一种环形充气浮选机.pdf

本发明是一种采用压入空气产生气泡，具有环形组合结构的矿物浮选设备——环形充气浮选机。它由分选柱、压入空气型气泡发生器、环形泡沫刮板机构、过程矿浆提升管组成，多棵分选柱组合成圆环形。矿浆给入一棵分选柱的给矿口中，矿粒向下沉降，气泡向上浮升，具有疏水性的矿粒被浮选成为粗精矿，并进入精选分选柱中进行多次精选获得最终精矿。亲水性的矿粒随矿浆向下流动，通过过程矿浆提升管，进入扫选分选柱中进行多次扫选得最终尾矿。本发明的环形充气浮选机具有能耗低和磨损小，充气量大，矿粒与气泡碰撞附着的概率高，精选和扫选时间和次数调整灵活，分选粒度的范围大的优点，是一种良好的矿物浮选分离富集设备。

1、  一种环形充气浮选机，其特征是，由分选柱(1)、气泡发生器(2)、环形泡沫刮板机构(3)、过程矿浆提升管(4)组成；分选柱(1)由柱体(5)、泡沫精矿给矿口(6)、中矿给矿口(7)、尾矿口(8)、精矿环槽(9)构成；环形泡沫刮板机构(3)由电机(10)、减速器(11)、刮板架(12)、支撑架(13)、刮板(14)组成；由n棵分选柱(1)组合成环形，分选柱的柱体上部精矿环槽(9)的精矿管连接到毗邻柱体的泡沫精矿给矿口(6)，柱体下部尾矿口与过程矿浆提升管(4)连接，过程矿浆提升管(4)另一端与另一毗邻柱体的中矿给矿口(7)相连，气泡发生器(2)固定安装在每个分选柱下部的柱体内，环形泡沫刮板机构(3)的电机(10)、减速器(11)与刮板架(12)相连，支撑架13连接支撑在组合成圆环形的柱体顶部。

