一種分選高濃度礦漿的浮選柱系統及方法
【專利摘要】一種分選高濃度礦漿的浮選柱系統及方法，該系統主要由給料管路、上浮選柱、下浮選柱、回料管路、掃選礦漿循環管路和尾礦箱組成。分選方法是通過將上浮選柱和下浮選柱錯位串聯，礦漿由給料泵打入經上氣泡發生器發生管流礦化后進入上浮選柱，在上浮選柱中可浮性較好的物料優先浮出經精礦槽排出，未來得及分選的物料經蠕動泵控制的回料管路進入下浮選柱進一步分選。通過上浮選柱預浮出部分可浮性好的物料使得進入下浮選柱的礦漿濃度變低，形成上浮選柱預分選，下浮選柱強化分選的效果，構成分段浮選，從而解決高濃度礦漿浮選精煤產品質量和精煤回收率不能同時保證的技術難題，最大程度地減輕精煤受污染和尾煤跑煤的現象。
【專利說明】一種分選高濃度礦漿的浮選柱系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種分選高濃度礦漿的浮選柱系統及方法，尤其適用于高濃度煤漿的分選，也適用于其他礦物的分選。
【背景技術】
[0002]礦漿浮選設備主要為浮選機和浮選柱兩類。浮選機主要有機械攪拌式浮選機和噴射式浮選機。浮選機分選設備的不足主要有功率消耗較大，磨損嚴重，且氣泡尺寸較大，分散性不足，同時槽體較淺，二次富集作用較弱，分選極細粒物料效果較差。浮選柱的發展由傳統的充填介質浮選柱發展為具有新型充氣器和新結構的浮選柱，其中較為有代表性的是旋流微泡浮選柱。
[0003]旋流微泡浮選柱分選區域包括三個部分:精選段、粗選段、掃選段。礦漿從柱體高度的2/3處給入，尾礦從掃選段底流口排出。微泡發生器是一個柱體外部裝置，利用射流原理，在腔內形成負壓的同時吸入空氣，并通過壓力差析出大量微泡，進入掃選段。在旋流力場和浮力的作用下，微泡和已礦化的氣一固絮團向旋流中心、并向上運動進入粗選段。上浮微泡與入料礦漿逆流運動，兩者接觸、碰撞、礦化，疏水性礦粒與微泡粘附上升，親水性礦粒未能礦化進入掃選段，這樣就實現浮選柱的高選擇性分選。掃選段的主要工作是掃選未來得及礦化的精煤，從而提高精煤回收率。同時掃選段的離心力場也加速了氣泡在柱體徑向斷面上的分散，氣泡在柱體內的分布更均勻，有利于氣泡與礦物顆粒的礦化。在旋流力場作用下，循環中礦按密度差異發生分離，低密度產物往掃選段中部運動并向上進入浮選段，最后上浮成為精煤產品，高密度產物在掃選段外沿向下運動，最終由底流口排出成為浮選尾煤。
[0004]隨著我國選煤技術的發展，重介選煤技術因其處理難選煤有優勢，在選煤中開始占主導地位。但是重介旋流器的粉碎作用導致洗選過程中的次生煤泥含量變大，加之其耗水量相比跳汰工藝更少，容易造成選煤廠的煤泥水濃度過高，一般能達到120g/L左右，甚至更高。而我國煤泥浮選的濃度一般應控制在100g/L以內，浮選柱的最佳分選濃度為50-80g/L。同時，我國粗煤泥回收設備的使用，使得進入浮選的煤泥粒度更細，一般能達到
0.3mm以下。浮選的煤泥粒度越細，適宜分選的礦漿濃度越低。這些都給高濃度礦漿浮選造成很大困難，浮選時不能同時保證精煤灰分和精煤回收率。因此，濃度超過80g/L的礦漿，可認為是聞濃度。如果能解決聞濃度礦楽的浮選，不僅可以保證廣品廣量和質量，還能提聞干煤泥處理量，減輕后續壓濾作業的負擔。
