一种空气搅拌浮选机
阅读说明：本技术 一种空气搅拌浮选机 (Air stirring flotation machine ) 是由 张伟晓 张济文 闾绢沙 于 2021-04-07 设计创作，主要内容包括：一种空气搅拌浮选机,包括槽体,在槽体内设置有循环筒和空气提升器,空气提升器的混合箱置于槽体下部,其提升管入口连接混合箱,出口朝向循环筒的顶部,所述循环筒的底部开有供矿浆通过的调节缝,出调节缝的矿浆的一部分循环至空气提升器混合箱底部的吸口,实现轴向循环流动。本发明利用在浮选过程中需另外加入的压缩空气为动力,将矿浆提升,使其在槽内形成循环流,通过调整空气流量可调整循环流的流速,空气提升器的给矿口、循环筒直径、高度的设计使槽内流体呈现特殊的轴向流动,从而实现了固体颗粒在槽体内部的悬浮状态,取消了机械搅拌装置,节约了能耗,简化了设备制造,降低了运行费用,同时避免了翻花、沉槽等现象,优化了作业指标。(The utility model provides an air stirring flotation device, includes the cell body, is provided with a circulation section of thick bamboo and air lift in the cell body, and the cell body lower part is arranged in to air lift's mixing box, its riser entry linkage mixing box, export towards the top of a circulation section of thick bamboo, the bottom of a circulation section of thick bamboo is opened has the regulation seam that supplies the ore pulp to pass through, and the suction inlet of a part circulation to air lift mixing box bottom of the ore pulp of play regulation seam realizes axial circulation flow. The invention uses compressed air which needs to be added additionally in the flotation process as power to lift ore pulp so as to form a circulating flow in the tank, the flow rate of the circulating flow can be adjusted by adjusting the air flow, and the design of the ore feeding port, the diameter and the height of the circulating cylinder of the air lifter enables the fluid in the tank to present special axial flow, thereby realizing the suspension state of solid particles in the tank body, canceling a mechanical stirring device, saving energy consumption, simplifying equipment manufacture, reducing operating cost, avoiding the phenomena of flower turning, tank sinking and the like, and optimizing operation indexes.)
