多组分细粒物料流态化分离设备的制作方法

本发明涉及分离设备技术领域，具体涉及一种多组分细粒物料流态化分离设备。

背景技术：

流态化技术(气固流化床或液固流化床)具有优异的传质、传热和动量传递效果，而被广泛应用于化工、选矿、冶金、食品等工业领域。细粒物料床层在上升流体介质(如空气或水)作用下表现出类似流体性质的过程称为流态化。对于多组分细粒物料，其床层实现流态化后，不同粒度或密度的颗粒在其所受浮力、流体阻力、自身重力等共同作用下发生偏析分层，粗重颗粒干扰沉降末速大而易于聚集在流化床层下部，轻细颗粒干扰沉降末速小而处于床层上部。流态化分离设备即是利用不同粒度或密度颗粒在流化床层内这种运动趋势实现轻、重或粗、细物料的分离。

现有流态化分离设备具有以下缺点：

1、现有的流态化物料分离设备控制系统的精度不高，底流阀的开闭容易出现滞后现象，整个床层截面上物料分离趋势相差较大，导致整个流化床层分选效果不理想。

2、从溢流排出的轻细物料经常夹杂比重较大的微细颗粒，这部分混入溢流的高密度细粒导致了底流重产物回收率下降或溢流产品品味不高(纯度不高)。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多组分细粒物料流态化分离设备，以解决现有流态化物料分离设备控制系统的精度不高，分选效果差，溢流出的产品纯度不高的问题。

根据本发明实施例的一种多组分细粒物料流态化分离设备，包括：管体，所述管体内设有管腔，所述管腔包括由上到下依次设置的顶升区、上分选区和下分选区，所述管体上设有用于向所述管腔通入流体的入口，所述管体在所述顶升区顶部设在上分选出口，所述管体对应所述上分选区和所述下分选区分别设有中分选出口和下分选出口；出口控制阀，所述出口控制阀用于至少控制所述中分选出口和所述下分选出口的开关；入流控制件，所述入流控制件用于控制所述入口的流速；检测机构，所述检测机构包括图像采集器和两个压力检测组，所述图像采集器用于检测所述上分选区和所述下分选区内的物料床层分界线的高度，两个所述压力检测组用于分别检测所述上分选区和所述下分选区内压力，两个所述压力检测组分别位于所述中分选出口和所述下分选出口的上方；内构件，所述内构件设在所述顶升区内以限定出多个顶升通道，所述顶升通道的底部连通所述上分选区，所述顶升通道的顶部连通所述上分选出口。

根据本发明实施例的多组分细粒物料流态化分离设备，通过图像视觉监测和压力监测的方式，实现了基于料层位置与床层压力协同控制的控制策略，具有稳定优异的分选效果，分选的产品纯度更高。而且采用内构件70，将传统流态化分选原理与斜板沉降原理更加完美地结合，可以有效降低高密度细粒以及低密度粗粒在溢流中的错配。

在一些实施例中，多个所述顶升通道形成至少一组平行通道，每组所述平行通道的延伸方向相平行，每组所述平行通道相对水平面倾斜设置。

优选的，多个所述顶升通道形成一组所述平行通道，多个所述顶升通道的顶端平齐且底端平齐。

优选的，多个所述顶升通道形成两组平行通道，两组所述平行通道对称设置，两组所述平行通道在向下方向上朝向彼此靠近设置。

优选的，两组所述平行通道的底端在朝向彼此的方向上逐渐升高。

在一些实施例中，所述内构件包括：上卡板、下卡板、多个间隔板，所述上卡板上设有多个上卡口，所述下卡板位于所述上卡板下方且具有多个下卡口，多个所述间隔板呈间隔开设置，每个所述间隔板均卡在所述上卡口和所述下卡口上。

在一些实施例中，所述入口包括：用于通入待分物料的入料口和用于通入上升流体的上升流体入口。

优选的，所述多组分细粒物料流态化分离设备还包括设在所述管体上的入料管，所述入料管包括：入料主管、过渡区和至少两个入料支管，所述过渡区连接在所述入料主管和所述入料支管之间，在从所述入料主管到所述入料支管的方向上所述过渡区的流通面积逐渐增加，每个所述入料支管连接所述管体的一端为所述入料口。

