一种活塞式浮选机的制作方法

本发明涉及矿物浮选技术领域，具体涉及一种活塞式浮选机。

背景技术：

浮选法是最重要的界面分选方法，在多金属矿石的分离浮选、复杂矿石的综合利用、铁矿石浮选以及非金属矿石浮选等领域内均得到了广泛应用。各种浮选工艺的理论基础大体相同，即矿粒因自身表面的疏水特性或经浮选药剂作用后获得的疏水(亲气或油)特性，使得矿粒会在液-气或水-油界面发生聚集现象。目前应用最广泛的是泡沫浮选法，包括以下流程：1)、矿石经破碎与磨碎使各种矿物解离成单体颗粒，并使颗粒大小符合浮选工艺要求。2)、向磨矿后的矿浆加入各种浮选药剂并搅拌调和，使与矿物颗粒作用，以扩大不同矿物颗粒间的可浮性差别。3)、调好的矿浆送入浮选槽，搅拌充气。4)、矿浆中的矿粒与气泡接触、碰撞，可浮性好的矿粒选择性地粘附于气泡并被携带上升成为气-液-固三相组成的矿化泡沫层，经机械刮取或从矿浆面溢出，再脱水、干燥成精矿产品。不能浮起的脉石等矿物颗粒，随矿浆从浮选槽底部作为尾矿产品排出。

泡沫浮选法所使用的浮选机，按充气和搅拌方式的不同分为机械搅拌式和无机械搅拌式两大类。机械搅拌式浮选机使用最为久远，由选矿到选煤有近百年的历史，其可为浮选槽提供紊流环境，但缺点在于能耗大以及维修量大。无机械搅拌式浮选机又称充气式浮选机，采用泵为矿浆提供能量，通过矿浆的射流、碰撞分散，吸取足够的空气，缺点是需要配套的泵，且能耗大。同时，非机械搅拌式浮选机由于要保证足够的矿量流量和吸气量，使得浮选槽内流场常常过度紊流，会导致已经矿化的颗粒在上浮过程中脱落，从而影响浮选效果。而无论何种浮选机，共同存在的缺陷都为进行矿物浮选操作时，矿浆物料与气泡间存在大量的无效碰撞，导致矿浆中的待回收矿物颗粒与气泡碰撞不够充分，从而导致浮选效率较低，这是目前矿物浮选技术领域所亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单而实用的活塞式浮选机，其具备能耗低、维修量低以及浮选效果好的优点，能有效提升矿物颗粒与气泡之间的碰撞率，最终使之浮选效率得到极大提升。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种活塞式浮选机，其特征在于：本浮选机包括开口朝上的浮选槽，浮选槽的槽腔构成用于容纳矿浆和捕收剂的混合浆液的容纳腔；浮选槽包括槽壁以及可相对槽壁作铅垂向升降动作的床层；床层与槽壁间布置密封两者间隙的密封组件，且浮选槽的槽口封闭，从而形成浮选槽的密闭槽腔结构；浮选槽的槽壁处由上而下的依序设置连通精矿输出通道的精矿输出管以及连通尾矿输出通道的尾矿输出管，浮选槽的槽腔内布置用于向该槽腔内输入空气的气泡输入管；所述床层在活塞组件的带动下存在升程及回程两种动作状态，当床层作升程动作并升至行程最高点时，精矿输出管的位于浮选槽槽腔处的入口以及气泡输入管的出气口均位于床层上方的浮选槽槽腔处，而尾矿输出管的位于浮选槽槽腔处的入口位于床层下方的浮选槽槽腔处；当床层作回程动作并降至行程最低点时，精矿输出管的位于浮选槽槽腔处的入口、气泡输入管的出气口以及尾矿输出管的位于浮选槽槽腔处的入口均位于床层上方的浮选槽槽腔处；所述精矿输出管内设置仅供精矿由浮选槽槽腔向外通行的第一单向阀，尾矿输出管内设置仅供尾矿由浮选槽槽腔向外通行的第二单向阀，气泡输入管内设置仅供空气向浮选槽槽腔内输入的第三单向阀。

优选的，本浮选机包括u型管，床层板面水平的布置于u型管的左侧管段的管腔处，以使得u型管的左侧管段形成所述浮选槽；u型管的右侧管段处布置活塞部，活塞部通过通过动力组件驱动从而可相对右侧管段作铅垂向的往复活塞式动作；活塞部与床层之间的一段u型管的管腔构成空气室。

优选的，所述动力组件包括齿轮部及齿条部，所述齿条部延伸方向铅垂设置，齿条部的底端固定于活塞部的顶端面处，齿轮部与齿条部间形成齿轮齿条啮合配合；齿条部的轮轴同轴配合驱动电机的输出轴。

