本发明涉及一种多点组合充气减少高灰细泥污染的装置及方法，尤其适用于浮选柱或浮选机浮选槽的高灰细泥含量大、选择性差煤泥的分选，也适用于其他矿物分选。
背景技术：
浮选是分选细粒和超细粒煤泥最成熟、有效的方法，并已实现大规模工业化。近年来，为满足我国经济高速发展对能源的需求，机械化采煤技术不断推广，煤炭开采深度不断加深，煤质不断变差且原煤中细粒及微细粒煤泥含量不断增大。高灰分难选微细煤泥含量增大且呈逐年增大趋势已成为我国选煤面临的共性技术难题。其中，最突出的问题是浮选过程中高灰细泥污染浮选精煤严重，浮选精煤远高于销售精煤灰分要求，重选精煤“背灰”，降低最终销售精煤产率，制约企业的经济效益。
目前，工业上常用的浮选设备为浮选机与浮选柱。其中，浮选柱因其选择性优势已得到行业认可及工业推广应用。大量的研究与工程实践表明，对于微细煤泥分选而言，与浮选机相比，浮选柱的降灰优势明显。然而，当浮选柱分选高灰细泥含量大的煤泥时，仍无法彻底解决高灰细泥通过机械夹带、颗粒混凝、细泥罩盖等方式污染精煤，导致浮选精煤灰分超标、重选精煤“背灰”的问题。分析原因，常规浮选柱分选过程中气泡均从柱体底部产生或引入，而矿浆中高灰细泥颗粒的密度大，趋向于浮选柱底部聚集。因此，浮选柱产生的新鲜气泡首先与浮选柱底部的高灰细泥碰撞、粘附，增大了高灰细泥污染气泡的几率，加剧了高灰细泥对精煤的污染。并且，如果气泡表面先粘附高灰细泥之后，将很难使这部分粘附于气泡表面的高灰细泥从气泡表面脱除。其次，由于浮选柱内高灰细泥呈现向柱体底部聚集的分选行为，即使单纯地减小浮选入料的矿浆浓度，也不能从根本上解决浮选柱底部细泥颗粒浓度高所导致的细泥污染加剧现象。此外，浮选入料浓度过低也不利于浮选过程进行，并且浮选系统的处理量太小也不具有实际意义与研究价值。再者，新鲜气泡先与高灰细泥碰撞、粘附后将不利于气泡与有用矿物颗粒的矿化行为，从而降低有用矿物颗粒的回收率。同理，浮选机分选过程中也存在上述问题。鉴于此，本发明提出在浮选柱内多个位置同时产生或引入气泡，而不仅仅从浮选柱底部产生或引入气泡的技术方案，以解决高灰细泥污染新鲜气泡，进而污染泡沫精煤产品的技术难题。这对于解决高灰细泥含量大煤泥的高精度分选难题，高效利用我国煤泥资源具有重要意义。
技术实现要素：
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种多点组合充气减少高灰细泥污染的方法及装置，通过在浮选柱内多个位置同时产生或引入气泡，避免了所有新鲜气泡先与高灰细泥颗粒碰撞、粘附后，再与有用矿物颗粒碰撞、粘附以及矿化的不利影响，减少高灰细泥与气泡碰撞、粘附的几率，进而减少高灰细泥对泡沫产品的污染，提高浮选设备对微细粒矿物的分选精度。
技术方案：本发明的多点组合充气减少高灰细泥污染的装置，包括搅拌桶、给料泵、给料管、浮选柱、气泡发生器、尾矿排料管、尾矿排料泵；所述的浮选柱内设有气泡石，气泡石上连有从浮选柱顶部伸入的充气管，充气管的外端经三通分别与充气泵和气泡发生器相连，通向气泡石和气泡发生器的充气管上分别设有气体流量计；所述的气泡发生器内置于浮选柱的下部，所述的搅拌桶与浮选柱通过给料管相连，给料管上串联给料泵；所述的尾矿管与浮选柱的底部相连，尾矿管上串联尾矿排料泵。