优选的，所述多组分细粒物料流态化分离设备还包括设在所述管体上的分布器，所述分布器具有至少一个分布器主管，每个所述分布器主管上连接多个分布器支管，每个所述分布器支管上设有至少一个开孔以构成所述上升流体入口。

优选的，所述分布器为两个，两个所述分布器分别位于所述上分选区和所述下分选区的底部，每个所述分布器上方设有均布器。

在一些实施例中，每个所述压力检测组均包括高度不同的至少两个压力检测件以获得压力差。

在一些实施例中，所述管体上设有可视窗，所述图像采集器设在所述管体外，所述图像采集器包括对应所述可视窗设置的摄像机。

优选的，所述可视窗包括上可视窗和下可视窗，所述摄像机包括分别对应两个所述可视窗设置的上摄像机和下摄像机。

优选的，所述多组分细粒物料流态化分离设备还包括导轨，两个所述摄像机分别可移动地设在所述导轨上以跟踪相应所述分选区内的所述物料床层分界线，每个所述摄像机对应设有随之移动的补光灯。

在一些实施例中，所述管体在所述下分选区的下方部分形成漏斗状，所述管体的底部构成所述下分选出口，或者所述管体的底部构成剩余物料排出管。

在一些实施例中，所述多组分细粒物料流态化分离设备还包括：溢流箱，所述管体的所述上分选出口伸到所述溢流箱内，所述溢流箱的底部设有溢流管。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一中分离设备的结构示意图；

图2为本发明中入料管的俯视图；

图3为本发明中内构件的结构示意图；

图4为本发明中上卡板和下卡板的结构示意图；

图5为本发明实施例中分布器的俯视图；

图6为本发明实施例中分布器的主视图；

图7为本发明另一实施例中分布器的俯视图；

图8为本发明实施例二中分离设备的结构示意图。

附图标记：

分离设备100、

管体10、

顶升区101、上分选区102、下分选区103、

上分选出口11、

入口12、

入料口121、上升流体入口122、入料管123、入料主管1231、过渡区1232、入料支管1233、流量计124、

下分选出口13、粗颗粒分选口131、

中分选出口14、

剩余物料排出管15、

溢流管16、

可视窗17、

上可视窗171、下可视窗172、

溢流箱18、

辅助排料件19、

出口控制阀20、

控制器30、

检测机构40、

图像采集器41、

上摄像机411、下摄像机412、导轨413、补光灯414、

压力检测组42、

上部压力传感器a421、上部压力传感器b422、下部压力传感器a423、下部压力传感器b424、

分布器50、

分布器主管51、分布器支管52、开孔521、

上部分布器501、下部分布器502、

均布器60、

上部均布器601、下部均布器602、

内构件70、

顶升通道7011、平行通道701、上卡板71、上卡口711、下卡板72、下卡口721、间隔板73。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1至图8，描述根据本发明实施例的多组分细粒物料流态化分离设备100。

如图1所示，根据本发明实施例的一种多组分细粒物料流态化分离设备100，包括：管体10、出口控制阀20、入流控制件(图未示出)、检测机构40、内构件70。

管体10内设有管腔(图未示出)，管腔包括由上到下依次设置的顶升区101、上分选区102和下分选区103，管体10上设有用于向管腔通入流体的入口12，管体10在顶升区101顶部设在上分选出口11，管体10对应上分选区102和下分选区103分别设有中分选出口14和下分选出口13。物料分选时，物料和流体可通过入口12进入到管腔内，其中，流体在通入管腔的过程中形成上升流体，使得物料在上升流体的环境中形成物料层。例如，轻细颗粒产物随上升流体运动到上分选区102处于上层，中间颗粒产物居于中层，粗颗粒产物沉降到下分选区103处于下层。不同的物料层对应不同的分选区，随着流体的持续通入，轻细颗粒产物随上升流体到达管体10最上方的临界高度，然后从上分选出口11溢出，筛选出轻细颗粒产物。粗重颗粒物或中间颗粒物由于沉降作用，从相应的中分选出口14或下分选出口13中分选出。

出口控制阀20用于至少控制中分选出口14和下分选出口13的开关，在需要分选出相应的分选区的颗粒物时，通过打开出口控制阀20进行分选出相应的颗粒物，关闭出口控制阀20停止收集，该过程控制简单，操作方便。