2、  根据权利要求1所述的环形充气浮选机，其特征是：n＝n1+n2+1，式中：n1为选矿试验确定的矿石需要的精选次数，n2为选矿试验确定的矿石需要的扫选次数。

3、  根据权利要求1所述的环形充气浮选机，其特征是：分选柱1的断面形状为圆型、矩型或等腰梯形中的一种。

4、  根据权利要求1所述的环形充气浮选机，其特征是：气泡发生器(2)为常规多孔介质的压入空气型气泡发生器。

5、  根据权利要求1所述的环形充气浮选机，其特征是：过程矿浆提升管(4)中部安装砂泵(15)或压力空气进入管(16)作为中矿提升动力。

6、  根据权利要求1所述的环形充气浮选机，其特征是：分选柱柱体(1)的断面积当量直径与高度的比值为D/L＝0.25～0.83。

一种环形充气浮选机
技术领域
本发明涉及矿物加工工程技术领域，具体地说是一种采用压入空气产生气泡，具有环形组合结构的矿物浮选设备--环形充气浮选机。
背景技术
浮选机是实现矿物浮选富集与分离的重要设备。浮选技术经济指标的好坏，与所用的浮选设备密切相关。公知的浮选设备种类很多，主要分为机械搅拌式浮选机，充气搅拌式浮选机，充气式浮选机。对于机械搅拌式浮选机，空气的引入是靠搅拌叶轮高速旋转产生负压来实现的，搅拌强度低时，产生的真空度低，引入的空气量不足，浮选回收率不高，搅拌强度高时，机械磨损严重，能耗高。对于充气搅拌式浮选机，由于在机械搅拌浮选机的基础上额外补加了空气，弥补了机械搅拌浮选机充气量不足的缺陷，但能耗高的问题仍然没有很好解决。对于充气式浮选机，没有了搅拌装置，能耗下降，空气量可调，但矿物颗粒在没有搅拌条件下具有的动能小，与气泡接触附着的概率不高，所以回收率仍然不高。詹姆森浮选槽是澳大利亚南威尔士纽卡斯尔大学化学工程系教授詹姆森所研制的充气式浮选机，为了增加矿物颗粒与气泡碰撞附着的机会，采用外加泵加速矿浆，提高颗粒动能，取得了较好的技术效果，但又带来了设备的磨损和能耗增加的问题。浮选柱是在充气式浮选机的基础上发展起来的，为了克服充气式浮选机矿物颗粒与气泡接触附着概率低的缺点，将浮选机分选槽加深，矿物颗粒在沉降过程中与上升的气泡逆流碰撞产生附着，形成了结构简单，占地面积小，能耗低，富集比高的，具有发展前途的浮选柱。对于浮选柱的研究，已经进行了几十年，主要集中在气泡发生器上，目的在于产生细小、弥散、丰富的泡沫，这样的研究已经取得了很大的成功，多种气泡发生器已经广泛应用于生产之中。但是浮选柱通过增加分选槽的深度来实现增加颗粒与气泡碰撞附着机会的目的，带来的缺点是设备高度大，一般要求近十米，这对矿浆的提升，空气引入又产生了较高的能耗。所以为了降低柱高，又开展了大量的研究工作。
短柱微泡吸气式浮选机由矿浆桶、渣浆泵、分选槽主体、内筒体、矿浆分配器、矿化器、矿化管、反射头、精矿收集槽、尾矿调节箱、控制阀门等组成，矿浆由渣浆泵从矿浆桶抽出入矿浆分配器，然后均匀分配给各组矿化器的矿化单元，经由矿化器、矿化管，最后从反射头的喷嘴喷出。当矿浆从分配器经矿化器进入矿化管时，由于矿化器的特殊结构，矿浆成喷射状射入矿化管，从而形成负压，空气被吸入矿化管并与矿浆充分接触、剪切、碰撞，使矿浆充分矿化，矿浆到达底部经反射头喷嘴喷出，充分矿化的矿粒随矿浆中的大量微泡上浮至浮选桶表面，沿周边溢出进入精矿收集槽；尾矿则从底部通过U形管进入尾矿箱排出，尾矿箱与U形管一道起着调节液面的作用，以控制浮选效果。但液面不易控制，分选效果不稳定。
全泡沫浮选柱的特点是：a)采用气/水外部发泡器，空气/水/起泡剂一起给入柱底充气区中，整个柱体全为气泡充满，入料从柱中上部给入泡沫中，完全利用泡沫富集作用进行分选。b)柱体高度仅1m左右、矿浆停留时间短，浮选速度快。试验表明在较小的充气流率下，可获得很高的精矿品位，一段全泡沫浮选柱的分选效果相当于四段机械搅拌式浮选机。但矿浆停留时间过短，矿化不充分，导致回收率不高。
旋流充气式浮选柱。是美国犹他大学Miller教授所发明，是将重选水力旋流器与浮选相结合的产物。其主要特点是：a)空气通过器壁多孔材料压入，矿浆切向压力给入，从而将由多孔柱壁压入的空气剪切成气泡。气泡从柱壁向柱中心移动过程中与颗粒发生碰撞附着，矿化速度高，因而浮选速度快，其处理能力相当于同容积浮选机的50倍。b)沉砂环形排矿，矿浆基本属于“塞流”。c)设备体积小，多孔介质孔眼不易堵塞。该浮选设备缺点是器壁磨损较快，参数变化敏感性较大导致浮选效果不稳定。
