浮遊選礦系統的製作方法

2023-06-05 00:19:46 3

本實用新型涉及一種浮遊選礦系統，屬於選礦作業領域。

背景技術：

目前，選礦作業領域中經常採用浮遊選礦系統，以煤炭行業為例，我國煤炭行業的煤炭洗選中浮選作業大多數採用的是XJM---S型浮選機，屬自吸式機械攪拌浮選機的一種。該型浮選機主要由浮選槽、攪拌器及刮泡機構三部分組成，浮選槽為方體結構，水平截面為近似正方形。煤漿進入浮選槽後，捕收劑作用後的疏水煤粒吸附在攪拌器攪拌所形成的氣泡上，形成礦化氣泡，隨氣泡上浮到煤漿表面，形成泡沫層，親水的矸石顆粒滯留在煤漿中，從而實現彼此分離。攪拌器有如下作用：一是使礦粒(煤粒和矸石)在浮選槽內處於懸浮狀態，從而創造礦粒和氣泡充分接觸和碰撞的條件；二是形成負壓，吸入空氣，在煤漿中生成氣泡；三是促進選礦藥劑的溶解與分散。

煤漿在槽體內的運動形態是：1、在水平方向，煤漿從槽體一端的中間給入，經攪拌器吸入並甩出，經浮選分離後的尾煤漿則從另一端的中間排出，進入下一槽。2、在垂直方向，進入槽體的煤漿被攪拌器吸入後向四周水平甩出，碰到槽壁後由水平運動變為向上運動，到達煤漿表面，在槽內形成了一個煤漿紊流體，從而使礦粒在槽內處於一個懸浮狀態。

礦化氣泡在槽體內的運動形態是：礦化氣泡在浮力和上升水流的聯合作用下上升到煤漿表面，形成泡沫層，並均勻分布。靠近槽體兩側的泡沫則被泡沫刮板刮出，刮出泡沫後的區域則又被槽體內側的泡沫自由流動至該區域予以補充。隨刮板的不斷轉動，上述過程循環往復。

上述工藝存在以下不足：

1、礦化氣泡在因攪拌器攪拌帶來的上升水流和浮力的聯合作用下向上運動，在接近上表面時仍保持了下部原有的上升速度和紊流強度，因此，煤漿表面出現翻花現象，致使泡沫之間擠壓、碰撞劇烈，造成大量泡沫破滅，煤粒從礦化氣泡上脫落，煤粒重新回到煤漿中，從而降低了浮選效率和分選效果；

2、上升到煤漿表面的礦化氣泡，由於沒有水平方向上的動力，因此會帶來如下問題：

A、所形成的泡沫層在煤漿表面均勻分布，僅靠兩側泡沫被刮出後泡沫的密度不同而緩慢向兩側運動，時間一長，泡沫也會破滅，煤粒從礦化氣泡上脫落，煤粒重新回到煤漿中，從而降低了浮選效率和分選效果；

B、必須靠機械動力排出槽外。

3、浮選槽水平截面為方形，由於攪拌器甩出的煤漿動力輻射範圍為圓形，所形成的紊流體為圓柱體，因此，四個角處紊流強度較弱，該區域混合上浮力不足；

4、尾煤漿從槽體一端的中間排出，致使槽體兩側及另一端的尾煤漿要橫向流動到該端中間，並存在如下問題：

A、流向與槽內向上流動的煤漿流向垂直，阻礙了攜煤泡沫上浮運動；

B、路徑長，延長了滯留在槽體內的時間、佔據了槽體空間，從而改變了上浮攜煤泡沫的運動軌跡，減少了槽體的有效分選空間，進而降低了浮選機的分選效果；

5、各浮選槽無區別等容量設置，技術上不合理。

目前，煤炭浮選工藝中的上述問題還沒有得到很好的解決。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是：克服現有技術中的不足，提供一種礦化氣泡破滅率低、可自動溢出且尾煤漿排出軌跡合理的浮遊選礦系統，使精、中煤分選效果好，精煤灰粉可控，產品質量穩定可靠。