入流控制件用于控制入口14的流速。除轻细颗粒产物和粗重颗粒物外，中间颗粒产物的物料层情况复杂，产品种类较多，中间颗粒产物的物料层的性质易发生变化，例如物料层的床层孔隙率、床层的有效密度等性质。通过入流控制件可以控制物料入料速率和上升流体速度，从而实现对中间颗粒产物物料层的性质校正。

检测机构40包括图像采集器41和两个压力检测组42，图像采集器41用于检测上分选区102和下分选区103内的物料床层分界线的高度，两个压力检测组42用于分别检测上分选区102和下分选区103内压力，两个压力检测组42分别位于中分选出口14和下分选出口13的上方。由于多组分细粒物料形成的流化床层存在离析分层现象，上分选区102形成的流化床层内中间颗粒产物物料床层与轻细颗粒产物物料床层存在较明显分界线，图像采集器41能够实时监控该分界线在分选过程以及中间产物排出过程中的移动情况，若分界线高于料层高临界值，则排出中间颗粒产物的中分选出口14的出口控制阀20开启，若低于料层低临界值，则出口控制阀20关闭，如此使得两种物料床层分界线始终处于某高度范围内。料层分界线位置分析基于机器视觉的图像处理技术，图像采集器41收集的实时料层位置图像经控制器30处理后，得到该时刻料层位置，与料层位置设定值对比后向中间颗粒产物的中分选出口14的出口控制阀20发出相应动作指令，实现对物料床层的精准监测。压力检测组42可以将实时压力信号传输给控制器30，控制器30计算出分选区11内压力。内压力反映了该时刻中间颗粒产物料层的相关性质，如床层孔隙率、床层有效密度等性质。若内压力处于某个范围内，则说明中间颗粒产物料层的性质相对稳定，控制器30不发送信号到入流控制件，即入料速率或上升流速度维持不变；若压力检测组42测得的内压力超出了某个范围，则说明中间颗粒产物料层的性质发生了较大变化，控制器30则发送信号到入流控制件，即入料速率或上升流速度发生变化，从而实现对中间颗粒产物料层的性质的校正。从而进一步实现对物料床层的精准监测。

采用图像采集器41和压力检测组42组成的检测机构40，可以通过图像视觉监测和压力监测实现对料层位置和床层压力的协同控制和精确控制，形成一套更加完善的控制系统，因此，该排料控制系统的精度高，出口控制阀20的开闭不易出现滞后现象。

内构件70设在顶升区101内以限定出多个顶升通道7011，顶升通道7011的底部连通上分选区102，顶升通道7011的顶部连通上分选出口11。在上分选区102中，轻细颗粒产物从上分选出口11排出会经过顶升通道7011，在接触顶升通道7011后易发生沉降，有利于提高轻细颗粒产物的纯度。

根据本发明实施例的多组分细粒物料流态化分离设备100，通过图像视觉监测和压力监测的方式，实现了基于料层位置与床层压力协同控制的控制策略，具有稳定优异的分选效果，分选的产品纯度更高。而且采用内构件70，将传统流态化分选原理与斜板沉降原理更加完美地结合，可以有效降低高密度细粒以及低密度粗粒在溢流中的错配。

在一些实施例中，如图3所示，多个顶升通道7011形成至少一组平行通道701，每组平行通道701的延伸方向相平行，以保证流经平行通道701物料均匀，流速相差不大，提高分选效果。每组平行通道701相对水平面倾斜设置。则物料在分选过程中，轻细颗粒产物物料层逐渐积累，随着上升流体运动到上分选出口11，倾斜的平行通道701更容易使部分混入到轻细颗粒产物物料层的中间颗粒产物沉降，并返回管体10的上分选区102，大大减少中间颗粒产物对轻细颗粒产物的污染，有利于提高分选精度。

优选的，多个顶升通道7011形成一组平行通道701，多个顶升通道7011的顶端平齐且底端平齐，由于管体10上各处横截面相等，流体经过的流速相等，多个顶升通道7011的顶端和底端平齐，以保证流体均匀通过多个顶升通道7011。

优选的，多个顶升通道7011形成两组平行通道701，两组平行通道701对称设置，两组平行通道701在向下方向上朝向彼此靠近设置。通过设置两组平行通道701，增加了平行通道701的数量，以提高沉降效率和分选精度。

优选的，两组平行通道701的底端在朝向彼此的方向上逐渐升高(图未示出)。由于两组平行通道701呈对称设置，顶升区101形成锥形的变径段，平行通道701的下端逐渐升高，可以消除因加入内构件70导致的过流面积减小、上升流速度增大的影响。

