CN115780100A - 一种微细粒级矿物浮选装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微细粒级矿物浮选装置及方法，其结构包括槽体、泡沫槽和密式强紊流喷射分配装置，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，所述泡沫槽设置在所述槽体的上方，所述槽体底部固定有定子，所述槽体顶部固定有传动装置，所述传动装置通过中空轴与叶轮连接，所述叶轮位于所述定子内部，所述叶轮上方设有所述密式强紊流喷射分配装置。本发明通过分布式的能量分散，将外加充气、密闭空间能量高度集中、混流器狭小空间的紊流强化相融合，强化微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，实现了微细颗粒绿色高效的回收。
Description
技术领域
本发明涉及选矿设备技术领域，尤其是涉及一种微细粒级矿物浮选装置及方法。
背景技术
浮选设备是实现浮选法工艺的最重要支撑，随着开采资源量的增大，禀赋差的贫细杂资源占比增大。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一般是采用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。因此，有必要设计一款根伟高效的微细粒级矿物浮选装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微细粒级矿物浮选装置及方法，使微细粒级矿物在高湍流环境发生碰撞矿化、析出矿化，从而保证微细粒低品位矿产资源的高效利用。
根据本发明的一个目的，本发明提供一种微细粒级矿物浮选装置，包括槽体、泡沫槽和密式强紊流喷射分配装置，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，所述泡沫槽设置在所述槽体的上方，所述槽体底部固定有定子，所述槽体顶部固定有传动装置，所述传动装置通过中空轴与叶轮连接，所述叶轮位于所述定子内部，所述叶轮上方设有所述密式强紊流喷射分配装置。
进一步地，所述泡沫槽具有泡沫出口，所述槽体和所述泡沫槽之间设有泡沫开拓板。
进一步地，所述槽体呈圆柱形，所述泡沫开拓板呈锥形，所述泡沫开拓板与所述槽体的槽壁之间呈45-75度夹角。
进一步地，所述定子包括上封板、定子叶片、引流口、定子支腿和下封盘，所述定子叶片沿圆周方向分布于所述上封板和所述下封盘之间，所述下封盘与所述定子支腿连接，所述引流口上端与所述下封盘下部的内壁密封相连。
进一步地，所述叶轮包括分割盘以及固定在所述分割盘上部的上叶片和固定在所述分割盘底部的下叶片，所述上叶片位于所述分割盘的中心区域，所述分割盘设有空气分配通道，所述空气分配通道的出口布置在所述上叶片中间。
进一步地，所述叶轮和所述定子安装在所述密式强紊流喷射分配装置内部，所述密式强紊流喷射分配装置的上端与所述传动装置的外壳下部密封连接，所述密式强紊流喷射分配装置下部安装在所述定子支腿上。
进一步地，所述密式强紊流喷射分配装置包括连接管、挡流板、分配腔和混流器，所述连接管的顶部与所述传动装置的外壳下部密封连接，所述连接管的底部设有所述挡流板，所述连接管的底部设有所述分配腔，所述分配腔底部固定在所述定子支腿上，所述挡流板位于所述分配腔内部，所述分配腔的周边均布有多个所述混流器。
进一步地，所述混流器包括圆柱形壳体、双螺旋叶片和连接法兰，所述连接法兰固定在所述圆柱形壳体的外侧，所述双螺旋叶片平铺在所述圆柱形壳体内部。
根据本发明的另一个目的，本发明提供一种微细粒级矿物浮选装置的方法，包括如下步骤：
药剂作用后的分选矿浆从给矿口给入到槽体内，在传动装置的驱动下，叶轮开始旋转，矿浆从槽体底部被叶轮抽吸到叶轮区，经定子稳流后沿径向流向密式强紊流喷射分配装置的圆柱形内壁；
少部分循环到叶轮的上叶片区域，在叶轮的上叶片旋转力的作用下，与经过中空轴给入到上叶片区域的低压空气混合，混合后的两相流经定子稳流流向密式强紊流喷射分配装置的内壁；
矿浆和空气在密式强紊流喷射分配装置施压后，从混流器喷射出，矿浆和气泡在混流器狭小的螺旋空间内高速流动，产生小气泡并发生矿化，从混流流出口在槽体内释放，矿浆中再次析出气泡，发生进一步的矿化，从而实现两段浮选；
