浮选药剂乳化设备及方法

专利名称：浮选药剂乳化设备及方法
技术领域：
本发明涉及煤浆处理中对浮选药剂进行乳化的药剂乳化技术，更具体地涉及浮选药剂乳化设备及方法。
背景技术：
浮选是基于矿物和矿物杂质表面物理化学性质的差异而进行分选的方法。在调节煤与矿物杂质的表面性质、提高浮选速度和选择性等方面，浮选药剂起着极为重要的作用。煤油或轻柴油是最常用的捕收剂，由于此类捕收剂表面较强的疏水性使油水互不相溶，导致捕收剂的分散性能不好，不能形成细小的分散相，捕收剂被机械作用强制性地分散在矿浆中，捕收剂分散的液滴较大，数量较少，导致捕收剂与矿粒发生碰撞几率降低。而且一部分分散的捕收剂液滴在短时间内还会聚集成大的油滴，相当一部分捕收剂不能发挥作用，随尾矿水排出，不但降低了捕收剂的作用效果，而且为煤泥水的处理带来不利影响， 加重了煤泥水对环境的污染。乳化就是将互不相溶的两种液体相互分散，形成一种能够在一定时间内稳定的乳化液。而理论和实践都已证明，用适当的方法将浮选药剂乳化对细粒煤浮选起着重要的作用。在众多乳化方法中，机械乳化是一种理想的乳化手段。药剂经过乳化后分散性变好，与矿浆接触面积增大，提高了药剂与颗粒的接触面，从而提高浮选效果，达到了节油的目的。国内先后出现了 3种实用新型浮选药剂乳化设备，分别为“组合式浮选药剂乳化设备”(申请专利号:CN95204434. χ)、“一种浮选药剂乳化装置”(申请专利号 CN03221406. 5)和“浮选药剂射流乳化装置”(申请专利号CN200820089327. 0)，取得了较好的乳化效果。但是，这些已有的乳化器一般采用射流方式来乳化浮选药剂，乳化路径短， 乳化后的乳状液不稳定，容易出现破乳问题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种新式的浮选药剂乳化设备和方法，其能够解决上述现有技术中的问题。针对上述目的，根据本发明的第一方面提供了一种浮选药剂乳化设备，其包括原料分配装置，其输入端与储料容器相连；多级泵，其输入端与原料分配装置的输出端相连， 多级泵由与其相连的电机驱动；乳化器，其进料嘴与多级泵的输出端相连，乳化器的出料嘴与下游的浮选设备相连，乳化器内部具有迷宫式沟槽结构。具体地，根据本发明第一方面的浮选药剂乳化设备，其中，原料分配装置包括水输送管路，其输入端与储水容器相连，水输送管路上设置有水量调节阀和水流开关阀；起泡剂输送管路，其输入端与起泡剂容器相连，起泡剂输送管路上设置有起泡剂调节阀和起泡剂开关阀；捕收剂输送管路，其输入端与捕收剂容器相连，捕收剂输送管路上设置有捕收剂调节阀和捕收剂开关阀；其中，水输送管路、起泡剂输送管路和捕收剂输送管路通过一条共用管路与多级泵相连。
具体地，根据本发明第一方面的浮选药剂乳化设备，其中，水输送管路、起泡剂输送管路和捕收剂输送管路上均设置有各自的流量计。具体地，根据本发明第一方面的浮选药剂乳化设备，其中，储水容器、起泡剂容器和捕收剂容器中均设置有各自的液位保持装置。具体地，根据本发明第一方面的浮选药剂乳化设备，其中，液位保持装置为球形浮子自动闭锁装置。具体地，根据本发明第一方面的浮选药剂乳化设备，其中，多级泵与乳化器之间的输送管路上设置有第一压力表和第一调节阀；乳化器的输出管路上设置有第二压力表和第二调节阀及第三调节阀。具体地，根据本发明第一方面的浮选药剂乳化设备，其中，多级泵为二级泵、三级泵或四级泵。具体地，根据本发明第一方面的浮选药剂乳化设备，其中，乳化器包括外壳，具有内部空间，进料嘴设置在外壳上游，出料嘴设置在外壳下游，进料嘴和出料嘴与内部空间相通；内锥体，构造为圆锥体，设置在内部空间中，与外壳共同限定一乳化空间；其中，内部空间的内壁和/或内锥体的外侧形成有多个沟槽。具体地，根据本发明第一方面的浮选药剂乳化设备，其中，乳化器还包括调节手柄，调节手柄包括与内锥体相连的调节杆，以轴向地调节内锥体在内部空间内的位置。