一种兼具重选及浮选功能的实验室小型分选系统及方法

技术领域

本发明属于煤泥分选技术领域和铁矿分选领域，具体涉及一种兼具重选及浮选功能的实验室小型分选系统及方法。

背景技术

煤炭是我国最主要能源之一，随着煤炭开采机械化程度的不断提高和开采程度的不断加深，导致细粒煤含量不断提高。介于重选和浮选有效分选粒度附近的粗煤泥分选效率低，单一、常规的选煤技术已无法获得理想的技术经济指标。

重选无需添加药剂，分选成本低，但对-0.1mm粒级的煤泥分选效果较差。浮选是处理细粒和微细粒煤效果最好的一种方法，浮选柱相比于传统机械搅拌式浮选机在结构上以及在性能方面都具有多种优势。在此背景下，一批浮选柱新技术、新设备、新工艺应运而生。但现有浮选柱很难在处理量、选择性和对粒级的适应性等方面表现出一致的优势，例如，浮选柱对粗粒煤泥的浮选效果就不尽人意。除了优化粗粒煤浮选的流体力学环境和增加药剂用量，增加粗粒在浮选柱中的循环次数也是提高粗粒煤浮选回收率的重要手段，但无选择性的将所有粗煤泥多次循环，会造成能耗上升、磨损增大，有效处理量降低等问题。

若能将重选和浮选有机结合并发挥各自优势，开发具有重选和浮选双重功能的分选系统，则对提高细粒煤分选效果，简化分选工艺具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题本发明公开一种兼具重选及浮选功能的实验室小型分选系统及方法,通过调节系统管路上的阀门，既能实现重浮联合分选，也可实现单一的重选或浮选功能，且重选及浮选分选效率高。该系统将重选和浮选有机结合并发挥各自优势。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

在一方面，本发明提供一种兼具重选及浮选功能的实验室小型分选系统,包括循环泵、水介旋流器、浮选柱、管道混合器和空压机，所述水介旋流器安装于所述浮选柱的上方，并通过溢流管连接，所述浮选柱通过管道依次与所述循环泵和所述水介旋流器相连接，所述空压机通过管道依次连接所述水介旋流器、所述管道混合器和所述浮选柱；所述浮选柱与所述管道混合器之间的管道上安装有第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀，所述空压机与所述水介旋流器之间的管道上安装有第四调节阀和第五调节阀。

可选的，所述水介旋流器的上端为旋流器溢流口，所述旋流器溢流口上安装有多孔管套筒，所述多孔管套筒的内部安装有多孔管，且所述多孔管套筒与所述多孔管之间留有空隙，所述多孔管套筒的外侧壁上连通有旋流器充气口，所述多孔管的下端固定连接有连接件，所述连接件的内部安装有导流管，所述导流管的轴线与所述多孔管的轴线重合，所述连接件的下端固定连接有筒体，所述导流管的下端延伸入所述筒体的内部，所述筒体的外侧壁上连通有旋流器入料管，所述筒体的下端安装有旋流器底流口。

可选的，所述浮选柱的内部具有喇叭状管道,所述喇叭状管道的下方连通有浮选柱入料口,且所述浮选柱入料口伸出浮选柱的外侧,所述喇叭状管道的下方安装有矿浆吸取内筒,所述矿浆吸取内筒连通有循环出料口,所述矿浆吸取内筒的外侧为矿浆循环腔,所述矿浆循环腔连通有循环入料口。

可选的，所述循环泵上安装有变频器。

可选的，所述水介旋流器与所述循环泵之间的管路上安装有电磁流量计和压力表。

可选的，所述空压机与所述水介旋流器之间的管道上安装有空气浮子流量计。

在另一方面，本发明提供一种兼具重选与浮选功能的分选系统分选方法，所述分选系统分选方法包括：

(1)原煤经筛分后，粒度合格产品与水制备成为100g/L浓度均匀矿浆；

(2)开启循环泵、变频器、电磁流量计、压力表、空气浮子流量计的电源，矿浆从浮选柱的上部给入，矿浆在系统内循环；

(3)打开第一调节阀、第二调节阀，关闭第五调节阀，使旋流器溢流经浮选柱入料口及循环入料口返回浮选柱中，旋流器底流由浮选柱上部返回浮选柱中；

(4)矿浆在系统内循环一段时间后，由浮选柱上部向系统内分别加入350-750μL浓度为500g/t的捕收剂和35-75μL浓度为70g/t起泡剂，捕收剂和起泡剂配比为10：1；打开空压机，通过第三调节阀调节给气量，通过管道及旋流器充气口向系统内充气；

