一种实验室型强化微细粒矿物浮选回收系统及浮选方法

技术领域

本发明属于微细粒矿物浮选回收领域，具体涉及一种实验室型强化微细粒矿物浮选回收系统及浮选方法。

背景技术

随着优质矿产资源的持续消耗，导致多种矿物共伴生且常以细粒嵌布存在的矿产资源的开发利用日渐成为重点关注对象。在矿物分选过程中，微细粒矿物难以有效浮选分离的主要原因包括：(1)微细粒矿物具有较小的质量以及体积，因此在浮选矿浆中难以产生较大的动量，导致其在浮选流场中难以与气泡发生有效的碰撞行为，从而无法与矿物发生粘附且无法对目的矿物实现富集；(2)微细粒矿物因其粒度较小，因此具有较大的比表面积与表面能，导致在浮选过程中不同矿物之间的团聚现象加剧；(3)矿物的粒度变小是其比表面积增大的主要影响因素，这也导致了矿物在矿浆中的溶出离子量的增加，从而恶化浮选环境。

目前，针对微细粒矿物高效分离及利用的问题，主要解决方法有絮凝浮选、微泡浮选等。絮凝浮选主要通过增加矿物颗粒的表观粒径从而实现微细粒矿物浮选回收效果的强化，而微泡浮选则是通过降低气泡尺寸，提高气泡与颗粒的有效碰撞概率，从而实现微细粒矿物浮选回收效果的强化。

在上述的方法中，絮凝浮选存在的主要问题是一些絮凝剂的成本较高。若无法实现絮凝剂的循环使用，则在选矿过程中会大幅度提高选别成本。同时絮凝剂在使用过程中也会生成部分副产物，对环境造成重大影响。而微泡浮选所使用的微纳米气泡水溶液在疏水性与亲水性的表面作用方式存在较大差异。因此，尽管其气泡尺寸的降低能够有效提高气泡与颗粒的碰撞概率，但其若要全部发挥功效仍需预先对矿物界面进行调控。

发明内容

针对现有技术的不足和缺陷，为解决微细粒矿物浮选利用的难题，提高矿产资源的保障度以及低品质矿石的利用率，本发明提供了一种实验室型强化微细粒矿物浮选回收系统，旨在改善或解决微细粒矿物浮选回收利用难题或其中关键问题。首先通过浮选药剂在目的矿物表面的选择性疏水化处理，其次通过富气微纳米气泡的引入有效提高目的矿物与气泡的碰撞概率从而促进目的矿物的矿化，最后通过浮选机进行快速浮选，实现微细粒矿物的浮选分离效果的强化；并将其应用于微细粒矿物浮选回收过程中具有重要意义。

为解决以上技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种实验室型强化微细粒矿物浮选回收系统，包括微纳米气泡发生器、搅拌桶及浮选机，通过管道进行串联连接；所述微纳米气泡发生器的结构包括射流发泡器、加压溶气罐、循环泵及减压释气器，加压溶气罐与射流发泡器、循环泵及减压释气器进行气路连接。

所述射流发泡器包括文丘里管和超声波液体流量计。

所述文丘里管通过循环泵与储水罐连接，在连接管道上设置第三阀门；文丘里管还通过管道与减压释气器相连接，在连接管道上设置第一阀门。

所述加压溶气罐顶部设置有数显式压力表，通过管道与文丘里管、超声波液体流量计及减压释气器相连接，与文丘里管连接的管道上设置有第二阀门，与减压释气器连接的管道上设置有第四阀门。

所述减压释气器的结构包括两个释放头。

所述储水罐上部设置进水口，底部设置出水口；其中，出水口通过管道与搅拌桶连接，在管道上设置第五阀门。

所述搅拌桶通过管道与浮选机连接，其搅拌转速为1600～2000rpm。

所述浮选机为机械搅拌式自吸气型浮选机，搅拌转速为1600～2000rpm。

一种矿物的浮选方法，采用上述实验室型强化微细粒矿物浮选回收系统实现，具体包括以下步骤：

1)按照结构搭建系统，在搅拌桶内加入矿浆后，开启搅拌调浆，同时在微纳米气泡发生器的储水罐内储满水，开启设备制备富气微纳米气泡水溶液；

2)在搅拌桶内添加药剂进行矿物的界面亲疏水性能调控，同时进行搅拌；

3)完成矿浆内不同矿物的界面调控后，开启微纳米气泡发生器的出水口，将制备好的富气微纳米气泡水溶液引入搅拌桶内；

4)将完成初步矿化的矿浆泵送至机械搅拌式浮选机中进行快速浮选，将所得的泡沫产品以及残留槽底的产品分别进行过滤、烘干。

其中：

所述步骤1)提前进行，其次开启矿浆的调浆，最后进行浮选，通过协调不同浮选过程中的药剂作用时间，确保系统的稳定运行。

所述步骤1)中，在搅拌桶内加入矿浆的体积为1/2～2/3。

所述步骤1)中，富气微纳米气泡水溶液制备的时间≥20min。

所述步骤2)中，搅拌时间为每种药剂搅拌3～5min。

本发明的有益效果是：

1.本发明中，微纳米气泡发生器能够生成粒度范围窄、粒径小以及稳定性强的富气微纳米气泡水溶液，为搅拌桶中以微细粒矿物为主的矿浆提供良好的微纳米气泡浮选矿化环境，在微细粒矿物浮选过程中促进目的矿物的高效矿化，从而实现微细粒目的矿物的回收效果强化。

