一种微泡二次矿化浮选设备及浮选方法

本发明属于矿物加工技术领域，尤其涉及一种微泡二次矿化浮选设备及浮选方法。

背景技术：

浮选的核心过程是在物理化学和流体动力适宜的条件下气泡-颗粒的碰撞、黏附和目的矿物颗粒的捕收。矿物在浮选中的回收率取决于两个因素:浮选设备内的水动力条件和颗粒-气泡相互作用的界面化学。但是现有的浮选设备存在粗颗粒矿物难以悬浮，且易从气泡上脱落的问题，这无疑不利于粗颗粒矿物的回收。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种微泡二次矿化浮选设备及浮选方法，旨在解决现有浮选设备分选效果差以及粗颗粒矿物易从气泡上脱落的问题。

为此，本申请实施例一方面提供的微泡二次矿化浮选设备，包括浮选柱体，所述浮选柱体包括从下到上依次连接的尾矿底流槽、倒锥形筒体和柱状筒体，所述柱状筒体的顶部设有精矿溢流槽，所述柱状筒体的上部内设有原矿给料管；

所述倒锥形筒体分为上部的径向射流区和下部的二次矿化区，所述径向射流区上设有沿所述倒锥形筒体的周向方向设置的多个水气混合射流管，所述二次矿化区的侧壁上均布有微孔，所述水气混合射流管和所述微孔均与所述倒锥形筒体的内腔连通；

所述微孔与气压室连通，所述水气混合射流管与含有气泡的压力水源连通，所述水气混合射流管的喷射方向与所述倒锥形筒体的径向方向平行，所述微孔的孔径控制在5～200μm。

具体的，所述水气混合射流管沿所述径向射流区的轴向方向成排布置，每排包括沿所述倒锥形筒体的周向方向等间距分布的若干所述水气混合射流管，各排所述水气混合射流管到所述倒锥形筒体的轴线的距离从上到下逐渐变小。

具体的，各排所述水气混合射流管中相邻两个所述水气混合射流管的分布间距自所述倒锥形筒体的上端朝向下端逐渐变小。

具体的，所述倒锥形筒体的锥角控制在20°～30°。

具体的，所述原矿给料管的底部连接有原矿给料分配器。

具体的，所述尾矿底流槽的底部设有尾矿排料管，所述尾矿排料管上设有排矿电磁阀，所述尾矿底流槽中设有压力传感器，所述压力传感器和排矿电磁阀均与所述压力传感控制箱连接。

具体的，该浮选设备还包括壳体，所述壳体设置在所述倒锥形筒体的外围，并与所述倒锥形筒体之间形成有相互独立且密闭的蓄水室和所述气压室，所述蓄水室与多个所述水气混合射流管直接连通，所述压力水源充满所述蓄水室。

具体的，该浮选设备还包括用于产生所述压力水源的水气混合空化成泡系统，所述水气混合空化成泡系统包括供水部分、供气部分和水气混合发泡器；

所述供水部分包括通过水管依次连接的储水箱、进水球阀、供水变频泵和液体流量计，所述供气部分包括通过气管依次连接的空压机、进气阀、储气罐、气体流量调节阀、压力表和第一气体流量计，所述气管和水管的输出端均与所述水气混合发泡器连接。

具体的，所述气管上位于所述压力表和第一气体流量计还分出一条向所述气压室充气的充气支管，所述充气支管上设有第二气体流量计。

本申请实施例另一方面提供的微泡二次矿化浮选方法，使用上述微泡二次矿化浮选设备进行浮选，包括：

具有一定流速和压力的富含气泡的水流通过水气混合射流管，沿倒锥形筒体侧壁以一定压力径向给入至径向射流区内形成径向流；

气压室内的压缩空气通过二次矿化区侧壁上的微孔，向二次矿化区内充入大量孔径为5～200μm的微泡；

待水和气泡充满浮选柱体并稳定后，矿化并混合均匀的原矿矿浆从原矿给料管给入至浮选柱体中液面之上的泡沫层中，并沿浮选柱体整个断面缓缓下降，逐渐在柱状筒体内形成矿物颗粒床层；

由上而下的原矿矿浆继续下行至倒锥形筒体中，在径向射流区中与气泡发生第一次矿化，上部径向射流区中未完成矿化及从气泡上脱附的粗颗粒进入二次矿化区内，与二次矿化区侧壁上微孔产生的微泡进行二次矿化，形成二次矿化泡沫产品，从而实现粗粒级矿物的回收；