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及浮选机，特别涉及一种空气搅拌浮选机。
背景技术
浮选作业是利用矿物表面物理化学性质的差异，通过加入化学试剂和气体，使目的矿物吸附于气泡上，来实现有用组分和无用组分分离的过程。作为浮选作业的主要设备，浮选机广泛应用于矿业、冶炼、化工等行业的浸出作业，其需要实现固、液、气的均匀分布，避免出现固体颗粒沉降和与气泡接触机会减少的现象。
常规浮选机一般分为两种，机械搅拌式和充气机械搅拌式。下边分别介绍这两种设备的结构和特点。
1)、机械搅拌式浮选机：
机械搅拌式浮选机的充气和搅拌都是由机械搅拌器来实现的，属于外气自吸式浮选机，搅拌器具有类似泵的抽吸特性，既自吸空气又自吸矿浆。其结构如图1所示，主要包括皮带轮101、电机102、吸气管103、空气竖管104、数轴105、连接管106、盖板107、导向叶片108、叶轮109、刮板1010以及槽体1011等，通过主轴转动，带动安装于主轴上的叶轮旋转产生径向和轴向的液流，利用固定于机体上的盖板与旋转的叶轮之间的间隙产生负压，吸进矿浆和空气，并使二者充分混合，将空气弥散在矿浆中形成气泡群，这种带有大量气泡的矿浆由叶轮的旋转力而被很快的抛向盖板上的定子，进一步使矿浆中的气泡细化，造成大量垂直上升的微泡，为浮选过程提供必要的条件。
机械搅拌浮选机的优点是搅拌强度大，可保证密度、粒度较大的矿粒悬浮，并可促进难溶药剂的分散与乳化。缺点主要是结构复杂，运动部件转速高、能耗大、磨损严重、维修量大，设备大型化困难。
2)、充气机械搅拌式浮选机：
参考图2，充气机械搅拌式浮选机主要由传动部分、主轴205、定子203、叶轮201、空气分配器202、槽体204、轴承体206、空气调节阀207等结构组成。主要是通过电机传动装置和空心主轴带动叶轮旋转。由外部给入的低压空气，通过空气调节阀、空心主轴进入下叶轮腔中的空气分配器，然后通过空气分配器周边的小孔进入叶轮下叶片间，矿浆与空气在叶轮下叶片间进行充分混合后，由叶轮下叶片外缘排出。矿化气泡上升到矿浆表面形成泡沫层，作为精矿排出；矿浆从槽体底部作为某一最终产品排出。
相对于机械搅拌式浮选机，充气机械搅拌式浮选机具有充气量大，空气分散均匀，气浆结合好；尾砂沉积少，圆周速度低，功耗小。避免了机械搅拌式浮选机因设备磨损导致吸气量和吸浆量降低，致使生产波动的不足。但其存在的主要缺点是没有自吸能力，需专门配置风机，中矿需采用泵送方式。
同时，机械搅拌式浮选机和充气机械搅拌式浮选机还具有能耗高、制造难度大、运行成本高的不足。
发明内容
为了克服现有浮选机结构复杂，消耗能量大等缺点，本发明的目的在于提供一种空气搅拌浮选机，针对浮选作业本身需要大量空气来产生气泡，实现有用矿物和无用矿物的分离的特点，利用压缩空气为动力，用空气提升器实现矿浆循环，省去机械搅拌装置，使得其结构大大简化，使用与操作更加方便，且能够节约能耗，便于大型化。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种空气搅拌浮选机，包括槽体1，在槽体1内设置有循环筒4和空气提升器5，空气提升器5的混合箱置于槽体1下部，其提升管入口连接混合箱，出口朝向循环筒4的顶部，所述循环筒4的底部开有供矿浆通过的调节缝9，出调节缝9的矿浆的一部分循环至空气提升器5混合箱底部的吸口，实现轴向循环流动。
进一步地，所述空气提升器5的混合箱所处空间与循环筒4所处空间以竖向的隔板隔开，该隔板的底部连接槽体1的槽底，顶部低于循环筒4的上沿，使得出调节缝9的矿浆向上浮动，并在隔板顶部位置下沉一部分至混合箱底部的吸口。
进一步地，所述空气提升器5的数量有多个，在槽体1中环绕循环筒4等间距布置。