[0005]借鑒浮選機多室串聯的結構，有學者提出了串聯浮選柱系統，將兩臺浮選柱串聯起來處理高濃度礦漿和提高浮選柱入浮粒度上限。但這就要求有兩套浮選柱設備，占地面積大，且兩套系統不能同時充分利用。針對高濃度礦漿，有學者提出了在浮選柱內部給料處加反射小槽，優先浮選出部分可浮性好的物料。實踐證明，該浮選柱在一定程度上能改善浮選效果，但是小槽的布置較困難，且會干擾礦漿流動。
[0006]針對現今煤泥分選礦漿濃度大、高灰細泥含量大的現象，有學者提出了多產品浮選柱的概念，較典型的有三產品浮選柱，利用泡沫區泄回顆粒單獨排出，避免中間產品反復循環，減輕了精煤產品因夾帶造成的精煤灰分過高的現象。但是考慮到礦漿濃度大時，由于礦化不足和分選時間的不充分造成的精煤夾帶和尾煤跑煤現象，多產品浮選柱的處理能力受限，不能充分讓物料礦化和讓未分選礦漿循環再選。
【發明內容】
[0007]技術問題:本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種結構簡單、操作便捷、有效解決精煤夾帶和尾煤跑煤問題的分選高濃度礦漿的浮選柱系統及方法。
[0008]技術方案:本發明的分選高濃度礦漿的浮選柱系統，包括上浮選柱、下浮選柱，下浮選柱的頂部設有與上浮選柱中部連通的連接彎管，上浮選柱的上方連有精礦槽，精礦槽上布有噴淋水裝置，下浮選柱的中部設有下浮選柱入料口，下浮選柱結構為旋流微泡浮選柱，自下浮選柱入料口向下內部依次設有穩流板錐形筒，錐形筒上方形成柱浮選室、下部形成旋流分選室，下浮選柱旋流段外壁順序連有循環泵、下壓力表、下氣泡發生器回至下浮選柱，下浮選柱底部經尾礦管連至尾礦箱，尾礦箱的高度可自由調節，形成連通器結構，所述的上浮選柱下部設有上浮選柱入料口，上浮選柱的底流口經回料管與下浮選柱入料口相連，所述的上浮選柱的底流口外設有可控制回料量的大小和回料速度的蠕動泵；所述上浮選柱入料口經入料管連接依次連接有上氣泡發生器、上壓力表、給料泵和礦漿攪拌器。
[0009]一種使用權利要求1所述浮選柱系統的分選高濃度礦漿的方法，包括如下步驟:
[0010]a.將礦漿入料經礦漿攪拌器攪拌后，通過給料泵泵入入料管，礦漿在入料管中預先礦化后，再經上氣泡發生器給入上浮選柱內，進入上浮選柱內的礦漿經回料管流入下浮選柱，待下浮選柱充滿礦漿后，開啟循環泵，上浮選柱內可浮性較好的疏水物料可由精礦槽預先排出，未來得及分選的礦漿從底流口排出經過蠕動泵處理后，由回料管回流至下浮選柱進行常規旋流微泡浮選柱分選；
[0011]b.進入上浮選柱預先浮選后，礦漿濃度有所降低，物料向下沉降，在下氣泡發生器的壓力下，產生大量微小氣泡，使礦衆與氣泡因相向運動發生逆流碰撞礦化，下浮選柱內未分選物料附著到氣泡上成為礦化氣泡上升到上浮選柱，未脫落的部分進入精礦槽排出與上浮選柱預浮精礦合成最終精礦，脫落的未分選的礦漿抽入循環泵經下氣泡發生器回到下浮選柱的旋流段，此部分物料途中發生管流礦化和旋流礦化，在旋流力場中繼續分選，其中疏水物料會上浮進入精礦，親水物料由尾礦管經尾礦箱作為尾礦排出；
[0012]c.由下浮選柱浮出的物料由于分選時間不充分導致夾帶部分可浮性較差的物料一起上浮，這部分物料有的在上升過程中直接脫落進入尾礦，有的則進入上浮選柱，經二次富集后，由上浮選柱底流口處連接的蠕動泵處理，經回料管再次回流至下浮選柱內繼續循環分選，成為最終尾礦排出。
