旋流?靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種旋流?靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，包括管體，其特征是：所述管體分為三個子管段，依次分別為上游管段、中間管段和下游管段；所述上游管段內安裝若干個柱形渦流發生器，中間管段內安裝若干錐形渦流發生器，下游管段為光管段。柱形渦流發生器為圓柱體或半圓柱體，頂面為斜截橢圓面或斜截半橢圓面，柱形渦流發生器的底面固定在上游管段的內壁上，其圓曲面為迎流面，頂面橫向傾斜。本發明裝置，結構簡單實用，可以顯著提高整個管流段的湍流強度，并且會使管流段局部區域的湍流強度分布呈現明顯地差異，從而增加不同粒級的微細粒礦物與氣泡之間的碰撞概率，提高微細粒礦物回收率。
【專利說明】
旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種旋流-靜態微泡浮選柱的管流段浮選裝置，具體說是一種旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，屬于礦物加工技術領域。
【背景技術】
[0002]現有技術中，旋流-靜態微泡浮選柱，主要用于煤炭、有色金屬和非有色金屬的浮選，主要針對細粒及微粒礦物的浮選。它的主體結構包括浮選柱分選段(或稱柱分離段裝置)，旋流段(或稱旋流分離段)、氣泡發生與管流段(或總稱管浮選裝置)三部分。所述管流段為浮選柱的氣泡發生器下游至旋流段進口端的管路。整個浮選柱為一柱體，其原理如圖1所示。柱分離段(柱浮選)11位于整個柱體上部;旋流分離段12采用柱錐相連的水介質旋流器結構，并與柱分離段呈上、下結構的直通連接。從旋流分選角度，柱分離段相當于放大了的旋流器溢流管。在柱分離段的頂部，設置了噴淋水管和泡沫精礦收集糟;給礦點位于柱分離段中上部，最終尾礦13由旋流分離段底口排出。氣泡發生器14與浮選管段直接相連成一體，單獨布置在浮選柱柱體體外;其出流沿切向方向與旋流分離段柱體相連，相當于旋流器的切線給料管。氣泡發生器上設導氣管。管浮選裝置15包括氣泡發生器與管浮選段兩部分。氣泡發生器是浮選柱的關鍵部件，它采用類似于射流栗的內部結構，具有依靠射流負壓自身引入氣體并把氣體粉碎成氣泡的雙重作用(又稱自吸式微泡發生器)。在旋流靜態微泡浮選柱內，氣泡發生器的工作介質為循環的中礦。經過加壓的循環礦漿進入氣泡發生器，引入氣體并形成含有大量微細氣泡的氣、固、液三相體系。含有氣泡的三相體系在浮選管段內高度紊流礦化，然后仍保持較高能量狀態沿切向高速進入旋流分離段。這樣，管浮選裝置在完成浮選充氣(自吸式微泡發生器)與高度紊流礦化(浮選管段)功能的同時，又以切向入料的方式在浮選柱底部形成了旋流力場。管浮選裝置為整個浮選柱的各類分選提供了能量來源，并基本上決定了浮選柱的能量狀態。
[0003]該旋流-靜態微泡浮選柱集逆流、旋流與管流三種礦化方式于一體，在微細粒礦物分選領域得到廣泛地應用。柱式浮選單元用于對礦物進行預選，可浮性好的礦物會優先浮選，得到高質量的精礦。旋流段分選單元對中礦進行進一步分選，得到合格尾礦。管流段中的多相流體以較高能量狀態沿切向高速進入旋流分離段，用于旋流分離的進一步分離并沿切向與旋流分離相連形成循環。管流分選環境有利于強化細粒級煤粒(_45μπι)的回收;逆流分選環境對于粗粒級煤粒(+250μπι)的回收效果較好。而旋流分選優勢介于兩者之間，對于中間粒級煤粒(45-250μπι)的回收效果較好。
[0004]管流段是旋流-靜態微泡浮選柱浮選過程中難選的細粒礦物與氣泡碰撞和粘附的主要場所，該區域的湍流強度決定著微細粒礦物的礦化效果，并最終關系著微細粒礦物的回收率。目前，實踐中所采用的管流段結構為光管，湍流強度不是很理想，而且整個管流段中的湍流強度分布較為均勻，只能適配部分粒級礦物所需要的湍流強度，從而會導致大量已經單體解離的微細礦物顆粒損失在尾礦中。
[0005]當前，提高管流段湍流強度目前主要采用兩種方法:一是，延長管流段長度。二是，使用U型管流段。然而這兩種方法對于湍流強度的增加并不顯著，整個管流段湍流強度難以實現差異化以適配礦物中不同粒級范圍礦物顆粒所需要的湍流程度。除此之外，U型管流段容易造成管流段嚴重地磨損，而延長管流段會使相應的浮選柱柱段高度增加，從而會增加設備成本，降低經濟效益。
【發明內容】
[0006]為解決上述問題，本發明提出了一種旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，其結構簡單實用，可以顯著提高整個管流段的湍流強度，并且會使管流段局部區域的湍流強度分布呈現明顯地差異，從而增加不同粒級的微細粒礦物與氣泡之間的碰撞概率，提高微細粒礦物回收率。