本實用新型所述的浮遊選礦系統，包括位於中間的一級浮選槽以及以一級浮選槽為中心左右對稱布置的二級浮選槽；各級浮選槽的槽體包括上部腔體和下部腔體，下部腔體形狀均為八稜柱形(為了方便描述，定義各浮選槽的下部腔體中，與相鄰浮選槽正對的稜以及與上述稜垂直的稜為正稜，其他四個稜為斜稜，斜稜與正稜間隔排列)，上部腔體的水平截面面積大於下部腔體的水平截面面積；槽體內部均設有攪拌器，攪拌器的攪拌葉片位於槽體的下部腔體中，槽體上部的中間位置均設置V型泡沫導向板，對應V型泡沫導向板的兩板體在槽體的前、後側分別設置刮泡機構，槽體上均設有進氣管、進漿口和排漿口，每個槽體上的進漿口位置低於其排漿口位置，一級浮選槽下部腔體的四個斜稜上各設有一個排漿口，二級浮選槽下部腔體上與一級浮選槽相對的兩斜稜上設有進漿口，另外兩斜稜上設有排漿口，一級浮選槽的排漿口通過排漿管連接對應側的二級浮選槽的進漿口；各槽體上部的前、後兩側設有浮精槽，浮精槽的槽底傾斜。具體應用時，一級浮選槽的體積大於其兩側的二級浮選槽。

本實用新型所述的浮遊選礦系統中：各級浮選槽中下部腔體採用八稜柱形，克服了傳統方體結構造成的紊流體的紊流強度在四周分布不均勻而導致的在四角處出現的沉槽現象，使槽體下部腔體內的紊流體的紊流強度在四周分布更加均勻；上部腔體的水平截面面積大於下部腔體的水平截面面積，在下部腔體內攪拌器的作用下，煤漿中的疏水煤粒、矸石顆粒與捕收劑充分混合，捕收劑作用後的疏水煤粒吸附在氣泡上上浮，矸石顆粒在攪拌作用下也會向上發生運動，當煤漿向上運動至上部腔體時，因橫截面積的擴大，流體阻力加大，煤漿上升速度大大減緩，漿體由紊流體變為了層流體，攪拌器產生的攪拌力逐漸減小為0，主要靠攪拌作用向上運動的矸石顆粒的運動速度減慢，而礦化氣泡則在原有浮力作用下繼續上浮，從而能夠有效提高礦化氣泡與矸石顆粒的分離效果，同時減輕了礦化氣泡間的碰撞力度，降低了礦化氣泡的破滅率，消除了翻花現象；排漿口設在槽體的斜稜上，使槽體中的尾煤漿從兩側面排出，從而優化了運動軌跡，縮短了尾煤漿排出距離，防止了槽體中的尾煤漿佔用有效的浮選空間，提高了浮選機的分選效率；在槽體上部的中間部位安裝V型泡沫導向板，當上升的礦化氣泡碰觸到導向板後，就會產生一個側向力，使泡沫向一側運動，徑直到達槽體前、後兩側邊緣，當運動到邊緣處就由泡沫刮板刮出，自助連續溢出槽體外，減少了泡沫在槽體內的滯留時間，降低了礦化氣泡的破滅率。除上述外，整個浮遊選礦系統以一級浮選槽為中心對稱布置，動力按需設置，浮選採用分段閉路設計，同時各級浮選槽的容量科學匹配，節省了空間、節約了投資、減少了功率，降低了運行成本。

優選的，所述的二級浮選槽後均設置三級浮選槽，三級浮選槽的槽體內部結構與二級浮選槽相同，三級浮選槽下部腔體上與二級浮選槽相對的兩斜稜上設有進漿口，另外兩斜稜上設有排漿口，二級浮選槽的排漿口通過排漿管連接對應側的三級浮選槽的進漿口，三級浮選槽上的排漿口連接尾煤排出通道；三級浮選槽的前、後兩側設置中煤槽，中煤槽通過管路與對應側的二級浮選槽連通，該管路向二級浮選槽的一側向下傾斜。

優選的，各級所述的浮選槽的槽體中，上部腔體的高度佔所在槽體總高度的1/6，上部腔體的水平截面面積為下部腔體水平截面面積的1.67倍。槽體上部水平截面面積的擴大，使槽體內的紊流體在槽體的上部變為了層流體，礦化氣泡的上升力在只有浮力的作用下上升，上升速度大大降低，從而防止了上升礦化氣泡在到達煤漿表面時與煤漿表面的礦化氣泡劇烈碰撞而破滅，提高了礦化氣泡的穩定性；並且槽體的紊流體在槽體的上部變為了層流體，避免了翻花現象，減輕了礦化氣泡之間的擠壓與碰撞，降低了礦化氣泡的破滅率。

