一种细粒物料浮选用电解微泡发生器的方法
【专利摘要】一种细粒物料浮选用电解微泡发生器的方法，所述方法是将细粒物料与水混合成矿浆，再向矿浆中加入Na2SO4电解质，后输入电解微泡发生器，同时接通直流电源，矿浆经过正负电极后由喷嘴高速射出，并在周围形成负压吸入空气，在混合腔与矿浆混合；混合后的物料经过喉管进入射流管扩散，最终由射流管口喷出形成气泡。本方法在保证浮选效果的同时，有效地节省了浮选药剂的使用量，既稳定高效，又节能环保；而且本方法使用简单，操作灵活，电解微泡发生均匀。
【专利说明】
一种细粒物料浮选用电解微泡发生器的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种物料气泡浮选方法，特别是一种用于电解微泡发生器进行微泡浮选细粒物料的浮选方法。
【背景技术】
[0002]气泡在矿物浮选过程中的作用十分重要。一般情况下，气泡的尺寸越大，其负载能力越强，可携带的物料尺寸范围也越大，即可在浮选过程中将更多的精矿携带至泡沫层。但就被浮物料而言，更大的尺寸则说明入浮物料中精矿和脉石矿物的解离程度较低，使得浮选精矿中的错配物含量升高，使精矿品质变差；同时，大尺寸的气泡在矿浆中的分散密度也较低，气泡表面真正用于携带目标矿物的面积占气泡总表面积的比率也会下降，不利于对气泡进行有效利用。研究表明，当浮选气泡尺寸主要分布在0.20?0.40mm范围内时，浮选效果较好;而引入一定量0.03mm左右的微微泡可对大尺寸气泡的矿化过程起到辅助作用，有利于进一步提尚精矿广率，改善浮选效果。
[0003]在现有浮选工艺中主要采用的是机械搅拌式的充气方法，即空气通过自吸入或风机压入的方式进入浮选机的浮选槽后，通过位于浮选槽底部的机械搅拌叶轮高速转动时产生的剪切力对矿浆中的气团进行切割产生气泡。通过这种方式产生的气泡尺寸较大，一般为2?3mm左右。这样的气泡群一般适合对0.04-0.5mm粒级的矿物进行分选。而在当前形势下，随着对精矿品位的要求不断提高，矿物在准备过程中的粒度下限越来越低，从而浮选工艺也对气泡尺寸有了新的要求。同时，机械搅拌机构的加工较为复杂，在高速旋转过程中的气蚀现象较为严重，叶轮的维护及更换成本高。此外，近年来出现的一些浮选柱用气泡发生器虽然在气泡尺寸方面有所改进，气泡尺寸也可以减小至0.04?0.05mm，但这些气泡发生器一般需要压风机、控制电路和介质床层等辅助设备，导致设备的整体占地面积大，维护成本高。
[0004]在微泡研究方面尤以电解微泡发生法前景最佳，电解产生的微泡直径在0.015-
0.06_范围内，比传统气泡尺寸降低了 1-2个数量级。同时，电解气泡具有更好的表面活性，更有利于其与目标矿物相结合。此外，由于在使用电解法产生气泡时需要配合使用电解质，电解质的存在也会对矿物表面的水化层造成影响，使其失去稳定性变薄后破裂，从而改善被浮矿物的疏水性，并提高矿物和气泡间的碰撞与粘附概率，改善浮选效果。
[0005]目前，应用电解气泡进行工业生产的主要是污水处理领域。实践表明，电解产生的氢氧气泡具有良好的负载能力；同时，这些气泡本身具有较好的化学反应活性，对水中的污染物还能起到较好的氧化还原作用，对污水处理过程中的金属离子等污染物具有良好的清除作用，对小颗粒悬浮物也起到了有效的絮凝沉降效果，同时还具有一定的杀菌消毒作用，应用前景广泛。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服上述现有气泡浮选细粒矿物方法的不足，提供一种细粒物料浮选用电解微泡发生器的方法。
