一种自吸气式旋流‑静态微泡浮选柱的制作方法

本发明涉及选矿设备技术领域，尤其是一种自吸气式旋流-静态微泡浮选柱。

背景技术：

当前，浮选柱作为一种高效的浮选设备，广泛应用于工业选矿。浮选柱按其进气的类型划分为气液混合和空气射流两大类，其中气液混合型浮选柱为自吸气提供空气，空气射流型浮选柱为风机提供压缩空气。

旋流-静态微泡浮选柱是国内研制的一种先进的气液混合型浮选柱，其主要结构包括柱分离段16、旋流分离段17、气泡发生与管流矿化段18三部分，参见图1。所述柱分离段位于浮选柱柱体上部，在柱分离段的顶部，设置有泡沫槽、精矿冲洗水管和精选冲洗水管，泡沫槽的槽底设有精矿出口，柱分离段的中上部设置有给矿管。所述旋流分离段位于柱体下部，采用柱-锥相连的水介质旋流器结构。从旋流分选角度，柱分离段相当于放大的旋流器的溢流管，在柱分离段的底部设有尾矿出口、一号中矿出口和二号中矿出口，其中二号中矿出口排出的中矿的比重大于一号中矿出口排出的中矿。所述气泡发生与管流矿化段用于中矿循环，包括有单独布置于浮选柱的柱体外的气泡发生器与矿化管，矿化管的一端通过管路连接一号中矿出口和二号中矿出口，矿化管的出流口沿切线方向与旋流分离段柱体相连，相当于向旋流器沿切线方向给料。气泡发生器通过管道连接矿化管，用于向矿化管中通入空气。

旋流-静态微泡浮选柱工作原理为：选用以双旋流结构为主的旋流分选单元。一个旋流分离单元由一个大直径的旋流分离器与环绕其周围的若干个小直径的分选旋流器组成。分选旋流器溢流以入料形式进入旋流分离器，底流排出成为最终尾矿；旋流分离器位于柱分离单元中心，并把柱分离中矿与分选旋流器的溢流进一步分离成两部分，即溢流供柱分离进一步精选，底流以循环矿浆形式供管浮选装置进一步分选。

然而，现有的旋流-静态微泡浮选柱存在如下问题：

(1)在处理大比重或粗粒矿石时，在浮选柱的底部容易发生沉槽。

(2)浮选柱辅助设备多、成本高，设备需要2台砂泵配套使用，一台作为给矿用，一台作为中矿循环和气泡发生器用。

(3)泡沫水平分布不均匀，由于离心力的作用，作圆周运动的矿浆总是从中心向周边运动，而该设备在旋流分离段为周边给料，固-液-气由浮选柱周边向中心移动过程中变得较为困难，从而导致泡沫水平分布不均匀。

(4)浮选柱的给矿管从设备上部给料，而气泡发生器位于设备下部，矿浆与气泡逆流向上，为了增加气泡与矿粒碰撞次数，需增加设备的高度，从而增大了设备的制造成本和制造的难度，同时需增大砂泵的扬程和厂房高度。

(5)选矿应用受到限制，由于浮选柱的选矿原理是利用矿物密度与可浮性的联系，将浮选与重选方法相结合，形成多重矿化方式为核心的强化分选回收机制，大比重的矿物成为尾矿，小比重的矿物成为精矿，因此在尾矿密度大于或接近于泡沫产品密度时，可有效地将尾矿与泡沫产品分离，如选煤等；而在尾矿密度小于泡沫产品密度时，则回收效果相对较差。

(6)中矿产出位置不够合理，中矿一般为连生体、过粗粒单体，能够粘附在气泡上，但不够稳定，容易从气泡上脱落，因此中矿一般存在于矿浆与泡沫交界处，即设备上部，而对现有的浮选柱而言，中矿是从柱体的底部产出，可进一步优化。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决现有的旋流-静态微泡浮选柱所存在的上述问题，为此提供一种结构简单、成本低廉、浮选效果好的自吸气式旋流-静态微泡浮选柱。

