一种适用于高灰细粒级煤泥的三产品浮选柱及方法与流程

一种适用于高灰细粒级煤泥的三产品浮选柱及方法
所属技术领域
[0001]
本发明涉及一种三产品浮选柱及方法，尤其适用于矿物浮选技术领域使用的一种适用于高灰细粒级煤泥的三产品浮选柱及方法。


背景技术：

[0002]
我国的能源结构“富煤、贫油、少气”，决定了煤炭成为我国的能源支柱，并会在未来的很长的时期内占据主体地位。随着机械化采煤程度的不断加大、矿井开采的不断深入、煤炭储藏地质条件的不断恶化以及水力采煤的不断推广，致使煤层中以层状硅酸盐为代表的黏土矿物大量混入原煤。
[0003]
目前，选煤厂常用分级旋流器对煤泥进行0.25mm的粒度分级，-0.25mm的煤泥进入浮选。由于煤炭资源的恶化以及煤泥水系统的不断改善，入浮煤泥的粒度组成发生了较大变化，细粒级-0.074mm的含量明显升高，煤泥粒度呈现微细化。而微细易泥化的粘土矿物易在浮选过程中通过水流夹带或机械罩盖进入泡沫层，污染精煤产品。煤泥浮选环境不断恶化，对实现煤泥的高精度分选提出了新的挑战，煤泥难分选问题进一步凸现。
[0004]
常规浮选柱对-0.074mm的煤泥具有良好的分选效果，但由于部分高灰细泥在浮选柱体内动态循环，因而对富含高灰细泥的煤泥分选效果不佳。同时，在解决高灰细泥对精煤的污染问题时，会产生“跑粗”现象。从而降低浮选精煤产率，并使尾煤产品灰分降低，浮选过程病态运行。
[0005]
因此，基于浮选入料细泥含量日渐增多的生产现状以及常规浮选设备难以继续高效回收的问题，一种回收能力强、煤质适应性强、分选精度高，尤其适于高灰细粒级煤泥分选，含精煤、中煤、矸石三种产品的新型浮选柱亟需开发。


技术实现要素：

[0006]
技术问题：本发明目的是提供一种运行稳定、回收能力强、煤质适应性强、分选精度高的适用于高灰细粒级煤泥的三产品浮选柱及方法。
[0007]
技术方案：本发明的适于高灰细粒级煤泥回收的三产品浮选柱，包括内层柱体和外层柱体，外层柱体的上开口低于内层柱体，内层柱体和外层柱体两者内外嵌套设置，所述内层柱体顶部设有精煤收集槽a和入料管，外层柱体顶部周围设有精煤收集槽b，精煤收集槽b围绕在内层柱体周围；入料管自内层柱体顶部垂直进入内层柱体内部，入料管的底端设有阶梯型射流器，阶梯型射流器的正下方在内层柱体内设有挡流板，内层柱体上开口围绕入料管设有多个上方喷淋水装置，上方喷淋水装置包括多个内层顶部喷淋水装置，内层顶部喷淋水装置为环状喷淋装置，每个内层顶部喷淋水装置下方垂直间隔设有多根水管，水管上等间距设有多层向下倾斜的倾斜板，倾斜板的间隙中在水管上向内设有多个喷淋水喷头，多个水管的倾斜板构成多层重叠漏斗结构，漏斗底部设有l形的粗粒回收通道与内层柱体外连通，l形通道的垂直部分上设有弹性装置，内层柱体底部为漏斗结构并设有底流管与外界沟通；外层柱体开口位置周围设有精煤收集槽b，外层柱体上开口上方设有多个外层顶
部喷淋水装置，精煤收集槽b下方位置在内层柱体和外层柱体同一水平上设有泡沫层振动机构，外层柱体内位于内层柱体的l形的粗粒回收通道出口下方设有环状结构的倾斜布流板，倾斜布流板与内层柱体之间留有环形空间，环形空间构成与外界沟通的中煤产品收集槽，外层柱体外侧位于倾斜布流板下方位置设有进水口。
[0008]
所述泡沫层振动机构包括设置在内层柱体和外层柱体同一水平上的筛板，筛板连接有电磁激振器；进水口上设有气泡发生器，使通过进水口给入的清水中富含气泡。
[0009]
所述的弹性装置为波形膨胀节。
[0010]
所述的倾斜板的倾斜角为30-60
°
，优选45
°
；倾斜板的间隔为5-15cm，优选10cm；所述倾斜布流板的倾斜角为10-30
°
，优选20
°
。
[0011]