優選的，各級所述的浮選槽槽體的上部腔體形狀均為方形，上部腔體與下部腔體之間通過一錐形腔圓滑過渡。

優選的，所述的攪拌器的驅動裝置為變頻調速電動機，能夠根據實際情況調節攪拌器的轉動速度，從而使煤漿混合強度以及產泡量保持穩定。

優選的，所述的刮泡機構為泡沫刮板；進一步優選的，所述的泡沫刮板的高度可調，泡沫刮板可採用超高分子低阻材質(如塑料板、木板等)製成。

優選的，位於浮遊選礦系統同一側的各浮精槽相通，即浮遊選礦系統的前側的各浮精槽形成一個槽體，後側的各浮精槽也形成一個槽體，這兩個槽體都可以同時收集一級浮選槽、二級浮選槽中的精煤。

優選的，所述的進氣管上安裝風量檢測裝置和進氣閥，風量檢測裝置、進氣閥均連接控制系統，通過風量檢測裝置能夠實時檢測進氣管的進風量，並將信號傳給控制系統，進而根據實際情況隨時控制調節進氣閥的開度，精確控制進氣管的進氣量。

優選的，所述的攪拌器的攪拌軸為中空軸，進氣管位於攪拌器的上部，其與中空軸相連通。

優選的，所述的排漿口位於下部腔體自上而下2/3處。

上述浮遊選礦系統的工作原理及過程如下：

①煤漿經進漿口給入到一級浮選槽底部，煤漿從攪拌器的底部中間吸入並從周邊甩出，甩出的煤漿碰到八稜柱形下部腔體的內壁後便向上運動，並在下部腔體內形成一個紊流體。當煤漿到達下部腔體頂部後，由於截面積的擴大，煤漿上升速度大大減緩，漿體由紊流體變為了層流體，消除了翻花現象；

②攪拌器將外界空氣通過進氣管吸入並隨吸入的煤漿一同甩出，在煤漿中產生大量氣泡，經浮選劑作用後的煤粒吸附在氣泡上，便形成了礦化氣泡，礦化氣泡在紊流體上升煤漿流和浮力的聯合作用下迅速上升，當上升到脫離紊流體進入層流體後，上升力僅剩浮力，上升速度大大減緩，減輕了氣泡間的碰撞力度，降低了礦化氣泡的破滅率，隨著上升來的礦化氣泡的不斷增多，便在煤漿表面形成了穩定的泡沫層；

③礦化氣泡在上升過程中碰到V型泡沫導向板後，便會產生一側向力，驅使礦化氣泡向一側運動，當運動到上部腔體的邊緣時便被泡沫刮板刮出，刮出的泡沫即為精煤產品，其進入浮精槽中，最終沿浮精槽進入浮精泵室，一級浮選槽內的尾煤漿則通過斜稜上的排漿口以及排漿管進入其兩側的二級浮選槽；

④二級浮選槽中的浮選過程同上，經泡沫刮板刮出的礦化氣泡也進入浮精槽中並沿浮精槽進入浮精泵室，二級浮選槽內的尾煤漿通過排漿口以及排漿管進入三級浮選槽；

⑤三級浮選槽中的浮選過程同上，但其泡沫刮板刮出的礦化氣泡會進入三級浮選槽前、後兩側的中煤槽中，並通過管路輸送回二級浮選槽中再次進行浮選，三級浮選槽內的尾煤漿則通過排漿口以及尾煤排出通道直接進入尾煤泵室中。

本實用新型與現有技術相比所具有的有益效果是：

1、各級浮選槽中上部腔體水平截面面積的擴大，使槽體的紊流體在槽體的上部變為層流體，礦化氣泡的上升速度大大降低，提高了礦化氣泡的穩定性；同時槽體下部腔體內的的紊流體在上部腔體變成了層流體，攪拌器產生的攪拌力逐漸減小為0，主要靠攪拌作用向上運動的矸石顆粒的運動速度減慢，而礦化氣泡則在原有浮力作用下繼續上浮，從而能夠有效提高礦化氣泡與矸石顆粒的分離效果，同時減輕了礦化氣泡間的擠壓與碰撞，降低了礦化氣泡的破滅率，消除了翻花現象；

