设有推泡装置，所述槽体的底部中心位置处设有内外双层定子，所述内外双层定子的外侧设有涡流强化板，所述内外双层定子的内部设有叶轮，所述叶轮的中心位置处设有空气预分散器，所述叶轮通过中空轴与传动装置连接，所述槽体的上部设有泡沫开拓板，所述槽体的上方设有泡沫槽。
进一步地，所述内外双层定子包括内定子和外定子，所述外定子位于所述内定子的外侧，所述外定子呈环型结构，所述外定子的上端为开口结构，所述外定子的叶片上设有方形孔或圆形孔；所述内定子呈圆筒状，所述内定子上端具有封堵板，所述内定子的下端设有安装固定环面，所述内定子的定子叶片设有方形孔或圆形孔，所述内定子的叶片的横截面呈机翼形。
进一步地，所述外定子的叶片为所述内定子的叶片数量的一半，所述外定子的叶片均布在所述内定子的两个叶片的正中间。
进一步地，所述涡流强化板位于所述外定子的外侧，所述涡流强化板与所述槽体的侧壁之间具有一环型通道。
进一步地，所述推泡装置上部高于所述泡沫槽的顶部200-400mm。
进一步地，所述泡沫开拓板与所述槽体侧壁之间具有夹角，所述泡沫槽位于所述泡沫开拓板的外侧。
进一步地，所述叶轮的端面呈弧形分布，弧度角120-90度，所述叶轮的叶片为双倒锥直叶片，所述叶轮的叶片数量8-16个，沿周向均匀分布。
进一步地，所述槽体为圆柱形，所述推泡装置呈倒锥状环绕安装在所述槽体的中上部，所述泡沫开拓板呈锥形与所述槽体侧壁之间具有45-75度的夹角，所述泡沫槽呈环形位于所述泡沫开拓板的外侧。
进一步地，所述槽体为U形，所述推泡装置为斜板，所述推泡装置与竖直方向呈65度角，所述泡沫开拓板呈弧形且与所述槽体侧壁之间具有120度夹角，所述泡沫槽呈长条形位于所述泡沫开拓板的外侧，所述泡沫开拓板的溢流区域设有刮板。
根据本发明的另一个目的，本发明提供一种细粒级矿物浮选方法，包括如下步骤：
药剂作用后的分选矿浆从给矿口给入，在传动装置的驱动下，叶轮开始旋转，给入的矿浆被叶轮抽吸到叶轮区，低压空气从浮选机的中空轴给入到叶轮的中心的空气预分散器，空气和矿浆在叶轮的叶片腔内初步混合和粘附碰撞，气液固三相流从叶轮沿周向泵送出，在内定子的作用下转化为径向流，在内定子叶片和叶片孔的作用下出现了第一强紊流，部分气泡在紊流创造的微涡中析出；三相流在外定子作用下到达涡流强化板，在环形涡流强化板半封闭腔内反射，形成湍流耗散率较大的分选环境，紊流微涡继续发生，在目的矿物颗粒表面析出；
随后矿化气泡从槽体内依靠浮力向上运动，在泡沫开拓板所在的截面积区域内形成低截面积载荷的泡沫区，泡沫的运动和富集过程加强；
最后泡沫在推泡装置的作用下从泡沫槽出排出得到回收，未回收的目的矿物和非目的矿物随矿浆从底流口排出进入下一台浮选机。
本发明的技术方案通过内外双层定子创造梯级和集约式的能量分散环境，将中空轴外加充气和弧面叶轮自旋吸气的能力相融合，强化细粒矿物析出矿化的方式，改变传统分选设备以碰撞矿化的为主高耗能的分选方法，实现了细颗粒绿色高效的回收。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例圆形浮选机的结构示意图；
图2为本发明实施例圆形浮选机的俯视图；
图3为本发明实施例叶轮和空气预分散器的结构示意图；
图4为本发明实施例U形细粒浮选机的结构示意图；
图5为本发明实施例双边刮泡U形细粒浮选机的结构示意图；
图中，1、槽体；2、给矿口；3、底流口；4、推泡装置；5、内定子；6、外定子；7、涡流强化板；8、叶轮；9、中空轴；10、传动装置；11、泡沫开拓板；12、泡沫槽；13、空气预分散器；14、刮板。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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所述特征。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。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”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。
实施例1
如图1-图5所示：
一种细粒级矿物浮选装置，包括槽体1，槽体1的底部一侧设有给矿口2，槽体1的底部另一侧设有底流口3，槽体1的中部上方设有推泡装置4，槽体1的底部中心位置处设有内外双层定子。
