本发明涉及一种自适应式浮选消泡装置，属于矿物加工设备领域。
背景技术：
浮选是矿物加工工程中最常使用的物料分离方法，在金属矿物、非金属矿物以及其它资源处理中被广泛应用，对于其它选矿方法难以回收的细粒和极细粒级矿物的选别具有极大优势。浮选设备主要包括浮选机和泡沫槽等，浮选中矿物通过附着在泡沫上与其它矿物分离，是矿物富集的载体，浮选泡沫的及时刮出、循环和控制是浮选的关键，目的矿物的富集和矿浆的流通都和浮选中泡沫的消泡有重要关系。
目前的浮选泡沫消泡方法是在简单设计的类似矩形形状的敞口槽体两端分别设有水管来消泡和排矿。多数矿石的浮选对泡沫消泡没有特殊的要求，因为大多数矿物的浮选作业，泡沫层容易调节和控制，泡沫容易破裂形成矿浆，浮选过程容易控制并完成浮选工艺任务。但是以胺类为捕收剂时通常造成浮选泡沫量巨大、泡沫层厚实、泡沫粘稠、弹性好、流动性差，使得泡沫的消除极为困难，通过以自来水冲洗的普通消泡方法不足以解决这些问题，使得这些泡沫停留在泡沫槽中由于难以破灭而不能快速消除，通常使得矿浆的循环失败，生产流程不能推进。以氧化锌矿的硫化-胺法浮选的例子作为参考，其浮选效果不错，但由于胺类捕收剂极易受到矿泥的影响，在各种试验或生产过程中都容易产生浮选泡沫量大、粘稠、弹性大，不易流动的问题，使得在各个产生泡沫的环节中由于泡沫的难以破灭、使生产条件变得难以控制甚至停产。由于不能很好的消除泡沫，在处理量不大时，工业生产中的回收率指标也很不理想，因为泡沫槽中的泡沫无法及时处理，使得浮选泡沫不能从泡沫槽中及时有效排出，使浮选槽中被泡沫堆积满，气泡上的的矿粒因时间过长而脱落回到槽中，导致回收率降低。大量的氧化锌矿石资源也因此不能很好的回收利用，大大浪费了有限的矿产资源，在红柱石矿、菱镁矿、菱锌矿、微细粒矿石等的浮选回收过程中也因使用胺类捕收剂而造成同样的问题。
对于常规泡沫的泡沫消除常用自来水冲洗的方法，在面对胺类捕收剂回收浮选氧化锌、红柱石等矿时，常规的自来水冲无法使泡沫及时破裂消除，造成泡沫脱离泡沫槽，在车间到处漂浮，无法正常生产。另一种使用各种化学药剂的泡沫消除方法是在泡沫槽中使用大量的消泡剂，由于消泡剂无法快速消除泡沫，难以实现及时消泡和连续浮选作业，且额外添加消泡剂使得经济成本剧增同时影响浮选矿浆性质和浮选效果，同时还会造成环境污染。
针对难控浮选泡沫的处理这一技术难题，国内外开展了几十年的攻关研究，至今都没有取得很好的进展。因此，针对泡沫量大、粘稠、流动性差的难控泡沫的浮选作业，采用一种先进高效的新型消泡装置及方法是必要的。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种自适应式浮选消泡装置，解决胺类等捕收剂浮选矿物时泡沫量大、粘稠、流动性小造成的泡沫难控的难题，保证浮选流程作业能够顺利完成，提高选别指标，实现矿产资源的高效加工和综合利用。
本发明通过以下技术方案实现：
一种自适应式浮选消泡装置，包括控制器6、泡沫槽7、四个以上探测器8、高压喷水系统和超声波消泡系统；
高压喷水系统包括进水管1、高压水泵2、电磁阀3、高压水管4、高压喷水系统支架9、高压水流喷头10和冲洗水管12；进水管1通过高压水泵2与高压水管4连接，电磁阀3设置在高压水管4上；高压水管4上设有一个以上的高压水流喷头10和一个以上的冲洗水管12，通过高压喷水系统支架9置于泡沫槽7上方；