优选的，所述u型管的最低端处布置连通空气室的排液口，排液口以开关阀控制其启闭。

优选的，所述气泡输入管包括连通外部供气设备的主管段以及连通主管段且位于浮选槽槽腔内的板面水平布置的出气板，所述出气板外形呈“田”字状，出气板的上板面处密布所述出气口；所述第三单向阀布置于主管段内。

优选的，所述第一单向阀、第二单向阀及第三单向阀均包括带有铰接轴的翻板，翻板的铰接轴铰接配合于相应管体的管腔顶壁处，而铰接轴的正下方的相应管体的管腔底壁处布置用于限位翻板翻动幅度的限位止口，以使得翻板与限位止口间形成止口配合时，翻板所位于的管体的管腔处于单向截止状态。

优选的，本浮选机还包括用于实现捕收剂与矿浆之间搅拌操作的搅拌组件，所述搅拌组件包括搅拌桶以及向搅拌桶内输入矿浆的矿浆输入管和向搅拌桶内输入捕收剂的捕收剂输入管，搅拌桶内设置以动力电机驱动的铅垂搅拌轴，铅垂搅拌轴的底端同轴固接搅拌叶轮；搅拌桶的桶底处贯穿设置出液口，混合浆液输出管由出液口处伸出并连通至浮选槽槽腔处，混合浆液输出管的位于浮选槽槽腔处的出液口位于气泡输入管的出气口的正上方处。

优选的，本浮选机还包括起泡剂汽化组件，所述起泡剂汽化组件包括用于汽化起泡剂的耐高温药剂罐以及用于对耐高温药剂罐进行加热操作的加热装置，起泡剂由进泡管输入耐高温药剂罐内进行加热汽化，并经由出泡管输出汽化状态的起泡剂；所述出泡管作为分支管而连通气泡输入管。

优选的，所述精矿输出管的入口布置于浮选槽的槽口处；精矿输出管的入口为两组以上且沿浮选槽槽口而周向依序均布。

本发明的有益效果在于：

1)、通过上述方案，本发明另辟蹊径的将浮选槽的槽腔设计为封闭腔体，并以床层的沉降动作来提供上述封闭腔体以负压及正压环境，最终达到有效提升矿物颗粒与气泡之间的碰撞率，保证气泡与调浆后的混合浆液的快速有效混合的目的。具体操作时，本发明通过将预先调浆后的混合浆液输入浮选槽内，之后依靠床层在活塞组件的带动下作升程及回程动作。当床层作回程动作时，此时浮选槽的槽腔逐渐负压，精矿输出管及尾矿输出管均因相应单向阀而处于封闭状态，而气泡输入管则因第三单向阀的存在而处于开启状态，外部空气会被动的进入浮选器槽腔内并形成气泡，气泡再在负压环境下迅速与混合浆液直接碰撞及混合，直至空气进入足够从而使得浮选槽槽腔恢复正压。而当床层作升程动作时，此时浮选槽的槽腔空间逐渐减小，精矿输出管及尾矿输出管均因相应单向阀而处于开启状态，而气泡输入管则因第三单向阀的存在而处于封闭状态。此时，因气泡与混合浆液的碰撞，浮选出的尾矿因自身自重下下沉，并在床层升程时的挤压作用下而被挤入位于浮选槽槽腔下方处的尾矿输出管内被输出。同样的，上述操作浮选出的精矿则因自身自重而被气泡带动上浮，并在床层升程时的挤压作用下而被挤入位于浮选槽槽腔上方处的精矿输出管内被输出。

综上，本发明通过床层的往复动作，从而带动浮选槽内矿浆与药剂的混合浆液产生上下运动，以便在确保混合浆液内矿物颗粒的松散状态的同时，更有利于干扰矿物颗粒产生沉降效应。在上述运动作用下，混合浆液中的矿物颗粒始终处于悬浮状态，并随之与气泡输入管处细孔输出的微泡相互碰撞，最终达到了提升矿物颗粒与气泡之间的碰撞率的目的。实践表明，本发明的浮选方式具备浮选效果更佳及气泡矿化更容易的优点，浮选效率和浮选效果均可得到有效保证。

2)、进一步的，对于如何驱使床层作升降动作的方式可有多种，诸如采用曲柄摇杆结构甚至是采用活塞缸等结构均可。本发明优选使用u型管搭配活塞结构的方式，以u型管的左侧管段来形成浮选槽的封闭式的槽腔，而以u型管的右侧管段来形成活塞结构的安置腔，再以u型管的底部管段也即弯弧管段来构成空气室。一方面，由于空气室的存在，使得活塞部的活塞运动能挤压空气室内空气，进而驱使床层产生相应的随动的升降动作。另一方面，由于活塞部与床层分置于u型管左右，使得两者互不干涉，且作为动件的活塞部能够处于洁净卫生的环境中工作，其使用寿命及工作可靠性均可得到极大提升。