具体地，根据本发明第一方面的浮选药剂乳化设备，其中，乳化器还包括定位套， 与外壳相连，调节手柄延伸穿过定位套与内锥体相连并能相对于定位套轴向移动；锁紧件， 套设在调节手柄的调节杆上并能相对于调节杆移动，并且位于定位套的自由端一侧。进一步，根据本发明的第二方面提供了一种浮选药剂乳化方法，其采用根据本发明第一方面的浮选药剂乳化设备对药剂进行乳化，本方法主要包括以下步骤多级泵从原料分配装置吸入原料，并进行混合、搅拌和增压，得到初步乳化的浮选药剂；多级泵将初步乳化的浮选药剂喷射入乳化器，在乳化器内对浮选药剂进行进一步地分散乳化，得到浮选药剂乳状液；通过乳化器的出料嘴将浮选药剂乳化液输送至下游的浮选设备。本发明具有以下有益技术效果。本发明的浮选药剂乳化设备通过采用多级泵以及具有特殊内部结构的乳化器，实现浮选药剂的充分乳化，能够显著提高浮选药剂的乳化效果。本发明的浮选药剂乳化设备的其他优点将在下文具体说明。应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。


附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附解了本发明的一些实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。附图中图1示出了根据本发明一个实施方式的浮选药剂乳化设备的结构示意图；图2示出了根据本发明一个实施方式的浮选药剂乳化设备中的乳化器的结构示意图。
具体实施例方式下面，将结合示例性实例并参照附图对本发明的具体实施方式
进行说明。图1示出了根据本发明一个优选实施方式的浮选药剂乳化设备的结构示意图。图1中浮选药剂乳化设备主要包括原料分配装置100、多级泵200和乳化器300。 原料分配装置100包括三个输入端111、121和131，这三个输入端111、121和131分别与相应的储料容器相连，以便从储料容器中获取物料。多级泵200的输入端201与原料分配装置 100的输出端101相连，以便从原料分配装置100抽吸物料，并且多级泵200对抽吸入其中的物料进行混合、搅拌和增压，以实现初步乳化。乳化器300内部具有迷宫式沟槽结构，其可以显著增强浮选药剂混合液的紊流运动，乳化器300的进料嘴320与多级泵200的输出端202相连，多级泵200将经过初步乳化的浮选药剂通过进料嘴320喷射到乳化器300中， 浮选药剂则在乳化器300中进行进一步分散乳化，从而获得浮选药剂的乳状液，并且，乳化器300的出料嘴330与下游的浮选设备相连，以便将充分乳化的浮选药剂乳状液送入后续的浮选机和调浆设备。上述即为本发明的浮选药剂乳化设备的基本构成，其基本工作原理为通过多级泵200的泵吸操作，完成水和浮选药剂的混合，该混合过程在水和浮选药剂被抽吸到多级泵200的过程中即可完成；进而通过多级泵200对混合药剂极性高速搅拌混合，并增压，实现浮选药剂的初步乳化。初步乳化的增压浮选药剂被喷射入乳化器300，进入具有迷宫式沟槽结构的内部空间，高速浮选药剂流体与迷宫式沟槽结构协同作用，从而产生极强的紊流， 由此充分分散乳化浮选药剂，形成浮选药剂乳状液。最后，通过乳化器300的出料嘴330以一定压力将乳状液喷出至下游设备。由上述可知，本发明的浮选药剂乳化设备通过采用多级泵200以及具有特殊内部结构的乳化器，实现浮选药剂的充分乳化，能够显著提高浮选药剂的乳化效果。同时，由于浮选药剂在乳化的同时即可通过乳化器300的出料嘴330输送至下游设备，从而能够将刚刚充分乳化的浮选药剂乳化液均勻地加入调浆设备的浮矿浆中，从而实现以便乳化，一边浮选，从根本上解决了破乳的问题。进而，为了便于现场安装，本发明的乳化设备将乳化器及相应的辅助部分设计成整体式结构。此外，本发明的乳化设备仅采用了多级泵作为增压装置，无需采用其他运动部件，因而容易维护、操作可靠简便。下面，将继续参照附图进一步说明本发明的浮选药剂乳化设备的其他更具体的构成部分。继续参照图1，在此实施方式的浮选药剂乳化设备中，原料分配装置100具体包括以下结构。