最终目的矿物经气泡的浮力和上升水流的垂直升力不断上升进而溢出柱状筒体进入精矿溢流槽成为精矿，而脉石矿物在浮选柱体内下沉并最终经过尾矿底流槽排出成为尾矿。

与现有技术相比，本申请至少一个实施例具有如下有益效果：

本申请倒锥形筒体上设有水气混合射流管和微孔，水气混合射流管给入的水和气泡，使矿物颗粒与气泡发生第一次矿化，径向射流区中未完成矿化及脱附的粗颗粒，将与二次矿化区内的微泡进行二次矿化，形成二次矿化泡沫产品，从而达到提高粗粒级矿物回收率的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的微泡二次矿化浮选设备结构示意图；

其中：1、原矿给料管；2、原矿给料分配器；3、精矿溢流槽；4、精矿排料管；5、柱状筒体；6、气压室；7、蓄水室；8、微孔；9、倒锥形筒体；901、径向射流区；902、二次矿化区；10、水气混合射流管；11、压力传感器；12、尾矿排料管；13、排矿电磁阀；14、尾矿底流槽；15、压力传感控制箱；16、压力表；17、气体流量调节阀；18、储气罐；19、进气阀；20、空压机；21、储水箱；22、进水球阀；23、供水变频泵；24、液体流量计；25、水气混合发泡器；26、第一气体流量计；27、第二气体流量计。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1，一种微泡二次矿化浮选设备，包括浮选柱体，浮选柱体包括从下到上依次连接的尾矿底流槽14、倒锥形筒体9和柱状筒体5，柱状筒体5的顶部设有精矿溢流槽3，柱状筒体5的上部内设有原矿给料管1，倒锥形筒体9分为上部的径向射流区901和下部的二次矿化区902，径向射流区901上设有沿倒锥形筒体9的周向方向设置的多个水气混合射流管10，二次矿化区902的侧壁上均布有微孔8，水气混合射流管10和微孔8均与倒锥形筒体9的内腔连通；其中，微孔8与气压室6连通，水气混合射流管10与含有气泡的压力水源连通，水气混合射流管10的喷射方向与倒锥形筒体9的径向方向平行，微孔8的孔径控制在5～200μm，压力水源中气泡为孔径控制在0.5mm-2mm的普通浮选气泡。

参见图1，上述实施例浮选设备的工作过程如下：

具有一定流速和压力的富含气泡的水流通过水气混合射流管10，沿倒锥形筒体9侧壁以一定压力径向给入至径向射流区内形成径向流；

气压室6内的压缩空气通过二次矿化区侧壁上的微孔8，向二次矿化区内充入大量孔径为5～200μm的微泡；

待水和气泡充满浮选柱体并稳定后，矿化并混合均匀的原矿矿浆从原矿给料管1给入至浮选柱体中液面之上的泡沫层中，并沿浮选柱体整个断面缓缓下降，逐渐在柱状筒体5内形成矿物颗粒床层；

由上而下的原矿矿浆继续下行至倒锥形筒体9中，在径向射流区中与气泡发生第一次矿化，上部径向射流区中未完成矿化及从气泡上脱附的粗颗粒进入二次矿化区内，与二次矿化区侧壁上微孔8产生的微泡进行二次矿化，形成二次矿化泡沫产品，从而实现粗粒级矿物的回收；

最终目的矿物经气泡的浮力和上升水流的垂直升力不断上升进而溢出柱状筒体5进入精矿溢流槽3成为精矿，而脉石矿物在浮选柱体内下沉并最终经过尾矿底流槽14排出成为尾矿。

本实施例中，水气混合射流管10给入的水和气泡在倒锥形筒体9内部形成径向流，使矿物颗粒与气泡发生第一次矿化，上部径向射流区中未完成矿化及从气泡上脱附的粗颗粒进入二次矿化区内，与二次矿化区侧壁上微孔8产生的大量微泡进行二次矿化，形成二次矿化泡沫产品，实现粗粒级矿物的回收。另一方面水气混合射流管10给入的水和气泡提供了水平力场，改变二次矿化区进入的二次矿化泡沫产品中粗颗粒矿物的运动轨迹，使其朝向浮选柱体的中心区域运动，因中心区域气泡数量相对较多，因此矿物颗粒更容易被气泡捕获。

参见图1，在一些实施例中，水气混合射流管10沿径向射流区的轴向方向成排布置，每排包括沿倒锥形筒体9的周向方向等间距分布的若干水气混合射流管10，各排水气混合射流管10到倒锥形筒体9的轴线的距离从上到下逐渐变小。

