本發(fā)明涉及選礦設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種自吸氣式旋流-靜態(tài)微泡浮選柱。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，浮選柱作為一種高效的浮選設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)選礦。浮選柱按其進(jìn)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(fēng)機(jī)提供壓縮空氣。

旋流-靜態(tài)微泡浮選柱是國(guó)內(nèi)研制的一種先進(jìn)的氣液混合型浮選柱，其主要結(jié)構(gòu)包括柱分離段16、旋流分離段17、氣泡發(fā)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(shè)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(shè)有精礦出口，柱分離段的中上部設(shè)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(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)。從旋流分選角度，柱分離段相當(dāng)于放大的旋流器的溢流管，在柱分離段的底部設(shè)有尾礦出口、一號(hào)中礦出口和二號(hào)中礦出口，其中二號(hào)中礦出口排出的中礦的比重大于一號(hào)中礦出口排出的中礦。所述氣泡發(fā)生與管流礦化段用于中礦循環(huán)，包括有單獨(dú)布置于浮選柱的柱體外的氣泡發(fā)生器與礦化管，礦化管的一端通過(guò)管路連接一號(hào)中礦出口和二號(hào)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(dāng)于向旋流器沿切線方向給料。氣泡發(fā)生器通過(guò)管道連接礦化管，用于向礦化管中通入空氣。

旋流-靜態(tài)微泡浮選柱工作原理為：選用以雙旋流結(jié)構(gòu)為主的旋流分選單元。一個(gè)旋流分離單元由一個(gè)大直徑的旋流分離器與環(huán)繞其周圍的若干個(gè)小直徑的分選旋流器組成。分選旋流器溢流以入料形式進(jìn)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(jìn)一步分離成兩部分，即溢流供柱分離進(jìn)一步精選，底流以循環(huán)礦漿形式供管浮選裝置進(jìn)一步分選。

然而，現(xiàn)有的旋流-靜態(tài)微泡浮選柱存在如下問(wèn)題：

(1)在處理大比重或粗粒礦石時(shí)，在浮選柱的底部容易發(fā)生沉槽。

(2)浮選柱輔助設(shè)備多、成本高，設(shè)備需要2臺(tái)砂泵配套使用，一臺(tái)作為給礦用，一臺(tái)作為中礦循環(huán)和氣泡發(fā)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(yùn)動(dòng)的礦漿總是從中心向周邊運(yùn)動(dòng)，而該設(shè)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(dòng)過(guò)程中變得較為困難，從而導(dǎo)致泡沫水平分布不均勻。

(4)浮選柱的給礦管從設(shè)備上部給料，而氣泡發(fā)生器位于設(shè)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(shù)，需增加設(shè)備的高度，從而增大了設(shè)備的制造成本和制造的難度，同時(shí)需增大砂泵的揚(yáng)程和廠房高度。

(5)選礦應(yīng)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(lián)系，將浮選與重選方法相結(jié)合，形成多重礦化方式為核心的強(qiáng)化分選回收機(jī)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(chǎn)品密度時(shí)，可有效地將尾礦與泡沫產(chǎn)品分離，如選煤等；而在尾礦密度小于泡沫產(chǎn)品密度時(shí)，則回收效果相對(duì)較差。

(6)中礦產(chǎn)出位置不夠合理，中礦一般為連生體、過(guò)粗粒單體，能夠粘附在氣泡上，但不夠穩(wěn)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(shè)備上部，而對(duì)現(xiàn)有的浮選柱而言，中礦是從柱體的底部產(chǎn)出，可進(jìn)一步優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要解決現(xiàn)有的旋流-靜態(tài)微泡浮選柱所存在的上述問(wèn)題，為此提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、浮選效果好的自吸氣式旋流-靜態(tài)微泡浮選柱。

本發(fā)明的具體方案是：一種自吸氣式旋流-靜態(tài)微泡浮選柱，包括機(jī)架和固定于機(jī)架上的浮選柱本體，浮選柱本體由上側(cè)柱體和下側(cè)錐體構(gòu)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(shè)有精礦出口；柱體下端的側(cè)壁上設(shè)有尾礦出口；錐體的底部設(shè)有排礦口；其特征是：在錐體的側(cè)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(jié)構(gòu)，并在其喉管處設(shè)有空氣入口；在浮選柱本體內(nèi)設(shè)有沿其中心軸線布置的中礦循環(huán)管；在柱體內(nèi)的下側(cè)，沿其中心軸線均勻布置若干塊穩(wěn)流板，每塊穩(wěn)流板呈豎直排布。

本發(fā)明中在柱體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有上方敞口的尾礦箱，并且尾礦箱的敞口端所正對(duì)的柱體側(cè)壁呈斜面結(jié)構(gòu)；在尾礦箱的底端配設(shè)所述尾礦出口；尾礦箱的敞口端位置高于所述穩(wěn)流板的上端。

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

本發(fā)明中所述給礦管設(shè)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(wěn)流板設(shè)有5～8塊。

本發(fā)明中所述尾礦出口所對(duì)接的管道上裝有尾礦調(diào)節(jié)閥，在排礦口所對(duì)接的管道上裝有放礦閘門。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)巧妙，本發(fā)明所述的給礦管集現(xiàn)有旋流-靜態(tài)微泡浮選柱中吸氣裝置、氣泡發(fā)生器和給礦管的結(jié)構(gòu)與功能于一體，減少了對(duì)相關(guān)輔助設(shè)備的配置，降低了設(shè)備成本，提高了節(jié)能效果，并且通過(guò)所述給礦管的切向高速進(jìn)料，使得礦漿在浮選柱本體內(nèi)作離心運(yùn)動(dòng)，有效防止了在浮選柱本體內(nèi)容易發(fā)生沉槽的問(wèn)題；