首先，包括水输送管路110，其输入端111与储水容器(未示出)相连，用于将水从储水容器送入多级泵200中，水输送管路110上设置有水量调节阀113和水流开关阀 114。水量调节阀113用于调节管道内过流量的大小，水流开关阀114用于开启和关闭水输送管路110。进而，原料分配装置100还包括起泡剂输送管路120，其输入端121与起泡剂容器(未示出)相连，用于将起泡剂从起泡剂容器送入多级泵200中。同样的，起泡剂输送管路120上设置有起泡剂调节阀123和起泡剂开关阀124，它们的作用与上述水量调节阀113 和水流开关阀114相似。原料分配装置100进一步包括捕收剂输送管路130，其输入端131与捕收剂容器(未示出)相连，捕收剂输送管路130上设置有捕收剂调节阀133和捕收剂开关阀134。并且，如图1所示，在本实施方式中，水输送管路110、起泡剂输送管路120和捕收剂输送管路130通过一条共用管路102与多级泵200相连。通过水量调节阀113、起泡剂调节阀123和捕收剂调节阀133可以调整进入多级泵200的水、捕收剂和起泡剂的体积，从而实现药剂的合理配比。通过这种方式，使得乳化药剂的量能在较大范围内调节，从而满足不同时期不同生产规模的需要或者不同时期不同媒质的需要。进一步，为了更加方便准确地调节乳化药剂的配比，在图1所示的实施方式中，水输送管路110、起泡剂输送管路120和捕收剂输送管路130上均设置有各自的流量计112、 122、132。根据流量计显示的流量，能够准确地判断进入多级泵200中的水、捕收剂和起泡剂的体积，从而能够更精确地确定水量调节阀113、起泡剂调节阀123和捕收剂调节阀133 的调节程度，从而实现准确地药剂配比。在本发明中，流量计112、122、132优选地采用高精度流量计，例如转子流量计、电磁流量计等，这些流量计可以显示过流流体的瞬时流量和累积流量。更进一步，在本发明的浮选药剂乳化设备中，储水容器、起泡剂容器和捕收剂容器中均设置有各自的液位保持装置，以便保持这些容器中的液位处于合适的水平。所述的液位保持装置例如可以是球形浮子自动闭锁装置。优选地，在图1所示的浮选药剂乳化设备中，多级泵200与乳化器300之间的输送管路203上设置有第一压力表204和第一调节阀205，乳化器300的输出管路301上设置有第二压力表302和第二调节阀303及第三调节阀304。上述压力表204、302的作用在于实时监控管路中流体的压力，防止出现过压的危险。上述的调节阀205、303、304可以根据压力表204、302的显示，来调节相应管路中的流量。特别地，对于设置在输送管路203上的第一调节阀205，在满足安全压力的情况下，通过调节第一调节阀205，可以控制进入乳化器 300中的浮选药剂混合液的流量和速度以及压力，从而调节乳化程度。当然，乳化程度还可以通过乳化器300来进行调节，将在下文详细说明。具体地，对比本发明所采用的多级泵200，其可以为二级泵、三级泵或四级泵。同时，本发明的多级泵200还与控制箱207相连，以通过控制箱207来控制并调节多级泵200 的操作。下面，将结合图2对本发明的乳化器300的结构进行说明。如图2所示，乳化器300包括外壳310，其具有用于对浮选药剂进行进一步乳化的内部空间311，进料嘴320设置在外壳310上游，出料嘴330设置在外壳310下游，进料嘴320和出料嘴330与内部空间311相通；内锥体340，构造为圆锥体，设置在内部空间311 中，内锥体340与外壳110共同限定一乳化空间。并且，内部空间311的内壁和/或内锥体 340的外侧形成有多个沟槽312、341，这些沟槽312、341就构成上述的迷宫式沟槽结构。上述为根据本发明的乳化器300的基本构造，内锥体340与外壳310共同限定供药剂乳化的乳化空间，经初步乳化的药剂混合物从外部注入外壳310后在该乳化空间内运动，内锥体340的锥形结构有助于限定出一个渐变的乳化空间，从而使乳化药剂混合物更易于形成紊流。同时，由于本发明的浮选药剂乳化器内部还具有沟槽结构，这种沟槽结构能够进一步促进乳化药剂的紊流运动，以使乳化药剂混合液在这些沟槽结构之间进行更强的紊流运动，从而获得更优的乳化效果。