本实施例中，水气混合射流管10到倒锥形筒体9中心轴线的距离从上到下逐渐变小，因为每个水气混合射流管10的给水压力是一样的，所以每个水气混合射流管10出来的水气速度也是一样的，因此各个水气混合射流管10将粗颗粒矿物向倒锥形筒体9中心的推送距离是一致的，因此当二次矿化后的进入粗颗粒矿物径向射流区后，在径向流作用下将会比较均匀的分散在柱状筒体5的整个横断面上，也即上述设置能够促进粗颗粒均匀分散于柱状筒体5，从而便于气泡的黏附，最终实现浮选回收率的提升。

参见图1，在另一些实施例中，各排水气混合射流管10中相邻两个水气混合射流管10的分布间距自所述倒锥形筒体9的上端朝向下端逐渐变小。上述设计使得水气混合射流管10喷出的压力水对倒锥形筒体9下部扰动更加强烈，从而有利于难于捕捉的粗颗粒和重颗粒的捕获和回收；此外，每排中各个水气混合射流管10是沿着倒锥形筒体9的周向方向等间距分布，也即同一横断面上水气混合射流管10提供径向力场是均匀分布的，这无疑有利于颗粒物在倒锥形筒体9内的均布，利用矿物的回收。

此外，倒锥形筒体9的锥角控制在20°～30°比较合适，因为当倒锥形筒体9的锥角高于此范围时，会造成粗颗粒与亲水性颗粒堆积在筒壁上，流动不畅，当小于此范围时，筒体本身支撑作用不足，对粗颗粒下滑速度的减缓不是很明显，这无疑会影响到气泡对粗颗粒捕获。

参见图1，在另一些实施例中，精矿溢流槽3的底板倾斜设置，与筒状柱体纵向中心线的夹角为60°～75°，精矿排料管4设置在底板的最低端处。上述设计的优点在于，能够快速排出浮选精矿颗粒，避免精矿溢流槽3中浮选精矿颗粒堆积导致堵塞，保证了粗颗粒浮选装置的工作稳定性。随着浮选的不断进行，柱状筒体5中的气泡携带矿物颗粒不断上浮并聚集形成泡沫层，当泡沫层高度超过柱状筒体5上端面时，泡沫层中的浮选精矿溢流出柱状筒体5，经精矿溢流槽3由精矿排料管4流出。

此外，原矿给料管1的底部可以增设原矿给料分配器2，矿浆给料管从柱状筒体5顶部中心给入，中间穿过精矿溢流槽3，与原矿给料分配器2连接，原矿矿浆可以通过原矿给料分配器2均匀分散至浮选柱体中。

参见图1，在一些实施例中，该浮选设备还包括壳体，壳体设置在倒锥形筒体9的外围，并与倒锥形筒体9之间形成有相互独立且密闭的蓄水室7和气压室6，蓄水室7与多个水气混合射流管10直接连通，压力水源充满蓄水室7。

具体的，该浮选设备还包括用于产生压力水源的水气混合空化成泡系统，水气混合空化成泡系统包括供水部分、供气部分和水气混合发泡器25；

供水部分包括通过水管依次连接的储水箱21、进水球阀22、供水变频泵23和液体流量计24，供气部分包括通过气管依次连接的空压机20、进气阀19、储气罐18、气体流量调节阀17、压力表16和第一气体流量计26，气管和水管的输出端均与水气混合发泡器25连接，气管上位于压力表16和第一气体流量计26还分出一条向气压室6充气的充气支管，充气支管上设有第二气体流量计27。

参见图1，在另一些实施例中，尾矿底流槽14可以设计成呈倒锥形，从而利于尾矿的浓缩，可以减少外排矿浆带走的水量、药剂的添加量、新水用量以及废水量；其中，尾矿底流槽14的锥角可以控制在15°～20°。

具体的，在尾矿底流槽14的底部设有尾矿排料管12，尾矿排料管12上设有排矿电磁阀13，尾矿底流槽14中设有压力传感器11，压力传感器11和排矿电磁阀13均与压力传感控制箱15连接。

本实施例中，压力传感器11工作时，能够实时监控尾矿底流槽14内尾矿矿浆压力，压力传感控制箱15通过压力传感器11的数值控制流化床层的高度，通过调节压力传感控制箱15来控制排矿电磁阀13的开度，通过液体流量计24来调节进水流量，通过气体流量计来调节进气流量，进而调控分选效果。

参见图1，一种粗颗粒矿物回收的微泡二次矿化浮选方法，其步骤如下：

步骤一：启动空压机20，打开进气阀19，向储气罐18内充气，打开进水球阀22，启动供水变频泵23，通过供水变频泵23将水泵送入水气混合发泡器25，同时调节供水变频泵23与水气混合发泡器25之间的管路上的液体流量计24，调节水气混合发泡器25的进水流量。