所述的内层柱体的入料管顶部逆流碰撞矿化装置，所述的逆流碰撞矿化装置包括外壳，外壳内设有多个喷头相对设置的矿浆喷嘴，每个矿浆喷嘴的顶部均设有空气管路出口，底部设有矿浆出口与内层柱体的入料管连接。
[0012]
所述逆流碰撞矿化装置的矿浆喷嘴的个数为4-6个，优选5个。
[0013]
入料管连接的逆流碰撞矿化装置，将吸入的空气分割成微泡溶解在高紊流的矿浆中，并在对逆流碰撞过程中完成高效矿化，矿化后的矿浆在通过入料管尾部二段阶梯型射流器实现二次矿化，进一步提高矿化效率。
[0014]
一种适于高灰细粒级煤泥回收的三产品浮选柱的浮选方法，其步骤如下：
[0015]
a关闭底流管和中煤产品收集槽的出口，通过入料管向内柱体中注满浮选矿浆，同时利用进水口向外柱体中注满富含气泡的清水，并在外层柱体中经布流板均匀分散后形成稳定上升的两相流；
[0016]
b内层柱体内浮选矿浆液面需要随时调整，以控制泡沫层的厚度，保持泡沫层的高度在整个煤泥浮选过程中维持动态平衡；在内层柱体的上方形成泡沫层后，启动逆流碰撞矿化装置通过入料管向底部的阶梯型射流器输入浮选矿浆，同时开启底流管和中煤产品收集槽的出口，浮选矿浆通过阶梯型射流器加速撞上挡流板，撞上挡流板的浮选矿浆反弹并均匀悬浮分布在内层柱体内，部分煤泥进入泡沫层，未进入泡沫层的煤泥，在重力作用下落入内层柱体底部的漏斗结构，最终由底流管排出成为尾煤；进入泡沫层的煤泥向上悬浮，并在泡沫层震动机构、多层环形倾斜板以及内层顶部喷淋水装置喷洒的喷淋水的耦合作用下使泡沫层内细泥和少量粗颗粒的脱附，脱附细泥后形成的精煤泡沫层在溢流作用进入精煤收集槽，最终从精煤收集槽排出精煤产品a；
[0017]
c掉落在倾斜板上的细泥和部分粗颗粒在喷淋水喷头的喷淋水冲刷作用下沿倾斜板快速滑入粗粒回收通道从而减轻细泥动态循环，净化内层柱体的浮选环境；
[0018]
d从粗粒回收通道排出的细泥和粗颗粒进入外层柱体中，在上升的两相流作用下的部分细泥和粗煤粒上升进入泡沫层，在上升两相流流和外层顶部喷淋水装置的喷淋水的双重作用下实现细泥和携带粗煤粒泡沫的有效分离，其中携带粗煤粒泡沫通过精煤收集槽b排出获得精煤产品b，细泥在重力作用下落在倾斜布流板上，滑落进入中煤产品收集槽排出成为中煤产品。
[0019]
所述粗粒回收通道通过中部设置的波形膨胀节提高粗粒回收通道自身的弹性限度，减小泡沫层震动机构产生的振动对粗粒回收通道的损害。
[0020]
浮选矿浆中的煤粒为高灰细颗粒，对-0.074mm范围的煤粒浮选效果明显优于常规
浮选设备。
[0021]
有益效果：
[0022]
本申请设有内外嵌套的内外双层柱体，实现煤泥的分步浮选。内层柱体内进行低密度精煤产品和高密度脉石矿物预先分离，提高精煤质量。分离出的细泥和部分粗颗粒通过l形通道进入外层柱体单独回收粗颗粒，既避免了中煤在尾矿中的损失，又避免了细泥对精煤的污染，实现了资源效益最大化；通过逆流碰撞矿化装置完成气泡高效矿化，矿化的矿浆通过梯型射流器实现二次矿化，利用挡流板，一方面可以提供上升翻流，保证颗粒均匀悬浮在内层柱体，从而提供良好的浮选环境；另一方面可避免矿浆未经浮选直接从尾矿口排除，即防止矿浆“短路”，减少浪费；通过内层柱体内设置倾斜板配合内柱体顶部的喷淋水管，实现对精煤产品的二次富集，提高了精煤产品质量；利用振动机构减少煤粒表面罩盖的细泥同时强化气泡表面细泥的脱附。通过l形粗粒回收通道将脱附的细泥和部分粗颗粒送入外层柱体，在外层柱体中回收损失的粗颗粒。并利用波形膨胀节提高粗粒回收通道自身的弹性限度，减小泡沫层震动机构产生的振动对粗粒回收通道的损害，延长使用寿命，保证设备的性能稳定；利用布流板缓冲，同时避免矿浆中的粗颗粒煤泥因惯性作用未经分选直接进入中煤收集槽；布流板将外层气泡发生器形成的气液两相流均匀分散后形成稳定上升的两相流，提供稳定的浮选流体选环境。
