一種自吸氣式旋流?靜態微泡浮選柱的制作方法

本發明涉及選礦設備技術領域，尤其是一種自吸氣式旋流-靜態微泡浮選柱。

背景技術：

當前，浮選柱作為一種高效的浮選設備，廣泛應用于工業選礦。浮選柱按其進氣的類型劃分為氣液混合和空氣射流兩大類，其中氣液混合型浮選柱為自吸氣提供空氣，空氣射流型浮選柱為風機提供壓縮空氣。

旋流-靜態微泡浮選柱是國內研制的一種先進的氣液混合型浮選柱，其主要結構包括柱分離段16、旋流分離段17、氣泡發生與管流礦化段18三部分，參見圖1。所述柱分離段位于浮選柱柱體上部，在柱分離段的頂部，設置有泡沫槽、精礦沖洗水管和精選沖洗水管，泡沫槽的槽底設有精礦出口，柱分離段的中上部設置有給礦管。所述旋流分離段位于柱體下部，采用柱-錐相連的水介質旋流器結構。從旋流分選角度，柱分離段相當于放大的旋流器的溢流管，在柱分離段的底部設有尾礦出口、一號中礦出口和二號中礦出口，其中二號中礦出口排出的中礦的比重大于一號中礦出口排出的中礦。所述氣泡發生與管流礦化段用于中礦循環，包括有單獨布置于浮選柱的柱體外的氣泡發生器與礦化管，礦化管的一端通過管路連接一號中礦出口和二號中礦出口，礦化管的出流口沿切線方向與旋流分離段柱體相連，相當于向旋流器沿切線方向給料。氣泡發生器通過管道連接礦化管，用于向礦化管中通入空氣。

旋流-靜態微泡浮選柱工作原理為：選用以雙旋流結構為主的旋流分選單元。一個旋流分離單元由一個大直徑的旋流分離器與環繞其周圍的若干個小直徑的分選旋流器組成。分選旋流器溢流以入料形式進入旋流分離器，底流排出成為最終尾礦；旋流分離器位于柱分離單元中心，并把柱分離中礦與分選旋流器的溢流進一步分離成兩部分，即溢流供柱分離進一步精選，底流以循環礦漿形式供管浮選裝置進一步分選。

然而，現有的旋流-靜態微泡浮選柱存在如下問題：

(1)在處理大比重或粗粒礦石時，在浮選柱的底部容易發生沉槽。

(2)浮選柱輔助設備多、成本高，設備需要2臺砂泵配套使用，一臺作為給礦用，一臺作為中礦循環和氣泡發生器用。

(3)泡沫水平分布不均勻，由于離心力的作用，作圓周運動的礦漿總是從中心向周邊運動，而該設備在旋流分離段為周邊給料，固-液-氣由浮選柱周邊向中心移動過程中變得較為困難，從而導致泡沫水平分布不均勻。

(4)浮選柱的給礦管從設備上部給料，而氣泡發生器位于設備下部，礦漿與氣泡逆流向上，為了增加氣泡與礦粒碰撞次數，需增加設備的高度，從而增大了設備的制造成本和制造的難度，同時需增大砂泵的揚程和廠房高度。

(5)選礦應用受到限制，由于浮選柱的選礦原理是利用礦物密度與可浮性的聯系，將浮選與重選方法相結合，形成多重礦化方式為核心的強化分選回收機制，大比重的礦物成為尾礦，小比重的礦物成為精礦，因此在尾礦密度大于或接近于泡沫產品密度時，可有效地將尾礦與泡沫產品分離，如選煤等；而在尾礦密度小于泡沫產品密度時，則回收效果相對較差。

(6)中礦產出位置不夠合理，中礦一般為連生體、過粗粒單體，能夠粘附在氣泡上，但不夠穩定，容易從氣泡上脫落，因此中礦一般存在于礦漿與泡沫交界處，即設備上部，而對現有的浮選柱而言，中礦是從柱體的底部產出，可進一步優化。