2、各級浮選槽的下部腔體採用八稜柱形，使紊流體的紊流強度在四周分布更加均勻，解決了傳統方形槽體中四角處容易出現的沉槽問題；

3、各級浮選槽的排漿口設在槽體下部腔體的斜稜上，使尾煤漿從兩側面排出，提高了浮選機的分選效率；

4、通過V型泡沫導向板能夠將上升的礦化氣泡進行導向，使礦化氣泡向前、後兩側運動，減少了礦化氣泡在槽體內的滯留時間，降低了礦化氣泡的破滅率；

5、攪拌器轉動無級調速，進氣量精準控制，煤漿混合強度、產泡量穩定；

6、整個浮遊選礦系統以一級浮選槽為中心對稱布置，浮選採用分段閉路設計，同時各級浮選槽的槽體容量科學區別匹配，節省了空間、節約了投資、減少了功率，降低了運行成本。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是省略進氣管及攪拌器後的一級浮選槽的剖面圖。

圖中：1、一級浮選槽；2、上部腔體；3、下部腔體；4、攪拌器；5、進氣管；6、浮精槽；7、排漿管；8、二級浮選槽；9、管路；10、中煤槽；11、三級浮選槽；12、尾煤排出通道；13、尾煤泵室；14、浮精泵室；15、斜稜；16、正稜；17、V型泡沫導向板；18、泡沫刮板。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述：

如圖1～3所示，本實用新型所述的浮遊選礦系統包括一個一級浮選槽1、兩個二級浮選槽8和兩個三級浮選槽11，其中，一級浮選槽1位於中間位置，一級浮選槽1的兩側各設置一個二級浮選槽8和一個三級浮選槽11(即整個浮遊選礦系統以一級浮選槽1為中心對稱布置)。具體結構如下：

各級浮選槽的槽體中，上部腔體2形狀均為方形，下部腔體3形狀均為八稜柱形(為了方便描述，定義各浮選槽的下部腔體3中：與相鄰浮選槽正對的稜以及與上述稜垂直的稜為正稜16——即為正面；其他四個稜為斜稜15——即為側面；斜稜15與正稜16間隔排列)，上部腔體2與下部腔體3之間通過一錐形腔圓滑過渡，上部腔體2的水平截面面積大於下部腔體3的水平截面面積；

槽體內部均設有攪拌器4，攪拌器4的攪拌葉片位於槽體的下部腔體3中，槽體上部的中間位置均設置V型泡沫導向板17，其下部沒入槽體中的煤漿中，V型泡沫導向板17的兩板體之間的夾角為80°，對應V型泡沫導向板17的兩板體在槽體的前、後側分別設置泡沫刮板18，V型泡沫導向板17中兩板體的上端面位置高於泡沫刮板18的上端面位置；

槽體上均設有進氣管5、進漿口和排漿口，每個槽體上的進漿口位置低於其排漿口位置，一級浮選槽1下部腔體3的四個斜稜15上各設有一個排漿口，二級浮選槽8下部腔體3上與一級浮選槽1相對的兩斜稜15上設有進漿口，另外兩斜稜15上設有排漿口，一級浮選槽1的排漿口通過排漿管7連接對應側的二級浮選槽8的進漿口三級浮選槽11下部腔體3上與二級浮選槽8相對的兩斜稜15上設有進漿口，另外兩斜稜15上設有排漿口，二級浮選槽8的排漿口通過排漿管7連接對應側的三級浮選槽11的進漿口，三級浮選槽11上的排漿口通過尾煤排出通道12與尾煤泵室13連通；

一級浮選槽1和二級浮選槽8的前、後兩側各設置一浮精槽6，浮精槽6與浮精泵室14連通，浮精槽6的槽底從遠離浮精泵室14的一端向靠近浮精泵室14的一端向下傾斜；

三級浮選槽11的前、後兩側設置中煤槽10，中煤槽10通過管路9與對應側的二級浮選槽8連通，該管路9向二級浮選槽8的一側向下傾斜；

一級浮選槽1的體積大於其兩側的二級浮選槽8、三級浮選槽11。

本實施例中，各級所述的浮選槽(包括一級浮選槽1、二級浮選槽8和三級浮選槽11)的槽體中，上部腔體2的高度佔所在槽體總高度的1/6，上部腔體2的水平截面面積為下部腔體3水平截面面積的1.67倍；攪拌器4的攪拌軸為中空軸，進氣管5位於攪拌器4的上部，其與中空軸相連通；攪拌器4的驅動裝置為變頻調速電動機；泡沫刮板18的高度可調，其採用塑料板製成；進氣管5上安裝風量檢測裝置和進氣閥，以精確控制進氣管5的進氣量；排漿口位於下部腔體3自上而下2/3處。