附图说明：
[0023]
图1为本发明适于高灰细粒级煤泥回收的三产品浮选柱的结构示意图。
[0024]
图2为本发明适于高灰细粒级煤泥回收的三产品浮选柱的a-a视图。
[0025]
图3为本发明的倾斜板和喷淋水喷头的局部放大图。
[0026]
图4为为本发明的逆流碰撞矿化装置俯视图。
[0027]
图中：1-逆流碰撞矿化装置，2-内层顶部喷淋水装置，3-倾斜板，4-精煤收集槽a，5-粗粒回收通道，6-电磁激振器，7-外层顶部喷淋水装置，8-精煤收集槽b，9-阶梯型射流器，10-挡流板，11-倾斜布流板，12-中煤产品收集槽，13-进水口，14-底流管，15-弹性装置，16-筛板，17-喷淋水喷头。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图对本发明的实施例做进一步说明：
[0029]
如图1所示，本发明适于高灰细粒级煤泥回收的三产品浮选柱，包括内层柱体和外层柱体，外层柱体的上开口低于内层柱体，内层柱体和外层柱体两者内外嵌套设置，所述内层柱体顶部设有精煤收集槽a4和入料管，如图4所示，所述的内层柱体的入料管顶部逆流碰撞矿化装置1，所述的逆流碰撞矿化装置1包括外壳，外壳内设有多个喷头相对设置的矿浆喷嘴，每个矿浆喷嘴的顶部均设有空气管路出口，底部设有矿浆出口与内层柱体的入料管连接；逆流碰撞矿化装置1的矿浆喷嘴的个数为4-6个，优选5个；入料管连接的逆流碰撞矿化装置1，将吸入的空气分割成微泡溶解在高紊流的矿浆中，并在对逆流碰撞过程中完成高效矿化，矿化后的矿浆在通过入料管尾部二段阶梯型射流器实现二次矿化，进一步提高矿化效率；外层柱体顶部周围设有精煤收集槽b8，精煤收集槽b8围绕在内层柱体周围；入料管自内层柱体顶部垂直进入内层柱体内部，入料管的底端设有阶梯型射流器9，阶梯型射流器
9的正下方在内层柱体内设有挡流板10，内层柱体上开口围绕入料管设有多个上方喷淋水装置，上方喷淋水装置包括多个内层顶部喷淋水装置2，内层顶部喷淋水装置2为环状喷淋装置，每个内层顶部喷淋水装置2下方垂直间隔设有多根水管，如图2所示，水管上等间距设有多层向下倾斜的倾斜板3，所述的倾斜板3的倾斜角为30-60
°
，优选45
°
；倾斜板3的间隔为5-15cm，优选10cm；如图3所示，倾斜板3的间隙中在水管上向内设有多个喷淋水喷头17，多个水管的倾斜板3构成多层重叠漏斗结构，漏斗底部设有l形的粗粒回收通道5与内层柱体外连通，l形通道的垂直部分上设有弹性装置15，内层柱体底部为漏斗结构并设有底流管14与外界沟通；外层柱体开口位置周围设有精煤收集槽b8，外层柱体上开口上方设有多个外层顶部喷淋水装置7，精煤收集槽b8下方位置在内层柱体和外层柱体同一水平上设有泡沫层振动机构，外层柱体内位于内层柱体的l形的粗粒回收通道5出口下方设有环状结构的倾斜布流板11，所述倾斜布流板11的倾斜角为10-30
°
，优选20
°
；倾斜布流板11与内层柱体之间留有环形空间，环形空间构成与外界沟通的中煤产品收集槽12，外层柱体外侧位于倾斜布流板11下方位置设有进水口13。所述泡沫层振动机构包括设置在内层柱体和外层柱体同一水平上的筛板16，筛板16连接有电磁激振器6；进水口13上设有气泡发生器，使通过进水口13给入的清水中富含气泡。
[0030]
一种适于高灰细粒级煤泥回收的三产品浮选柱的浮选方法，其步骤如下：
[0031]
a关闭底流管14和中煤产品收集槽12的出口，通过入料管向内柱体中注满浮选矿浆，同时利用进水口13向外柱体中注满富含气泡的清水，并在外层柱体中经布流板11均匀分散后形成稳定上升的两相流；
[0032]
