CN220610108U - 一种用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备，超声系统的超声槽内设有长条形超声腔，超声波振动棒从超声槽侧壁沿长度方向插入固定在超声腔内，超声槽内相邻的超声腔沿长度方向的侧壁前端或后端设有导流孔，超声槽在两最外侧的超声槽上远离导流孔一侧分别设有进料口、出料口；超声槽的出料口通过管道与增压泵进口连通，增压泵出口通过管道与射流乳化器首端连通，射流乳化器末端输出。本申请设置多腔室的超声系统对浮选药剂进行多级超声乳化，然后通过增压泵进行混合加压，最终经射流乳化器使药剂达到纳米级乳化的效果，具有结构简单、可连续乳化、乳化效率高、分散效果及稳定性好的特点。

Description

一种用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备

技术领域

本申请属于浮选技术领域，具体涉及一种结构简单、可连续乳化、乳化效率高、分散效果及稳定性好的用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备。

背景技术

乳化是一种液体以微粒（液滴或液晶）均匀地分散在互不相溶的另一种液体中，形成一种能够在一定时间内稳定的乳化液的作用。浮选过程中，浮选药剂经过乳化后可显著增强其分散性，从而可增大药剂与颗粒的接触面积，达到有效提高浮选效果且节油的目的。目前，浮选药剂的乳化常采用超声波乳化、高压喷射乳化及机械搅拌乳化。

机械搅拌乳化由于结构简单、控制简便，是应用较为广泛的乳化手段，但由于乳化效果较差、搅拌时间长且效率低、耗能大，有时得不偿失。为此，有通过在机械搅拌乳化过程中增加添加剂的方式，来提高机械搅拌乳化的效果和缩短乳化时间，但由于添加剂价格较高，从而导致该方法的乳化成本较高，应用较为局限。

超声乳化是指在超声波能量作用下，使两种（或两种以上）不相溶液体混合均匀形成分散物系，其中一种液体均匀分布在另一液体之中而形成乳状液的工艺过程。现有技术中，超声乳化设备一般是将超声波振动棒插入盛有待乳化浮选药剂的容器中使用，待超声乳化到预定时间或预定乳化质量后才停止，由于单独长时间的使用超声波破碎会使待乳化的浮选药剂升温较快，使得声能传递和散热困难，且有效超声范围有限，特别是处理粘稠度相对度较高的浮选药剂时，只能处理到超声波乳化棒附近小范围的样品，导致出现乳化不均匀、不彻底等问题，而且散热困难也会导致超声波振动棒的损耗较大，非连续性的超声波乳化还会导致乳化效率较低，难以与连续性的浮选设备形成有效联动。为此，现有技术中还有通过在超声波振动棒上设置混合罩形成混合腔，然后自一端输入药剂及溶剂并从另一端输出乳化液，从而形成连续性的超声乳化，既能解决超声范围有限、散热困难及乳化不均匀、不彻底的问题，而且还能有效提高乳化效率。但由于前述的超声波振动棒与混合罩的结构为了保证乳化效果，只能维持较小流量的药剂混合液，使得乳化药剂的量仍然难以满足连续性浮选设备的需求。

射流乳化是指两种（或两种以上）不相溶液体由于高速运动，剪切力使流体层形成湍流，湍流产生空化作用，使液体界面破碎，达到乳化的效果。现有技术中，射流乳化多采用文丘里管或锥形管，由于射流乳化的过程较短，虽然乳化效率较高、能耗低，但乳化效果较差，乳化后的乳状液不稳定，容易出现破乳问题。

实用新型内容

根据现有技术中存在的问题，本申请提供一种结构简单、可连续乳化、乳化效率高、分散效果及稳定性好的用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备。

