一种空化射流微泡浮选机及空化射流气泡发生器的制作方法

本发明属于煤泥浮选装置技术领域，具体涉及一种空化射流微泡浮选机及空化射流气泡发生器。

背景技术：

泡沫浮选是一种从微细粒矿浆中分选矿物的通用方法，利用泡沫浮选的浮选机有机械搅拌式浮选机和喷射式浮选机及浮选柱类，其中机械搅拌式浮选机依靠搅拌叶轮的切割作用使气泡粉碎产生泡沫，泡沫尺寸较大，约为1～3mm，颗粒与气泡的矿化方式主要是碰撞矿化，微细粒碰撞矿化效率低，选择性差；喷射式浮选机则是利用矿浆喷射产生负压的原理吸入空气，对矿浆充气产生泡沫来进行浮选分离的，由于这种浮选机矿浆喷射时产生负压，在吸入空气的同时，也会使矿浆中溶解的气体以微泡形式析出，强化了微细粒浮选过程，因而在微细粒煤及矿物浮选领域得到广泛应用，被认为是机械搅拌式浮选机的替代技术设备，喷射式浮选机的代表机型是中国发明专利92229333.3公开了的一种“喷射式浮选机”，该浮选机用喷射式搅拌装置取代了传统的机械搅拌装置，从而使微细粒煤的分选效果得到了改善。

喷射式浮选机虽然产生的气泡粒度小于机械搅拌式浮选机，在一定充气量条件下提高了可供颗粒气泡接触的气液界面面积，进而一定程度上提高了颗粒气泡的碰撞矿化概率，但对于微细矿粒，由于矿粒惯性小，碰撞矿化的效率低，且容易挟带在泡沫中对精矿造成污染，降低了浮选精矿的品位。

不同于机械搅拌式浮选机，浮选柱采用颗粒气泡逆向流动矿化方式，通常采用柱塞流流型，颗粒气泡碰撞矿化区，即捕收区，占据浮选柱较大空间，捕收区具有相对较高的流体紊流度，但相比于机械搅拌浮选机，其紊流度要小得多，因而颗粒气泡碰撞矿化强度要低得多。同时由于颗粒气泡联合体在浮选柱中经受一定的紊流度干扰，气泡过载及向矿浆界面运移路程过长等原因，粗颗粒在运移过程中的脱落将不可避免，这也许是浮选柱只在微细颗粒浮选方面表现出一定优势的原因。但浮选柱能维持较厚的泡沫层且紊流度小（准静态），有利于二次富集过程的实现，在矿化气泡分离方面表现出一定的优势。

从上述对浮选机和浮选柱分选过程的分析我们可以得出：浮选机的矿化能力较强而矿化气泡分离环境较差，浮选柱矿化强度较低但具有较好的矿化气泡分离环境，强化浮选柱的矿化能力，维持浮选柱分离环境较好的优势，将有可能使整个浮选柱分选过程的效能得到提升。

技术实现要素：

为了解决现有浮选柱矿化强度低，无法有效克服细粒煤及矿物碰撞矿化效率低及矿化捕收区对泡沫层稳定性干扰的问题，本发明提供了一种空化射流微泡浮选机及空化射流气泡发生器，其将高紊流的颗粒气泡矿化区与低紊流的矿化气泡分离区相对隔离，具有颗粒气泡矿化流体紊动程度梯次降低的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种空化射流微泡浮选机及空化射流气泡发生器，包括集约式入料充气罐、上桶体和下桶体，所述集约式入料充气罐内设置有中间隔板，侧壁上设置有分别位于中间隔板上方和下方的多个矿浆分配口和多个空气分配口，多个气泡发生器通过所述矿浆分配口和空气分配口与所述集约式入料充气罐连接；所述下桶体内设置有内桶，所述内桶的上表面设置有整流格栅，所述气泡发生器下方出料口穿过所述整流格栅后设置在所述内桶内；所述上桶体外周设置有精矿溢流槽。

所述气泡发生器包括入料管，所述入料管一端与所述矿浆分配口连接，另一端与喷嘴连接，所述喷嘴的出口与喉管组件的入口连接，并且所述喷嘴的出口与喉管组件的入口均设置所述第一扩大管内，所述第一扩大管上设置有位于所述喷嘴与喉管组件之间的吸气口；所述吸气口通过吸气管与所述空气分配口连接；所述第一扩大管的另一端与所述第二扩大管的一端连接，所述第二扩大管的另一端设置有喇叭形的扩展管。

所述扩展管的扩展角在0-10度范围，高度与扩展出口比值在1-10的范围。

所述气泡发生器还包括卡箍和喷嘴座，所述喷嘴座卡设在喷嘴外周，所述喷嘴座的一端通过螺栓与所述喉管组件和第一扩大管的一端固定连接，另一端通过卡箍与入料管固定连接。

所述集约式入料充气罐上还设置有位于中间隔板下方的集中进气管，所述集中进气管上设置有空气阀门，所述集约式入料充气罐上还设置有用于测量中间隔板下方空间真空度的真空表。