此外，如上所述的，乳化器300具有与乳化空间直接相连的出料嘴330，可以在乳化的同时将完成乳化的药剂输送到下游浮选设备，能够提高生产效率，实现乳化浮选同时进行，从而解决了现有技术中存在的破乳的问题进一步地，乳化器300的内部乳化空间还可以调节，从而根据需要获得不同的乳化细度(即，乳状液中的药滴粒径)。这种调节可以通过以下方式实现。在本乳化器300中， 还包括调节手柄350，调节手柄350的调节杆351与内锥体340相连，以轴向地调节内锥体 340在内部空间311内的位置。通过调节手柄350来调整内锥体340的轴向位置，可以改变内锥体340与外壳310之间限定的乳化空间，由此调节两者之间沟槽的交错状态和乳化空间的大小，从而调节浮选药剂混合流体的紊流状态，最终获得不同的乳化效果。具体地，调节(例如旋拧或推拉)调节手柄350，使调节杆351沿着内锥体340的轴线移动，从而带动与之相连的调节杆351在外壳310内轴向移动，由此实现对乳化空间的调节。进而，为了固定调节杆351的位置，乳化器300还包括以下结构。如图2所示，乳化器300包括定位套360，其与外壳310相连，调节手柄350延伸穿过定位套360与内锥体340相连并能相对于定位套360轴向移动；锁紧件370，其套设在调节手柄350的调节杆 351上并能相对于调节杆351移动，并且位于定位套360的自由端361 —侧。通过这种锁定结构，在调节好内锥体340的位置时，将锁紧件370抵压在定位套 360的自由端361上，进而将锁紧件370锁紧在调节杆351上，从而实现内锥体340的定位。 具体地，如图2中所示，锁紧件370具有销钉孔371，可以通过插入定位销钉来将锁紧件370 锁定在调节杆351上。上述即为根据本发明的浮选药剂乳化设备，采用本发明的乳化设备，能够在不需要添加表面活性剂(乳化添加剂)的情况下获得更优的乳化效果，因此对浮选操作无副作用，乳化成本低、管理方便。并且，本发明的乳化设备使得乳化操作和浮选操作能同时进行， 提高了生产效率。再次，在本发明的乳化设备中，经乳化的乳状液中的药滴粒径(乳化细度)、乳化药量以及水量均可以根据需要进行适当调节。此外，本发明的乳化器体积小、功耗低、结构简单。此外，本发明还提供了一种浮选药剂乳化方法，其采用上述本发明的浮选药剂乳化设备进行乳化操作，该方法主要包括以下步骤通过多级泵200从原料分配装置100吸入原料，并进行混合、搅拌和增压，得到初步乳化的浮选药剂；多级泵200将初步乳化的浮选药剂喷射入乳化器300，在乳化器300内对浮选药剂进行进一步地分散乳化，得到浮选药剂乳状液；通过乳化器300的出料嘴330将浮选药剂乳化液输送至下游的浮选设备，优选地， 将浮选药剂乳化液以一定压头喷出，从而可以利用浮选药剂自身的压力实现顺利的输送。以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种浮选药剂乳化设备，其特征在于，包括原料分配装置(100)，其输入端(111、121、131)与储料容器相连； 多级泵000)，其输入端O01)与所述原料分配装置(100)的输出端(101)相连，所述多级泵O00)由与其相连的电机(206)驱动；乳化器(300)，其进料嘴(320)与所述多级泵Q00)的输出端Q02)相连，所述乳化器 (300)的出料嘴(330)与下游的浮选设备相连，所述乳化器(300)内部具有迷宫式沟槽结构。
2.根据权利要求1所述的浮选药剂乳化设备，其特征在于，所述原料分配装置(100)包括水输送管路(110)，其输入端(111)与储水容器相连，所述水输送管路(110)上设置有水量调节阀(113)和水流开关阀(114)；起泡剂输送管路(120)，其输入端(121)与起泡剂容器相连，所述起泡剂输送管路 (120)上设置有起泡剂调节阀(12 和起泡剂开关阀(124)；捕收剂输送管路(130)，其输入端(131)与捕收剂容器相连，所述捕收剂输送管路 (130)上设置有捕收剂调节阀(13 和捕收剂开关阀(134)；其中，所述水输送管路(110)、起泡剂输送管路(120)和捕收剂输送管路(130)通过一条共用管路(10 与所述多级泵(200)相连。