2.本发明中，通过在矿物浮选回收系统中对矿物的界面亲疏水性能调控，改变了不同矿物的亲疏水性质，随后通过引入富气微纳米气泡水溶液，提高了气泡与矿物颗粒之间的碰撞概率，实现目的矿物的矿化效果强化。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种实验室型强化微细粒矿物浮选回收系统的正视图；

其中：2-文丘里管；

图2为本发明实施例中的一种实验室型强化微细粒矿物浮选回收系统的后视图；

其中：17-循环泵；

图3为本发明实施例中的一种实验室型强化微细粒矿物浮选回收系统的俯视图；

其中：1-加压溶气罐，3-机械搅拌式浮选机，4-搅拌桶，5-储水罐，6-进水口，7-出水口，8-管道，9-减压释气器，10-第一阀门，11-第二阀门，12-第三阀门，13-第四阀门，14-第五阀门，15-数显式压力表，16-超声波液体流量计。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

一种实验室型强化微细粒矿物浮选回收系统，其正视图如图1所示，后视图如图2所示，俯视图如图3所示，包括微纳米气泡发生器、搅拌桶4以及机械搅拌式浮选机3，通过管道8进行串联连接；

所述微纳米气泡发生器的结构包括射流发泡器、加压溶气罐1、循环泵17及减压释气器9，加压溶气罐1与射流发泡器、循环泵17及减压释气器9进行气路连接。

所述射流发泡器包括文丘里管2和超声波液体流量计16；其中，文丘里管2通过循环泵17与储水罐5连接，在连接管道8上设置第三阀门12；文丘里管还通过管道8与减压释气器9相连接，在连接管道上设置第一阀门10，通过循环泵17将待发泡液体从储水罐5中泵送至文丘里管2，进行水力空化发泡。进入文丘里管2中的液体流速通过超声波液体流量计16进行监测。关闭减压释气器9与文丘里管2之间的第一阀门10，使文丘里管空化后的水溶液进入到加压溶气罐1。

所述的加压溶气罐1顶部设置有数显式压力表15，通过管道8与文丘里管2、超声波液体流量计16及减压释气器9相连接，与文丘里管2连接的管道8上设置有第二阀门11，与减压释气器9连接的管道8上设置有第四阀门13；溶液经文丘里管空化后，形成含微纳米气泡的溶液，随后打开第二阀门11，将富气微纳米气泡的溶液送入加压溶气罐1；加压溶气罐1内的压力由数显式压力表15进行监测。

所述减压释气器9的结构包括两个释放头，加压溶气后的富气微纳米气泡水溶液通过压力泵送至减压释气器9，进行气泡尺寸的均化。

所述储水罐5上部设置进水口6，底部设置出水口7；其中，出水口7通过管道8与搅拌桶4连接，富气微纳米气泡水溶液通过管道8给入到搅拌桶4内，管道8上设置有第五阀门14以控制流量。

所述搅拌桶4通过管道8与机械搅拌式浮选机3连接，对以微细粒矿物为主要物料的矿浆进行矿物界面亲疏水性能调控，完成调控后，将微纳米气泡发生器制备的富气微纳米气泡水溶液补充进入搅拌桶4中强化目的矿物的矿化。搅拌桶4的搅拌转速为1600～2000rpm。

所述的机械搅拌式浮选机3的发泡方式为水力空化与加压溶气、减压释气，通过液体在发生器中循环从而制备富气微纳米气泡水溶液，其搅拌转速为1600～2000rpm。

实施例2

一种矿物的浮选方法，采用上述实验室型强化微细粒矿物浮选回收系统实现，具体包括以下步骤：

1)按照上述结构搭建系统，在搅拌桶4内加入1/2体积的矿浆后，开启搅拌调浆，同时在微纳米气泡发生器的储水罐5内储满水，开启设备进行50min富气微纳米气泡水溶液的制备；

2)在搅拌桶4内添加药剂进行矿物的界面亲疏水性能调控，同时进行搅拌，加入每种药剂后搅拌3min；

3)完成矿浆内不同矿物的界面调控后，开启微纳米气泡发生器的出水口，将制备好的富气微纳米气泡水溶液引入搅拌桶内；

4)将完成初步矿化的矿浆泵送至机械搅拌式浮选机3中进行快速浮选，将所得的泡沫产品以及残留槽底的产品分别进行过滤、烘干。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。