在一些实施例中，如图3所示，内构件70包括：上卡板71、下卡板72、多个间隔板73。如图4所示，上卡板71上设有多个上卡口711，下卡板72位于上卡板71下方且具有多个下卡口721，多个间隔板73呈间隔开设置，每个间隔板73均卡在上卡口711和下卡口721上。上卡口711和下卡口721的数量与间隔板73的数量相同，其作用是固定变径段内的间隔板73，上卡板71和下卡板72的结构大大简化了内构件70的间隔板73的安装，降低了变径段加工及安装复杂程度。间隔板73的形状可以为矩形，厚度均一的平板，其数量可根据分选需要进行增加或删减，间隔板73之间相互平行，由外向内，间隔板73的长度逐渐减小。

在一些实施例中，如图1所示，入口12包括：用于通入待分物料的入料口121和用于通入上升流体的上升流体入口122。将物料和流体从不同的入口通入以避免入料混乱。

在一些实施例中，入料口121设在上分选区102的上部；或者，入料口12设在下分选区103的上部。例如：如图1所示，当入料口121设在上分选区102的上部，首先，轻细颗粒产物和中间颗粒产物在上分选区102内实现流态化，然后，粗颗粒物产物和中间颗粒产物进入到下分选区103内流态化。当目的矿物主要分布于粗颗粒组分时，该入料方式相当于先进行一次粗选，然后又进行一次精选，有利于提高目的矿物品味；当目的矿物主要分布于轻细颗粒组分时，该入料方式相当于先进行一次粗选，然后又进行一次扫选，有利于提高目的矿物回收率。如图8所示，当入料口121设在下分选区103的上部，首先，粗颗粒物产物和中间颗粒产物实现流态化，然后，轻细颗粒产物和中间颗粒产物随上升流体机进入上分选区102内流态化。当目的矿物主要分布于粗颗粒组分时，待分选物料先粗选后扫选，有利于提高矿物回收率；当目的矿物主要分布于轻细颗粒组分时，待分选物料先粗选后精选，有利于提高矿物品味。因此，由上述可知，入料口121的位置不同，使得分选机内部分选过程发生了重大变化，能够带来不一样的分选效果。

优选的，如图1所示，多组分细粒物料流态化分离设备100还包括设在管体10上的入料管123，如图2所示，入料管123包括：入料主管1231、过渡区1232和至少两个入料支管1233，过渡区1232连接在入料主管1231和入料支管1233之间，在从入料主管1231到入料支管1233的方向上过渡区1232的流通面积逐渐增加，每个入料支管1233连接管体10的一端为入料口121。入料主管1231与管体10相连通，入料支管1233的数量可根据需要设计成其他数值。过渡区1232则可以将入料主管1231内的来料均匀的分配给各入料支管1233。由于入料管123具有多个支管1233，且沿床面一边均匀分布，因此具有更大的过流面积，在不影响上部流化床柱体内流场前提下，尽量实现了入料流的均匀稳定给入。

在一些实施例中，如图1所示，入料主管1231上设有流量计124，可实时显示给料速率，便于对给料速率进行监控。

优选的，如图1所示，多组分细粒物料流态化分离设备100还包括设在管体10上的分布器50，如图5至图7所示，分布器50具有至少一个分布器主管51，每个分布器主管51上连接多个分布器支管52，每个分布器支管52上设有至少一个开孔521以构成上升流体入口122。流体通入到主管51后，均匀分配给多个支管52，从而实现上升流体在管体10内的均匀分布。其中，多个支管52均匀分布，其数量可根据需要设计成其他数值，这里不再进行限制。

在一些实施例中，如图7所示，当主管51为两个时，分布器50呈对称结构，主管51的一端封闭，加入的流体先进入到两侧的主管51，再进入到支管52中，经开孔521将流体均匀通入到管体10中。

优选的，如图1所示，分布器50为两个，两个分布器50分别位于上分选区102和下分选区103的底部，每个分布器50上方设有均布器60。分布器50以保证上升流体均匀通入管体10内，而由于管体10的轴向尺寸较大，下分选区103上布置分布器50有利于补加流体，提高流体添加效率，补加流体的分布器50的结构在不影响相应位置流体过流面积前提下，尽可能的实现了流体的均匀给入，保证了上部流化床柱体内上升流体均匀分布，还能够保证上层低密度床层具有优异的分选效果。均布器60可以进一步提高流体通入管体10的均匀性。分布器50和均布器60形成特有的流体均布器结构，分布器50和均布器60结合(如下文的上部分布器501和上部均布器601结合，下部分布器502和下部均布器602结合)，从而保证上升流体速度分布均匀，整个床层截面上物料分离的趋势相差不大，进而保证分选机具有稳定、优异的分选效果。