[0007]为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下。
[0008]一种细粒物料浮选用电解微泡发生器的方法，所述方法是按下列步骤进行的:
首先，将固体颗粒直径小于0.074_的细粒物料与水混合成浓度为4%-15%的矿浆；
其次，向上述矿浆中加入浓度为1.33-2.67g/L的Na2SO4作为电解质，并以大于1.04m/
s的矿浆流速通过B 口端稳定给入，同时接通直流电源，其电流为1.25A;
然后，矿浆经过含有正负电极的法兰I后由喷嘴高速射出，并在周围形成负压，此时外界空气由进气孔吸入，并在混合腔与矿浆混合；
在发泡器给入矿浆后，正电极板和负电极板通过正电极接线柱和负电极接线柱与直流电源通电，产生直径为0.015?0.060mm的电解气泡;此时电解气泡与矿浆以及由管外吸入的空气共同在混合腔进行充分混合;混合后的物料经过喉管进入射流管扩散开来，此时由管外吸入的空气被进一步粉碎成较小的气泡，最终由射流管口喷出形成气泡。
[0009]在上述技术方案中，所述方法是当所需气泡直径(0.2mm时，关闭正电极和负电极电源；当所需气泡直径<0.045mm的气泡含量在25%-30%时，接通正负极电源；当所需气泡直径<0.045mm的气泡含量在30%-60%时，在微泡发生器B端串联多组正负电极绝缘管同时进行电解;当所需气泡直径均<0.045_时，在进气孔设置有空气阀门，并处于关闭状态。
[0010]本发明上述一种细粒物料浮选用电解微泡发生器的方法，所采用的一种细粒物料浮选用电解微泡发生器，在细粒物料浮选用电解微泡发生器时，微泡发生器安装轴线应当与浮选柱轴线垂直，安装高度位于浮选柱底部以上1/3高度处，同一浮选柱外，根据对充气量的具体需求，呈环形均匀设置8-24具微泡发生器。
[0011]所述电解微泡发生器包括法兰Π、喷嘴、进气孔、混合腔、喉管和射流管;其特征在于:所述法兰Π的圆柱端设置有细粒物料输入口 B、圆锥端由所述喷嘴连通带有所述进气孔的所述混合腔，通过所述喉管连通有所述射流管;在所述电解微泡发生器的外周套设有法兰I。
[0012]所述法兰Π是由两组法兰连接构成一三段式圆柱圆锥型管体结构，在三段式圆柱型管体结构中的两段内壁分别设置有正电极板连接有正电接线柱与负电极板连接有负电接线柱。
[0013]所述喷嘴是连通于所述法兰Π的圆锥型管状结构端头，其孔径是3?8_。
[0014]所述进气孔是与所述喷嘴平行设置于所述法兰Π上;并连通所述混合腔。
[0015]所述混合腔是一圆柱圆锥型空腔，其圆柱段直径大于所述法兰Π的圆柱型管体结构的内腔直径。
[0016]所述喉管是其直径是介于所述喷嘴的孔径和所述射流管的最大孔径之间；
所述射流管是一放射状锥形管结构，其锥角为5?10度。
[0017]实施本发明上述所提供的一种细粒物料浮选用电解微泡发生器的方法，与现有技术相比，电解微泡发生器将电解气泡生成法和自吸气式气泡生成法集于一体，为浮选过程提供均匀稳定的微细气泡。其中，由外界吸入的空气在气压和煤浆或矿浆剪切作用力的共同作用下，产生的气泡尺寸稳定在0.1?0.3mm左右；电解产生的气泡主要是氢气泡和氧气泡，其中正极板附近产生的氧气泡尺寸为0.045?0.060mm左右，负极板附近产生的氢气泡尺寸为0.015?0.030mm左右。这些气泡的尺寸均小于目前机械搅拌法产生的气泡尺寸，同时，在稳定的供电及煤浆或矿浆给入压力条件下，该尺寸范围内的气泡可持续稳定产生，这非常有利于对细粒物进行持续有效浮选，改善了浮选效果。