[0013]有益效果:本發明針對現有浮選技術中的分選高濃度礦漿的精礦產品質量和精礦回收率不能同時保證的技術難題，把浮選柱、串聯浮選、強化礦化及旋流力場分選作用有機結合，根據物料的表面性質及密度差異的內在聯系，使物料經過入料管路的預礦化作用在上浮選柱預浮出可浮性較好物料，同時降低下浮選柱的入料的礦漿濃度，利用下浮選柱的再分選強化分選，形成兩段分選，獲得最終的浮選產品，解決了傳統旋流微泡浮選柱對高濃度、細泥含量大礦漿分選效果差的問題。與現有技術相比，具有如下優點:
[0014]1.通過預浮加再選的分選方式，有效解決了浮選對礦漿濃度過高、細泥含量大的煤泥分選效果差的技術難題。經上浮選柱預先浮選出可浮性好的物料，降低下浮選柱入料的濃度，再由下浮選柱的強化分選，保證了精煤產品回收率，減少尾煤中跑煤現象。
[0015]2.采用上浮選柱和下浮選柱錯位連接的方式，可以增長親水顆粒在上浮過程中的脫落距離，既可以在上柱體脫落，也可在下柱體脫落，避免了產品間的相互干擾。同時兩段柱體錯位后，通過上浮選柱下部的回料管路，有利于未分選的礦漿再次由上浮選柱回到下浮選柱繼續分選，能夠避免礦漿在下浮選柱直接循環而引起的礦漿處理量過大，下浮選柱處理能力不足，導致未來得及分選的物料直接由尾礦箱排出，造成跑煤現象。這樣循環加分段分選的方式不僅保證產品質量，還增大了浮選柱的處理量，也就是處理高濃度礦漿的根本原因。相比傳統浮選柱，該浮選柱系統能降低柱體高度；相比串聯浮選柱，該浮選柱系統能節省橫向空間，節省了廠房布置空間，減少基建投資。
[0016]3.通過上浮選柱的預礦化入料壓力的調節，可以控制預礦化程度，從而控制上浮選柱預浮物料量。這就能避免僅靠下浮選柱循環壓力過大造成的分選礦漿環境不穩定，氣泡兼并破滅嚴重的現象，又可避免下浮選柱循環壓力過小造成的浮選礦漿氣含率過小，弓丨起的浮選不充分現象。同時上浮選柱錯開后，有利于礦漿的回料，增強泡沫層的二次富集作用，回料量可由蠕動泵經回料管路靈活控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的高濃度礦漿浮選柱分選系統示意圖。
[0018]圖中:礦漿攪拌器一 1，給料泵一 2，上壓力表一 3，上氣泡發生器一 4，精礦槽一5，上浮選柱一 6，連接彎管一 7，下浮選柱一 8，蠕動泵一 9，錐形筒一 10，穩流板一 11，循環泵一 12,下壓力表一 13,下氣泡發生器一 14,尾礦管一 15,尾礦箱一 16,上浮選柱入料口一17，下浮選柱入料口一 18，噴淋水管一 19，入料管一 20，回料管一 21。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明的一個實施例進一步描述:
[0020]如圖1所示，本發明的分選高濃度礦漿的浮選柱系統，主要由上浮選柱6、下浮選柱8、蠕動泵9、給料裝置、發泡裝置構成，所述的給料裝置包括礦漿攪拌器1、給料泵2、上壓力表3和上氣泡發生器4，經入料管20依次連接。入料自礦漿攪拌器I順序連接給料泵2、壓力表3、氣泡發生器4后與上浮選柱6串聯。下浮選柱8結構為旋流微泡浮選柱，自下浮選柱入料口 18向下內部依次設有穩流板11錐形筒10，錐形筒10上方形成柱浮選室、下部形成旋流分選室，下浮選柱8旋流段外壁順序連有循環泵12、下壓力表13、下氣泡發生器14回至下浮選柱8，下浮選柱8底部經尾礦管15連至尾礦箱16，尾礦箱16的高度可自由調節，形成連通器結構，控制礦漿液位。