分散喷嘴、配有分散喷嘴的浮选机及其运行方法 |
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| 申请号 | CN201280045454.X | 申请日 | 2012-08-30 | 公开(公告)号 | CN103813851B | 公开(公告)日 | 2016-08-24 |
| 申请人 | 普锐特冶金技术德国有限公司; | 发明人 | 斯特凡·布伦丁格; 罗伯特·弗莱克; 杰罗尔德·弗兰克; 利拉·格罗斯曼; 维尔纳·哈特曼; 沃尔夫冈·克里格尔施泰因; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于将液体（6）、尤其是悬浮液（6’）与其他至少一种气体（7）分散的分散 喷嘴 （1，1’），该喷嘴包括供气嘴（2）和管状混合装置（3），该混合装置具有用于至少一种气体（7）和液体（6）的导入区和用于由至少一种气体（7）和液体（6）构成的气液混合物（8）的输出区（1a）。在此，混合装置（3）连接在供气嘴（2）上，其中供气嘴（2）在混合装置（3）的方向上逐渐变窄并且通入其导入区中，并且其中，混合装置（3）在导入区具有用于液体（6）的至少一个抽吸口（4）。供气嘴（2）的气体输出口（2a）的直径DG与混合装置（3）在导入区中的内直径DM的比例在从1：3到1：5的范围中，其中，供气嘴（2）分配有至少一个气体调节 阀 ，该气体调节阀用于计量要输送给液体（6）的至少一种气体（7）的气体量。除了分散喷嘴（1，1’）外，本发明还涉及一种浮选机（100）及其运行方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于将液体(6)与其他至少一种气体(7)分散的分散喷嘴(1，1’)，该喷嘴包括供气嘴(2)和管状的混合装置(3)，所述混合装置包括用于所述至少一种气体(7)和所述液体(6)的共同的导入区和用于由所述至少一种气体(7)和所述液体(6)构成的气液混合物(8)的输出区(1a)，其中，所述混合装置(3)连接在供气嘴(2)上，其中，所述供气嘴(2)在所述混合装置(3)的方向上逐渐变窄并且通入所述混合装置的所述导入区，其中，所述混合装置(3)在所述导入区中具有用于所述液体(6)的至少数量为N≥3的抽吸口(4)，其中所述抽吸口(4)相对于所述分散喷嘴(1，1’)的纵向中轴(9)垂直地或以一角度地布置，其中，所述供气嘴(2)的气体输出口(2a)的直径DG与所述混合装置(3)在所述导入区中的内直径DM的比例在从1：3至1：5的范围中，并且其中，所述供气嘴(2)分配有至少一个气体调节阀，所述气体调节阀用于计量要输送给所述液体(6)的所述至少一种气体(7)的气体量。 |
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| 说明书全文 | 分散喷嘴、配有分散喷嘴的浮选机及其运行方法技术领域[0001] 本发明涉及一种用于将液体、尤其是悬浮液与其他至少一种气体分散的分散喷嘴，该分散喷嘴包括：供气嘴；和管状混合装置，该混合装置包括用于至少一种气体和液体的导入区；和用于由至少一种气体和液体构成的气液混合物的输出区，本发明还涉及一种用于运行该分散喷嘴的方法。 [0002] 本发明还涉及一种配有至少一个这类分散喷嘴的浮选机、一种用于运行该浮选机的方法及一种该浮选机的应用。 背景技术[0003] 开头所述类型的分散喷嘴已经在浮选机用得到应用，见DE3211906C2或CA2462740A1。 [0004] GB355，211公开了一种浮选方法，其中使用了一种分散喷嘴，空气被引入该分散喷嘴中，其中，悬浮液被吸入所述分散喷嘴中。 [0005] 浮选是一种物理的分离过程，其用于在含水悬浮体或悬浮液中借助气泡基于悬浮液中包含的颗粒的不同表面湿润性来分离细晶状固体混合物，例如分离矿砂与脉石。浮选可以用于处理矿藏并且用在优选地加工矿物材料时，该矿物材料含有少量到中等有效成分或贵重物质，例如非铁金属、铁、稀有金属和/或贵金属及非金属矿藏。 [0006] 浮选机已经被充分地熟知。WO2006/069995A1中描述了一种具有壳体的浮选机，该壳体包括浮选腔，该浮选机还具有至少一个分散喷嘴，这里被称作喷射器，此外浮选机还具有至少一个加气装置，在应用空气时被称为换气装置或鼓风机，并且浮选机还具用于收集在浮选中形成的泡沫产物的收集器。 [0007] 在浮选或气动式浮选中，通常将主要由水和细晶状固体组成的、掺有试剂的悬浮液引入浮选腔。所述试剂应特别导致了疏水地形成有价值的、优选地在悬浮液中需要被分离的颗粒。同时，气体、尤其是空气或氮气随悬浮液一起被输送到至少一个分散喷嘴内，该气体与悬浮液中的疏水的颗粒相接触。其他气体借助于加气装置被引入到悬浮液中。疏水的颗粒附着在所形成的气泡上，因此也称为空气泡沫的气泡产物漂浮起来并在悬浮液的表面形成泡沫产物。该泡沫产物被送至收集器中并通常还被浓缩。 [0008] 此外所表明的是，所述浮选方法或气动式浮选方法的泡沫产物或分离产物的质量还与疏水的颗粒和气泡之间的碰撞几率相关。碰撞几率越大，疏水颗粒的数量就越多，这些疏水颗粒附着在气泡上、上升到表面上并与颗粒结合而生成泡沫产物。此外碰撞几率受悬浮液和气体在分散喷嘴内的分散的影响。 [0009] 分散喷嘴不仅可以在浮选设备的范围中用于将气体和悬浮液作为混合物传输给浮选腔。它还同样可以用于将没有或具有非常少量的固体成分的液体与气体分散，并且将混合物喷入到浮选机内所包含的液体或悬浮液中。 [0010] 存在对于尽可能低磨损的装置的持续需求，用于给液体、尤其是悬浮液加气，通过它们可以产生特别小的气泡。 发明内容[0011] 本发明的第一个目的在于，提出另一种分散喷嘴，以便提高液体中的气泡的份额，并还提出一种用于运行这种分散喷嘴的方法。 [0012] 此外本发明的目的为，提供一种具有高产量的浮选机并给出用于其运行的方法。 [0013] 上述目的首先由一个用于将液体、尤其是悬浮液与其他至少一种气体分散的分散喷嘴来实现，该喷嘴包括供气嘴和管状混合装置，该混合装置包括用于至少一种气体和液体的导入区和用于由至少一种气体和液体构成的气液混合物的输出区，其中，混合装置连接在供气嘴上，其中，供气嘴在混合装置的方向上逐渐变窄并且通入其导入区中，其中，混合装置在导入区中具有用于液体的至少一个抽吸口，其中，供气嘴在混合装置的气体输出口的直径DG与混合装置的导入区中的内径DM的比例在从1：3和1：5的范围中，并且其中，供气嘴上分配有至少一个气体调节阀，该气体调节阀用于计量要输送给液体的至少一种气体的气体量。 [0014] 根据本发明的分散喷嘴可以实现将气体强力地引入液体中、尤其是悬浮液中，其中可以在低损耗的情况下生成直径＜1mm的小气泡。特别是可以将气体加到已经处于容器内或类似物中的液体或悬浮液中。在此，液体、尤其是悬浮液通过（这些）抽吸口被吸入到混合装置的内腔中。在此可以优选地放弃在压力情况下将液体、尤其是悬浮液引向混合装置的泵。 [0015] 气体和液体在根据本发明的分散喷嘴的混合装置内的加气混合类似于常规分散喷嘴内的混合，气体和液体都通过这种常规分散喷嘴来输送。根据本发明的分散喷嘴可以提高气体份额，而无需同时提高所要被加气的液体份额。因此，根据本发明的分散喷嘴特别适用于提高浮选机内气泡与疏水的颗粒之间的碰撞几率。 [0016] 当将气体与悬浮液分散时，基于根据本发明的分散喷嘴的结构而使磨损相比于常规的分散喷嘴明显减小，尤其是在悬浮液输入位置的区域中，其中悬浮液与气体同时在高压下通过常规的分散喷嘴被输送给浮选机。对于使用根据本发明的分散喷嘴而言，可以完全放弃用目前为止必需的、易磨损的泵，悬浮液与气体同时在高压下通过该泵被输送给浮选机。 [0017] 根据本发明，供气嘴的气体输出口的直径DG与混合装置的在混合装置的导入区中的内径DM的比例在从1：3至1：5的范围中，特别是从1：3至1：3.5的范围中。 [0018] 基于气体在混合装置内由此产生的强烈膨胀，因此可以实现气体与液体、尤其是悬浮液的强力混合。 [0019] 供气嘴分配有至少一个气体调节阀，其用于计量要输送给液体的至少一种气体的气体量，以便能影响混合装置内的气体与液体的比例以及在气体输出口区中的气体速度。 [0020] 有利的是，混合装置从供气嘴开始依次分为：混合腔，该混合腔包括导入区；混合管；和扩散器，该扩散器的扩散器直径从混合管开始扩大，并且该扩散器包括输出区。在这里，混合腔包括用于液体、尤其是悬浮液的至少一个抽吸口。 [0021] 作为替代地，混合装置可以从供气嘴开始依次分为：混合管，该混合管包括导入区；以及还有扩散器，该扩散器的扩散器直径从混合管开始扩大，并且该扩散器包括输出区。在这里，混合管包括用于液体、尤其是悬浮液的至少一个抽吸口。 [0022] 优选地，借助于至少一个连接件实现在供气嘴与混合腔或混合管之间的机械连接，该连接件布置在供气嘴和混合装置的外部或外围上。 [0023] 对于两个设计方案来说，混合管的内径都要么设计为一直同样大小，要么在扩散器的方向上变窄。 [0024] 在本发明的一个优选结构中，所述扩散器设计为弯曲的。这在分散喷嘴的空间要求方面具有优势，并且会导致所生产的气液混合物形成旋流，这随之进一步改善了气体与液体的分散过程。 [0025] 混合管的混合管导入口的直径DMR与混合管的长度LMR的比例优选地在从1：3至1：8的范围中，特别是在从1：4至1：6的范围中。 [0026] 在分散喷嘴的一个优选的设计方案中，在混合装置的导入区仅有一个抽吸口。 [0027] 在一个替代的设计方案中，混合装置的导入区具有数量至少为N≥2、特别是N≥8的抽吸口，液体、尤其是悬浮液可以通过这些抽吸口被吸入到混合装置的内腔中。这可以实现液体与从供气嘴流过来的气体的更均匀且更快的充分混合。 [0028] 抽吸口在此优选地设计具有圆形、方形或槽形轮廓。优选地，圆形抽吸口的孔直径设计为与混合装置在导入区的壁厚有关。特别地，选择孔直径大于或等于所述壁厚。 [0029] （这些）抽吸口优选地与分散喷嘴的纵向中轴垂直地布置，但另一种选择也是可以的，即相以一定的夹角对于纵向中轴地布置。这确保液体、尤其是悬浮液进而和气体的混合格外剧烈，其中可以形成特别小的气泡。 [0030] 优选地，多个抽吸口以彼此均匀的间距布置在以分散喷嘴的纵向中轴为中心的至少一个圆形轨迹上，以实现液体可以从各个方向尽可能均匀地被输送给气体。 [0031] 优选地，在混合装置的方向上变窄的供气嘴包括内壁，该内壁相对于分散喷嘴的纵向中轴以从3至15°的范围中的角α，特别是4至6°的范围中的角α取向。