一种浮选柱分选段内的充填装置

摘要

本发明公开了一种浮选柱分选段内的充填装置，包括设置在浮选柱内与浮选柱尺寸相匹配的筛板层，所述筛板层包括设置在浮选柱上部的一层均匀筛板和设置在浮选柱下部的一至三层非均匀筛板，相邻的两层筛板之间通过导流圆管支撑；所述非均匀筛板沿径向布置不同孔径的圆孔，其中，中心区域A和筛板边缘区域B的圆孔孔径较小，二者之间的区域C圆孔孔径较大，A区域至C区域的圆孔孔径逐渐变大，C区域至B区域的圆孔孔径逐渐变小；均匀筛板上沿径向均匀布置相同孔径的圆孔。本发明根据流体的规律设置，因此可以使气泡的分布更加均匀，整流效果更佳，从而有效提高分选效果，且增加浮选柱内的有效容积，增大了矿浆通量，防止堵塞。

权利要求

1.一种浮选柱分选段内的充填装置，包括设置在浮选柱(1)内与浮选柱尺寸相匹配的筛板层，其特征在于，所述筛板层包括设置在浮选柱上部的一层均匀筛板(3)和设置在浮选柱下部的一至三层非均匀筛板(2)，相邻的两层筛板之间通过导流圆管(4)支撑；所述非均匀筛板(2)沿径向布置不同孔径的圆孔，其中，中心区域A和筛板边缘区域B的圆孔孔径小于二者之间的区域C的圆孔孔径，A区域至C区域的圆孔孔径逐渐变大，C区域至B区域的圆孔孔径逐渐变小；均匀筛板(3)上沿径向均匀布置相同孔径的圆孔。

2.如权利要求1所述的浮选柱分选段内的充填装置，其特征在于，浮选柱(1)直径为D，所述C区域为与筛板圆心同心的环形区域，环形区域的内圆直径为0.2～0.3D，外圆直径为

0.6～0.8D。

3.如权利要求2所述的浮选柱分选段内的充填装置，其特征在于，非均匀筛板(2)上孔径为5～15mm，孔间距为1.5～3mm，筛板厚度为5～10mm。

4.如权利要求3所述的浮选柱分选段内的充填装置，其特征在于，均匀筛板(3)上孔径为5～15mm，孔间距为1.5～3mm，筛板厚度为5～10mm。

5.如权利要求4所述的浮选柱分选段内的充填装置，其特征在于，相邻两层筛板之间间距为0.5～1.5D。

6.如权利要求1至5任一权利要求所述的浮选柱分选段内的充填装置，其特征在于，相邻两层筛板之间设有四个导流圆管(4)，均匀设在筛板的边缘；所述导流圆管(4)的直径d≦

0.1D。

说明书

一种浮选柱分选段内的充填装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种浮选柱，具体涉及一种浮选柱分选段内的充填装置，属于选矿设备技术领域。

背景技术

[0002] 旋流-静态微泡浮选柱是一种具有我国自主知识产权的新型柱式分选设备，其特有的梯级优化分选结构使浮选柱技术在我国矿物分选方面得到成功应用，尤其适用于微细粒矿物的浮选。梯级优化分选包括柱浮选、旋流分选、管流矿化三部分，分别对应着浮选柱的柱浮选段、旋流段和管流段。设备主体呈柱形，柱浮选段与旋流分选段成上下结构直通连接，管流矿化装置布置在设备柱体外，与旋流分选段切向连接，当矿浆由管流段切向高速进入旋流段时，将产生高强度的离心力场，从而强化微细粒矿物与气泡之间的碰撞，最终实现提高浮选回收率的目的。对于上部的柱浮选段，要求在静态化流体环境中，利用逆流碰撞矿化浮选原理，实现微细粒矿物的矿化捕集并同时发挥精选分离作用，因此，为了保证逆流碰撞矿化能顺利的进行，进而提高分选效率，柱浮选段内需要呈现柱塞流状态。但是，由于柱浮选段与旋流段呈上、下结构连接，所以强旋流场会向柱浮选段发生上移和扩散，这势必在柱浮选段产生强旋流、大涡流等不利于静态化分离的流体环境，进而会恶化逆流碰撞矿化效果及精矿质量。

[0003] 为了解决这种强旋流场与柱浮选的静态化分离之间的矛盾，现有技术采用在旋流分选段进行充填的技术，充填介质主要包括筛板充填和填料充填两种。填料充填与筛板充填相比效率更高，但是其矿浆通过能力小，不仅容易堵塞，而且造价高昂，安装维护困难；而筛板具有结构简单，造价低等优点，但是整流效果较差，充填效果有限。