在一些实施例中，分布器60包括至少两层栅网(图未示出)，栅网的孔径为最大入料粒度的1.5倍。从而保证全部物料颗粒能够顺利容易通过栅网，实现上升流体轴向速度沿径向均匀分布。栅网的层数可根据具体情况设置，此处不做具体限制。

在一些实施例中，如图1所示，每个压力检测组42均包括高度不同的至少两个压力检测件以获得压力差。每个分选区具有最大临界高度，压力检测组42的检测位置低于对应分选区的临界高度，因此两个压力检测件能够检测到分选区内的压力差，检测结果更准确。两个压力检测组42的检测位置均高于对应分选区的分选出口，则当压力值增加，需要从中分选出口14排料时，上分选区102处的两个压力检测件能够实时检测到排料处上方的压力值是否满足要求，及时关闭中分选出口14上出口控制阀20；当压力值增加，需要从下分选出口13排料时，下分选区103处的两个压力检测件能够实时检测到排料处上方的压力值是否满足要求，及时关闭下分选出口13上出口控制阀20。

在一些实施例中，如图1所示，管体10上设有可视窗17，图像采集器41设在管体10外，图像采集器41包括对应可视窗17设置的摄像机。通过可视窗17以便于图像采集器41采集流化床的料层图像。

优选的，可视窗17为两层透明材料贴合而成。例如内层为耐磨钢化玻璃，外层为有机玻璃，整体结构强度高便于观察。当然可视窗17的材料不限于此，这里就不作赘述。

优选的，如图1所示，可视窗17包括上可视窗171和下可视窗172，摄像机包括分别对应两个可视窗设置的上摄像机411和下摄像机412。从而通过上可视窗171和上摄像机411配合，用于采集上分选区102的流化床的料层图像，通过下可视窗172和下摄像机412配合，用于采集下分选区103的流化床的料层图像，以实现对两个分选区的分别监测和图像采集，提高采集准确度。

优选的，如图1所示，多组分细粒物料流态化分离设备100还包括导轨413，两个摄像机分别可移动地设在导轨413上以跟踪相应分选区内的物料床层分界线，通过摄像机设在导轨414上，可以根据需要调整图像采集器41的位置，方便监测物料床层。每个摄像机对应设有随之移动的补光灯414。补光灯414可以给图像采集器41提供充足光源，从而保证图像采集器41收集的图像信息足够清晰。

在一些实施例中，每个摄像机对应的补光灯414可以为多个，从而可以根据需要提供不同程度的光源，此处不再对补光灯414的数量作具体限制。

在一些实施例中，如图1所示，管体10在下分选区103的下方部分形成漏斗状，漏斗状的管体10下端由于横截面较小，有利于实现粗重物料的浓缩脱水。管体10的底部构成下分选出口13，或者管体10的底部构成剩余物料排出管15。

在一些实施例中，如图1所示，管体10的漏斗状处设有辅助排料件19，辅助排料件19为冲水管和搅拌件中至少一种。例如，辅助排料件19为冲水管，在分选物料时给入松散冲水；辅助排料件19为搅拌件，在分选物料时通过搅拌松动底部的物料。通过上述两种方式，可以解决管体10底部因物料被压实而导致排料困难的问题。

在一些实施例中，如图1所示，多组分细粒物料流态化分离设备100还包括：溢流箱18，管体10的上分选出口11伸到溢流箱18内，溢流箱18的底部设有溢流管16。当上升流体持续通入到管体10后，带着轻细颗粒物料从上分选出口11溢出在溢流箱18内临时存放，并最终通过溢流管16实现收集，分选出轻细颗粒产物。

在一些实施例中，控制器30用于连接检测机构40、出口控制阀20、入流控制件，从而实现料层分析和排料控制。

在一些实施例中，出口控制阀20和入流控制件均可以是自动控制阀，例如电动阀、气动阀、液动阀，有利于实现对入口12流速控制，操作简单方便。此外，入流控制件还可以是泵机，通过控制泵机上的变频器，即可以控制入料速率或上升流体速度。当然，入料控制件30还可以是其他形式，不限于此，在这里就不再作具体阐述。