技術實現要素：

本發明的目的就是要解決現有的旋流-靜態微泡浮選柱所存在的上述問題，為此提供一種結構簡單、成本低廉、浮選效果好的自吸氣式旋流-靜態微泡浮選柱。

本發明的具體方案是：一種自吸氣式旋流-靜態微泡浮選柱，包括機架和固定于機架上的浮選柱本體，浮選柱本體由上側柱體和下側錐體構成；柱體頂端配置有泡沫槽、精礦沖洗水管和精選沖洗水管，泡沫槽的槽底設有精礦出口；柱體下端的側壁上設有尾礦出口；錐體的底部設有排礦口；其特征是：在錐體的側壁上，沿圓周布置有若干根呈水平排布且與錐體的錐面相切的給礦管，給礦管具有文丘里管結構，并在其喉管處設有空氣入口；在浮選柱本體內設有沿其中心軸線布置的中礦循環管；在柱體內的下側，沿其中心軸線均勻布置若干塊穩流板，每塊穩流板呈豎直排布。

本發明中在柱體內側壁上設有上方敞口的尾礦箱，并且尾礦箱的敞口端所正對的柱體側壁呈斜面結構；在尾礦箱的底端配設所述尾礦出口；尾礦箱的敞口端位置高于所述穩流板的上端。

本發明中所述柱體的高度與直徑之比小于2；所述中礦循環管的上端設置在柱體內，下端靠近錐體底部的排礦口。

本發明中所述給礦管設有四根，四根給礦管布置在同一水平面上，每相鄰的兩根給礦管之間呈90°夾角；所述穩流板設有5～8塊。

本發明中所述尾礦出口所對接的管道上裝有尾礦調節閥，在排礦口所對接的管道上裝有放礦閘門。

本發明的有益效果如下：

(1)本發明結構簡單、設計巧妙，本發明所述的給礦管集現有旋流-靜態微泡浮選柱中吸氣裝置、氣泡發生器和給礦管的結構與功能于一體，減少了對相關輔助設備的配置，降低了設備成本，提高了節能效果，并且通過所述給礦管的切向高速進料，使得礦漿在浮選柱本體內作離心運動，有效防止了在浮選柱本體內容易發生沉槽的問題；

(2)本發明通過在柱體內配置穩流板，限制了礦漿在柱體內作高速圓周運動，防止了氣泡的兼并及上部“翻花”，從而使得氣泡在柱體內沿水平方向均勻分布，并形成大量的微泡，進而增大了礦粒與微泡接觸的幾率，提高了脈石礦物的分離的效率；

(3)本發明通過設置尾礦箱，并對尾礦箱上側的柱體側壁的結構進行改進，確保了進入尾礦箱中的氣泡能夠重新沿著斜面側壁上浮至柱體內，避免了氣泡上粘附的礦粒作為尾礦而排出，從而提高了礦物的回收率；

(4)本發明所述的中礦循環管設置在浮選柱本體內，并利用浮選柱本體內上下側礦漿的壓力差（上側礦漿的液壓大于下側礦漿的液壓）實現礦漿的自循環，有效避免了外加輔助設備而增加的能耗；

(5)本發明易于實現大型化生產作業，并且由于在結構配置上，柱體的高度與直徑之比小于2，這大大減小了配套廠房對高度的要求，從而縮減了相應的投入成本。

附圖說明

圖1是現有的旋流-靜態微泡浮選柱的結構示意圖；

圖2是本發明的剖面結構示意圖；

圖3是圖2的a-a視圖。

圖中：1—機架，2—浮選柱本體，2a—柱體，2b—錐體，3—泡沫槽，4—精礦沖洗水管，5—精選沖洗水管，6—精礦出口，7—尾礦出口，8—給礦管，9—空氣入口，10—中礦循環管，11—穩流板，12—尾礦箱，13—尾礦調節閥，14—排礦口，15—放礦閘門，16—柱分離段，17—旋流分離段，18—氣泡發生與管流礦化段。