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，最后泡沫自流进入泡沫槽，得到回收。
进一步地，未回收的目的矿物和非目的矿物随矿浆从所述底流口排出进入下一台浮选机。
本发明的技术方案通过分布式的能量分散，将外加充气、密闭空间能量高度集中、混流器狭小空间的紊流强化相融合，强化微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，实现了微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为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例定子的结构示意图；
图3为本发明实施例定子的俯视图；
图4为本发明实施例叶轮的结构示意图；
图5为本发明实施例矿浆在叶轮中的流动情况结构示意图；
图6为本发明实施例密式强紊流喷射分配装置的结构示意图；
图7为本发明实施例密式强紊流喷射分配装置的俯视图；
图8为本发明实施例混流器的结构示意图；
图中，100、给矿口；200、底流口；300、泡沫出口；400、槽体；401、泡沫开拓板；
500、泡沫槽；600、传动装置；601、中空轴；
700、密式强紊流喷射分配装置；701、连接管；702、挡流板；703、分配腔；704、混流器；705、圆柱形壳体；706、双螺旋叶片；707、连接法兰；
800、叶轮；801、下叶片；802、分割盘；803、上叶片；804、空气分配盘；
900、定子；901、上封板；902、定子叶片；903、引流口；904、定子支腿；905、下封盘。
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8所示，
一种微细粒级矿物浮选装置，包括槽体400，槽体400的底部一侧设有给矿口100，槽体400的底部另一侧设有底流口200，槽体的上方设有泡沫槽500，泡沫槽500具有泡沫出口300，槽体400和泡沫槽500之间设有泡沫开拓板401。槽体400结构为圆柱形。泡沫开拓板401呈锥形与槽壁有45-75度夹角，位于槽体400的上部。泡沫槽500位于泡沫开拓板401的外侧。
槽体400底部固定有定子900，槽体400顶部固定有传动装置600，传动装置600采用皮带或者减速机或者直驱电机传动。传动装置600通过中空轴601与叶轮800连接，叶轮800位于定子900内部，叶轮800上方设有密式强紊流喷射分配装置700。
定子900整体呈环型，安装在叶轮800周边，具有一定的径向和轴向间隙，定子叶片为盲板，上端面封闭。具体的，定子900包括上封板901、定子叶片902、引流口903、定子支腿904和下封盘905，定子叶片902沿圆周方向分布于上封板901和下封盘905之间，且定子叶片902顶端和底端分别与上封板901和下封盘905固定，下封盘905与定子支腿904连接。引流口903上端与下封盘905下部的内壁密封相连。中空轴601贯穿上封板901与叶轮800连接。
定子支腿904沿下封盘905下端面均布，定子支腿904的上端板可以满足定子900和密式强紊流喷射分配装置700的固定。从叶轮800泵送出的矿浆和空气混合物沿周向周向流动，被定子900的叶片稳流后改变径向流，进入密式强紊流喷射分配装置700内部。
本实施例中，定子900由16、24或48个竖直的具有一定宽度定子叶片902构成，定子叶片902呈径向环绕叶轮分布。定子上端具有上封板901，下端设有安装固定环面结构的下封盘905，定子的叶片的横截面呈机翼形。定子下端内圆接由喇叭形引流口903，引流口903上端与定子下部的内壁密封相连，引流口903锥形角15-25度。
叶轮800包括分割盘802以及固定在分割盘802上部的上叶片803和固定在分割盘802底部的下叶片801，上叶片803的高度为下叶片801高度的1/6-1/8。上叶片803呈机翼形，沿圆周均布在分割盘802上部，上叶片803数量8-16个，上叶片803外沿与分割盘802外沿平齐，上叶片803长度约为分割盘802直径的一半，上叶片803位于分割盘802的中心区域，设有空气分配通道，空气分配通道与上叶片803数量一致，空气分配通道的出口布置在上叶片803中间。
下叶片801为双倒锥直叶片，叶片数量6-16个，沿周向均匀分布。上叶片803的中心区域设有空气分配盘804，空气分配盘804与中空轴601连接。上叶片803区域充气且循环矿浆，下叶片801不充气，仅循环矿浆。