内外双层定子包括内定子5和外定子6，外定子6位于内定子5的外侧，外定子6呈环型结构，外定子6的上端为开口结构，外定子6的叶片上设有方形孔或圆形孔；内定子5呈圆筒状，内定子5上端具有封堵板，内定子5的下端设有安装固定环面，内定子5的定子叶片设有方形孔或圆形孔，内定子5的叶片的横截面呈机翼形。外定子6的叶片数量为与内定子5的叶片数量的一半，外定子6的叶片均布在内定子5的两个叶片的正中间。
外定子6的外侧设有涡流强化板7，涡流强化板7与槽体1的侧壁之间具有一环型通道。
如图3所示，内定子5内部设有叶轮8，叶轮8的中心设有空气预分散器13，叶轮8通过中空轴9与传动装置10连接，传动装置10采用皮带或者减速机或者直驱电机传动。叶轮8的端面呈弧形分布，弧度角120-90度，叶轮8的叶片为双倒锥直叶片，叶轮8的叶片数量8-16个，沿周向均匀分布。
槽体1的上部设有泡沫开拓板11，槽体1的上方设有泡沫槽12。泡沫槽12位于泡沫开拓板11的外侧。推泡装置4上部高于泡沫槽12的顶部200-400mm。泡沫开拓板11与槽体1侧壁之间具有夹角。
本实施例中，根据矿物的性质和处理量的不同，细粒浮选装置的槽体1可为圆柱形或者U形。根据槽体的形状的不同，下文称为圆形浮选机和U形浮选机。
如图1和图2所示，圆形浮选机的传动装置10采用皮带或者减速机或者直驱电机传动，槽体1呈圆柱形，推泡装置4呈倒锥状（锥角100-150度）环绕安装在槽体1中心轴的中上部，上部均高于泡沫槽12的顶部200-400mm。泡沫开拓板11呈锥形与槽体侧壁之间具有45-75度夹角，泡沫开拓板11位于槽体1的上部。泡沫槽12呈环形位于泡沫开拓板11的外侧。
外定子6呈环型，定子叶片设计有方形或者圆形孔，上端面开放。内定子5呈圆筒状，上端具有封堵板，下端完全开放，定子叶片设计有方形或者圆形孔。涡流强化板7位于外定子6的外围，与槽体1的侧壁有一环型通道。叶轮8叶片为双倒锥直叶片，端板为弧形板，叶片数量8-16个，沿周向均匀分布。叶轮8的中心设计有空气预分散器13。空气预分散器13的上部预圆柱状，空气预分散器13的下部为锥状。空气预分散器13的的上部圆柱状部分侧壁开有空气出流口，出流口在叶轮8两个叶片间有有三列布置，并随叶轮叶片腔均布。空气预分散器13的空气出流口呈渐缩形，沿空气预分散器壁，内侧为直管段，外侧为锥形段，锥角为90度。内侧空气入口直径预出口直径比值在3/1-5/3范围内。
如图4和图5所示，U形细粒浮选机的传动装置10采用皮带或者减速机或者直驱电机传动，槽体1呈U形，推泡装置4斜板（与竖直方向呈65度），沿槽体1长度方向分布在浮选槽体一侧。上部均高于泡沫槽12的顶部200-400mm。泡沫开拓板11呈弧形与槽体侧壁具有120度夹角，位于槽体1的上部。泡沫槽12呈长条形位于泡沫开拓板11的外侧。外定子6呈环型，定子叶片设计有方形或者圆形孔，上端面开放。内定子5呈圆筒状，上端具有封堵板，下端完全开放，定子叶片设计有方形或者圆形孔。涡流强化板7位于外定子6的外围，与槽体1的侧壁有一弧形通道。叶轮8叶片为双倒锥直叶片，端板为弧形板，叶片数量8-16个，沿周向均匀分布。叶轮8的中心设有空气预分散器13。在泡沫开拓板11的溢流区域设有刮板14。U形细粒浮选机根据矿物性质的流动特征和产率可设计为双边刮泡的型式。
本发明在使用时，药剂作用后的分选矿浆从给矿口2给入，在传动装置10的驱动下，叶轮8开始旋转，给入的矿浆被叶轮8抽吸到叶轮区，低压空气从浮选机的中空轴9给入到叶轮8的中心的空气预分散器13，空气和矿浆在叶轮8的叶片腔内初步混合和粘附碰撞，气液固三相流从叶轮8沿周向泵送出，在内定子5的作用下转化为径向流，在内定子5叶片和叶片孔的作用下出现了第一强紊流，部分气泡在紊流创造的微涡中析出。三相流在外定子6作用下到达涡流强化板7，在环形涡流强化板7半封闭腔内反射，形成湍流耗散率较大的分选环境，紊流微涡继续发生，在目的矿物颗粒表面析出。
随后矿化气泡从槽体1内依靠浮力向上运动。在泡沫开拓板11所在的截面积区域内形成低截面积载荷的泡沫区，泡沫的运动和富集过程加强。最后泡沫在推泡装置4的作用下从泡沫槽12出排出得到回收。未回收的目的矿物和非目的矿物随矿浆从底流口3排出进入下一台浮选机。