本发明的具体方案是：一种自吸气式旋流-静态微泡浮选柱，包括机架和固定于机架上的浮选柱本体，浮选柱本体由上侧柱体和下侧锥体构成；柱体顶端配置有泡沫槽、精矿冲洗水管和精选冲洗水管，泡沫槽的槽底设有精矿出口；柱体下端的侧壁上设有尾矿出口；锥体的底部设有排矿口；其特征是：在锥体的侧壁上，沿圆周布置有若干根呈水平排布且与锥体的锥面相切的给矿管，给矿管具有文丘里管结构，并在其喉管处设有空气入口；在浮选柱本体内设有沿其中心轴线布置的中矿循环管；在柱体内的下侧，沿其中心轴线均匀布置若干块稳流板，每块稳流板呈竖直排布。

本发明中在柱体内侧壁上设有上方敞口的尾矿箱，并且尾矿箱的敞口端所正对的柱体侧壁呈斜面结构；在尾矿箱的底端配设所述尾矿出口；尾矿箱的敞口端位置高于所述稳流板的上端。

本发明中所述柱体的高度与直径之比小于2；所述中矿循环管的上端设置在柱体内，下端靠近锥体底部的排矿口。

本发明中所述给矿管设有四根，四根给矿管布置在同一水平面上，每相邻的两根给矿管之间呈90°夹角；所述稳流板设有5～8块。

本发明中所述尾矿出口所对接的管道上装有尾矿调节阀，在排矿口所对接的管道上装有放矿闸门。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明结构简单、设计巧妙，本发明所述的给矿管集现有旋流-静态微泡浮选柱中吸气装置、气泡发生器和给矿管的结构与功能于一体，减少了对相关辅助设备的配置，降低了设备成本，提高了节能效果，并且通过所述给矿管的切向高速进料，使得矿浆在浮选柱本体内作离心运动，有效防止了在浮选柱本体内容易发生沉槽的问题；

(2)本发明通过在柱体内配置稳流板，限制了矿浆在柱体内作高速圆周运动，防止了气泡的兼并及上部“翻花”，从而使得气泡在柱体内沿水平方向均匀分布，并形成大量的微泡，进而增大了矿粒与微泡接触的几率，提高了脉石矿物的分离的效率；

(3)本发明通过设置尾矿箱，并对尾矿箱上侧的柱体侧壁的结构进行改进，确保了进入尾矿箱中的气泡能够重新沿着斜面侧壁上浮至柱体内，避免了气泡上粘附的矿粒作为尾矿而排出，从而提高了矿物的回收率；

(4)本发明所述的中矿循环管设置在浮选柱本体内，并利用浮选柱本体内上下侧矿浆的压力差（上侧矿浆的液压大于下侧矿浆的液压）实现矿浆的自循环，有效避免了外加辅助设备而增加的能耗；

(5)本发明易于实现大型化生产作业，并且由于在结构配置上，柱体的高度与直径之比小于2，这大大减小了配套厂房对高度的要求，从而缩减了相应的投入成本。

附图说明

图1是现有的旋流-静态微泡浮选柱的结构示意图；

图2是本发明的剖面结构示意图；

图3是图2的a-a视图。

图中：1—机架，2—浮选柱本体，2a—柱体，2b—锥体，3—泡沫槽，4—精矿冲洗水管，5—精选冲洗水管，6—精矿出口，7—尾矿出口，8—给矿管，9—空气入口，10—中矿循环管，11—稳流板，12—尾矿箱，13—尾矿调节阀，14—排矿口，15—放矿闸门，16—柱分离段，17—旋流分离段，18—气泡发生与管流矿化段。