[0004] 还有一种综合筛板充填和填料充填的方法，即在柱浮选段精选区采用填料充填，在旋流分选区采用筛板充填，两者之间的入料空间不充填，筛板有利于稳定泡沫层，抑制机械夹带和混杂，而填料有利于提高柱浮选段的回收能力和分选选择性。但是，在这种混合充填中，筛板上的孔是均匀设置的，即孔径和孔间距相同，而柱浮选段内的气泡弥散呈不均匀状态，单层筛板整流效果有限，因此通常会设置六层以上的筛板，这样会降低浮选柱的有效容积，且成本高，后期维护困难。

发明内容

[0005] 为解决上述问题，本发明提供一种浮选柱分选段内的充填装置，可有效改善浮选气泡的不均匀弥散情况，充填效果好，提高浮选柱的分选效率，且该装置矿浆通量大，不易堵塞，结构简单，成本较低，易于维护。

[0006] 本发明一种浮选柱分选段内的充填装置，包括设置在浮选柱内与浮选柱尺寸相匹配的筛板层，所述筛板层包括设置在浮选柱上部的一层均匀筛板和设置在浮选柱下部的一直三层非均匀筛板，相邻的两层筛板之间通过导流圆管支撑；所述非均匀筛板沿径向布置不同孔径的圆孔，其中，中心区域A和筛板边缘区域B的圆孔孔径小于二者之间的区域C的圆孔孔径，A区域至C区域的圆孔孔径逐渐变大，C区域至B区域的圆孔孔径逐渐变小；均匀筛板上沿径向均匀布置相同孔径的圆孔。

[0007] 由浮选柱旋流分离段排出的循环水进入加压循环泵后，经过喷嘴转换成高速射流并引入大量气体，然后由气泡发生器形成高度分散的气泡，气泡群在射流和旋流的作用下绕柱中心轴线螺旋上升运动，形成明显的轴向涡流，根据流体力学原理可知，在柱壁面和轴心区域流体的轴向速度高，而两者之间的区域轴向速度低，筛板上的孔径可以使流体受到一定的阻力从而产生压降，孔径越小，压降越大，孔径越大，压降越小；因此，为了使气泡分散更加均匀，从而提高矿物分选效率，本发明设置的不均匀筛板可以根据流体在浮选柱分选段内轴向速度的不同设置不同孔径的圆孔；筛板上的孔径除了可以使流体受到阻力产生压降的作用外，还具有消除旋流的作用，根据流体力学原理可知，流体以一定角度进入浮选柱时，其中边壁区域的切向速度最高，而中心区域的切向速度最低，不均匀筛板上设置不同的孔径使流体受到的“转向”作用不同，因此切向速度越大时，布置孔径应越小，反之，孔径应越大；在柱浮选段高度方向上，越靠近下方旋流段气泡弥散不均匀程度越严重，因此在下部布置一至三层非均匀筛板用于改善浮选气泡的不均匀弥散情况，上部设置一层均匀筛板，用于稳定泡沫层。

[0008] 进一步的，浮选柱直径为D，所述C区域为与筛板圆心同心的环形区域，环形区域的内圆直径为0.2～0.3D，外圆直径为0.6～0.8D。

[0009] 综合考虑筛板的整流效果、结构强度等问题，孔径不能过小，也不能过大，因此非均匀筛板上孔径为5-15mm，孔间距为1.5-3mm，筛板厚度为5-10mm，且孔径大小按照上述规律分区域设置。

[0010] 进一步的，均匀筛板上孔径为5-15mm，孔间距为1.5-3mm，筛板厚度为5-10mm。

[0011] 进一步的，相邻两层筛板之间间距为0.5～1.5D。

[0012] 进一步的，相邻两层筛板之间设有四个导流圆管，均匀设在筛板的边缘；所述导流圆管的直径d≦0.1D。导流管用于支撑相邻的两层筛板，且其直径较小，因此占据空间有限，不影响浮选柱的有效容积。

[0013] 传统的均匀筛板填充大多是利用均匀筛板上规律筛孔，规划柱体内矿浆对的流动性，使流体从无序到有序，并通过不同高度筛孔多次改变气泡上升路线的倾斜角度，延长气泡上升路程，促进矿物颗粒矿化；而本发明克服了以往的技术偏见，利用非均匀筛板上的不同孔径大小的筛孔并结合流体规律，使流体的气泡弥散的更加均匀、有序，而并非依靠规律筛孔进行规划，且在同一层筛板上就可以多次改变气泡的倾斜角度，减小气泡的兼并，促进矿物颗粒与气泡之间的碰撞粘附，从而大大提高了浮选效率；本发明提供的充填装置，与常规筛板、蜂窝管等结构均匀的充填介质相比，其设计结合了浮选柱内的流体动力学，根据流体的规律设置，因此可以使气泡的分布更加均匀，整流效果更佳；且由于不均匀筛板相较于均匀筛板可以更加有效的消除旋流，因此可以减少筛板的布置层数，从而增加浮选柱内的有效容积，增大矿浆通量，防止堵塞，同时也减少安装和维护工作量，降低了生产成本。

