一种旋流搅拌混合装置及方法与流程

本发明涉及一种搅拌混合装置及方法，尤其适用于一种矿物加工领域使用的旋流搅拌混合装置及方法。

背景技术：

矿浆或煤泥进入浮选分离装置内浮选前一般需要对其进行良好的预混合处理和添加药剂对矿物颗粒表面改质，以提高浮选的指标。如果混合不充分，矿物颗粒相互黏附形成大的颗粒聚团，造成矿浆分散不均匀，会让可浮性变坏，选择性降低。为了改善矿物颗粒的可浮性，通常需要加入药剂在搅拌设备中使药剂吸附在矿物颗粒表面对其表面进行改质，改善矿物的疏水性等性质。现在对矿浆和药剂进行预混合处理常见的是机械搅拌方式，但这种搅拌方式在强化药剂在颗粒表面铺展吸附方面存在不足，需改进搅拌方式。水力搅拌一般通过布置合理的装置结构借助高速流体的具大能量进行冲击，实现矿浆等的混合效果，对设计新型的搅拌混合装置有很大的指导作用。

技术实现要素：

技术问题：为解决上述问题，本发明提供一种结构简单，操作方便，搅拌效果佳的优点，其内部无叶轮转动机构，能够降低密封件等的磨损，减少停车检修的麻烦，以高速流体作为动力源，合理设置搅拌装置的结构，使矿浆产生强旋流对冲湍动与剪切混合，能达到良好的搅拌混合的作用的旋流搅拌混合装置及方法。

技术方案：为实现上述的目的，本发明的旋流搅拌混合装置，包括筒体和增压泵，筒体为封闭的圆柱腔体，腔体内壁面中部沿竖直方向设置多排凸起块，利用凸起块改变矿浆在腔体近壁面的流场，从而防止矿浆在壁面打旋有效增强壁面矿浆的湍流扩散；筒体顶部设有排气口、底部设有矿浆出料口，筒体侧面上方设有原料口，下方侧面设有循环出口；筒体内的中部设有错流混合器，所述错流混合器通过多根固定杆固定在筒体内的中心位置，增压泵的入口通过管路与循环出口相连接、出口通过管路与错流混合器的进口相连接，增压泵的入口与循环出口之间的管路上设有加药口。

所述错流混合器包括与筒体同心设置的下部倒锥和上部倒锥，下部倒锥和上部倒锥均为上下开口的锥形结构，下部倒锥和上部倒锥均包括大开口和小开口，下部倒锥的大开口向上，上部倒锥的大开口向下，下部倒锥和上部倒锥两者的大开口相对设置，下部倒锥的侧壁上相反两个方向上均匀布置有多根下循环进口管，上部倒锥的侧壁上相反两个方向上均匀布置有多根上循环进口管，所述下循环进口管和上循环进口管的端部分别穿过筒体延伸至外侧，所有的下循环进口管和上循环进口管均通过管路与增压泵的出口相连接。

所述下循环进口管与下部倒锥的侧壁面相切并且沿顺时针方向布置，所述上循环进口管与上部倒锥的侧壁面相切并且沿逆时针方向布置，所述下循环进口管和上循环进口管布置管数相同，均为2-4根。

所述筒体的直径为d，筒体的高度为2d。

下部倒锥和上部倒锥的大开口直径为0.6～0.8d，下部倒锥和上部倒锥高度均为0.125d，倒锥角度均为64°，下部倒锥和上部倒锥的间距为1.1～1.3d。

所述凸起块集中分布在错流混合器外侧的筒体内腔体壁上，凸起块的锥角为60°，至少有4排，每排的个数为6个，并且均匀分布，相邻排的凸起块的排列方式可以错开设置。

所述凸起块的厚度为0.05d。

一种旋流搅拌混合装置的混合方法，其步骤如下：

a首次使用时先关闭矿浆出料口，将矿物颗粒和水按适当比例形成的原料矿浆从原料口加入筒体中形成初步矿浆，初步矿浆充满筒体后停止添加原料矿浆；

b启动增压泵将初步矿浆从循环出口抽出，经过增压泵对初步矿浆加压后分别从下循环进口管和上循环进口管给入筒体中；

c下循环进口管的加压矿浆沿切向进入下部倒锥，然后绕着下部倒锥内壁面顺时针螺旋向上运动带动筒体下部的矿浆形成顺时针剪切运动，从而增强剪切；

d上循环进口管的加压矿浆沿切向进入上部倒锥，在压力下绕着上部倒锥内壁面逆时针螺旋向下运动，在筒体上部的矿浆形成逆时针剪切运动增强矿浆剪切；

e筒体内顺时针剪切运动的矿浆与逆时针螺旋向下运动的矿浆在筒体中部旋流相撞形成错流混合，同时筒体内腔体近壁面运动的矿浆在筒体内凸起块作用下改变流场，增强壁面矿浆的湍流扩散，同时也防止矿浆在壁面处整体打旋；筒体内的矿浆在增压泵的作用下循环流动从而增强矿浆的混合效果；

f循环数次后矿浆充分混合后打开矿浆出料口排出；

g之后原料矿浆通过原料口持续入料，通过矿浆出料口持续出料。

所述加药口，加药口关闭时进行纯矿浆混合；根据需要打开加药口既可作为纯矿浆的搅拌混合，还可进行按比例添加药剂与筒体内矿物颗粒表面吸附，改善矿物颗粒的表面性质。

当矿浆混入空气时，通过排气孔将空气排出。

有益效果：本发明在筒体内设置两个安装方向相反的下部倒锥和上部倒锥，实现上下两部分矿浆反旋流对撞，矿浆和药剂在对撞流场和旋流的强剪切作用下能达到良好的混合和药剂吸附目的，在内壁面设置多排的凸起块，增加筒体内近壁面的紊流程度，增强颗粒和药剂的混合与吸附效果；整个搅拌过程在封闭筒体内进行，不会产生泄露，无叶轮转动机构不会造成安全与药剂污染问题。其不仅能实现良好的搅拌效果，而且结构简单，维修方便，成本低，寿命长。