[0018]本方法产生的电解气泡具有更好的表面活性，同时，无机电解质的使用会对矿物颗粒表面的水化层造成影响，如Na2SO4的使用会使煤颗粒表面的水化层失去稳定性变薄后破裂，这会有效改善煤颗粒表面的疏水性并增加气泡与微粒的碰撞和粘附概率。因此与传统充气结构相比，本发泡器的使用可在改善浮选效果的同时，有效降低浮选药剂的使用量。
[0019]本发明出料端的射流管为一出口处呈放射状的锥形管。与空气混合后的矿浆进入该射流管后，可进一步将尺寸较大的气泡进行粉碎，同时可将出料口处的矿浆压力还原为入料压力，避免了因矿浆压力改变而对浮选过程造成不良影响。本方法有效地节省了浮选药剂的使用量，既稳定高效，又节能环保;而且本方法操作简单，使用方便，电解微泡发生均匀。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的结构示意图。
[0021]图2是本发明图1的A-A剖面结构示意图。
[0022]图中:1:法兰I； 2:正电极板;3:正电极接线柱;4:法兰Π ； 5:负电极板;6:负电极接线柱;7:法兰ΙΠ ;8:进气孔;9:嗔嘴;10:混合腔;11:喉管；12:射流管。
【具体实施方式】
[0023]下面对本发明的【具体实施方式】作出进一步的说明。
[0024]实施一种细粒物料浮选用电解微泡发生器的方法，本方法主要适用于浮选柱，在细粒物料浮选用电解微泡发生器时，微泡发生器轴线应当与浮选柱轴线垂直，安装高度位于浮选柱底部以上1/3高度处，同一浮选柱外，根据对充气量的具体需求，呈环形均匀设置8-24具微泡发生器。具体细粒物料浮选用电解微泡发生器的方法如下。
[0025]首先是将固体颗粒直径小于0.074mm的细粒物料与水混合成浓度为4%-15%的矿浆;然后向所述矿浆中加入浓度为1.33-2.67g/L的Na2SO4作为电解质，并以大于1.04m/s的矿浆流速通过B 口端稳定给入，同时接通电流为1.25A的直流电源。
[0026]矿浆在经过含有正负电极的法兰I后由喷嘴9处高速射出，并在周围形成负压，此时外界空气由进气孔8吸入，并在混合腔10处与矿浆混合;在发泡器给入矿浆后，正电极板2和负电极板5通过正电接线柱3和负电接线柱6与直流电源通电，产生直径在0.015?
0.060mm的电解气泡，该类电解气泡与矿浆以及由管外吸入的空气共同在混合腔10进行充分混合;混合后的物料经过喉管11进入射流管12扩散开来，此时由管外吸入的空气被进一步粉碎成较小的气泡，最终由射流管口喷出。
[0027]本方法根据入料性质的不同而选择不同的微泡发生器使用模式，当入料可浮性较好，细泥含量低时，正负电极可不接通电源，即仅供给尺寸较大的空气泡，如直径在0.2_左右；当入料可浮性差，细泥含量高，对微泡数量需求较高时，则可将正负电极接通直流电源从而供给直径在0.015-0.060mm范围内的电解微泡;若此时微泡数量仍不能满足要求，则可在微泡发生器B端串联多组正负电极绝缘管段同时进行电解。若要进一步将气泡直径控制在0.2mm以下，则还可在空气吸气管8处安装空气阀门并使之处于关闭状态，则此时可保证微泡发生器提供的均为直径0.2_以下的电解微泡。
[0028]