(5)精矿溢出至溢流槽内，再通过浮选柱溢流口流出，收集浮选泡沫产品；

(6)待充气开始浮选后，收集旋流器底流产品；

(7)待产品收集完成后，关闭电源，打开排料阀，收集系统内剩余尾矿产品；

(8)所有产品过滤烘干后进行后续处理。

与现有技术相比本发明的有益效果在于:

本发明的系统将重选和浮选有机结合并发挥各自优势，通过调节阀门可实现一套系统可实现重选和浮选两个功能；与其他试验系统相比，本发明具有以下优点：装置简单，操作简便，兼具重选和浮选的双重功能，分选效率高。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明重浮一体化系统单独浮选试验系统示意图；

图2为本发明重浮一体化系统单独重选试验系统示意图；

图3为本发明重浮一体化系统重浮联合分选系统示意图；

图4为本发明重浮一体化系统中浮选柱的结构示意图；

图5为本发明重浮一体化系统中浮选柱的剖面；

图6为本发明重浮一体化系统中水介旋流器的结构示意图；

图7为本发明重浮一体化系统中水介旋流器的剖面图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一

如图1所示，浮选试验

(1)原煤经筛分后，粒度合格产品与水制备成为100g/L浓度均匀矿浆；

(2)开启循环泵14、变频器15、电磁流量计16、压力表17、空气浮子流量计20的电源，矿浆从浮选柱上部给入，矿浆在系统内循环，此时的浮选柱可作为矿浆桶使用。

(3)打开流量第一调节阀、第二调节阀，关闭第五调节阀，使旋流器溢流经浮选柱入料口10及循环入料口12返回浮选柱中，使旋流器底流由浮选柱上部返回浮选柱中；独立浮选时的旋流器也可以采用小锥角的分级旋流器，实现分粒级入料。

(4)矿浆在系统内循环一段时间后，由浮选柱上部向系统内分别加入350-750μL浓度为500g/t的捕收剂和35-75μL浓度为70g/t的起泡剂，捕收剂和起泡剂配比为10：1；打开空压机19，通过第三调节阀调节给气量，通过管道及旋流器充气口22向系统内充气；

(5)精矿A溢出至溢流槽6内，再通过浮选柱溢流口7流出，收集产品A；

(6)待产品A收集完成后，关闭电源，打开排料阀，收集系统内剩余尾矿产品；

(7)所有产品过滤烘干后进行后续处理。

实施例二

如图2所示，重选试验

(1)原煤经筛分后，粒度合格产品与水制备成为100g/L浓度均匀矿浆；

(2)开启循环泵14、变频器15、电磁流量计16、压力表17、空气浮子流量计20的电源，矿浆从浮选柱上部给入，矿浆在系统内循环，此时的浮选柱可作为矿浆桶使用。

(3)关闭流量第一调节阀、第二调节阀，打开第五调节阀，使旋流器溢流B及底流C都由浮选柱上部返回浮选柱中；

(4)矿浆在系统内循环一段时间后，打开空压机19阀门，通过第三调节阀调节给气量，通过管道及旋流器充气口22向系统内充气(或不充气)；

(5)收集旋流器溢流B及底流C产品；

(6)所有产品过滤烘干后进行后续处理。

实施例三

如图3-7所示，一种兼具重选及浮选功能的实验室小型分选系统,包括循环泵14、水介旋流器、浮选柱、管道混合器18和空压机19，所述水介旋流器安装于所述浮选柱的上方，并通过溢流管连接，所述浮选柱通过管道依次与所述循环泵14和所述水介旋流器相连接，所述空压机19通过管道依次连接所述水介旋流器、所述管道混合器18和所述浮选柱；所述浮选柱与所述管道混合器18之间的管道上安装有第一调节阀f1、第二调节阀f2和第三调节阀f3，所述空压机19与所述水介旋流器之间的管道上安装有第四调节阀f4和第五调节阀f5。

所述水介旋流器的上端为旋流器溢流口1，所述旋流器溢流口1上安装有多孔管套筒3，所述多孔管套筒3的内部安装有多孔管2，且所述多孔管套筒3与所述多孔管2之间留有空隙，所述多孔管套筒3的外侧壁上连通有旋流器充气口22，所述多孔管2的下端固定连接有连接件，所述连接件的内部安装有导流管，所述导流管的轴线与所述多孔管2的轴线重合，所述连接件的下端固定连接有筒体，所述导流管的下端延伸入所述筒体的内部，所述筒体的外侧壁上连通有旋流器入料管4，所述筒体的下端安装有旋流器底流口5。