具体实施方式

参见图2-3，一种自吸气式旋流-静态微泡浮选柱，包括机架1和固定于机架1上的浮选柱本体2，浮选柱本体2由上侧柱体2a和下侧锥体2b构成,其中柱体的高度与直径之比小于2；柱体2a顶端配置有泡沫槽3、精矿冲洗水管4和精选冲洗水管5，泡沫槽3的槽底设有精矿出口6；柱体2a下端的侧壁上设有尾矿出口7；锥体2b的底部设有排矿口14,排矿口14用于方便工作人员对浮选柱本体2内部结构进行检修，并在出现相关事故时进行应急排矿；在锥体2b的侧壁上，沿圆周布置有若干根呈水平排布且与锥体2b的锥面相切的给矿管8，给矿管8具有文丘里管结构，并在其喉管处设有空气入口9；在浮选柱本体2内设有沿其中心轴线布置的中矿循环管10；在柱体2a内的下侧，沿其中心轴线均匀布置若干块稳流板11，每块稳流板11呈竖直排布。

本实施例中在柱体2a内侧壁上设有上方敞口的尾矿箱12，并且尾矿箱12的敞口端所正对的柱体2a的侧壁呈斜面结构；在尾矿箱12的底端配设所述尾矿出口7；尾矿箱12的敞口端位置高于所述稳流板11的上端。

本实施例中所述中矿循环管10的上端设置在柱体2a内，下端靠近锥体2b底部的排矿口14。

参见图3，本实施例中所述给矿管8设有四根，四根给矿管8布置在同一水平面上，每相邻的两根给矿管8之间呈90°夹角；所述稳流板11设有5～8块（具体为8块）。

本实施例中所述尾矿出口7所对接的管道上装有尾矿调节阀13，在排矿口14所对接的管道上装有放矿闸门15。

本发明在工作时，四根给矿管8分别与一根主给矿管相连接，在主给矿管上装有砂泵，由于给矿管8利用文丘里管原理，即低速矿浆由大直径管道进入小直径管道后，流速提高，根据伯努利方程，在矿浆流速提高时，矿浆的压力降低，从而使得设置在喉管处的空气入口9可从外界吸入空气，吸入的空气在矿浆高速射流剪切作用下，产生微小气泡并与矿浆混合，增加了有用矿物与空气的接触机会，提高了浮选速度。

设定给矿管8进料端直径d1（m）、压力p1（pa）、速度v1（m/s），喉管直径d2（m）、压力p2（kpa）、速度v2（m/s），矿浆密度ρ1（kg/m³）；根据伯努利方程，各参数满足如下两个公式：

p1+ρ1v²1/2=p2+ρ1v²2/2（公式1）；

d²1v1=d²2v2（公式2）；

当p2＜0时，给矿管8吸气，一般d2=（1/4～1/2）d1为宜；v2一般大于10m/s。

为使空气顺利进入给矿管8中，当矿浆通过喉管后截面积扩大为喉管的2-3倍，并在空气入口9处外接进气管，进气管用阀门调节进气量。

具体工作时，给矿管8出口处压力0.03-0.1mpa，矿浆以4-8m/s的速度沿着切线方向进入锥体2b，并且还可在给矿管8上安装阀门以防止设备停机时矿浆倒流。

当矿浆以4-8m/s的速度进入至锥体2b后，矿浆沿着锥壁作圆周运动，这相当于机械搅拌式浮选机的叶轮周边速度，因而在处理大比重或粗粒矿石时槽底不易发生沉槽现象。

随着浮选柱本体2内矿浆的不断注入，在柱体2a内配置的稳流板11，限制了矿浆在柱体2a内作高速圆周运动，防止了气泡的兼并及上部“翻花”，从而使得气泡在柱体2a内沿水平方向均匀分布，并形成大量的微泡，进而增大了矿粒与微泡接触的几率，提高了脉石矿物的分离的效率。

由于在锥体2b内的矿浆作离心运动，在锥体2b中心轴线位置的液压低于其周边的液压，因而柱体2a上侧的矿浆在重力和压力差的作用下，沿着中矿循环管10返回至锥体2b，从而实现了中矿的自循环。

处于柱体2a顶端的泡沫溢流至泡沫槽3中，并且通过精矿冲洗水管4的水冲洗，在精矿出口6处实现了对精矿的收集。