超声波消泡系统包括超声波调节器5和一个以上超声波发生器13；超声波发生器13通过防水接线口14安装在泡沫槽7内，超声波调节器5与超声波发生器13通过导线连接并进行信号传输；
优选地，超声波消泡系统还包括超声波发生器固定支架11，超声波发生器13通过超声波发生器固定支架11固定为一个整体后，再安装在泡沫槽7内；
优选地，超声波发生器13以分层或上下交叉的方式安装；
优选地，超声波发生器13是周边辐射式超声波发生器；
探测器8均匀设置在泡沫槽7内四周，通过导线与控制器6连接并进行信号传输；控制器6与高压水泵2、电磁阀3、超声波调节器5通过导线连接并进行信号传输。
所述控制器6为常规设备，具有接收、对比数据信号，并根据对比结果自动控制其它设备开闭及工作状态的功能。
工作过程：使用前，通过控制器6预设泡沫高度值；使用时，探测器8对泡沫槽7中泡沫高度进行探测，并将测得的数据传输至控制器6，控制器6将数据与预设值比较；当测得的泡沫厚度大于预设值时，控制器6通过超声波调节器5控制超声波发生器13开始工作，产生超声波进行消泡，同时开启电磁阀3，并使高压水泵2开始工作，将水泵入高压水管4，通过高压水流喷头10喷出高速水流进行消泡，同时冲洗水管12喷出水流使泡沫破碎后的矿浆及时从泡沫槽7中排出，防止沉积在槽内；若测得的泡沫厚度继续增大，控制器6通过超声波调节器5增大超声波发生器13的功率和频率及高压喷水系统的流量和喷水压力，若测得的泡沫厚度减小，控制器6通过超声波调节器5减小超声波发生器13的功率和频率及高压喷水系统的流量和喷水压力；直至测得的泡沫厚度小于预设值时，控制器6通过超声波调节器5使超声波发生器13停止工作，同时关闭电磁阀3，并使高压水泵2停止工作。
控制器6还可根据安装在泡沫槽7内的多个探测器8的距离，依据预试验测定的在某个具体功率和频率下消泡的速率等参数来计算当前泡沫量以及按当前超声波功率和频率计算的消泡时间，计算出下一个控制周期所需超声波的频率和功率以及消泡时间。
针对不同性质的泡沫可以调节超声波的频率和功率使超声波破碎泡沫的效果最好。
发明原理：超声波发生器产生的超声波具有较大功率且可调，当超声波与泡沫接触时，泡沫上附着的矿粒和各种分子也会随之高速振动，同时使泡沫上的液体质点及其上的矿粒有巨大的加速度，远大于重力加速度。在这加速度作用下，气泡上的矿粒会脱附，使气泡由较稳定的三相状态变为更不稳定的两相状态而易于破裂；气泡上的液体质点也会剧烈运动、加速挥发使气泡破裂。超声波具有声压作用，超声波进入气泡时，泡内空气因声波振动而被压缩或膨胀，超声波的巨大能量会使气泡受到很大的声压作用，在一定强度的超声波作用下可产生0.3～1.0Mpa的压强。气泡正常情况下只有大气压强，气泡在超声波的振动作用下，气泡会被压缩而使泡内压强急剧增大促使气泡破裂；同时也会使气泡表面分子稀疏使气泡所受压强小于大气压强而膨胀破裂。同时高压水管产生的高速水流也可以使气泡被穿透而破裂，同时把汽泡破裂后产生的矿浆冲开防止再次产生气泡。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、超声波可以高效、迅速的使泡沫破裂；
2、采用超声波消泡和高压水流消泡相结合，提高泡沫破碎的有效性，提高消泡效率，减少浮选过程中的水用量；
3、自适应控制消泡过程，以选择最佳的消泡条件；
4、不使用化学消泡剂，使浮选矿浆避免受消泡剂影响，避免了环境污染，也无需通过建立泡沫池消泡减少消泡成本，消泡后的矿浆易于输送；