3.根据权利要求2所述的浮选药剂乳化设备，其特征在于，所述水输送管路(Iio)、起泡剂输送管路(120)和捕收剂输送管路(130)上均设置有各自的流量计(112、122、132)。
4.根据权利要求2所述的浮选药剂乳化设备，其特征在于，所述储水容器、起泡剂容器和捕收剂容器中均设置有各自的液位保持装置。
5.根据权利要求4所述的浮选药剂乳化设备，其特征在于，所述液位保持装置为球形浮子自动闭锁装置。
6.根据权利要求1所述的浮选药剂乳化设备，其特征在于，所述多级泵(200)与所述乳化器(300)之间的输送管路(20 上设置有第一压力表 (204)和第一调节阀(205)；所述乳化器(300)的输出管路(301)上设置有第二压力表(30 和第二调节阀(303) 及第三调节阀(304)。
7.根据权利要求1所述的浮选药剂乳化设备，其特征在于，所述多级泵为二级泵、三级泵或四级泵。
8.根据权利要求1所述的浮选药剂乳化设备，其特征在于，所述乳化器(300)包括 外壳(310)，具有内部空间(311)，所述进料嘴(320)设置在所述外壳(310)上游，所述出料嘴(330)设置在所述外壳(310)下游，所述进料嘴(320)和出料嘴(330)与所述内部空间(311)相通；内锥体(340)，构造为圆锥体，设置在所述内部空间(311)中，与所述外壳(310)共同限定一乳化空间；其中，所述内部空间(311)的内壁和/或所述内锥体(340)的外侧形成有多个沟槽 (312,341)。
9.根据权利要求8所述的浮选药剂乳化设备，其特征在于，所述乳化器(300)还包括调节手柄(350)，所述调节手柄(350)包括与所述内锥体 (340)相连的调节杆(351)，以轴向地调节所述内锥体(340)在所述内部空间(311)内的位置。
10.根据权利要求9所述的浮选药剂乳化设备，其特征在于，所述乳化器(300)还包括定位套(360)，与所述外壳(310)相连，所述调节手柄(350)延伸穿过所述定位套 (360)与所述内锥体(340)相连并能相对于所述定位套(360)轴向移动；锁紧件(370)，套设在所述调节手柄(350)的调节杆(351)上并能相对于所述调节杆 (351)移动，并且位于所述定位套(360)的自由端(361) —侧。
11.一种浮选药剂乳化方法，其特征在于，采用根据权利要求1-10中任一项所述的浮选药剂乳化设备进行乳化操作，所述方法包括以下步骤所述多级泵(200)从所述原料分配装置(100)吸入原料，并进行混合、搅拌和增压，得到初步乳化的浮选药剂；所述多级泵(200)将初步乳化的浮选药剂喷射入所述乳化器(300)，在所述乳化器 (300)内对浮选药剂进行进一步地分散乳化，得到浮选药剂乳状液；通过所述乳化器(300)的出料嘴(330)将浮选药剂乳化液输送至下游的浮选设备。
全文摘要
本发明了提供一种新式的浮选药剂乳化设备和方法，涉及煤浆处理中对浮选药剂进行乳化的药剂乳化技术。本发明的浮选药剂乳化设备包括原料分配装置，其输入端与储料容器相连；多级泵，其输入端与原料分配装置的输出端相连，多级泵由与其相连的电机驱动；乳化器，其进料嘴与多级泵的输出端相连，乳化器的出料嘴与下游的浮选设备相连，乳化器内部具有迷宫式沟槽结构。本浮选药剂乳化设备通过采用多级泵以及具有特殊内部结构的乳化器，实现浮选药剂的充分乳化，能够显著提高浮选药剂的乳化效果。
文档编号B01F3/08GK102309931SQ20111023833
公开日2012年1月11日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者彭建国, 曹玉洵, 梁为, 蔚志恒, 衡玉华, 郭德 申请人:华北科技学院, 神华乌海能源有限责任公司, 神华集团有限责任公司