[0007]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，包括管體，其特征是:所述管體分為三個子管段，依次分別為上游管段、中間管段和下游管段;所述上游管段內安裝若干個柱形渦流發生器，中間管段內安裝若干錐形渦流發生器，下游管段為光管段。
[0008]渦流發生器安裝在管段內能在每個渦流發生器后形成一對流向渦，流向渦能強化管流中的湍流強度，能顯著提高管流中的湍流動能與湍流耗散率，從而能顯著促進氣泡-顆粒碰撞，使礦化效果得到強化。
[0009]優選的，在所述上游管段內至少安裝五排柱形渦流發生器，相鄰兩排柱形渦流發生器的位置交錯布置;在中間管段內至少安裝一排錐形渦流發生器，相鄰兩排錐形渦流發生器對齊布置。
[0010]優選的，沿著流動方向，上游管段長度是中間管段長度的1.2?1.5倍。
[0011]優選的，柱形渦流發生器為圓柱體或半圓柱體，頂面為斜截橢圓面或斜截半橢圓面，柱形渦流發生器的底面固定在上游管段的內壁上，其圓曲面為迎流面(迎著礦漿流動的來向)，頂面橫向傾斜。
[0012]所述錐形渦流發生器為三棱錐結構，一個錐面迎著礦漿流動方向，為迎流面，錐形渦流發生器的底面與中間管段的內壁相連。優選的錐形渦流發生器為直角三棱錐，兩個斜棱同在的斜面為迎流面。
[0013]進一步的，柱形渦流發生器在徑向的高度H為管段內徑的0.2，錐形渦流發生器在徑向上的高度h為管段內徑的0.1。柱形渦流發生器的橢圓截面長軸的長度與上游管段內徑之比為0.2?0.4，錐形渦流發生器與管段相連接的底面最長邊的尺寸與管段內徑之比為0.2
~0.4o
[0014]進一步的，柱形渦流發生器的斜面與管段的軸線的夾角在15°?20°。錐形渦流發生器的斜面為迎流面，斜面與管段的軸線的夾角為40°?60°。
[0015]優選的，上游管段內部每排安裝四個柱形渦流發生器，四個柱形渦流發生器均勻地布置。中間管段內部安排四個錐形渦流發生器，四個錐形渦流發生器均勻地布置，相鄰兩排之間對齊布置。
[0016]柱形渦流發生器與錐形渦流發生器可以改變管流段內部的流場，渦流發生器具有生渦作用，柱形渦流發生器的生渦效果強于錐形渦流發生器，錯開布置相較于對齊布置有利于流向渦的發展。流向渦會周期性脫落，從而在管流段內部形成脈動流，管流段湍流強度得到增強，由于三個管段內部結構的不同，湍流強度也會有不同程度的增強，沿流動方向的三個管段湍流強度依次減弱。三個分別具有不同水平湍流強度的管段是不同粒級礦物顆粒的礦化發生的主要場所，即上游管段是礦漿中較細粒級的礦物顆粒發生礦化的主要場所，下游管段是較粗粒級的礦物顆粒發生礦化的主要場所，中間管段對應中間粒級礦物顆粒的礦化。因此，梯級強化礦物顆粒礦化的目的得以實現，最終，強化了微細粒礦物的回收。
[0017]本發明旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段裝置，結構簡單實用，可以顯著提高整個管流段的湍流強度，并且會使管流段局部區域的湍流強度分布呈現明顯地差異，從而增加不同粒級的微細粒礦物與氣泡之間的碰撞概率，提高微細粒礦物回收率。
【附圖說明】
[0018]圖1為現有技術旋流-靜態微泡浮選柱結構及工作流程示意圖。
[0019]圖2為本發明旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段裝置剖視圖(俯視)。
[0020]圖3是柱形渦流發生器的立體示意圖。
[0021 ]圖4是錐形渦流發生器的立體示意圖。
[0022]圖5是圖2A-A剖面圖。
[0023]圖6是圖2B-B剖面圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0025]如圖2所示，旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置。其管體分為三個子管段，依次分別為上游管段1、中間管段3和下游管段5。上游管段內安裝若干個柱形渦流發生器2，中間管段內安裝若干錐形渦流發生器4，下游管段5為光管段。在上游管段內安裝了五排柱形渦流發生器(所述的排，就是沿管段的斷面的一周，渦流發生器均勻布設)，相鄰兩排柱形渦流發生器的位置前后位置交錯布置。在中間管段3內至少安裝了兩排錐形渦流發生器4，相鄰兩排錐形渦流發生器前后對齊布置。沿著流動方向，上游管段長度是中間管段長度的1.2?1.5倍。如圖3所示，柱形渦流發生器為半圓柱體，頂面為斜截半橢圓面，柱形渦流發生器的底面固定在上游管段的內壁上，其圓曲面為迎流面(迎著礦漿流動的來向)，頂面橫向傾斜。如圖4所示，錐形渦流發生器為三棱錐結構，一個錐面迎著礦漿流動方向，為迎流面，錐形渦流發生器的底面與中間管段的內壁相連。優選的錐形渦流發生器為直角三棱錐，兩個斜棱同在的斜面為迎流面。
[0026]進一步的，柱形渦流發生器在徑向的高度H為管段內徑的0.2，錐形渦流發生器在徑向上的高度h為管段內徑的0.1。柱形渦流發生器的橢圓截面長軸的長度與上游管段內徑之比為0.2?0.4，錐形渦流發生器與管段相連接的底面最長邊的尺寸與管段內徑之比為0.2?0.4。柱形渦流發生器的斜面與管段的軸線的夾角在15°?20°。錐形渦流發生器的斜面為迎流面，斜面與管段的軸線的夾角為40°?60°。