整個浮遊選礦系統中，各級浮選槽中下部腔體3採用八稜柱形，克服了傳統方體結構造成的紊流體的紊流強度在四周分布不均勻而導致的在四角處出現的沉槽現象，使槽體下部腔體3內的紊流體的紊流強度在四周分布更加均勻；上部腔體2的高度佔所在槽體總高度的1/6，上部腔體2的水平截面面積為下部腔體3水平截面面積的1.67倍，在下部腔體3內攪拌器4的作用下，煤漿中的疏水煤粒、矸石顆粒與捕收劑充分混合，捕收劑作用後的疏水煤粒吸附在氣泡上上浮，矸石顆粒在攪拌作用下也會向上發生運動，當煤漿向上運動至上部腔體2時，因橫截面積的擴大，流體阻力加大，煤漿上升速度大大減緩，漿體由紊流體變為了層流體，攪拌器4產生的攪拌力逐漸減小為0，主要靠攪拌作用向上運動的矸石顆粒的運動速度減慢，而礦化氣泡則在原有浮力作用下繼續上浮，從而能夠有效提高礦化氣泡與矸石顆粒的分離效果，同時減輕了礦化氣泡間的碰撞力度，降低了礦化氣泡的破滅率，消除了翻花現象；排漿口設在槽體的斜稜15上，使槽體中的尾煤漿從兩側面排出，從而優化了運動軌跡，縮短了尾煤漿排出距離，防止了槽體中的尾煤漿佔用有效的浮選空間，提高了浮選機的分選效率；在槽體上部的中間部位安裝V型泡沫導向板17，當上升的礦化氣泡碰觸到導向板後，就會產生一個側向力，使泡沫向一側運動，徑直到達槽體前、後兩側邊緣，當運動到邊緣處就由泡沫刮板18刮出，自助連續溢出槽體外，減少了泡沫在槽體內的滯留時間，降低了礦化氣泡的破滅率。除上述外，整個浮遊選礦系統以一級浮選槽1為中心對稱布置，動力按需設置，浮選產品分級、精度、產率採用閉環式設計，同時各級浮選槽的容量科學匹配，節省了空間、節約了投資、減少了功率，降低了運行成本。

本實施例中，整個浮遊選礦系統的工作原理及過程如下：

①煤漿經進漿口給入到一級浮選槽1底部，煤漿從攪拌器4的底部中間吸入並從周邊甩出，甩出的煤漿碰到八稜柱形下部腔體3的內壁後便向上運動，並在下部腔體3內形成一個紊流體。當煤漿到達下部腔體3頂部後，由於截面積的擴大，煤漿上升速度大大減緩，漿體由紊流體變為了層流體，消除了翻花現象；

②攪拌器4將外界空氣通過進氣管5吸入並隨吸入的煤漿一同甩出，在煤漿中產生大量氣泡，經浮選劑作用後的煤粒吸附在氣泡上，便形成了礦化氣泡，礦化氣泡在紊流體上升煤漿流和浮力的聯合作用下迅速上升，當上升到脫離紊流體進入層流體後，上升力僅剩浮力，上升速度大大減緩，減輕了氣泡間的碰撞力度，降低了礦化氣泡的破滅率，隨著上升來的礦化氣泡的不斷增多，便在煤漿表面形成了穩定的泡沫層；

③礦化氣泡在上升過程中碰到V型泡沫導向板17後，便會產生一側向力，驅使礦化氣泡向一側運動，當運動到上部腔體2的邊緣時便被泡沫刮板18刮出，刮出的泡沫即為精煤產品，其進入浮精槽6中，最終沿浮精槽6進入浮精泵室14，一級浮選槽1內的尾煤漿則通過斜稜15上的排漿口以及排漿管7進入其兩側的二級浮選槽8；

④二級浮選槽8中的浮選過程同上，經泡沫刮板18刮出的礦化氣泡也進入浮精槽6中並沿浮精槽6進入浮精泵室14，二級浮選槽8內的尾煤漿通過排漿口以及排漿管7進入三級浮選槽11；

⑤三級浮選槽11中的浮選過程同上，但其泡沫刮板18刮出的礦化氣泡會進入三級浮選槽11前、後兩側的中煤槽10中，並通過管路9輸送回二級浮選槽8中再次進行浮選，三級浮選槽11內的尾煤漿則通過排漿口以及尾煤排出通道12直接進入尾煤泵室13中。