5、目前釆用的高压、大流量、单喷头的消泡方法，极不适应泡沫量大、粘稠、流动性小等难控泡沫的处理，不但需要大量的水、消泡效果差，而且泡沫浮起，在浮选车间中到处乱飞，严重时将不得不停产气泡，造成极大的经济损失；本发明特别适合浮选泡沫量大、粘稠、流动性小等难控泡沫的处理，也能够保障硫化-胺法浮选氧化锌矿等泡沫难控的整个浮选流程的顺利完成，能够提高选别指标，同时具有节约用水、设备适应能力强的优点。
附图说明
图1 为本发明结构示意图。
图中：1-进水管，2-高压水泵，3-电磁阀，4-高压水管，5-超声波调节器，6-控制器，7-泡沫槽，8-探测器，9-高压喷水系统支架，10-高压水流喷头，11-超声波发生器固定支架，12-冲洗水管，13-超声波发生器，14-防水接线口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
如图1所示，一种自适应式浮选消泡装置，包括控制器6、泡沫槽7、四个探测器8、高压喷水系统和超声波消泡系统；
高压喷水系统包括进水管1、高压水泵2、电磁阀3、高压水管4、高压喷水系统支架9、高压水流喷头10和冲洗水管12；进水管1通过高压水泵2与高压水管4连接，电磁阀3设置在高压水管4上；高压水管4上设有十个高压水流喷头10和一个冲洗水管12，通过高压喷水系统支架9置于泡沫槽7上方；
超声波消泡系统包括超声波调节器5和三个超声波发生器13；超声波发生器13通过防水接线口14以上下交叉的方式安装在泡沫槽7内，超声波调节器5与超声波发生器13通过导线连接并进行信号传输；
探测器8均匀设置在泡沫槽7内四周，通过导线与控制器6连接并进行信号传输；控制器6与高压水泵2、电磁阀3、超声波调节器5通过导线连接并进行信号传输。
将本实施例所述装置应用于菱锌矿硫化-胺法浮选泡沫消泡：原矿含锌3.2%，氧化率86.7%，将磨矿后没有经过脱泥的菱锌矿矿浆输送到搅拌桶中，把矿浆浓度调整至20～30%的质量浓度。根据试验条件调整pH至8～10后加入硫化钠4～8kg/t调浆，再添加十八胺捕收剂400～1000g/t与菱锌矿作用，将作用好的矿浆输送至浮选机中，添加松油醇起泡剂5～20g/t进行浮选。硫化后的菱锌矿与十八胺作用后疏水性增强附着于气泡上，上浮形成精矿泡沫。这些泡沫量大、粘稠、不易流动、难以破碎，影响浮选有序进行，需要消泡处理。将本发明与常规的水流冲击法进行比较。获取相同体积的浮选泡沫后，一种采用水流直接冲击法、另一种则使用本实施例所述装置。通过比较相同消泡时间后精矿的回收率及剩余的泡沫体积比较两者的消泡效果。实验中超声波的工作频率为50KHz，工作功率为150W。
以泡沫体积为20L作为设置控制器参数的依据。在控制器6上设置泡沫体积不超过3L，开启设备，设备自动运行。探测器8通过探测并将数据传输至控制器6。控制器6通过探测器8的数据计算泡沫槽7中泡沫体积并与设置的下限相比较。由于测得槽中泡沫体积大于3L，控制器6启动超声波调节器5和高压喷水系统，超声波调节器5启动超声波发生器13，超声波发生器13和高压喷水系统开始工作。泡沫破碎开始，泡沫体积开始减少，探测器8实时探测泡沫槽7中的泡沫厚度通过控制器6计算槽中泡沫的实时体积。当计算所得的泡沫体积低于3L时，控制器6控制超声波调节器5把超声波发生器13关闭，超声波调节器5和高压喷水系统也被控制关闭。完成消泡任务。浮选结果见表1。