充填介质浮选柱是在浮选柱内充填多孔、网状物，其目的在于让矿浆通过弯曲的孔道流动，与气泡碰撞附着，达到提高矿粒与气泡碰撞附着的概率，从而降低了浮选柱的高度，但是多孔、网状介质容易产生堵塞，且矿浆流速变慢后，设备处理能力下降。
因此，目前广泛使用的浮选柱仍然存在柱体高，能耗大等不足，如能研究设计一种既具有浮选机设备高度小但能耗低，磨损小，具有浮选柱能耗较低，富集比高，但高度小，磨损小，回收率高的浮选设备，将显著提高矿物浮选分离富集的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种能耗低，充气量大，矿物颗粒与气泡碰撞附着概率高，采用压入空气产生气泡，具有环形组合结构的浮选设备一环形充气浮选机。
本发明的技术方案为：
环形充气浮选机由分选柱(1)、气泡发生器(2)、环形泡沫刮板机构(3)、过程矿浆提升管(4)组成；分选柱(1)由柱体(5)、泡沫精矿给矿口(6)、中矿给矿口(7)、尾矿口(8)、精矿环槽(9)构成；环形泡沫刮板机构(3)由电机(10)、减速器(11)、刮板架(12)、支撑架(13)、刮板(14)组成；由n棵分选柱(1)组合成环形，分选柱的柱体上部精矿环槽(9)的精矿管连接到毗邻柱体的泡沫精矿给矿口(6)，柱体下部尾矿口与过程矿浆提升管(4)连接，过程矿浆提升管(4)另一端与另一毗邻柱体的中矿给矿口(7)相连，气泡发生器(2)固定安装在每个分选柱下部的柱体内，环形泡沫刮板机构(3)的电机(10)、减速器(11)与刮板架(12)相连，支撑架13连接支撑在组合成圆环形的柱体顶部。
其中：
n＝n1+n2+1，式中：n1为选矿试验确定的矿石需要的精选次数，n2为选矿试验确定的矿石需要的扫选次数。
分选柱1的断面形状为圆型、矩型或等腰梯形中的一种。
气泡发生器(2)为常规多孔介质的压入空气型气泡发生器。
过程矿浆提升管(4)中部安装砂泵(15)或压力空气进入管(16)作为中矿提升动力。
分选柱柱体(1)的断面积当量直径与高度的比值为^D/_L＝0.25～0.83。
工作原理：
根据不同矿石浮选工艺的要求，含有起泡剂、捕收剂等浮选药剂的矿浆给入该环形充气浮选机的任何一棵分选柱的给矿口中，矿浆进入分选柱至上而下往下流动，同时空气压入气泡发生器中，通过多孔介质在分选柱的下部形成气泡，矿浆中的矿粒向下沉降，气泡向上浮升，矿粒与气泡逆流碰撞，具有疏水性的矿粒附着于气泡，被气泡带着上浮，当气泡带着矿粒上浮至液面时，形成泡沫层，其中的矿粒成为泡沫精矿，被电机、减速器带着转动的环形泡沫刮板机构的刮板将形成的泡沫层刮出，使泡沫精矿进入精矿环槽中，并通过精矿管进入精选分选柱中进行精选。具有亲水性的矿粒不能附着在气泡上，继续随矿浆向下流动，最后从尾矿口排出。从尾矿口排出的矿浆进入过程矿浆提升管，在过程矿浆提升管中被砂泵或压入的空气流提升，进入扫选分选柱中进行扫选。
泡沫精矿经过n1次精选，获得的最终精矿从最后一次精选分选柱的精矿环槽排出。中矿经过n2次扫选，获得的最终尾矿从最后一次扫选分选柱的尾矿口排出。每次扫选获得的泡沫精矿，从前一棵分选柱的泡沫精矿给矿口返回进行精选。每次精选获得的尾矿，从后一棵分选柱的中矿口进入进行扫选。
本发有与现有技术相比具有的积极效果如下：
1)能耗低和磨损小
本发明的环形充气浮选机属于充气式浮选机，没有机械搅拌，所以显著降低了设备的能耗和搅拌产生的设备磨损，同时由于分选柱高度只是常规浮选柱的四分之一左右，产生气泡所需要的空气压力大为降低，充气能耗低。
2)充气量大、矿粒与气泡碰撞附着的概率高
本发明的环形充气浮选机采用多段分选柱串联形成环形组合，每一段分选柱设置了气泡发生器，与常规的浮选柱相比，充气次数增加，充气量高出数倍，所以矿粒与气泡碰撞附着的概率高，克服了常规浮选柱因充气量不足引起的回收率不高的缺陷。
3)精选和扫选时间和次数调整灵活