(2)本發(fā)明通過(guò)在柱體內(nèi)配置穩(wěn)流板，限制了礦漿在柱體內(nèi)作高速圓周運(yùn)動(dòng)，防止了氣泡的兼并及上部“翻花”，從而使得氣泡在柱體內(nèi)沿水平方向均勻分布，并形成大量的微泡，進(jìn)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(fā)明通過(guò)設(shè)置尾礦箱，并對(duì)尾礦箱上側(cè)的柱體側(cè)壁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，確保了進(jìn)入尾礦箱中的氣泡能夠重新沿著斜面?zhèn)缺谏细≈林w內(nèi)，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(fā)明所述的中礦循環(huán)管設(shè)置在浮選柱本體內(nèi)，并利用浮選柱本體內(nèi)上下側(cè)礦漿的壓力差（上側(cè)礦漿的液壓大于下側(cè)礦漿的液壓）實(shí)現(xiàn)礦漿的自循環(huán)，有效避免了外加輔助設(shè)備而增加的能耗；

(5)本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)大型化生產(chǎn)作業(yè)，并且由于在結(jié)構(gòu)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(duì)高度的要求，從而縮減了相應(yīng)的投入成本。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有的旋流-靜態(tài)微泡浮選柱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的a-a視圖。

圖中：1—機(jī)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(huán)管，11—穩(wěn)流板，12—尾礦箱，13—尾礦調(diào)節(jié)閥，14—排礦口，15—放礦閘門，16—柱分離段，17—旋流分離段，18—?dú)馀莅l(fā)生與管流礦化段。

具體實(shí)施方式

參見圖2-3，一種自吸氣式旋流-靜態(tài)微泡浮選柱，包括機(jī)架1和固定于機(jī)架1上的浮選柱本體2，浮選柱本體2由上側(cè)柱體2a和下側(cè)錐體2b構(gòu)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(shè)有精礦出口6；柱體2a下端的側(cè)壁上設(shè)有尾礦出口7；錐體2b的底部設(shè)有排礦口14,排礦口14用于方便工作人員對(duì)浮選柱本體2內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢修，并在出現(xiàn)相關(guān)事故時(shí)進(jìn)行應(yīng)急排礦；在錐體2b的側(cè)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(jié)構(gòu)，并在其喉管處設(shè)有空氣入口9；在浮選柱本體2內(nèi)設(shè)有沿其中心軸線布置的中礦循環(huán)管10；在柱體2a內(nèi)的下側(cè)，沿其中心軸線均勻布置若干塊穩(wěn)流板11，每塊穩(wěn)流板11呈豎直排布。

本實(shí)施例中在柱體2a內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有上方敞口的尾礦箱12，并且尾礦箱12的敞口端所正對(duì)的柱體2a的側(cè)壁呈斜面結(jié)構(gòu)；在尾礦箱12的底端配設(shè)所述尾礦出口7；尾礦箱12的敞口端位置高于所述穩(wěn)流板11的上端。

本實(shí)施例中所述中礦循環(huán)管10的上端設(shè)置在柱體2a內(nèi)，下端靠近錐體2b底部的排礦口14。

參見圖3，本實(shí)施例中所述給礦管8設(shè)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(wěn)流板11設(shè)有5～8塊（具體為8塊）。

本實(shí)施例中所述尾礦出口7所對(duì)接的管道上裝有尾礦調(diào)節(jié)閥13，在排礦口14所對(duì)接的管道上裝有放礦閘門15。

本發(fā)明在工作時(shí)，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(jìn)入小直徑管道后，流速提高，根據(jù)伯努利方程，在礦漿流速提高時(shí)，礦漿的壓力降低，從而使得設(shè)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(chǎn)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(jī)會(huì)，提高了浮選速度。

設(shè)定給礦管8進(jìn)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(jù)伯努利方程，各參數(shù)滿足如下兩個(gè)公式：

p1+ρ1v²1/2=p2+ρ1v²2/2（公式1）；

d²1v1=d²2v2（公式2）；

當(dāng)p2＜0時(shí)，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(jìn)入給礦管8中，當(dāng)?shù)V漿通過(guò)喉管后截面積擴(kuò)大為喉管的2-3倍，并在空氣入口9處外接進(jìn)氣管，進(jìn)氣管用閥門調(diào)節(jié)進(jìn)氣量。

具體工作時(shí)，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(jìn)入錐體2b，并且還可在給礦管8上安裝閥門以防止設(shè)備停機(jī)時(shí)礦漿倒流。

當(dāng)?shù)V漿以4-8m/s的速度進(jìn)入至錐體2b后，礦漿沿著錐壁作圓周運(yùn)動(dòng)，這相當(dāng)于機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的葉輪周邊速度，因而在處理大比重或粗粒礦石時(shí)槽底不易發(fā)生沉槽現(xiàn)象。

隨著浮選柱本體2內(nèi)礦漿的不斷注入，在柱體2a內(nèi)配置的穩(wěn)流板11，限制了礦漿在柱體2a內(nèi)作高速圓周運(yùn)動(dòng)，防止了氣泡的兼并及上部“翻花”，從而使得氣泡在柱體2a內(nèi)沿水平方向均勻分布，并形成大量的微泡，進(jìn)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(nèi)的礦漿作離心運(yùn)動(dòng)，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(cè)的礦漿在重力和壓力差的作用下，沿著中礦循環(huán)管10返回至錐體2b，從而實(shí)現(xiàn)了中礦的自循環(huán)。

處于柱體2a頂端的泡沫溢流至泡沫槽3中，并且通過(guò)精礦沖洗水管4的水沖洗，在精礦出口6處實(shí)現(xiàn)了對(duì)精礦的收集。