b内层柱体内浮选矿浆液面需要随时调整，以控制泡沫层的厚度，保持泡沫层的高度在整个煤泥浮选过程中维持动态平衡；在内层柱体的上方形成泡沫层后，启动逆流碰撞矿化装置1通过入料管向底部的阶梯型射流器9输入浮选矿浆，同时开启底流管14和中煤产品收集槽12的出口，浮选矿浆通过阶梯型射流器9加速撞上挡流板10，撞上挡流板10的浮选矿浆反弹并均匀悬浮分布在内层柱体内，部分煤泥进入泡沫层，未进入泡沫层的煤泥，在重力作用下落入内层柱体底部的漏斗结构，最终由底流管14排出成为尾煤；进入泡沫层的煤泥向上悬浮，并在泡沫层震动机构、多层环形倾斜板3以及内层顶部喷淋水装置2喷洒的喷淋水的耦合作用下使泡沫层内细泥和少量粗颗粒的脱附，脱附细泥后形成的精煤泡沫层在溢流作用进入精煤收集槽4，最终从精煤收集槽4排出精煤产品a；
[0033]
c掉落在倾斜板3上的细泥和部分粗颗粒在喷淋水喷头17的喷淋水冲刷作用下沿倾斜板3快速滑入粗粒回收通道5从而减轻细泥动态循环，净化内层柱体的浮选环境；
[0034]
d从粗粒回收通道5排出的细泥和粗颗粒进入外层柱体中，在上升的两相流作用下的部分细泥和粗煤粒上升进入泡沫层，在上升两相流流和外层顶部喷淋水装置7的喷淋水的双重作用下实现细泥和携带粗煤粒泡沫的有效分离，其中携带粗煤粒泡沫通过精煤收集槽b8排出获得精煤产品b，细泥在重力作用下落在倾斜布流板11上，滑落进入中煤产品收集槽12排出成为中煤产品。
[0035]
所述粗粒回收通道5通过中部设置的波形膨胀节提高粗粒回收通道5自身的弹性限度，减小泡沫层震动机构产生的振动对粗粒回收通道5的损害。
[0036]
浮选矿浆中的煤粒为高灰细颗粒，对-0.074mm范围的煤粒浮选效果明显优于常规浮选设备。
[0037]
实施例：
[0038]
一种适于高灰细粒级煤泥回收的三产品浮选柱煤泥浮选步骤如下：
[0039]
在通入矿浆开始煤泥浮选之前，关闭底流管14，向内柱体中注满矿浆，外柱体中注满清水，使得浮选柱内的矿浆按照图中箭头所示流动。
[0040]
1.进入泡沫层的煤泥在喷淋水2冲洗、电磁激振器6带动的筛板16的振动、多层环形倾斜板3的耦合作用下有效强化泡沫层内细泥的脱附。脱附细泥后的精煤泡沫层在溢流作用进入精煤收集槽4，最终成为精煤产品a。
[0041]
2.掉落在倾斜板3上的细泥和部分粗颗粒在喷淋水17的带动下沿倾斜板3快速滑入粗粒回收通道5，从而减轻细泥动态循环，净化浮选环境。粗粒回收通道5中部设有弹性装置15，以提高通道的弹性限度，减小振动对通道的损害。
[0042]
3.待浮选柱内运行稳定后，将浮选煤泥沿给料管给入对一段逆流碰撞矿化装置1。矿化物料靠自重沿给料管均匀落入二段阶梯型射流器9，并经过挡流板10后均匀悬浮分布在柱体内。
[0043]
4.调节浮选柱内矿浆液面，在泡沫区形成一定深度的泡沫层，并保持泡沫层的高度在整个煤泥浮选过程中维持动态平衡。未进入泡沫层的煤泥，在重力作用下，落入柱体底部，最终由底流管14排出成为尾煤。
[0044]
5.进入泡沫层的煤泥在喷淋水2冲洗、电磁激振器6带动的筛板16的振动、多层环形倾斜板3的耦合作用下有效强化泡沫层内细泥的脱附。脱附细泥后的精煤泡沫层在溢流作用进入精煤收集槽4，最终成为精煤产品a。
[0045]
6.掉落在倾斜板3上的细泥和部分粗颗粒在喷淋水17的带动下沿倾斜板3快速送入粗粒回收通道5。粗粒回收通道5中部设有弹性装置15。
[0046]
7.细泥和部分粗颗粒由粗粒回收通道5进入外柱体。通过气泡发生器后富含气泡的气液两相流，以特定流速通过进水口13进入并经布流板11均匀分散后形成稳定上升两相流。上升两相流流和外层顶部喷淋水7的双重作用下实现细泥和粗煤粒有效分离。
[0047]
外柱体分离的粗颗粒在上升流作用下进入精煤收集槽8，成为精煤产品b。细泥在重力作用下落在倾斜布流板11上，滑落进入中煤产品收集槽12，成为中煤产品。