在一些实施例中，上分选区102的流通面积大于下分选区103的流通面积。例如，管体10的上分选区102的管径大于下分选区103的管径，上升流体经管体10的下方流动到上方后，由于流通面积变大，流速降低，而此位置处的分选物料的密度较小，因此有利于实现物料分层。

下面结合附图，描述本发明的具体实施例。

实施例一

如图1至图7所示，一种多组分细粒物料流态化分离设备100，包括：管体10、出口控制阀20、入流控制件、检测机构40、分布器50、均布器60、导轨413、内构件70、控制器30。管体10内设有管腔，管腔包括由上到下依次设置的顶升区101、上分选区102和下分选区103，管体10上设有用于向管腔通入流体的入口12，入口12包括入料口121和上升流体入口122。管体10在顶升区101顶部设有上分选出口11，管体10对应上分选区102和下分选区103分别设有中分选出口14和下分选出口13。

出口控制阀20为电磁阀，入流控制件为泵机，泵机为螺杆泵和离心泵。螺杆泵与入料口121相连，离心泵与上升流体入口122相连。

检测机构40包括图像采集器41和两个压力检测组42，图像采集器41包括上摄像机411和下摄像机412，上摄像机411和下摄像机412可移动地设在导轨413上以跟踪相应的分选区内的物料床层分界线。两个压力检测组42包括上部压力传感器a421、上部压力传感器b422、下部压力传感器a423、下部压力传感器b424。

分布器50包括上部分布器501和下部分布器502，均布器60包括上部均布器601和下部均布器602，上部均布器601设在上部分布器501的上方，下部均布器602设在下部分布器502的上方。可视窗17包括上可视窗171和下可视窗172。

上分选区102上设有上可视窗171、上部均布器601、上部压力传感器a421、上部压力传感器b422，上部压力传感器b422的下端设有中分选出口14，中分选出口14上设有电磁阀，上可视窗171处设有上摄像机411和补光灯414。上分选区102的顶部设有上分选出口11，上分选出口11连通有溢流箱18，溢流箱18连接有溢流管16。上分选出口11处设有顶升区101，顶升区101在管体10上形成锥形的变径段，顶升区101内设有内构件70，内构件70限定出一组顶升通道7011，一组顶升通道7011形成一组平行通道701。

下分选区103上设有下可视窗172、下部压力传感器a423、下部压力传感器b424、下部均布器602、下部分布器502。下可视窗172处设有下摄像机412和补光灯414。下分选区103的底部形成漏斗状，漏斗状的底部构成剩余物料排出管15，剩余物料排出管15上设有电磁阀。管体10的漏斗状处设有辅助排料件16，辅助排料件16为冲水管。

其中，入料口121设在上分选区102的上部，入料口121连接有入料管123。控制器30与出口控制阀20和检测机构40相连，以实现料层分析和排料控制。

下面结合具体实施例，描述多组分细粒物料流态化分离设备100的分选过程：

首先，向下部分布器502中加入主上升流体介质，向上部分布器501中加入补加流体介质，在上部均布器601和下部均布器602的作用下形成较为均匀的上升流，入料由入料管123给入到上分选区102，大部分中间颗粒产物和绝大部分轻细颗粒产物在较均匀上升流下形成均匀流化床层并根据颗粒干扰沉降末速差异分层，其中中间颗粒产物主要位于下层，轻细颗粒产物则主要位于上层，在上分选区102内形成较为清晰的床层分界线。随着入料的不断加入，上分选区102内中间产物床层厚度逐渐增大，上部压力传感器a421、上部压力传感器b422之间的压差逐渐增大，当上部压力传感器a421、上部压力传感器b422都处于中间颗粒产物料层内，且两个压力传感器间的压差处于压差设定值范围内，则控制器30通过分析上部摄像机411采集的料层位置信息，给出相应动作信号到上分选区102的出口控制阀20，控制出口控制阀20的开启和关闭；当两个压力传感器间的压差不处于压差设定值范围内，控制器30先通过分析上部摄像机411采集的料层位置信息，得出料层分界线是否在料层位置的上、下限内，若在料层位置上下限内，则优先调节入料螺杆泵或流体介质离心泵的变频器，使上部压力传感器a421、上部压力传感器b422之间的压差返回到设定值范围内，若不在料层位置上下限内(这时，一般情况是料层位置高于料层位置上限)，则发出信号到上分选区102的出口控制阀20，优先排出过多的中间颗粒产物。该过程中，轻细颗粒产物料层逐渐积累，并随上升流体运动到顶升区101内，部分混入到轻细颗粒料层的中间颗粒产物更容易沉降到内构件70的表面，而返回到上分选区102内，从而减少了中间颗粒产物对轻细颗粒产物的污染。通过倾斜段的轻细物料由溢流箱18收集，并最终由溢流管16排出。