本申请是这样实现的：包括超声系统、射流系统，所述超声系统包括超声槽、超声波振动棒，所述超声槽内设置有至少两个相互平行的长条形超声腔，所述超声波振动棒从超声槽的侧壁沿长度方向插入固定在超声腔内，所述超声槽内相邻的超声腔沿长度方向的侧壁前端或后端设置有导流孔，所述超声槽在两最外侧的超声槽上远离导流孔的一侧分别设置有进料口、出料口；所述射流系统包括射流乳化器，所述超声槽的出料口通过管道与增压泵的进口连通，所述增压泵的出口通过管道与射流乳化器的首端连通，所述射流乳化器的末端通过管道与储箱或浮选系统连通。

本申请的有益效果：

1、本申请通过设置多腔室的超声系统对浮选药剂进行多级超声初级乳化，然后通过增压泵进行混合加压，最终经射流乳化器使药剂达到纳米级乳化的效果，相较单一的超声乳化及射流乳化不仅乳化效率高，而且得到的乳化液分散效果及稳定性均得到很大提高，可与连续性浮选设备配合使用实现流水化自动控制，并且能够在不需要添加表面活性剂的情况下获得较好的乳化效果，有效降低了乳化成本。

2、本申请通过设置具有多腔室及内置超声波振动棒的超声系统，对进入超声槽的浮选药剂进行多级超声乳化，从而既可以对浮选药剂形成连续性的超声乳化，而且多级连续乳化使得流经各级超声腔中的浮选药剂流量可显著提高而不影响乳化效果，最终达到了有效提高乳化效率的目的，使得乳化药剂的量能够满足连续性浮选设备的需求。

3、本申请通过在超声系统与射流系统之间设置增压泵，不仅可使超声乳化后的乳化液形成高压供给射流系统，而且增压泵还能对超声乳化后的乳化液进行高速机械搅拌以提高分散效果及稳定性，特别是还能使具有多组超声槽的超声系统输出的乳化液实现预混合，使得浮选药剂中的不同药剂可先通过不同组的超声槽进行超声乳化，然后再在增压泵中混合，从而能够容易调节药剂的比例。

4、本申请通过在射流乳化器中设置迷宫式导槽结构的锥形乳化空间，使得高速高压的乳化液与迷宫式导槽结构相互协同而产生极强的紊流运动，使得其中的浮选药剂被进一步粉碎和乳化成细小均匀状，浮选药剂在乳化液中得到充分分散达到纳米级乳化效果。

综上所述，本申请具有结构简单、可连续乳化、乳化效率高、分散效果及稳定性好的特点。

附图说明

图1为本申请结构示意图之一；

图2为图1之俯视图；

图3为本申请结构示意图之二；

图4为图3之俯视图；

图中：1-超声槽，10-超声腔，11-导流孔，12-进料口，13-出料口，14-螺旋导流板，2-射流乳化器，20-壳体，21-导流锥，22-锥形空间，23-进料嘴，24-出料嘴，25-导槽，26-调节杆，27-调节手柄，28-伺服驱动器，29-锁紧螺母，3-超声波振动棒，4-增压泵，5-控制阀Ⅰ，6-控制阀Ⅱ。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请作进一步的说明，但不以任何方式对本申请加以限制，基于本申请教导所作的任何变更或改进，均属于本申请的保护范围。

如图1至4所示，本申请包括超声系统、射流系统，所述超声系统包括超声槽1、超声波振动棒3，所述超声槽1内设置有至少两个相互平行的长条形超声腔10，所述超声波振动棒3从超声槽1的侧壁沿长度方向插入固定在超声腔10内，所述超声槽1内相邻的超声腔10沿长度方向的侧壁前端或后端设置有导流孔11，所述超声槽1在两最外侧的超声槽1上远离导流孔11的一侧分别设置有进料口12、出料口13；所述射流系统包括射流乳化器2，所述超声槽1的出料口13通过管道与增压泵4的进口连通，所述增压泵4的出口通过管道与射流乳化器2的首端连通，所述射流乳化器2的末端通过管道与储箱或浮选系统连通。