所述的發泡裝置包括錐形筒10、穩流板11、循環泵12、下壓力表13、下氣泡發生器14，錐形筒10設在下浮選柱8下部，穩流板11設在錐形筒10上部，循環泵12、下壓力表13、下氣泡發生器14經管路串連，循環泵12入口一端與位于錐形筒10外表面處的下浮選柱8出口相連，下氣泡發生器14的出口一端與位于錐形筒10底部的下浮選柱8入口相連。所述的下浮選柱8的頂部設有與上浮選柱6中部連通的連接彎管7，上浮選柱6的上方連有精礦槽5，精礦槽5上布有噴淋水裝置19，下浮選柱8的中部設有下浮選柱入料口 18，下浮選柱8的下部設有發泡裝置，底部經尾礦管15連有可調節浮選液高度的尾礦箱16，所述的上浮選柱6下部設有上浮選柱入料口 17，上浮選柱6的底流口經回料管21與下浮選柱入料口 18相連，所述的上浮選柱6的底流口外設有可控制回料量的大小和回料速度的蠕動泵9，上浮選柱6下方的蠕動泵9經回料管21流至下浮選柱入料口18。所述上浮選柱入料口 17經入料管20連接依次連接有上氣泡發生器4、上壓力表3、給料泵2和礦漿攪拌器I。
[0021]本發明的分選高濃度礦漿的方法，具體步驟如下:
[0022]1.將礦漿和浮選藥劑一起加至礦漿攪拌器1，充分攪拌后，通過給料泵2、上壓力表3、上氣泡發生器4給入上浮選柱6，這部分礦漿經過入料管20時發生管流礦化作用，通過上壓力表3的閥門可以控制礦化的程度，并通過上壓力表3的壓力反映；
[0023]2.經過預先礦化的物料進入上浮選柱6后，迅速由回料管21進入下浮選柱8，待入料充滿下浮選柱8后，打開循環泵12和回料蠕動泵9，循環壓力通過下壓力表13閥門調節，回料量通過蠕動泵9轉速調節，并可分別讀數；上浮選柱6內可浮性較好的疏水物料可由精礦槽5預先排出，未來得及分選的礦漿從底流口排出經過蠕動泵9處理后，由回料管21回流至下浮選柱8進行常規旋流微泡浮選柱分選；下浮選柱8內的液位可通過尾礦箱16高度調整，液位高度根據礦漿回流量的大小和精礦的溢流速度酌情升降；待精礦和尾礦分別排出時，即可形成穩定的分選環境；
[0024]3.經過管流礦化后的礦漿進入上浮選柱6后，礦漿濃度有所降低，物料向下沉降，在下氣泡發生器14的壓力下,產生大量微小氣泡,使礦衆與氣泡因相向運動發生逆流碰撞礦化，氣泡和物料發生碰撞粘附，疏水的可浮性較好的物料，進入精礦泡沫層，富集后經精礦槽5排出，而未完成礦化的物料則下降至底部出口經蠕動泵9控制由回料管21進入下浮選柱8 ;在此過程，可浮性好的疏水物料和未礦化物料實現相對靜態分離，實現靜態預浮選，同時使得進入下浮選柱8的礦漿濃度也因干物料量的減少有所降低；
[0025]4.進入下浮選柱8的礦漿在下浮選柱8浮選段繼續發生逆流碰撞礦化，未分選物料附著到氣泡上成為礦化氣泡上升，可浮性好的物料則在氣泡的上浮作用下，被攜帶至上浮選柱6泡沫區，繼續完成二次富集作用，最后經精礦槽5排出；剩下的較難浮的物料進入旋流段，靠離心力和循環泵管路的繼續管流礦化作用；
[0026]5.進入旋流段的物料，經過旋流段再次掃選，這部分存在礦漿中的物料被循環泵12抽出后經過下氣泡發生器14發生較強的管流礦化作用后，由切線射入旋流分選段，在離心力的作用下，疏水物料進入溢流，由錐形筒10進入上浮至精礦槽5，親水物料則沿著柱壁滑落至底部經尾礦管15由尾礦箱16排出，成為最終尾礦；其中的下壓力表13用于測量循環壓力值，下氣泡發生器14由于負壓作用自吸入空氣，為整個下浮選柱8分選提供合適的微小氣泡，并與噴嘴附近的高速射流發生礦化作用，實現掃選；