下面结合附图进一步说明本方法的【具体实施方式】。
[0029]如图1所述，本细粒物料浮选用微泡发生器包括正电极绝缘管段I，负电极绝缘管段π和射流管段m。其中正负电极均为环状薄铅板且分别位于I段和π段正中间位置;1、4、7为连接法兰，2为正电极板，5为负电极板，3,6为金属接线柱，8为空气吸气管，9为矿浆喷嘴，1为混合腔，11为喉管，12为射流管。
[0030]本方法的具体工艺流程是:电解微泡发生器的B口端由管路或者是渣浆栗连通并由此打入矿浆，渣浆栗所能提供的矿浆喷射压力应保证矿浆在进入微泡发生器B 口端时速度大于1.04m/s;矿浆经I段和Π段后由喷嘴9喷出进入混合腔10;此时，由于喷嘴10处矿浆流速很快，导致混合腔10气压骤降，空气遂经吸气管8处吸入混合腔10，并与矿浆混合，在喉管11处进一步混合均匀后由射流管12喷出。
[0031]将金属正电极接线柱3和负电极接线柱6分别与外置直流电源的正电极和负电极相连;当矿浆由B口端给入，微泡发生器内充满矿浆后，打开外置直流电源开关，此时正电极板和负电极板上开始生成氧气和氢气即为电解微泡。外置直流电源的供电电流为1.2A，快速通过的矿浆将生成的微泡迅速剥落并带至混合腔10进行充分混合，随后经喉管11和射流管12喷出，完成充气。
[0032]本方法在应用微泡发生器进行电解充气的过程中，需要与电解质配合使用，最佳电解质为硫酸钠Na2SO4,其使用量应保证在与矿浆混合均匀后，矿浆中硫酸钠浓度在1.33-2.67g/L范围内，电解质在矿楽预处理器上方加药点加入，为保证加入到矿楽中的硫酸钠能有效溶解，硫酸钠的添加速度不宜大于20g/s。
[0033]本在应用微泡发生器时，也需配合使用浮选药剂，或者称为捕收剂和起泡剂，但其使用量只需为以往惯常使用量的80%_90%。
[0034]本方法采用的微泡发生器主要用于浮选柱，为确保微泡发生器供给的气泡能有效弥散至浮选柱整个截面，与本方法的微泡发生器匹配使用的浮选柱截面直径不大于3m。安装时，应保证微泡发生器的轴线与浮选柱轴线垂直，微泡发生器轴线距浮选柱底面高度为浮选柱总高度的1/3。本方法采用的微泡发生器设有绝缘材料支架并固定于浮选柱外壁，射流管12插入浮选柱壁5-lOcm;支架在微泡发生器上的受力点应位于ΙΠ段连接法兰7与空气吸气管8之间的任意位置。根据浮选柱直径的不同，可同时将8-24具本微泡发生器呈环形均匀布置在浮选柱外壁相同高度处;或一次性将24具微泡发生器同时安装完毕，然后在生产过程中根据具体入料量确定需要开启的微泡发生器数量。
[0035]本方法采用的微泡发生器设置有正负电极段I和段Π，可根据具体入料性质选择是否接入电解。当I段和Π段电极正常电解供气时，本方法供给的气体中粒径在0.20mm以下的小气泡占气泡总量的百分比可稳定在85%以上。其中0.045mm以下的微泡数量稳定在25%?30%。当入浮物料可浮性较好，对微泡数量要求较低时，可将I段和Π段电极断开电源，SP仅提供空气气泡；当所需微泡数量较多，且对0.045mm以下的微泡数量有更高要求时，可在微泡发生器B端同时串联多组绝缘管段I和段Π同时电解，从而提高微泡在气泡总量中的百分比，为方便进行多组正负电极绝缘管段的串联与拆卸，与微泡发生器B口端相连的渣浆栗底座需配置一定长度的导轨与滑轮，以便于在对微泡发生器正负电极管段进行拆卸或组装时适时调整渣浆栗与微泡发生器的水平间距。当要求本微泡发生器供给的气泡尺寸均在