表1 实施例1浮选结果对比
通过以上数据可知，本实施例所述装置消泡效果要好于原有的水流冲击的消泡技术，具有更高的消泡效率和更高的精矿回收率，同时采用了超声波，对于水的用量远远低于水流冲击消泡的用量，适用于缺水地区的浮选。同时由于其自适应可以自动化高，适应性强。
实施例2
如图1所示，一种自适应式浮选消泡装置，包括控制器6、泡沫槽7、四个探测器8、高压喷水系统和超声波消泡系统；
高压喷水系统包括进水管1、高压水泵2、电磁阀3、高压水管4、高压喷水系统支架9、高压水流喷头10和冲洗水管12；进水管1通过高压水泵2与高压水管4连接，电磁阀3设置在高压水管4上；高压水管4上设有十五个高压水流喷头10和三个冲洗水管12，通过高压喷水系统支架9置于泡沫槽7上方；
超声波消泡系统包括超声波调节器5、五个超声波发生器13和超声波发生器固定支架11；超声波发生器13通过超声波发生器固定支架11以分层的方式固定为一个整体后，再通过螺钉安装在泡沫槽7内；超声波调节器5与超声波发生器13通过导线连接并进行信号传输；超声波发生器13是周边辐射式超声波发生器；
探测器8均匀设置在泡沫槽7内四周，通过导线与控制器6连接并进行信号传输；控制器6与高压水泵2、电磁阀3、超声波调节器5通过导线连接并进行信号传输。
将本实施例所述装置应用于红柱石胺法浮选泡沫消泡：将磨矿后没有经过脱泥的红柱石矿浆输送到搅拌桶中，把矿浆浓度调整至25～35%的质量浓度。根据试验条件调整pH，再添加十二胺捕收剂与红柱石作用，将作用好的矿浆输送至浮选机中进行浮选。调浆后的红柱石矿浆与十二胺作用后疏水性增强附着于气泡上，上浮形成精矿泡沫。这些泡沫量大、粘稠、不易流动、难以破碎，影响浮选有序进行，需要消泡处理。将本技术与利用消泡剂消泡进行比较。获取相同体积的浮选泡沫后，一种采用消泡剂溶液喷射到精矿泡沫中、另一种则使用本实施例所述装置。通过比较相同消泡时间后精矿的回收率及剩余的泡沫体积比较两者的消泡效果。本次比较采用的消泡剂是消泡剂CM。实验中超声波的工作频率为50KHz，工作功率为150W。
以泡沫体积为20L作为设置控制器参数的依据。在控制器6上设置泡沫体积不超过3L，开启设备，设备自动运行。探测器8通过探测并将数据传输至控制器6。控制器6通过探测器8的数据计算泡沫槽7中泡沫体积并与设置的下限相比较。由于测得槽中泡沫体积大于3L，控制器6启动超声波调节器5和高压喷水系统，超声波调节器5启动超声波发生器13，超声波发生器13和高压喷水系统开始工作。泡沫破碎开始，泡沫体积开始减少，探测器8实时探测泡沫槽7中的泡沫厚度通过控制器6计算槽中泡沫的实时体积。当计算所得的泡沫体积低于3L时，控制器6控制超声波调节器5把超声波发生器13关闭，超声波调节器5和高压喷水系统也被控制关闭。完成消泡任务。浮选结果见表2。
表2 实施例2浮选结果对比
通过以上数据可知，本实施例所述装置消泡效果要好于通过添加消泡剂的消泡技术，具有更高的消泡效率和更高的精矿回收率，同时采用了超声波，可以不添加消泡剂就能够获得良好的效果，有利有后续工艺不被消泡剂影响，有利于环境保护。同时具有自适应，适应性强。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方法及应用范围上均有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。