[0027]6.所有在下浮選柱8中上浮的精礦，在上浮過程中，疏水顆粒會因重力作用脫落，進入上浮選柱6后還會繼續發生二次富集作用，排出部分夾帶的顆粒；最終，上浮選柱6精礦和下浮選柱8的精礦都從上浮選柱6上部的精礦槽5排出，合成最終精礦。
【權利要求】
1.一種分選高濃度礦漿的浮選柱系統，包括上浮選柱(6)、下浮選柱(8)，下浮選柱(8)的頂部設有與上浮選柱(6)中部連通的連接彎管(7)，上浮選柱(6)的上方連有精礦槽(5)，精礦槽(5)上布有噴淋水裝置(19)，下浮選柱(8)的中部設有下浮選柱入料口(18)，下浮選柱(8)結構為旋流微泡浮選柱，自下浮選柱入料口(18)向下內部依次設有穩流板(11)錐形筒(10)，錐形筒(10)上方形成柱浮選室、下部形成旋流分選室，下浮選柱(8)旋流段外壁順序連有循環泵(12)、下壓力表(13)、下氣泡發生器(14)回至下浮選柱(8)，下浮選柱(8)底部經尾礦管(15)連至尾礦箱(16)，尾礦箱(16)的高度可自由調節，形成連通器結構，其特征在于:所述的上浮選柱(6)下部設有上浮選柱入料口(17)，上浮選柱(6)的底流口經回料管(21)與下浮選柱入料口(18)相連，所述的上浮選柱(6)的底流口外設有可控制回料量的大小和回料速度的蠕動泵(9);所述上浮選柱入料口(17)經入料管(20)連接依次連接有上氣泡發生器(4)、上壓力表(3)、給料泵(2)和礦漿攪拌器(I)。
2.一種使用權利要求1所述浮選柱系統的分選高濃度礦漿的方法，其特征在于，包括如下步驟: a.將礦漿入料經礦漿攪拌器(I)攪拌后，通過給料泵(2)泵入入料管(20)，礦漿在入料管中預先礦化后，再經上氣泡發生器(4)給入上浮選柱(6)內，進入上浮選柱(6)內的礦漿經回料管(21)流入下浮選柱(8)，待下浮選柱充滿礦漿后，開啟循環泵(12)，上浮選柱(6)內可浮性較好的 疏水物料可由精礦槽(5)預先排出，未來得及分選的礦漿從底流口排出經過蠕動泵(9)處理后，由回料管(21)回流至下浮選柱(8)進行常規旋流微泡浮選柱分選; b.進入上浮選柱(6)預先浮選后，礦漿濃度有所降低，物料向下沉降，在下氣泡發生器(14)的壓力下，產生大量微小氣泡，使礦漿與氣泡因相向運動發生逆流碰撞礦化，下浮選柱(8)內未分選物料附著到氣泡上成為礦化氣泡上升到上浮選柱(6)，未脫落的部分進入精礦槽(5)排出與上浮選柱(6)預浮精礦合成最終精礦，脫落的未分選的礦漿抽入循環泵(12)經下氣泡發生器(14)回到下浮選柱(8)的旋流段，此部分物料途中發生管流礦化和旋流礦化，在旋流力場中繼續分選，其中疏水物料上浮進入精礦，親水物料由尾礦管(15)經尾礦箱(16)成為尾礦排出； c.由下浮選柱(8)浮出的物料由于分選時間不充分導致夾帶部分可浮性較差的物料一起上浮，這部分物料有的在上升過程中直接脫落進入尾礦，有的則進入上浮選柱(6)，經二次富集后，由上浮選柱(6)底流口處連接的蠕動泵(9)處理，經回料管(21)再次回流至下浮選柱(8)內繼續循環分選，成為最終尾礦排出。
【文檔編號】B03D1/14GK104069954SQ201410294550
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】彭耀麗, 吳成舟, 謝廣元, 沙杰, 倪超, 種亞崗, 劉博 , 梁龍, 譚佳琨, 孫玉金, 卜祥寧, 李志遠, 劉振環 申請人:中國礦業大學