所述的给料泵和尾矿排料泵为可显示调节矿浆流量的流量型蠕动泵。
所述的气泡石至少有一个。
所述的气泡石的置于浮选柱的内部的位置可调。
所述的气泡石为球形气泡石，直径为45-55mm，表面气孔直径为100μm。
使用上述装置的多点组合充气减少高灰细泥污染的方法：在一个浮选柱内布置多个充气点，分别位于浮选柱的下部与上部，下部采用气泡发生器，上部采用气泡石，在浮选过程中，浮选柱的上下部充气点同时产生气泡，给入浮选柱内的矿浆与上下部充气点位置产生的新鲜气泡相互作用，其中疏水颗粒与气泡碰撞、粘附、形成矿化气泡上浮进入泡沫层作为泡沫产品回收，亲水颗粒停留在矿浆中作为尾矿回收，进而提高浮选过程对微细粒矿物的分选精度。
有益效果：本发明在一个浮选槽内布置多个气泡产生或引入点，浮选过程中，多个气泡产生或引入点同时产生或引入气泡，给入浮选槽内的矿浆与多个位置产生或引入的新鲜气泡相互作用，其中疏水颗粒与气泡碰撞、粘附、形成矿化气泡上浮进入泡沫层作为泡沫产品回收，亲水颗粒停留在矿浆中作为尾矿回收。避免了常规浮选方法中新鲜气泡均先与高灰细泥碰撞、作用后再与疏水煤粒作用，减少了高灰细泥对泡沫产品的污染，提高浮选过程对微细粒矿物的分选精度。主要优点有：
(1)浮选槽内多个位置同时产生或引入气泡，避免了常规浮选方法中所有新鲜气泡均先与高灰细泥碰撞、作用后再与疏水颗粒碰撞、粘附以及矿化不利影响，减少了高灰细泥与气泡的粘附，进而减少高灰细泥对泡沫产品的污染，提高泡沫产品的质量。
(2)浮选槽内多个位置同时产生或引入气泡，增大了疏水颗粒直接与槽体内的新鲜气泡碰撞、粘附以及矿化的几率，有利于疏水颗粒的回收。具体到煤泥浮选过程中，则提高精煤(泡沫产品)的产率。
(3)浮选槽内多个位置同时产生或引入气泡，可根据实际需要优化浮选槽内气泡及气含率的分布情况，改善浮选设备的分选效果。
附图说明
图1为本发明的装置的结构示意图。
图中：1-搅拌桶；2-给料泵；3-给料管；4-浮选柱；5-气泡发生器；6-气体流量计；7-充气管；8-充气泵；9-气泡石；10-尾矿排料管；11-尾矿排料泵。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步说明：
本发明多点组合充气减少高灰细泥污染的装置，主要由搅拌桶1、给料泵2、给料管3、浮选柱4、气泡发生器5、气体流量计6、充气泵8、气泡石9和尾矿排料管10、尾矿排料泵11；所述的给料泵2和尾矿排料泵11为可显示调节矿浆流量的流量型蠕动泵。所述的浮选柱4内设有气泡石9，所述的气泡石9至少有一个，根据现场实际情况，气泡石9可以为多个；气泡石9为球形气泡石，直径为45-55mm，表面气孔直径为100μm。气泡石9的置于浮选柱4的内部的位置可调。气泡石9上连有从浮选柱4顶部伸入的充气管7，充气管7的外端经三通分别与充气泵8和气泡发生器5相连，通向气泡石9和气泡发生器5的充气管7上分别设有气体流量计6；所述的气泡发生器5内置于浮选柱4的下部，通过充气管7与外部的充气泵8相连，所述的搅拌桶1与浮选柱4通过给料管3相连，给料管3上串联给料泵2；所述的尾矿管10与浮选柱4的底部相连，尾矿管10上串联尾矿排料泵11。