所述超声槽1内的超声腔10为圆柱形空腔或方形空腔，所述超声波振动棒3同轴设置于圆柱形的超声腔10内或中置于方形的超声腔10内，所述超声槽1中部的超声腔10侧壁两端的导流孔11分别设置于长度方向的前侧及后侧。

所述超声腔10的内壁上设置有螺旋导流板14，所述螺旋导流板14的最小内切圆柱与超声波振动棒3的外圆面间歇配合，所述超声腔10侧壁两端的导流孔11分别设置于螺旋导流板14的首端及末端。

所述超声槽1上的相邻超声波振动棒3同向或对向平行设置，所述超声槽1上至少设置有两组超声槽1且每一组超声槽1内的相邻超声槽1通过导流孔11连通，所述超声槽1上的各组超声槽1的尾端出料口13分别通过控制阀Ⅰ5与增压泵4的进口连通。

所述超声槽1上的超声槽1竖直设置或水平设置，所述超声槽1上的各组超声槽1相互平行且各组超声槽1的进料口12分别通过控制阀Ⅱ6与加料系统连通。

本申请还包括控制系统，所述超声波振动棒3、增压泵4、控制阀Ⅰ5及控制阀Ⅱ6的分别与控制系统电连接。

所述控制系统为与PC、PLC或工控机连接的现有可行的任意开关系统。

所述射流乳化器2包括壳体20、导流锥21，所述壳体20内设置有锥形空间22，所述导流锥21同轴对应设置于壳体20的锥形空间22内，所述壳体20在锥形空间22的小端连通设置有与进料嘴23、大端连通设置有出料嘴24，所述进料嘴23通过管道与增压泵4的出口连通，所述导流锥21的外壁和/或锥形空间22的内壁上设置有若干导槽25。导流锥与壳体内的锥形空间共同限定出一个渐变的乳化空间，经增压后的乳化液注入乳化空间内运动，从而使乳化液更易于形成紊流。同时，导流锥和/或锥形空间的导槽结构能够进一步促进乳化液的紊流运动，以使乳化液在这些导槽结构之间进行更强的紊流运动，从而使得浮选药剂被进一步粉碎和乳化成细小均匀状，最终达到纳米级乳化的效果。

所述导槽25为直条沟槽、螺旋沟槽、“S”形沟槽、“Z”形沟槽中的一种或多种。

所述导流锥21的大端还固定设置有调节杆26，所述调节杆26螺纹密封的贯穿壳体20并向外延伸，所述调节杆26远离导流锥21的一端固定设置有调节机构。

所述调节机构为调节手柄27或伺服驱动器28，与调节手柄27连接的调节杆26近壳体20一侧的螺纹段上设置有锁紧螺母29。

所述伺服驱动器28为包括伺服电机及其连接的减速器。

所述超声波振动棒3为可用于液体超声振动的现有任意超声波棒状结构。

本申请工作原理和工作过程如下：

如图1至4所示，工作时，加料系统中的浮选药剂、水在控制系统的控制下，按浮选作业需求调节控制阀Ⅱ6以控制配比后通入超声槽1的进料口12并依次进入各超声腔10，超声腔10内的超声波振动棒3通过高频振动对浮选药剂逐级乳化成0.2～10μm左右的药滴，经初级乳化后的浮选药剂经出料口13流出；超声槽1上经各组超声槽1初级乳化后的浮选药剂自出料口13流出后汇合到一根管道中并连通增压泵4的进口，随后启动增压泵4对初级乳化液进行高速搅拌混合并增压，实现浮选药剂的再次乳化；增压后的乳化液被泵入射流乳化器2具有若干导槽25的导流锥21与锥形空间23之间，高速浮选药剂流体与若干导槽25结构协同作用，从而产生极强的紊流，由此进一步充分分散乳化浮选药剂，最终使药剂达到纳米级乳化，最后经出料嘴24进入待浮选的矿浆中，完成浮选药剂的乳化过程。