下叶片801通过引流口903从槽体底部抽吸新鲜矿浆和二次循环的矿浆。上叶片803泵吸上部循环的矿浆，矿浆和空气在叶片腔中间混合。上叶片803泵送出的矿浆空气混和物与下叶片801泵送出的矿浆在分割盘802的外缘合并后，从叶轮800的外沿射出。
本实施例中，叶轮800装在中空轴601的末端，伸到槽体400的中下部，并且叶轮800设置在定子900内部，定子900叶片高出叶轮800上端100-200mm，叶轮800外缘与定子900内径间隙20-80mm。
叶轮800和定子900都安装在密式强紊流喷射分配装置700内部，密式强紊流喷射分配装置700的上端与传动装置600的外壳下部密封连接，密式强紊流喷射分配装置700下部安装在定子900的定子支腿904上。
密式强紊流喷射分配装置700包括连接管701、挡流板702、分配腔703和混流器704，连接管701的顶部与传动装置600的外壳下部密封连接，分配腔703底部固定在定子支腿904上。连接管701的底部设有挡流板702，连接管701的底部设有分配腔703，挡流板702位于分配腔703内部，分配腔703的周边均布有多个混流器704。
密式强紊流喷射分配装置700环绕中空轴601、定子900安装。分配腔703下部呈圆柱形，中部呈锥形，锥形上部是圆筒形结构，在圆筒形结构最下端由喇叭形挡流板，挡流板702的下端面高于定子900上沿150-300mm。圆柱形壳体段高度方向的的1/3处，开有均布的径向出流口，出流孔的总面积为圆柱段截面积的1/4-1/6，出流口外接混流器704。
从定子900流出径向流矿浆向外射出，受到分配腔703内壁的作用力形成反射流，在此缓冲。矿浆和空气混合物在一定压力下，进入的分配腔703周边均布的混流器704。矿浆和空气在混流器704内被强烈的紊流搅拌后在槽内内低压释放，压力的变化进一步强化了空气的析出。
密式强紊流喷射分配装置700的周边均布有4个混流器704，混流器704的数量不仅局限于4个还可以是6个、8个、12个或16个等。混流器704包括圆柱形壳体705、双螺旋叶片706和连接法兰707，连接法兰707固定在圆柱形壳体705的外侧，双螺旋叶片706平铺在圆柱形壳体705内部。混流器704为两半形设计，内置双螺旋导流分散板，两半之间采用连接法兰707连接，内置双螺旋方便拆卸。
微细颗粒矿物的高效分选需要创造更加强烈紊流动力学分选环境，本发明使微细粒级矿物在高湍流环境发生碰撞矿化、析出矿化，从而保证微细粒低品位矿产资源的高效利用。在提高经济技术指标的同时节省药剂和能源消耗，实现资源的高效回收。本发明所涉及的粒级范围解释如下：常规粒级粒径为20-150微米，粗粒级颗粒粒径150微米以上，细粒级颗粒粒径为20微米-10微米，微细粒级矿物是-10微米含量占多的矿物。
本发明在使用时，药剂作用后的分选矿浆从给矿口100给入到槽体400内，在传动装置600的驱动下，叶轮800开始旋转，给入的矿浆从槽体400底部被叶轮800下叶片抽吸到叶轮区，泵送出经定子900稳流后沿径向流向密式强紊流喷射分配装置700的圆柱形内壁；少部分循环到叶轮800的上叶片区域，在叶轮800上叶片旋转力的作用下，与经过浮选机的中空轴601给入到叶轮800上叶片区域的低压空气混合，混合后的两相流经定子900稳流流向密式强紊流喷射分配装置700的内壁。
矿浆和空气在密式强紊流喷射分配装置700施压后，从混流器704喷射出。矿浆和气泡在混流器704狭小的螺旋空间内高速流动，产生小气泡并发生矿化，从混流器404流出口在槽体400内释放，矿浆中再次析出气泡，发生进一步的矿化，从而实现两段浮选。
随后矿化气泡从槽体400内依靠浮力向上运动。在泡沫开拓板401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。最后泡沫自流进入泡沫槽500，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200排出进入下一台浮选机。
本发明通过分布式的能量分散，将外加充气、密闭空间能量高度集中、混流器狭小空间的紊流强化相融合，强化微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，实现了微细颗粒绿色高效的回收。
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)