具體實施方式

參見圖2-3，一種自吸氣式旋流-靜態微泡浮選柱，包括機架1和固定于機架1上的浮選柱本體2，浮選柱本體2由上側柱體2a和下側錐體2b構成,其中柱體的高度與直徑之比小于2；柱體2a頂端配置有泡沫槽3、精礦沖洗水管4和精選沖洗水管5，泡沫槽3的槽底設有精礦出口6；柱體2a下端的側壁上設有尾礦出口7；錐體2b的底部設有排礦口14,排礦口14用于方便工作人員對浮選柱本體2內部結構進行檢修，并在出現相關事故時進行應急排礦；在錐體2b的側壁上，沿圓周布置有若干根呈水平排布且與錐體2b的錐面相切的給礦管8，給礦管8具有文丘里管結構，并在其喉管處設有空氣入口9；在浮選柱本體2內設有沿其中心軸線布置的中礦循環管10；在柱體2a內的下側，沿其中心軸線均勻布置若干塊穩流板11，每塊穩流板11呈豎直排布。

本實施例中在柱體2a內側壁上設有上方敞口的尾礦箱12，并且尾礦箱12的敞口端所正對的柱體2a的側壁呈斜面結構；在尾礦箱12的底端配設所述尾礦出口7；尾礦箱12的敞口端位置高于所述穩流板11的上端。

本實施例中所述中礦循環管10的上端設置在柱體2a內，下端靠近錐體2b底部的排礦口14。

參見圖3，本實施例中所述給礦管8設有四根，四根給礦管8布置在同一水平面上，每相鄰的兩根給礦管8之間呈90°夾角；所述穩流板11設有5～8塊（具體為8塊）。

本實施例中所述尾礦出口7所對接的管道上裝有尾礦調節閥13，在排礦口14所對接的管道上裝有放礦閘門15。

本發明在工作時，四根給礦管8分別與一根主給礦管相連接，在主給礦管上裝有砂泵，由于給礦管8利用文丘里管原理，即低速礦漿由大直徑管道進入小直徑管道后，流速提高，根據伯努利方程，在礦漿流速提高時，礦漿的壓力降低，從而使得設置在喉管處的空氣入口9可從外界吸入空氣，吸入的空氣在礦漿高速射流剪切作用下，產生微小氣泡并與礦漿混合，增加了有用礦物與空氣的接觸機會，提高了浮選速度。

設定給礦管8進料端直徑d1（m）、壓力p1（pa）、速度v1（m/s），喉管直徑d2（m）、壓力p2（kpa）、速度v2（m/s），礦漿密度ρ1（kg/m³）；根據伯努利方程，各參數滿足如下兩個公式：

p1+ρ1v²1/2=p2+ρ1v²2/2（公式1）；

d²1v1=d²2v2（公式2）；

當p2＜0時，給礦管8吸氣，一般d2=（1/4～1/2）d1為宜；v2一般大于10m/s。

為使空氣順利進入給礦管8中，當礦漿通過喉管后截面積擴大為喉管的2-3倍，并在空氣入口9處外接進氣管，進氣管用閥門調節進氣量。

具體工作時，給礦管8出口處壓力0.03-0.1mpa，礦漿以4-8m/s的速度沿著切線方向進入錐體2b，并且還可在給礦管8上安裝閥門以防止設備停機時礦漿倒流。

當礦漿以4-8m/s的速度進入至錐體2b后，礦漿沿著錐壁作圓周運動，這相當于機械攪拌式浮選機的葉輪周邊速度，因而在處理大比重或粗粒礦石時槽底不易發生沉槽現象。

隨著浮選柱本體2內礦漿的不斷注入，在柱體2a內配置的穩流板11，限制了礦漿在柱體2a內作高速圓周運動，防止了氣泡的兼并及上部“翻花”，從而使得氣泡在柱體2a內沿水平方向均勻分布，并形成大量的微泡，進而增大了礦粒與微泡接觸的幾率，提高了脈石礦物的分離的效率。

由于在錐體2b內的礦漿作離心運動，在錐體2b中心軸線位置的液壓低于其周邊的液壓，因而柱體2a上側的礦漿在重力和壓力差的作用下，沿著中礦循環管10返回至錐體2b，從而實現了中礦的自循環。

處于柱體2a頂端的泡沫溢流至泡沫槽3中，并且通過精礦沖洗水管4的水沖洗，在精礦出口6處實現了對精礦的收集。