3)、对于动力组件而言，本发明优选使用齿轮齿条式的啮合结构来实现，从而通过驱动电机的动作，来实现齿条部的铅垂向位移，最终达到驱动活塞部产生铅垂向动作的目的，其动作响应度极高，工作可靠而稳定。

4)、实际上，无论床层如何与u型管的左侧管段有效密封，总会随其使用时间的增加而存在些许漏液现象，且尾矿输出管也有第二单向阀至入口的一端管腔存在液体回流状况，此时空气室的存在又增加了必要性。本发明利用了空气室的容纳性来集聚泄漏的混合浆液，并以排液口来随时排出上述泄漏液，以确保整个结构的正常可靠运行。

5)、气泡输入管的设置目的，在于当床层作回程动作时，因浮选槽的封闭槽腔产生负压从而被剥从气泡输入管内抽取空气，从而可使得气泡输入管出气口处能产生大量微泡从而与矿物颗粒相碰撞。本发明优选采用“田”字状的出气板，既可以以出气板的镂空间隙来保证矿浆与捕收剂所形成的混合浆液的沉浮性，又能依靠出气板上板面处密布的出气口来达成微孔出泡目的。而对于第一单向阀、第二单向阀及第三单向阀而言，其都是以翻板结构来实现启闭动作，其工作流程相对清楚，此处就不再多作赘述。

6)、由于矿浆需要预先与捕收剂混合，也即调浆，以便形成混合浆液。因此，本发明另设了搅拌组件，从而达到上述调浆目的。与此同时。本发明还设置有用于汽化起泡剂的耐高温药剂罐以及用于对耐高温药剂罐进行加热操作的加热装置，从而形成起泡剂汽化组件。实际操作时，捕收剂和矿浆在搅拌桶内由动力电机带动的搅拌叶轮充分搅拌混合，搅拌桶与浮选槽槽腔通过混合浆液输出管连通，从而达到在线的负压供料目的。而起泡剂则在耐高温药剂罐内加热汽化，并经一个y形管道与浮选槽槽腔连接。y形管道的主要管道构成正常的气泡输入管，而出泡管则形成分支管从而连通至气泡输入管，最终达到连通浮选槽槽腔的目的。由于起泡剂被预先汽化，由气泡输入管与空气一起被负压吸入浮选槽槽腔，此时起泡剂吸收矿物颗粒会由形成的小气泡内部向气泡表面吸附，而正常情况下，液态起泡剂加入浮选槽槽腔时，起泡剂分子会由气泡外部向气泡表面吸附，两者截然不同，且本发明的吸附效果显然更佳。

附图说明

图1为本发明的结构示意简图；

图2为图1的i部分局部放大图；

图3为图1的ii部分局部放大图；

图4为气泡输入管的结构俯视图；

图5为图4的iii部分局部放大图。

图示各结构与本发明的部件名称对应关系如下：

a-浮选槽b-床层

10-精矿输出管11-第一单向阀

20-尾矿输出管21-第二单向阀

30-气泡输入管31-第三单向阀32-出气板

33-出气口34-主管段

40-u型管41-左侧管段42-右侧管段43-空气室43a-排液口

51-齿轮部52-齿条部53-驱动电机

60-活塞部71-搅拌桶72-动力电机73-铅垂搅拌轴

74-搅拌叶轮75-混合浆液输出管

81-耐高温药剂罐82-加热装置83-出泡管

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-5，对本发明的具体实施例作以下进一步描述：

本发明的具体组成部分，分为几大模块，包括：浮选槽a、活塞部60、动力组件、搅拌组件以及起泡剂汽化组件。其中：

浮选槽a及活塞部60被集成于如图1所示的u型管40内。u型管40外形呈开口朝上的槽体状，且槽体中部布置竖隔板，从而形成u型管40的u状管腔构造。对于u型管40而言，如图1所示的，其左侧管段41处布置水平的可升降的床层b，而右侧管段42处设置水平的可升降的活塞部60。活塞部60与床层b均与u型管40管壁间形成密封配合，以确保其密封性。当活塞部60与床层b安置完毕后，在活塞部60与床层b之间形成如图1所示的空气室43，以起到活塞部60动作后的床层b的随动目的。床层b与左侧管段41管壁配合形成开口朝上的浮选槽a，且浮选槽a槽口处在进行封口，以形成浮选槽a槽腔的全封闭结构。活塞部60则通过如图1所示的齿轮齿条配合，以驱动电机53驱动齿轮部51转动，随之带动齿条部52产生铅垂向的往复动作，进而使得活塞部60产生相对右侧管段42管壁的铅垂向的往复活塞式动作。