所述浮选柱的内部具有喇叭状管道8,所述喇叭状管道8的下方连通有浮选柱入料口10,且所述浮选柱入料口10伸出浮选柱的外侧,所述喇叭状管道8的下方安装有矿浆吸取内筒11,所述矿浆吸取内筒11连通有循环出料口9,所述矿浆吸取内筒11的外侧为矿浆循环腔,所述矿浆循环腔连通有循环入料口12。

浮选柱的上方具有溢流槽6，溢流槽6的中部具有导流板21，溢流槽6的外侧壁连接有浮选柱溢流口7，浮选柱的下方具有浮选柱底流口13。

所述循环泵14上安装有变频器15。

所述水介旋流器与所述循环泵14之间的管路上安装有电磁流量计16和压力表17。

所述空压机19与所述水介旋流器之间的管道上安装有空气浮子流量计20。

重浮联合分选试验：

一种兼具重选与浮选功能的分选系统分选方法，所述分选系统分选方法包括：

(1)原煤经筛分后，粒度合格产品与水制备成为100g/L浓度均匀矿浆；

(2)开启循环泵14、变频器15、电磁流量计16、压力表17、空气浮子流量计20的电源，矿浆从浮选柱的上部给入，矿浆在系统内循环；

(3)打开第一调节阀f1、第二调节阀f2，关闭第五调节阀f5，使旋流器溢流经浮选柱入料口10及循环入料口12返回浮选柱中，旋流器底流由浮选柱上部返回浮选柱中；

(4)矿浆在系统内循环一段时间后，由浮选柱上部向系统内分别加入350-750μL浓度为500g/t的捕收剂和35-75μL浓度为70g/t起泡剂，捕收剂和起泡剂配比为10：1；打开空压机19，通过第三调节阀f3调节给气量，通过管道及旋流器充气口22向系统内充气；

(5)精矿A溢出至溢流槽6内，再通过浮选柱溢流口7流出，收集收集产品A；

(6)待充气开始浮选后，收集旋流器底流产品尾矿C；

(7)待产品收集完成后，关闭电源，打开排料阀，收集系统内剩余尾矿产品；

(8)所有产品过滤烘干后进行后续处理。

本装置的工作原理为：旋流器的工作原理：矿浆由水介旋流器入料口4，以一定压力切向给入旋流器筒体内，在筒体内形成高速流，在离心力及重力的作用下，粗颗粒随外旋流向下运动，从旋流器底流口5流出；细颗粒随内旋流上升，与此同时，由多孔管2壁挤入溢流的压缩空气，被高速流的剪切作用分割成大量细小气泡，气泡随溢流进入管道混合器18，颗粒与气泡在管道混合器18内相互碰撞和吸附，固、液、气三相充分混合后返回浮选柱内。

浮选柱的工作原理：充气后的矿浆由浮选柱下部喇叭状管道8以上升流给入，矿浆中可浮性好的矿物被优先浮选，被矿化的颗粒随矿化气泡上升并与迎面而来的旋流器底流C产生适度的碰撞，矿化气泡中部分易脱落的颗粒被震落，矿化气泡由于浮力的作用继续上升，经由溢流槽6通过溢流口7收集；从喇叭状管道8排出未被矿化的颗粒与被震落的颗粒在重力作用下向下运动，受循环泵14的抽力作用，经由矿浆吸取内筒11于循环出料口9排出，经过旋流器分选后分别由浮选柱上部及循环入料口12返回浮选柱内，在高度紊流的环境中，目的矿物颗粒被矿化，并随矿化气泡上升，并与浮选柱上部返回矿浆碰撞，矿化气泡中黏附力小的颗粒被震落并向下运动，矿化气泡继续上升，与原矿矿化气泡一起进入溢流槽6通过溢流口7收集；未被矿化及易脱落的颗粒向下运动，由循环泵14抽出，如此循环往复。

本发明的工作过程为：旋流器溢流经空压机19充气后，经过管道混合器18，由浮选柱入料口10及循环入料口12或由浮选柱上部给入浮选柱；旋流器底流直接排放或通过管道由浮选柱上部返回浮选柱内；浮选柱循环出料通过循环泵14由旋流器入料管4返回旋流器内，以此实现矿浆在系统内的循环。

以上所述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。