所述内桶内设置有泡沫反射盘。

所述精矿溢流槽底部设置有精矿出流管，所述下桶体底部设置有尾矿集中桶，所述内桶底部设置有循环管，所述尾矿集中桶通过尾矿管与尾矿箱连接，所述尾矿管上设置有事故放料阀，所述尾矿箱上设置有尾矿调节螺杆。

此外，本发明还提供了一种空化射流气泡发生器，包括入料管，所述入料管一端与所述矿浆分配口连接，另一端与喷嘴连接，所述喷嘴的出口与喉管组件的入口连接，并且所述喷嘴的出口与喉管组件的入口均设置所述第一扩大管内，所述第一扩大管上设置有位于所述喷嘴与喉管组件之间的吸气口；所述吸气口通过吸气管与所述空气分配口连接；所述第一扩大管的另一端与所述第二扩大管的一端连接，所述第二扩大管的另一端设置有喇叭形的扩展管。

所述扩展管的扩展角在0-10度范围，高度与扩展出口比值在1-10的范围。

所述的一种空化射流气泡发生器，还包括卡箍和喷嘴座，所述喷嘴座卡设在喷嘴外周，所述喷嘴座的一端通过螺栓与所述喉管组件和第一扩大管的一端固定连接，另一端通过卡箍与入料管固定连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明提供了一种能适用于微细粒煤及矿物浮选的空化射流微泡浮选机即空气射流气泡发生器，本发明通过将矿浆在入料充气管上方均匀分配给多个气泡发生器，利用气泡发生器内的喷嘴形成射流，使溶解在矿浆中的气体析出形成微小气核，同时在射流边界附面层分离的裹挟作用下，在气泡发生器内形成负压，从而从吸气管吸入空气，气固液三相矿浆高速通过气泡发生器的喉部组件时产生强烈的流体混合，吸入气体分散为微小气泡，在喉部组件出口形成二次喷射，此时在吸气阶段进入矿浆的空气进一步以气穴的方式析出，同时气泡进一步碎裂，生成更小尺度的气泡，因此，本发明具有颗粒气泡矿化流体紊动程度梯次降低特点，能够在疏水颗粒表面原位生成气穴并同时生成常规浮选气泡，实现了颗粒气泡矿化和矿化气泡分离相对隔离互不干扰的功能，使得微细粒浮选的回收率和选择性得到同步提高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种空化射流微泡浮选机的结构示意图；

图2为本发明实施例中集约式入料充气罐的结构示意图；

图3为本发明实施例中空化射流浮选气泡发生器的结构示意图。

图中：1-上桶体，2-下桶体，3-尾矿管，4-尾矿箱，5-集约式入料充气罐，6-气泡发生器，7-止回阀，8-内桶，9-整流格栅，10-泡沫发射盘，11-循环管，12-尾矿集中桶，13-精矿溢流槽，14-吸气管，15-阀门，16-操作平台，17-精矿出流管，18-尾矿口，19-事故放料阀，20-尾矿口，21-尾矿调节螺杆，22-隔板，23-底板，24-入料口，25-矿浆分配口，26-空气分配口，27-集中进气管，28-空气阀门，29-真空表，30-入料弯管，31-入料管，32-喷嘴，33-喷嘴座，34-卡箍，35-喉管组件，36-吸气口，37-第一扩大管，38-第二扩大管，39-扩展管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种空化射流微泡浮选机及空化射流气泡发生器，包括集约式入料充气罐5、上桶体1和下桶体2。其中，集约式入料充气罐5位于操作平台16的上方，上桶体1和下桶体2位于操作平台16下方，并且，上桶体1位于下桶体2上方，其为一体式结构。

如图2所示，所述集约式入料充气罐5内设置有中间隔板22，侧壁上设置有分别位于中间隔板22上方和下方的多个矿浆分配口25和多个空气分配口26。

如图1所示，多个气泡发生器6通过所述矿浆分配口25和空气分配口26与所述集约式入料充气罐5连接；所述下桶体2内设置有内桶8，所述内桶8的上表面设置有整流格栅9，所述气泡发生器6下方出料口穿过所述整流格栅9后设置在所述内桶8内；所述上桶体1外周设置有精矿溢流槽13。精矿溢流槽13设置在上桶体1外周，其高度高于上桶体的桶壁，因此，从上桶体1中溢出的精矿可以进入到精矿溢流槽13中。

具体地，如图3所示，所述气泡发生器6包括入料管31，所述入料管31一端与所述矿浆分配口25连接，另一端与喷嘴32连接，所述喷嘴32的出口与喉管组件35的入口连接，并且所述喷嘴32的出口与喉管组件35的入口均设置所述第一扩大管37内，所述第一扩大管37上设置有位于所述喷嘴32与喉管组件35之间的吸气口36；所述吸气口36通过吸气管14与所述空气分配口26连接，吸气管14上设置有止回阀7；所述第一扩大管37的另一端与所述第二扩大管38的一端连接，所述第二扩大管38的另一端设置有喇叭形的扩展管39。本实施例中，喷嘴33是为倒锥形，喉部组件35的内部为喉管形。