附图说明

图1为本发明旋流搅拌混合装置的结构示意图；

图2为本发明旋流搅拌混合装置筒体内结构示意图；

图3为本发明旋流搅拌混合装置的俯视图；

图4为本发明中的下部倒锥结构示意图。

图中：1-筒体、2-凸起块、3-矿浆出料口、4-循环出口、5-下部倒锥、6-下循环进口管、7-上部倒锥、8-上循环进口管、9-排气口、10-原料口、11-固定杆、12-加药口、13-增压泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种旋流搅拌混合装置，包括筒体1和增压泵13，筒体1为封闭的圆柱腔体，腔体内壁面中部沿竖直方向设置多排凸起块2，所述凸起块2集中分布在错流混合器外侧的筒体1内腔体壁上，凸起块2的锥角为60°，至少有4排，每排的个数为6个，并且均匀分布，相邻排的凸起块2的排列方式可以错开设置，利用凸起块2改变矿浆在腔体近壁面的流场，从而防止矿浆在壁面打旋有效增强壁面矿浆的湍流扩散；筒体1顶部设有排气口9、底部设有矿浆出料口3，筒体1侧面上方设有原料口10，下方侧面设有循环出口4；筒体1内的中部设有错流混合器，所述错流混合器通过多根固定杆11固定在筒体1内的中心位置，增压泵13的入口通过管路与循环出口4相连接、出口通过管路与错流混合器的进口相连接，增压泵13的入口与循环出口4之间的管路上设有加药口12。

如图2和图3所示，所述错流混合器包括与筒体1同心设置的下部倒锥5和上部倒锥7，下部倒锥5和上部倒锥7均为上下开口的锥形结构，下部倒锥5和上部倒锥7均包括大开口和小开口，下部倒锥5的大开口向上，上部倒锥7的大开口向下，下部倒锥5和上部倒锥7两者的大开口相对设置，下部倒锥5的侧壁上相反两个方向上均匀布置有多根下循环进口管6，上部倒锥7的侧壁上相反两个方向上均匀布置有多根上循环进口管8，所述下循环进口管6和上循环进口管8的端部分别穿过筒体1延伸至外侧，所有的下循环进口管6和上循环进口管8均通过管路与增压泵13的出口相连接。

如图4所示，所述下循环进口管6与下部倒锥5的侧壁面相切并且沿顺时针方向布置，所述上循环进口管8与上部倒锥7的侧壁面相切并且沿逆时针方向布置，所述下循环进口管6和上循环进口管8布置管数相同，均为2-4根。

筒体1的直径为d，筒体1的高度为2d；下部倒锥5和上部倒锥7的大开口直径为0.6～0.8d，下部倒锥5和上部倒锥7高度均为0.125d，倒锥角度均为64°，下部倒锥5和上部倒锥7的间距为1.1～1.3d，凸起块2的厚度为0.05d。

一种旋流搅拌混合装置的混合方法，其步骤如下：

a首次使用时先关闭矿浆出料口3，将矿物颗粒和水按适当比例形成的原料矿浆从原料口10加入筒体1中形成初步矿浆，初步矿浆充满筒体1后停止添加原料矿浆；

b启动增压泵13将初步矿浆从循环出口4抽出，经过增压泵13对初步矿浆加压后分别从下循环进口管6和上循环进口管8给入筒体1中；

c下循环进口管6的加压矿浆沿切向进入下部倒锥5，然后绕着下部倒锥5内壁面顺时针螺旋向上运动带动筒体1下部的矿浆形成顺时针剪切运动，从而增强剪切；

d上循环进口管8的加压矿浆沿切向进入上部倒锥7，在压力下绕着上部倒锥7内壁面逆时针螺旋向下运动，在筒体1上部的矿浆形成逆时针剪切运动增强矿浆剪切；

e筒体1内顺时针剪切运动的矿浆与逆时针螺旋向下运动的矿浆在筒体1中部旋流相撞形成错流混合，同时筒体1内腔体近壁面运动的矿浆在筒体1内凸起块2作用下改变流场，增强壁面矿浆的湍流扩散，同时也防止矿浆在壁面处整体打旋；筒体1内的矿浆在增压泵13的作用下循环流动从而增强矿浆的混合效果；

f循环数次后矿浆充分混合后打开矿浆出料口3排出；

g之后原料矿浆通过原料口10持续入料，通过矿浆出料口3持续出料。

所述加药口12，加药口12关闭时进行纯矿浆混合；根据需要打开加药口12既可作为纯矿浆的搅拌混合，还可进行按比例添加药剂与筒体1内矿物颗粒表面吸附，改善矿物颗粒的表面性质。

当矿浆混入空气时，通过排气孔9将空气排出。