进一步地，所述空气提升器5采用压缩空气为动力，压缩空气压力为0.05～1MPa。
进一步地，所述循环筒4的上沿低于槽体1的上沿，筒底高于槽体1的槽底，即循环筒4悬置于槽体1中。
进一步地，通过循环筒4筒底与槽体1槽底的距离来控制流体径向流速，使其大于固体颗粒的临界沉降流速，通过循环筒4与槽体1侧壁的距离来控制流体轴向流速，使其大于固体颗粒的自由沉降末速，从而实现固体颗粒在槽体1内部的悬浮状态。
进一步地，所述槽体1截面为圆形，高径比为1:0.5～1:2，所述循环筒4截面为圆形，直径为槽体1直径的0.2～0.8倍，下沿距槽体1底部距离为槽体1高度的0.05～0.5倍。
进一步地，所述循环筒4连通给矿管2，给矿管2的出口位于循环筒4内的中下部，所述槽体1的上部连通精矿排矿管7，下部连通尾矿排矿管11。
进一步地，所述调节缝9沿循环筒4侧壁下部高度方向设置，并配置有用于改变调节缝9贯通高度的高度调节器。
进一步地，所述高度调节器包括循环高度调节片10，循环高度调节片10覆盖于调节缝9上，高度调节手柄3通过调节丝杠8连接循环高度调节片10控制其升降，进而调整改变调节缝9的贯通高度。
本发明利用在浮选过程中需另外加入的压缩空气为动力，将矿浆提升，使其在槽内形成循环流，通过调整空气流量可调整循环流的流速，空气提升器的给矿口、循环筒直径、高度的设计使槽内流体呈现特殊的轴向流动，从而实现了固体颗粒在槽体内部的悬浮状态，取消了机械搅拌装置，节约了能耗，简化了设备制造，降低了运行费用。同时，压缩空气在提升矿浆的过程中，充分与矿浆和药剂混合，所产生的泡沫层稳定，避免了常规浮选机出现的翻花、沉槽等现象，优化了作业指标。
与机械搅拌式、充气机械搅拌式浮选机相比，本发明不需要机械搅拌装置，无运动部件，大大简化了结构，且操作更加方便，能耗更低，制造和运行的成本也大大降低。
与浮选柱相比，本发明同样能够节约能耗，且高径低，便于大型化制造。
本发明可广泛应用于矿山选矿厂、煤化工选矿厂等工作环境。
附图说明
图1是现有技术中的机械搅拌式浮选机示意图。
图2是现有技术中的充气机械搅拌浮选机示意图。
图3是本发明空气搅拌浮选机结构示意图(正向剖视)。
图4是本发明空气搅拌浮选机结构示意图(俯视)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图3和图4所示，本发明为一种空气搅拌浮选机，其主要包括槽体1以及设置在槽体1内的循环筒4和空气提升器5，给矿管2插入循环筒4，出口位于循环筒4内的中下部，槽体1的上部连通精矿排矿管7，下部连通尾矿排矿管11。
在优选结构中，槽体1和循环筒4的截面均为圆形。循环筒4的数量为1个，设置在槽体1的中央，空气提升器5的数量为4个，环绕循环筒4等间距布置，槽体1的高径比为1:0.5～1:2，循环筒4直径为槽体1直径的0.2～0.8倍。
值得说明的是，循环筒4和空气提升器5的数量以及在槽体1内的具体位置，乃至槽体1和环筒4的形状、尺寸参数均可根据具体环境进行选择。
空气提升器5采用压缩空气为动力，压缩空气压力为0.05～1MPa，其包括混合箱、提升管以及进气管6，其中进气管6的入口在槽体1外，出口连接混合箱，向箱中送入空气，提升管的入口连接混合箱，出口朝向循环筒4的顶部，混合箱置于槽体1下部，其吸口朝下。
循环筒4的底部开有供矿浆通过的调节缝9，压缩空气充入混合箱中，带动矿浆(含固流体)从空气提升器5底部抽送到槽体1上部，再送入循环筒4，在循环筒4内向下流动到槽体1的底部，再由底部向上流动，一部分循环到混合箱的吸口，实现轴向循环流动，在这个过程中，实现矿浆与空气的充分混合，产生大量气泡，从而实现浮选分离作用，固体颗粒则在流动过程中保持悬浮，随流体运动。