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本申请的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本申请进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本申请权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备，其特征在于包括超声系统、射流系统，所述超声系统包括超声槽（1）、超声波振动棒（3），所述超声槽（1）内设置有至少两个相互平行的长条形超声腔（10），所述超声波振动棒（3）从超声槽（1）的侧壁沿长度方向插入固定在超声腔（10）内，所述超声槽（1）内相邻的超声腔（10）沿长度方向的侧壁前端或后端设置有导流孔（11），所述超声槽（1）在两最外侧的超声槽（1）上远离导流孔（11）的一侧分别设置有进料口（12）、出料口（13）；所述射流系统包括射流乳化器（2），所述超声槽（1）的出料口（13）通过管道与增压泵（4）的进口连通，所述增压泵（4）的出口通过管道与射流乳化器（2）的首端连通，所述射流乳化器（2）的末端通过管道与储箱或浮选系统连通。

2.根据权利要求1所述用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备，其特征在于所述超声槽（1）内的超声腔（10）为圆柱形空腔或方形空腔，所述超声波振动棒（3）同轴设置于圆柱形的超声腔（10）内或中置于方形的超声腔（10）内，所述超声槽（1）中部的超声腔（10）侧壁两端的导流孔（11）分别设置于长度方向的前侧及后侧。

3.根据权利要求2所述用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备，其特征在于所述超声腔（10）的内壁上设置有螺旋导流板（14），所述螺旋导流板（14）的最小内切圆柱与超声波振动棒（3）的外圆面间歇配合，所述超声腔（10）侧壁两端的导流孔（11）分别设置于螺旋导流板（14）的首端及末端。

4.根据权利要求1、2或3所述用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备，其特征在于所述超声槽（1）上的相邻超声波振动棒（3）同向或对向平行设置，所述超声槽（1）上至少设置有两组超声槽（1）且每一组超声槽（1）内的相邻超声槽（1）通过导流孔（11）连通，所述超声槽（1）上的各组超声槽（1）的尾端出料口（13）分别通过控制阀Ⅰ（5）与增压泵（4）的进口连通。

5.根据权利要求4所述用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备，其特征在于所述超声槽（1）上的超声槽（1）竖直设置或水平设置，所述超声槽（1）上的各组超声槽（1）相互平行且各组超声槽（1）的进料口（12）分别通过控制阀Ⅱ（6）与加料系统连通。

6.根据权利要求5所述用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备，其特征在于还包括控制系统，所述超声波振动棒（3）、增压泵（4）、控制阀Ⅰ（5）及控制阀Ⅱ（6）的分别与控制系统电连接。

7.根据权利要求6所述用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备，其特征在于所述射流乳化器（2）包括壳体（20）、导流锥（21），所述壳体（20）内设置有锥形空间（22），所述导流锥（21）同轴对应设置于壳体（20）的锥形空间（22）内，所述壳体（20）在锥形空间（22）的小端连通设置有与进料嘴（23）、大端连通设置有出料嘴（24），所述进料嘴（23）通过管道与增压泵（4）的出口连通，所述导流锥（21）的外壁和/或锥形空间（22）的内壁上设置有若干导槽（25）。

8.根据权利要求7所述用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备，其特征在于所述导槽（25）为直条沟槽、螺旋沟槽、“S”形沟槽、“Z”形沟槽中的一种或多种。

9.根据权利要求7所述用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备，其特征在于所述导流锥（21）的大端还固定设置有调节杆（26），所述调节杆（26）螺纹密封的贯穿壳体（20）并向外延伸，所述调节杆（26）远离导流锥（21）的一端固定设置有调节机构。

10.根据权利要求9所述用于浮选药剂的超声波与射流复合乳化设备，其特征在于所述调节机构为调节手柄（27）或伺服驱动器（28），与调节手柄（27）连接的调节杆（26）近壳体（20）一侧的螺纹段上设置有锁紧螺母（29）。