0.2mm以下时，可在空气吸气管8处安装空气阀门并使其处于关闭状态，此时微泡发生器将仅供给由正负电极板处产生的电解微泡。
【主权项】
1.一种细粒物料浮选用电解微泡发生器的方法，所述方法是按下列步骤进行的: 首先，将固体颗粒直径小于0.074_的细粒物料与水混合成浓度为4%-15%的矿浆； 其次，向上述矿浆中加入浓度为1.33-2.67g/L的Na2SO4作为电解质，并以大于1.04m/s的矿浆流速通过B 口端稳定给入，同时接通直流电源，其电流为1.25A; 然后，矿浆经过含有正负电极的法兰I后由喷嘴(9)高速射出，并在周围形成负压，此时外界空气由进气孔(8)吸入，并在混合腔(10)与矿浆混合； 在发泡器给入矿浆后，正电极板(2)和负电极板(5)通过正电极接线柱(3)和负电极接线柱(6)与直流电源通电，产生直径为0.015?0.060mm的电解气泡;此时电解气泡与矿浆以及由管外吸入的空气共同在混合腔(10)进行充分混合;混合后的物料经过喉管(11)进入射流管(12 )扩散开来，此时由管外吸入的空气被进一步粉碎成较小的气泡，最终由射流管口喷出形成气泡。2.如权利要求1所述的方法，所述方法是当所需气泡直径<0.2mm时，关闭正电极和负电极电源。3.如权利要求1所述的方法，所述方法是当所需气泡直径<0.045mm的气泡含量在25%-30%时，接通正负极电源；当所需气泡直径<0.045mm的气泡含量在30%-60%时，在微泡发生器B端串联多组正负电极绝缘管同时进行电解。4.如权利要求1所述的方法，所述方法是当所需气泡直径均<0.045mm时，在进气孔(8)设置有空气阀门，并处于关闭状态。5.如权利要求1所述的方法，所述方法是采用一种细粒物料浮选用电解微泡发生器，在细粒物料浮选用电解微泡发生器时，微泡发生器安装轴线应当与浮选柱轴线垂直，安装高度位于浮选柱底部以上1/3高度处，同一浮选柱外，根据对充气量的具体需求，呈环形均匀设置8-24具微泡发生器； 所述一种细粒物料浮选用电解微泡发生器，包括圆柱圆锥型管状结构、喷嘴、进气孔、混合腔、喉管和射流管;其特征在于:所述圆柱圆锥型管状结构的圆柱端设置有细粒物料输入口B、圆锥端由所述喷嘴(9)连通带有所述进气孔(8)的所述混合腔(10)，通过所述喉管(11)连通有所述射流管(12);在所述电解微泡发生器的外周套设有绝缘套； 所述圆柱圆锥型管状结构是由法兰1(1)、法兰Π (4)和法兰ΠΚ7)连接构成一三段式圆柱圆锥型管体结构，在三段式圆柱型管体结构中的Π段和m段内壁分别设置有正电极板(2)连接有正电接线柱(3)与负电极板(5)连接有负电接线柱(6); 所述喷嘴(9)是连通于所述圆柱圆锥型管状结构的圆锥型管状结构端头，其孔径是3?8mm； 所述进气孔(8)是与所述喷嘴(9)平行设置于所述圆柱圆锥型管状结构上;并连通所述混合腔(10); 所述混合腔(10)是一圆柱圆锥型空腔，其圆柱段直径大于所述圆柱圆锥型管状结构的圆柱型管体结构的内腔直径； 所述喉管(11)是其直径是介于所述喷嘴(9)的孔径和所述射流管(12)的最大孔径之间； 所述射流管(12)是一放射状锥形管结构，其锥角为5?10度。
【文档编号】B03D1/02GK106076659SQ201610468105
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】樊玉萍, 董宪姝, 张秀文, 马晓敏
【申请人】太原理工大学