本发明中，循环筒4的上沿一般应低于槽体1的上沿，筒底则应高于槽体1的槽底(距槽体1底部距离一般可为槽体1高度的0.05～0.5倍)，即循环筒4悬置于槽体1中，具体可挂于槽体1的横梁上。可通过循环筒4筒底与槽体1槽底的距离来控制流体径向流速，使其大于固体颗粒的临界沉降流速，通过循环筒4与槽体1侧壁的距离来控制流体轴向流速，使其大于固体颗粒的自由沉降末速，从而实现固体颗粒在槽体1内部的悬浮状态。
本发明中，空气提升器5的混合箱所处空间与循环筒4所处空间以若干竖向的隔板隔开，即混合箱应处于一个独立空间内，该空间仅在顶部与槽体1连通。该隔板的底部连接槽体1的槽底，顶部低于循环筒4的上沿，使得出调节缝9的矿浆向上浮动，并在隔板顶部位置下沉一部分至混合箱底部的吸口。
本发明中，调节缝9沿循环筒4侧壁下部高度方向设置，并配置有用于改变调节缝9贯通高度的高度调节器，以调节流体循环高度，防止停电等事故原因导致固体颗粒沉降，堵塞循环筒4的下部。在一种简单的实现方式中，高度调节器包括循环高度调节片10，循环高度调节片10覆盖于调节缝9上，高度调节手柄3通过调节丝杠8连接循环高度调节片10控制其升降，进而调整改变调节缝9的贯通高度，保证在底部有固体颗粒堆积的情况下仍然可以实现流体的循环流动。
本发明的具体流程以及原理如下：
压缩空气由进气管6给入，进入空气提升器5下部的混合箱，槽底的矿浆在混合箱中与压缩空气混合，提升到槽体1的上部，并给入中间的循环筒4，调制好的药剂和给矿由给矿管2加入到循环筒4，向下流动到循环筒4的下部。在矿浆轴向循环的过程中，药剂、空气与矿浆充分混合，有用矿物随形成的泡沫上升到槽体1上部，通过精矿排放管7排出，尾矿在多次循环后，由槽体1下部的尾矿排矿管11排出，从而实现有用矿物和无用矿物的分离。
以下是利用本发明的两个具体实施例。
实施例1
处理河南某矿山金矿石，其化学成分见下表：
成分
Ag(g/t)
Au(g/t)
Cu
Pb
S
含量(％)
5.86
2.15
0.04
0.05
2.62
上述金矿石利用本发明进行浮选，相同药剂制度、浮选时间、矿浆浓细度，与某1.5L机械搅拌浮选机进行对比。具体条件如下：
步骤1：先将2kg矿石破碎、磨矿，磨至-200目占65％(质量百分比)，取样100g化验，剩余矿粉加水配成固液质量比为1:2的矿浆3L，加入黄药100g/t，黑药50g/t，2号油15g/t，搅拌20分钟，进入步骤2；
步骤2：由步骤1来的矿浆分成各1.5L，分别加入1.5L机械搅拌浮选机和本发明的1.5L空气搅拌浮选机，充气，开始浮选作业5分钟。分别取各自的精矿、尾矿，烘干、称重，进行化验。
样品采用原子吸收分光光度法进行化验，化验结果及浮选回收率见下表：
实施例2
处理吉尔吉斯某矿山金矿石，其矿石含泥量较高，浮选回收率受泥化影响，严重恶化。其化学成分见下表：
成分
Ag(g/t)
Au(g/t)
Cu
Pb
S
含量(％)
11.75
4.9
0.01
0.01
1.65
上述金矿石利用本发明进行浮选，相同药剂制度、浮选时间、矿浆浓细度，与某1.5L机械搅拌浮选机进行对比。具体步骤如下：
步骤1：先将2kg矿石破碎、磨矿，磨至-200目占65％(质量百分比)，取样100g化验，剩余矿粉加水配成固液质量比为1:2的矿浆3L，加入黄药100g/t，黑药50g/t，2号油15g/t，水玻璃800g/t，搅拌20分钟，进入步骤2；
步骤2：由步骤1来的矿浆分成各1.5L，分别加入1.5L机械搅拌浮选机和本发明的1.5L空气搅拌浮选机，充气，开始浮选作业5分钟。分别取各自的精矿、尾矿，烘干、称重，进行化验。样品采用原子吸收分光光度法进行化验，化验结果及浮选回收率见下表：
实例证明，采用本发明浮选回收普通金矿石，回收率90％以上，与常规浮选机相当，对含泥量较高的矿石回收率88％，较常规浮选机增加3个百分点。对泥化严重的矿石，本发明具有回收率高，精矿品位高的优点。采用本发明可以降低生产成本，提高回收率，经济和社会效益明显。
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