常规的浮选柱一旦高度确定，在确定的给矿量下，分选的时间就已确定，调整困难，而本发明的环形充气浮选机采用多段分选柱组合，每一段分选柱具有完全相同的结构，这可以根据需要调整精选、扫选的次数和分选时间，从而控制精矿的品位和回收率。
4)增大分选粒度的范围
常规的浮选柱对于处理粗粒效果不好，原因是柱体太高，粗粒易从气泡上脱落，难以被气泡带到液面以上的泡沫层中。而本发明采用的分选柱柱体较低，粗粒在从气泡上脱落之前进入泡沫层的机会更多一些，且充气量大，多次产生气泡，矿粒与气泡碰撞附着的概率高，粗粒不易浮的问题得到改善。
附图说明
图1为本发明的环形充气浮选机主视图。
图2为图1中的I-I视图。
图3为本发明的环形充气浮选机分选柱结构图。
图4为图3的(分选柱)俯视图。
图5为本发明的环形充气浮选机单棵分选柱的结构图。
图6为本发明的环形充气浮选机环形泡沫刮板机构图。
图7为本发明的环形充气浮选机过程矿浆提升管示意图。
图中，1-分选柱；2-压入空气型气泡发生器；3-环形泡沫刮板机构；4-过程矿浆提升管；5-柱体；6-泡沫精矿给矿口；7-中矿给矿口；8-尾矿口；9-精矿环槽；10-电机；11-减速器；12-刮板架；13-支撑架；14-刮板，15-砂泵；16-压力空气进入管；7-砂泵或压缩空气。
具体实施方式
实施例1：
1、环形充气浮选机的构成：如图1所示，由分选柱1、压入空气型气泡发生器2、环形泡沫刮板机构3、过程矿浆提升管4组成；分选柱1由柱体5、泡沫精矿给矿口6、中矿给矿口7、尾矿口8、精矿环槽9构成，分选柱1的断面形状可为圆型、矩型或等腰梯形中的一种，断面积当量直径与高度的比值为^D/_L＝0.25～0.83；环形泡沫刮板机构3由电机10、减速器11、刮板架12、支撑架13、刮板14组成；由n棵分选柱1组合成环形(n＝n1+n2+1，式中：n1为选矿试验确定的矿石需要的精选次数，n2为选矿试验确定的矿石需要的扫选次数)，分选柱的柱体上部精矿环槽9的精矿管连接到毗邻柱体的泡沫精矿给矿口6，柱体下部尾矿口与过程矿浆提升管4连接，过程矿浆提升管4中部安装砂泵15或压力空气进入管16，作为中矿提升动力；过程矿浆提升管4另一端与另一毗邻柱体的中矿给矿口7相连，压入空气型气泡发生器2为常规多孔介质的气泡发生器，固定安装在每个分选柱下部的柱体内，环形泡沫刮板机构3的电机10、减速器11与刮板架12相连，支撑架13连接支撑在组合成圆环形的柱体顶部。
2、处理矿石：原矿品位为16％左右的低品位硫铁矿，磨矿粒度：-200目占80％左右；
3、环形充气浮选机结构参数为：
1)分选柱的断面形状为圆形，断面直径为2500mm，高度为3000mm，柱体断面积当量直径与高度的比值^D/_L＝0.83，分选柱数量n＝n1+n2+1＝8，其中n1＝5，n2＝2；
2)过程矿浆提升管中部引入压力空气作为中矿提升动力。
4、获得的技术指标：
硫精矿含硫品位≥50％，硫的回收率≥92％
实施例2：
1、环形充气浮选机的构成与实施例1相同。
2、处理矿石：原矿品位为1.2％的硫化铜矿石，磨矿粒度：-200目占85％左右。
3、环形充气浮选机结构参数为：
1)分选柱的断面形状为等腰梯形，等腰梯形的上底1000mm，下底500mm，高1000mm，断面积当量直径为489mm，高度为1950mm，柱体断面积当量直径与高度的比值^D/_L＝0.25，分选柱数量n＝n1+n2+1＝12，其中n1＝5，n2＝6；
2)过程矿浆提升管中部引入压力空气作为中矿提升动力。
4、获得的技术指标：
铜精矿含铜品位≥25％，铜的回收率≥94％。
实施例3：
1、环形充气浮选机的构成与实施例1相同。
2、处理矿石：原矿品位为4％的硫化锌矿石，磨矿粒度：-200目占75％左右。
3、环形充气浮选机结构参数为：
1)分选柱的断面形状为矩形，矩形的长1000mm，宽1200mm，断面积当量直径为618mm，高度为1800mm，柱体断面积当量直径与高度的比值^D/_L＝0.343，分选柱数量n＝n1+n2+1＝7，其中n1＝3，n2＝3；
2)过程矿浆提升管中部安装砂泵作为中矿提升动力。
4、获得的技术指标：
锌精矿含锌品位≥50％，锌的回收率≥84％。