附图说明

[0014] 图1为本发明的结构示意图；

[0015] 图2为图1中非均匀筛板的俯视图；

[0016] 图3为图1中均匀筛板的俯视图；

[0017] 图4为未充填浮选柱内流线图；

[0018] 图5为未充填时轴向速度分布曲线图；

[0019] 图6为未充填时切向速度分布曲线图；

[0020] 图7为充填前后速度标准偏差对比表格；

[0021] 图中：1、浮选柱，2、均匀筛板，3、非均匀筛板，4、导流圆管。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本发明作进一步说明。

[0023] 如图1至3所示，一种浮选柱分选段内的充填装置，包括设置在浮选柱1内与浮选柱尺寸相匹配的筛板层，所述筛板层包括设置在浮选柱上部的一层均匀筛板2和设置在浮选柱下部的一至三层非均匀筛板3，相邻的两层筛板之间通过导流圆管4支撑；所述非均匀筛板3沿径向布置不同孔径的圆孔，其中，中心区域A和筛板边缘区域B的圆孔孔径小于二者之间的区域C的圆孔孔径，A区域至C区域的圆孔孔径逐渐变大，C区域至B区域的圆孔孔径逐渐变小；均匀筛板2上沿径向均匀布置相同孔径的圆孔。

[0024] 图中实施例设置两层非均匀筛板，一层均匀筛板。

[0025] 由浮选柱旋流分离段排出的循环水进入加压循环泵后，经过喷嘴转换成高速射流并引入大量气体，然后有气泡发生器形成高度分散的气泡，如图4所示，气泡群在射流和旋流的作用下绕柱中心轴线螺旋上升运动，形成明显的轴向涡流，根据流体力学原理可知，如图5所示，在柱壁面和轴心区域流体的轴向速度高，而两者之间的区域轴向速度低，筛板上的孔径可以使流体受到一定的阻力从而产生压降，孔径越小，压降越大，孔径越大，压降越小；因此为了使气泡分散更加均匀，从而提高矿物分选效率，本发明设置的不均匀筛板可以根据流体在浮选柱分选段内轴向速度的不同设置不同孔径的圆孔；筛板上的孔径除了可以使流体收到阻力产生压降的作用外，还具有消除旋流的作用，根据流体力学原理可知，如图6所示，流体以一定角度进入浮选柱时，其中边壁区域的切向速度最高，而中心区域的切向速度最低，不均匀筛板上设置不同的孔径使流体受到的“转向”作用不同，因此切向速度越大时，布置孔径应越小，反之，孔径应越大；在柱浮选段高度方向上，越靠近下方旋流段气泡弥散不均匀程度越严重，因此在下部布置一至三层非均匀筛板用于改善浮选气泡的不均匀弥散情况，上部设置一层均匀筛板，用于稳定泡沫层。

[0026] 进一步的，浮选柱1直径为D，所述C区域为与筛板圆心同心的环形区域，环形区域的内圆直径为0.2～0.3D，外圆直径为0.6～0.8D。

[0027] 综合考虑筛板的整流效果、结构强度等问题，孔径不能过小，也不能过大，因此非均匀筛板3上孔径为5-15mm，孔间距为1.5-3mm，筛板厚度为5-10mm，且孔径大小按照上述规律分区域设置。

[0028] 进一步的，均匀筛板2上孔径为5-15mm，孔间距为1.5-3mm，筛板厚度为5-10mm。

[0029] 进一步的，浮选柱1直径为D，相邻两层筛板之间间距为0.5～1.5D。

[0030] 进一步的，相邻两层筛板之间设有四个导流圆管4，均匀设在筛板的边缘；所述导流圆管4的直径d≦0.1D。导流管用于支撑相邻的两层筛板，且其直径较小，因此占据空间有限，不影响浮选柱的有效容积。

[0031] 为了对本发明装置的效果进行验证，采用Fluent 17.0软件，利用数值模拟实验对布置一层均匀筛板和一层非均匀筛板充填效果进行了对比，其中均匀筛板上的圆孔孔径为10mm，非均匀筛板上的圆孔孔径为9～12mm，流-静态微泡浮选柱的柱体直径为190mm，高为
1400mm。

[0032] 数值模拟结束后，选取柱浮选段内同一高度平面上的速度进行对比，对比结果如图7所示。由图7可以看出，非均匀筛板充填后，轴向速度和切向速度的标准偏差都低于均匀充填时的一半，可见采用非均匀筛板充填时，速度场分布更佳均匀，效果明显优于均匀筛板充填，从而使气泡弥散更加均匀。