在上述结构的基础上，本发明还包括尾矿输出管20、精矿输出管10以及气泡输入管30。尾矿输出管20用于输出沉积于浮选槽a槽腔下部区域的尾矿，而精矿输出管10则用于输出浮于浮选槽a槽腔上部区域的精矿。与此同时，精矿输出管10内设置仅供精矿由浮选槽a槽腔向外通行的第一单向阀11，尾矿输出管20内设置仅供尾矿由浮选槽a槽腔向外通行的第二单向阀21，气泡输入管30内设置仅供空气向浮选槽a槽腔内输入的第三单向阀31。第一单向阀11、第二单向阀21及第三单向阀31都是以翻板结构来实现启闭动作，具体参照图2-3及图5所示。

由于矿浆需要预先与捕收剂混合，也即调浆，以便形成混合浆液。因此，本发明另设了如图1所示的搅拌组件，从而达到上述调浆目的。与此同时。本发明还设置有用于汽化起泡剂的耐高温药剂罐81以及用于对耐高温药剂罐81进行加热操作的加热装置82，从而形成起泡剂汽化组件。实际操作时，捕收剂和矿浆在搅拌桶71内由动力电机72带动的搅拌叶轮74充分搅拌混合，搅拌桶71与浮选槽a槽腔通过混合浆液输出管75连通，从而达到在线的负压供料目的。而起泡剂则在耐高温药剂罐81内加热汽化，并经图1所示的一个y形管道与浮选槽a槽腔连接。y形管道的主要管道构成正常的气泡输入管30，而出泡管83则形成分支管从而连通至如图4所示的气泡输入管30，最终达到连通浮选槽a槽腔的目的。由于起泡剂被预先汽化，由气泡输入管30与空气一起被负压吸入浮选槽a槽腔，此时起泡剂吸收矿物颗粒会由形成的小气泡内部向气泡表面吸附，而正常情况下，液态起泡剂加入浮选槽a槽腔时，起泡剂分子会由气泡外部向气泡表面吸附，两者截然不同，且本发明的吸附效果显然更佳。

为便于理解，此处结合图1对本发明的具体工作流程作以下描述：

1)、当动力组件驱动活塞部60上行，此时床层b因空气室43的负压而被吸动并随之下行，浮选槽a内混合浆液整体向下运动，浮选槽a内处于负压。精矿输出管10内第一单向阀11的翻板被“吸合”，也即此处翻板闭合于限位止口处。气泡输入管30的主管段34处第三单向阀31的翻板被“吸开”，也即此处翻板脱离限位止口，气泡输入管30吸入空气以便恢复浮选槽a槽腔的压力；此时，经过气泡输入管30上的出气口33形成的微小气泡会均匀分布到浮选槽a槽腔内，且微泡开始与混合浆液内的矿物颗粒高效碰撞。该时刻的尾矿输出管20处于床层b下方。

2)、当床层b运动至尾矿输出管20下方，且继续向下运动时，尾矿输出管20内第二单向阀21的翻板被“吸合”，也即此处翻板闭合于限位止口处，尾矿输出管20处于封闭状态，因此无尾矿排出。

3)、当动力组件驱动活塞部60下行，此时床层b因空气室43的气压力而被推动并随之上行，浮选槽a槽腔内呈正压，尾矿输出管20内翻板被“推开”，尾矿输出管20开启，开始排尾矿。此时，气泡输入管30内翻板则被“推合”，气泡输入管30封闭。精矿输出管10被“推开”，精矿输出管10开启，但此时因浮选槽a槽腔内混合浆液高度尚未达到精矿输出管10的入口高度，因此无精矿排出。

4)、床层b继续向上运动，浮选槽a槽腔内混合浆液高度随床层b继续向上，直至浮选槽a槽腔内混合浆液高度达到精矿输出管10的入口高度时，已预先开启的精矿输出管10开始排出精矿。

5)、当床层b运动达到上限后，动力组件又开始驱动活塞部60上行，使得床层b开始随动的产生向下运动，以便重复的依序循环以上过程。

综上，本发明通过床层b的往复动作，从而带动浮选槽a内矿浆与药剂的混合浆液产生上下运动，从而在确保混合浆液内矿物颗粒的松散状态的同时，更有利于干扰矿物颗粒产生沉降效应；在上述运动作用下，矿物颗粒始终处于悬浮状态，并随之与气泡输入管30处细孔输出的微泡相互碰撞，最终达到了提升矿物颗粒与气泡之间的碰撞率的目的。实践表明，本发明的浮选方式具备浮选效果更佳及气泡矿化更容易的优点，浮选效率和浮选效果均可得到有效保证。