本发明通过内外双层定子创造梯级和集约式的能量分散环境，将中空轴外加充气和弧面叶轮自旋吸气的能力相融合，强化细粒矿物析出矿化的方式，改变传统分选设备以碰撞矿化的为主高耗能的分选方法，实现了细颗粒绿色高效的回收。本发明使细粒级矿物在高湍流环境发生碰撞矿化、析出矿化。在低截面积载荷下实现泡沫运动过程中二次富集的和回收的高效性。从而实现低品位矿产资源吃干榨经，促进选矿技术的进步。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种细粒级矿物浮选装置，其特征在于，包括槽体，所述槽体的底部一侧设有给矿口，所述槽体的底部另一侧设有底流口，所述槽体的中部上方设有推泡装置，所述槽体的底部中心位置处设有内外双层定子，所述内外双层定子的外侧设有涡流强化板，所述内外双层定子的内部设有叶轮，所述叶轮的中心位置处设有空气预分散器，所述叶轮通过中空轴与传动装置连接，所述槽体的上部设有泡沫开拓板，所述槽体的上方设有泡沫槽。
2.根据权利要求1所述的细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述内外双层定子包括内定子和外定子，所述外定子位于所述内定子的外侧，所述外定子呈环型结构，所述外定子的上端为开口结构，所述外定子的叶片上设有方形孔或圆形孔；所述内定子呈圆筒状，所述内定子上端具有封堵板，所述内定子的下端设有安装固定环面，所述内定子的定子叶片设有方形孔或圆形孔，所述内定子的叶片的横截面呈机翼形。
3.根据权利要求2所述的细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述外定子的叶片的数量为所述内定子的叶片数量的一半，所述外定子的叶片均布在所述内定子的两个叶片的正中间。
4.根据权利要求2所述的细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述涡流强化板位于所述外定子的外侧，所述涡流强化板与所述槽体的侧壁之间具有一环型通道。
5.根据权利要求1所述的细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述推泡装置上部高于所述泡沫槽的顶部200-400mm。
6.根据权利要求1所述的细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述泡沫开拓板与所述槽体侧壁之间具有夹角，所述泡沫槽位于所述泡沫开拓板的外侧。
7.根据权利要求1所述的细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述叶轮的端面呈弧形分布，弧度角120-90度，所述叶轮的叶片为双倒锥直叶片，所述叶轮的叶片数量8-16个，沿周向均匀分布。
8.根据权利要求1所述的细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述槽体为圆柱形，所述推泡装置呈倒锥状环绕安装在所述槽体的中上部，所述泡沫开拓板呈锥形与所述槽体侧壁之间具有45-75度的夹角，所述泡沫槽呈环形位于所述泡沫开拓板的外侧。
9.根据权利要求1所述的细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述槽体为U形，所述推泡装置为斜板，所述推泡装置与竖直方向呈65度角，所述泡沫开拓板呈弧形且与所述槽体侧壁之间具有120度夹角，所述泡沫槽呈长条形位于所述泡沫开拓板的外侧，所述泡沫开拓板的溢流区域设有刮板。
10.一种细粒级矿物浮选方法，其特征在于，包括如下步骤：
药剂作用后的分选矿浆从给矿口给入，在传动装置的驱动下，叶轮开始旋转，给入的矿浆被叶轮抽吸到叶轮区，低压空气从浮选机的中空轴给入到叶轮的中心的空气预分散器，空气和矿浆在叶轮的叶片腔内初步混合和粘附碰撞，气液固三相流从叶轮沿周向泵送出，在内定子的作用下转化为径向流，在内定子叶片和叶片孔的作用下出现了第一强紊流，部分气泡在紊流创造的微涡中析出；三相流在外定子作用下到达涡流强化板，在环形涡流强化板半封闭腔内反射，形成湍流耗散率较大的分选环境，紊流微涡继续发生，在目的矿物颗粒表面析出；
随后矿化气泡从槽体内依靠浮力向上运动，在泡沫开拓板所在的截面积区域内形成低截面积载荷的泡沫区，泡沫的运动和富集过程加强；
最后泡沫在推泡装置的作用下从泡沫槽出排出得到回收，未回收的目的矿物和非目的矿物随矿浆从底流口排出进入下一台浮选机。
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