进一步地，本实施例中，所述扩展管39扩展角在0-10度范围，高度与扩展出口比值在1-10的范围。此外，气泡发生器6还包括入料弯管30，所述入料管31通过入料弯管30与集约式入料充气罐5连接。

进一步地，如图3所示，本实施例中，所述气泡发生器6还包括卡箍34和喷嘴座33，所述喷嘴座33卡设在喷嘴32外周，所述喷嘴座33的一端通过螺栓与所述喉管组件35和第一扩大管37的一端固定连接，另一端通过卡箍34与入料管31固定连接。

进一步地，如图2所示，所述集约式入料充气罐5上还设置有位于中间隔板22下方的集中进气管27，所述集中进气管27上设置有空气阀门28，所述集约式入料充气罐5上还设置有用于测量中间隔板22下方空间真空度的真空表29。

进一步地，如图1所示，所述内桶8内设置有泡沫反射盘10。本实施中，泡沫反射盘10与整流格栅9配合作用，一方面使对进入矿化气泡与矿浆分离空间的气固液三相流强制形成上升流速，阻滞大颗粒从气泡上的脱落，另一方面将高紊流的颗粒气泡矿化区与低紊流的矿化气泡分离区隔离，抑制了高紊流矿化区对矿化气泡分离和泡沫层稳定性的扰动，有利于提高浮选效率，特别是提高粗粒度颗粒的回收率。

进一步地，如图1所示，所述精矿溢流槽13底部设置有精矿出流管17，所述下桶体2底部设置有尾矿集中桶12，所述内桶8底部设置有循环管11，所述尾矿集中桶12通过尾矿管3与尾矿口20连接，所述尾矿管3上设置有事故放料阀19，所述尾矿口20上设置有尾矿调节螺杆21。

本发明的工作原理如下：工作时，入浮煤泥水经泵加压经由入料口24给入集约式入料充气罐5，在集约式入料充气罐5上部经由矿浆分配口26，吸气管14，止回阀7均匀分配给若干气泡发生器6，压力矿浆经喷嘴32喷出时形成射流，在由喷嘴32的出口与喉部组件35之间的空间形成负压，则通过吸气口36和吸气管14从集约式入料充气罐5吸入空气，吸气管14上靠近气泡发生器6的一端设置有止回阀7，集约式入料充气罐5设置有压力表29，总进气管27及其上设置的阀门28，通过阀门28的开度控制总进气量；气固液三相矿浆高速通过喉部组件35时产生强烈的流体混合，吸入气体分散为微小气泡，在喉部组件35出口形成二次喷射，在气泡发生器6的第一扩大管37第二扩大管38及下部扩展管39颗粒与气泡发生强烈碰撞矿化，疏水性的煤粒选择性附着在气泡上形成颗粒气泡附着体，由于下部扩展管39的设置，出流速度降低，降低了进入内桶8的流体紊流度和冲击力，避免由于过度紊流引起的颗粒从气泡上的脱落现象，有利于粗颗粒的回收；从若干气泡发生器6流出的气固液三相流在内桶8由泡沫反射盘10和整流格栅9组成的空间，颗粒和气泡继续进行碰撞矿化过程，由于泡沫反射盘10和内桶8之间的间隙，小部分矿浆分流，经由循环管11进入微泡浮选机入料泵前矿浆桶，大部分三相矿浆在泡沫反射盘10的反射作用下经由整流格栅9以较小的向上速度进入由内桶8上部出口的整流格栅9与上部桶体1组成的矿化气泡与矿浆分离的空间，矿化气泡由于浮力作用上升进入上桶体1上部形成泡沫层，泡沫层经由上桶体1溢出进入精矿收集槽13；矿浆则沿着下桶体3和内桶8的间隙向下尾矿集中桶12经由尾矿出口18，尾矿管3及尾矿箱4及其上的尾矿口20排出，尾矿管3上设置有事故放料阀19，至此完成浮选过程。

本发明实施例提供了一种空化射流微泡浮选机及空化射流气泡发生器，其完成浮选过程关键子过程颗粒气泡矿化附着是按照流体紊动程度梯次降低的原则发生发展和进行设计的。最高的流体混合强度在气泡发生器6内由喷嘴32，喉管组件35及吸气管36组成的空间内；中等程度的流体混合强度发生在气泡发生器6内由扩大管37,38及下部扩展管39组成的空间内，在内桶8由泡沫反射盘10和整流格栅9组成的空间流体混合强度进一步降低；三个矿化空间内流体紊动程度是按10倍的关系递减，因此能够在疏水颗粒表面原位生成气穴并同时生成常规浮选气泡，实现了颗粒气泡矿化和矿化气泡分离相对隔离互不干扰的功能，使得微细粒浮选的回收率和选择性得到同步提高。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。