[0027]優選的，上游管段內部每排安裝四個柱形渦流發生器，四個柱形渦流發生器均勻地布置。中間管段內部安排四個錐形渦流發生器，四個錐形渦流發生器均勻地布置，相鄰兩排之間對齊布置。
[0028]渦流發生器安裝在管段內能在每個渦流發生器后形成一對流向渦，流向渦能強化管流中的湍流強度，能顯著提高管流中的湍流動能與湍流耗散率，從而能顯著促進氣泡-顆粒碰撞，使礦化效果得到強化。柱形渦流發生器與錐形渦流發生器可以改變管流段內部的流場，渦流發生器具有生渦作用，柱形渦流發生器的生渦效果強于錐形渦流發生器，錯開布置相較于對齊布置有利于流向渦的發展。流向渦會周期性脫落，從而在管流段內部形成脈動流，管流段湍流強度得到增強，由于三個管段內部結構的不同，湍流強度也會有不同程度的增強，沿流動方向的三個管段湍流強度依次減弱。三個分別具有不同水平湍流強度的管段是不同粒級礦物顆粒的礦化發生的主要場所，即上游管段是礦漿中較細粒級的礦物顆粒發生礦化的主要場所，下游管段是較粗粒級的礦物顆粒發生礦化的主要場所，中間管段對應中間粒級礦物顆粒的礦化。因此，梯級強化礦物顆粒礦化的目的得以實現，最終，強化了微細粒礦物的回收。
【主權項】
1.一種旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，包括管體，其特征是:所述管體分為三個子管段，依次分別為上游管段、中間管段和下游管段;所述上游管段內安裝若干個柱形渦流發生器，中間管段內安裝若干錐形渦流發生器，下游管段為光管段。2.根據權利要求1所述的旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，其特征是:在所述上游管段內至少安裝五排柱形渦流發生器，相鄰兩排柱形渦流發生器的位置交錯布置;在中間管段內至少安裝一排錐形渦流發生器，相鄰兩排錐形渦流發生器對齊布置。3.根據權利要求1所述的旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，其特征是:所述上游管段長度是中間管段長度的1.2?1.5倍。4.根據權利要求1所述的旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，其特征是:所述柱形渦流發生器為圓柱體或半圓柱體，頂面為斜截橢圓面或斜截半橢圓面，柱形渦流發生器的底面固定在上游管段的內壁上，其圓曲面為迎流面，頂面橫向傾斜。5.根據權利要求1所述的旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，其特征是:所述錐形渦流發生器為三棱錐結構，一個錐面迎著礦漿流動方向，為迎流面，錐形渦流發生器的底面與中間管段的內壁相連。6.根據權利要求5所述的旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，其特征是:所述錐形渦流發生器為直角三棱錐結構，兩個斜棱同在的斜面為迎流面。7.根據權利要求1所述的旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，其特征是:所述柱形渦流發生器在徑向的高度H為管段內徑的0.2倍，錐形渦流發生器在徑向上的高度h為管段內徑的0.1倍;柱形渦流發生器的橢圓截面長軸的長度與管段內徑之比為0.2?0.4，錐形渦流發生器與管段相連接的底面最長邊的尺寸與管段內徑之比為0.2?0.4。8.根據權利要求1所述的旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，其特征是:所述柱形渦流發生器的斜面與管段的軸線的夾角在15°?20°;錐形渦流發生器的迎流面與管段的軸線的夾角為40°?60°。9.根據權利要求1所述的旋流-靜態微泡浮選柱梯級強化管流段礦化裝置，其特征是:上游管段內部每排安裝四個柱形渦流發生器，四個柱形渦流發生器均勻地布置；中間管段內部安排四個錐形渦流發生器，四個錐形渦流發生器均勻地布置。
【文檔編號】B03D1/14GK106040442SQ201610591436
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月26日 公開號201610591436.1, CN 106040442 A, CN 106040442A, CN 201610591436, CN-A-106040442, CN106040442 A, CN106040442A, CN201610591436, CN201610591436.1
【發明人】閆小康, 王永恒, 王利軍, 石瑞, 王愛, 丁梓洋, 曹亦俊
【申請人】中國礦業大學