主上升流体介质由下部分布器502进入到下分选区103，并在下部均布器602作用下，其轴向速度的径向分布变得更加均匀；绝大部分粗重颗粒和少量中间产物以及夹杂的极少量轻细产物会穿过上部均布器601而运动到下分选区103内，在主上升流体介质作用下也形成较均匀流化床层，其中粗重颗粒主要位于下层，中间产物和轻细颗粒主要位于上层。与上分选区102内分选过程和控制过程类似，下分选区103内实现了粗重颗粒产物与中间颗粒产物的分离，详细过程不再赘述，其中下分选区103内的中间产物床层随分选的进行逐渐积累，并逐渐运动到上部均布器601以上位置；重新进入到上分选区102的中间产物颗粒参与到上部流化床层分选过程，并最终由上分选区102的中分选出口14排出，而夹杂的极少量的轻细颗粒则最终进入溢流箱18，由溢流管16排出。

实施例二

如图8所示，展示了实施例二中多组分细粒物料流态化分离设备100的结构，实施例二的分离设备的结构与实施例一的分选机的结构大致相同，相同部分这里不再赘述。

所不同的是，在实施例二中设置有四个排料口，除上分选出口11、中分选出口14、下分选出口13，下分选区103上设有位于下部均布器602上方的粗颗粒分选口131。其中，下分选出口13为剩余物料排出管15，用于检修时排出分选机内部的剩余物料。此外，入料口122设在下分选区103的上部，而非上分选区102的上部。

在该实施例中，入料口122位置的改变使得分离设备内部分选过程发生了重大变化：对于之前方案，入料颗粒进入分选机的上分选区102后，部分中间产物和绝大多数轻细颗粒在上分选区102内实现流态化，分发生离析分层，绝大多数粗重颗粒和部分中间产物颗粒则穿过上部均布器601，在下分选区103内发生离析分层。而入料口122改为下分选区103的上部后，入料中的颗粒首先进入到下分选区103内，其中的粗重颗粒和中间产物颗粒首先实现流态化，而部分中间产物颗粒和绝大部分轻细颗粒则随上升流体介质被带入到上分选区102内，由于上分选区102过流面积大，上升流体介质速度降低，上分选区102内的部分中间组分颗粒和轻细颗粒实现流态化并逐渐离析分层，通过调节上部均布器601内流体给入速率则可实现对上分选区102内颗粒流化床层孔隙率和表观密度等床层性质的控制。

如果目的矿物主要分布于粗重颗粒组分，则按替代方案的入料口122在下分选区103的上部相当于使待分选物料先粗选后扫选，利于提高目的矿物回收率；如果目的矿物主要处于轻细颗粒组分，则按替代方案的入料口122在下分选区103的上部相当于使待分选物料先粗选后精选，利于提高目的矿物品味。而按本发明提出的入料口位置来说，当目的矿物主要分布于粗重颗粒组分时，上分选区102内相当于使入料先进行了一次粗选，下分选区103内则完成了一次精选，如此有利于提高产品中目的矿物品味；当目的矿物主要分布于轻细颗粒组分时，上分选区102内相当于使入料先进行了一次粗选，下分选区103内则完成了一次扫选，有利于提高密度矿物回收率。

综合以上两个实施例所述，传统的流态化分选设备通过监控床层压力变化来实现物料的自动排放，这种控制系统存在控制延后，精度不高等缺点，此外，当入料性质发生变化后(如入料浓度、入料速度和入料粒度组成等)，原先设定好的床层压力值与新入料性质不匹配，使得分选产品指标发生较大波动。本发明提出了料层位置与床层压力协同控制的控制策略。

根据本发明实施例的多组分细粒物料流态化分离设备100的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。