步骤二：打开储气罐18、气体流量调节阀17和两台气体流量计，进而控制进入水气混合气泡发生器和气压室6的气体量。

步骤三：水气混合物在水气混合发泡器25内形成一定速度的射流，由于水气混合发泡器25中间通道面积突然缩小，流速急剧升高，流体内压强骤降，射流作用下产生的负压下吸入空气，并把空气粉碎混入矿浆混合物形成融气；溶中的气体析出产生大量微泡，同时形成向上的具有一定流速和压力的富含微泡的水流。

步骤四：具有一定流速和压力的富含微泡的水流通过上层蓄水室7均匀的分到水气混合射流管10，沿倒锥形筒体9侧壁以一定压力呈径向流给入倒锥形筒体9内部形成径向流，气压室6内的压缩空气通过微孔8产生大量微泡，并进入到倒锥形筒体9内部的矿浆体系中。

步骤五：待水和气泡充满浮选柱体并稳定后，启动原矿给料装置，矿化并混合均匀的原矿矿浆将从原矿给料管1给入，给料从浮选柱体顶部经原矿给料分配器2分散后进入浮选柱体内并沿柱体整个断面缓缓下降，逐渐在柱状筒体5内形成矿物颗粒床层。

步骤六:通过调节压力传感控制箱15来控制排矿电磁阀13的开度，进而控制浮选柱体内矿物颗粒床层的高度。

步骤七：由上而下的原矿矿浆继续下行至倒锥形筒体9的径向射流区，在水气混合射流管10射出的水流作用下，使矿物颗粒与气泡发生第一次矿化，其中，水和气泡一起给入，有效增加了矿物颗粒的浮力，提高矿物颗粒与气泡的碰撞概率，上部径向射流区中未完成矿化及从气泡上脱附的粗颗粒进入二次矿化区内，与二次矿化区侧壁上微孔8产生的大量微泡进行二次矿化，形成二次矿化泡沫产品，实现粗粒级矿物的回收。

最终目的矿物经气泡的浮力和上升水流的垂直升力不断上升进而溢出柱状筒体5进入精矿溢流槽3从精矿排料管4成为精矿，而脉石矿物在柱体内下沉并最终经过尾矿底流槽14从尾矿排料管12排出成为尾矿。

应用例1

试验物料为某硫化铜矿。矿石经球磨机磨矿后进入旋流器分级，得到粒度在150～800μm左右粒径的矿浆作为实验给矿原料，其铜品位为0.66％，500μm下粒级占比为86％左右。矿浆加入ph调整剂调节矿浆ph为9.0，然后加入捕收剂丁黄药和丁铵黑药搅拌调浆，加入2号油起泡剂行经充分调浆后，从原矿给料管给入旋流与阻尼耦合流化的粗颗粒浮选设备进行浮选,溢流产品即为粗精矿,而底流经尾矿排料管排出成为尾矿,该尾矿直接作为最终尾矿。捕收剂相对原矿的加入量丁基黄药200g/t、丁铵黑药100g/t，2号油为20g/t，ph调整剂为碳酸钠,浮选温度为20℃。试验获得粗精矿cu品位1.61％，回收率93.18％，尾矿cu品位0.07％，产率为61.80％，抛尾部分的铜损失仅为6.82％(如表1)。

表1某硫化铜矿的微泡二次矿化浮选设备试验结果

应用例2

试验物料为某辉钼矿。矿石经球磨机磨矿后进入旋流器分级，得到粒度在150～1000μm左右粒径的矿浆作为实验给矿原料，其钼品位为0.194％，600μm下粒级占比为88％左右。矿浆加入ph调整剂调节矿浆ph为8.0，然后加入捕收剂煤油搅拌调浆，加入松醇油起泡剂行经充分调浆后，从原矿给料管给入旋流与阻尼耦合流化的粗颗粒浮选设备进行浮选,溢流产品即为粗精矿,而底流经尾矿排料管排出成为尾矿,该尾矿直接作为最终尾矿。捕收剂相对原矿的加入量分别为60g/t，松醇油起泡剂为20g/t，ph调整剂为碳酸钠,浮选温度为20℃。试验获得粗精矿mo品位0.432％，回收率93.75％，尾矿mo品位0.021％，产率为57.90％，抛尾部分的钼损失仅为6.25％(如表2)。

表2某辉钼矿的微泡二次矿化浮选设备试验结果

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。