本发明多点组合充气减少高灰细泥污染的方法：在一个浮选柱4内布置多个充气点，图1所示为2个充气点，分别位于浮选柱的下部与上部，下部采用气泡发生器5，上部采用气泡石9，在浮选过程中，浮选柱的上下部充气点同时产生气泡，给入浮选柱4内的矿浆与上下部充气点位置产生的新鲜气泡相互作用，其中疏水颗粒与气泡碰撞、粘附、形成矿化气泡上浮进入泡沫层作为泡沫产品回收，亲水颗粒停留在矿浆中作为尾矿回收，避免了常规浮选方法中新鲜气泡均先与高灰细泥碰撞、作用后再与疏水煤粒作用，减少了高灰细泥对泡沫产品的污染，从而提高浮选过程对微细粒矿物的分选精度。
实施例1
如图1，一种多点组合充气减少高灰细泥污染的装置，包括浮选柱4、气泡发生器5、气泡石9、气体流量计6、充气管7、充气泵8、搅拌桶1、给料泵2、给料管3、尾矿排料管10、尾矿排料泵11。所述浮选柱4的内径65mm，高度1700mm；所述给料管3和尾矿排料管10的内径均为10mm；所述充气管7的内径为6mm；所述给料管3连接在浮选柱4的外壁上，连接位置距离浮选柱4的顶部500mm；所述气泡石9为球形气泡石，直径50mm，表面气孔直径约100μm，气泡石9位于浮选柱4内部且在给料管3连接位置上方200mm。
以山东某选煤厂的煤泥为分选对象，该煤泥为典型的高灰细泥含量大煤泥，其中小于45微米的含量为59.91％，灰分为50.47％。煤油为捕收剂，用量1800g/t，仲辛醇为气泡剂，用量为350g/t,浮选入料矿浆浓度60g/l，给料泵2的流量39l/h，尾矿排料泵13的流量39l/h，浮选柱4内的泡沫层高度400mm，充气泵8的流量0.24m3/h，其中通过气泡发生器5的气体流量0.12m3/h，通过气泡石9的0.12m3/h。在该试验条件下，采集浮选所得泡沫产品(即精煤)和尾矿化验其灰分，评价浮选柱4对该煤泥的分选效果。
实施例2
实施例2与实施例1相同基本相同，相同处略。不同处在于，所述的气泡石9的直径为45-55mm，气泡石9位于浮选柱4内部且在给料管3连接位置下方200mm；表面气孔直径为100μm。
实施例3
实施例3与实施例1相同基本相同，相同处略。不同处在于，所述的气泡石9的直径为55mm，气泡石9位于浮选柱4内部且在给料管3连接位置下方600mm。
为了说明本发明技术方案的效果，将实施例1-3的分选结果与常规浮选柱对该煤泥的分选结果进行对比。实施例1-3对该典型煤泥样品的分选结果如下表1所示。需要说明的是：在常规浮选柱分选过程中，其参数与实施例1中的参数基本相同，区别在于，常规浮选柱分选过程中，浮选柱4内无气泡石9，浮选柱4内的所有气泡均从柱体下部的气泡发生器5产生，通过气泡发生器5的气体流量为0.24m3/h。
从表1中可以看出，实施例1-3的精煤灰分均低于常规浮选的精煤灰分，表明本发明提供的技术方案确实可有效降低精煤灰分，减少高灰细泥对精煤的污染。其次，对比实施例1-3的精煤灰分可发现，实施例2的精煤灰分最低，而实施例1与实施例3的精煤灰分均高于实施例2的精煤灰分。表明从浮选柱内产生或引入气泡位置的角度分析，产生或引入气泡的位置位于浮选柱给料点下方且靠近给料点对减少浮选过程中高灰细泥对泡沫产品的污染，降低精煤灰分的效果最显著。
表1实施例1-3与常规浮选的分选指标对比