1.一种微细粒级矿物浮选装置，其特征在于，包括槽体、泡沫槽和密式强紊流喷射分配装置，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，所述泡沫槽设置在所述槽体的上方，所述槽体底部固定有定子，所述槽体顶部固定有传动装置，所述传动装置通过中空轴与叶轮连接，所述叶轮位于所述定子内部，所述叶轮上方设有所述密式强紊流喷射分配装置。
2.根据权利要求1所述的微细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述泡沫槽具有泡沫出口，所述槽体和所述泡沫槽之间设有泡沫开拓板。
3.根据权利要求2所述的微细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述槽体呈圆柱形，所述泡沫开拓板呈锥形，所述泡沫开拓板与所述槽体的槽壁之间呈45-75度夹角。
4.根据权利要求2所述的微细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述定子包括上封板、定子叶片、引流口、定子支腿和下封盘，所述定子叶片沿圆周方向分布于所述上封板和所述下封盘之间，所述下封盘与所述定子支腿连接，所述引流口上端与所述下封盘下部的内壁密封相连。
5.根据权利要求4所述的微细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述叶轮包括分割盘以及固定在所述分割盘上部的上叶片和固定在所述分割盘底部的下叶片，所述上叶片位于所述分割盘的中心区域，所述分割盘设有空气分配通道，所述空气分配通道的出口布置在所述上叶片中间。
6.根据权利要求5所述的微细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述叶轮和所述定子安装在所述密式强紊流喷射分配装置内部，所述密式强紊流喷射分配装置的上端与所述传动装置的外壳下部密封连接，所述密式强紊流喷射分配装置下部安装在所述定子支腿上。
7.根据权利要求6所述的微细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述密式强紊流喷射分配装置包括连接管、挡流板、分配腔和混流器，所述连接管的顶部与所述传动装置的外壳下部密封连接，所述连接管的底部设有所述挡流板，所述连接管的底部设有所述分配腔，所述分配腔底部固定在所述定子支腿上，所述挡流板位于所述分配腔内部，所述分配腔的周边均布有多个所述混流器。
8.根据权利要求7所述的微细粒级矿物浮选装置，其特征在于，所述混流器包括圆柱形壳体、双螺旋叶片和连接法兰，所述连接法兰固定在所述圆柱形壳体的外侧，所述双螺旋叶片平铺在所述圆柱形壳体内部。
9.一种微细粒级矿物浮选装置的使用方法，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到槽体内，在传动装置的驱动下，叶轮开始旋转，矿浆从槽体底部被叶轮抽吸到叶轮区，经定子稳流后沿径向流向密式强紊流喷射分配装置的圆柱形内壁；
少部分循环到叶轮的上叶片区域，在叶轮的上叶片旋转力的作用下，与经过中空轴给入到上叶片区域的低压空气混合，混合后的两相流经定子稳流流向密式强紊流喷射分配装置的内壁；
矿浆和空气在密式强紊流喷射分配装置施压后，从混流器喷射出，矿浆和气泡在混流器狭小的螺旋空间内高速流动，产生小气泡并发生矿化，从混流流出口在槽体内释放，矿浆中再次析出气泡，发生进一步的矿化，从而实现两段浮选；
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，最后泡沫自流进入泡沫槽，得到回收。
10.根据权利要求9所述的微细粒级矿物浮选装置的使用方法，其特征在于，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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2022
- 2022-10-26 CN CN202211320249.1A patent/CN115780100A/zh active Pending
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