由此在气体输出口区中的气体速度和气体压力被提高。 [0032] 根据本发明的分散喷嘴优选地用于将气体加入液体中，如水、污水、过程水等中。特别地，根据本发明的分散喷嘴用于为在浮选过程中将气体加入悬浮液形式的液体中。 [0033] 此外，所述目的通过一种用于操纵根据本发明的分散喷嘴的方法来实现，其中，至少一种气体经由供气嘴引入混合装置中，其中，将液体、尤其是悬浮液经由至少一个抽吸口吸入到混合装置的内腔中，其中，在混合装置内形成了气液混合物，并且经由供气嘴的供气这样进行，即至少一种气体在供气嘴的气体输出口处具有的脉冲流密度在从5*103至5*104kg/（m*s2）的范围中。 [0034] 由此实现了气体与液体的特别剧烈并且均匀的分散，其中主要获得了被分散的气体的优选为＜1mm的气泡直径。 [0035] 特别优选地，脉冲流密度在从1*104至5*104kg/（m*s2）的范围中，但特别是从3*104至5*104kg/（m*s2）的范围中。 [0036] 只要混合装置包括混合管，则对于方法证明为适合的是，气液混合物在混合管输出口处的剪切率便在从500至50001/s的范围中，特别是在从1000至15001/s的范围中。剪切率越大，气液混合物中生成的气泡就越小。由此气体与液体的分散还被进一步改善。 [0037] 对于所述浮选机来实现所述目的，其中该浮选机包括至少一个与根据本发明的分散喷嘴。在浮选机上应用一个或多个根据本发明的分散喷嘴可以实现的是，将气体强力混合到已处于浮选机内的液体、尤其是悬浮液，而并不经由分散喷嘴将其他液态引入浮选机中。由此，气体在液体、尤其是悬浮液中的份额能显著提高。气泡与需要从悬浮液中分离出的颗粒之间的碰撞几率提高并且产量也被提高。 [0038] 在一个优选结构方案中，所述浮选机包括具有浮选腔的壳体，至少一个的分散喷嘴通入该壳体中。 [0039] 在此，包括至少一个抽吸口的混合装置特别地被布置在浮选腔内，因此混合装置被液体、尤其是悬浮液冲刷，并且液体可以无须任何辅助结构顺利地经由（这些）抽吸口到达混合装置的内腔中。浮选腔中所含的液体实现了气浓缩，而液体既不被增多也不被稀释。 [0040] 作为替代地，混合装置也可以布置在浮选腔的外部，然而其中液体必须导向这个/这些抽吸口，例如经过附加的导管或类似物。在此液体可以以水、过程水、悬浮液等、尤其是悬浮液的形式从浮选腔导出向抽吸口。在将水或过程水与气体分散并喷入浮选机的浮选腔中时，悬浮液自然会被附加的水或过程水稀释。在将其他悬浮液与气体分散并喷入浮选机的浮选腔中时，悬浮液自然会被其他悬浮液增多。由此在这些情况下，单位体积的液体的能达到的气泡数很少。 [0041] 该目的由一种用于运行根据本发明的浮选机的方法来实现，其中，液体、尤其是悬浮液，这样给浮选腔填充液体，即至少一个分散喷嘴的至少一个抽吸口位于由液体、尤其是悬浮液形成的表面以下。 [0042] 至少一个现有的、根据本发明的分散喷嘴优选地依照上述根据本发明的、用于运行分散喷嘴的方法来运行。 [0043] 特别地，给浮选腔填充固体含量在从30至60%的范围中的悬浮液。悬浮液的这种固体含量在对含有矿砂的矿物进行浮选时是特别常见的。 [0045] 图1至5应通过实例诠释根据本发明的分散喷嘴及其应用和其在浮选机中的使用。因此示出： [0046] 图1是第一分散喷嘴的纵剖面； [0047] 图2是在供气嘴区域中的第一分散喷嘴的放大剖面； [0048] 图3具有弯曲扩散器的分散喷嘴的工作原理； [0049] 图4侧视图中的具有弯曲扩散器的第二分散喷嘴；和 [0050] 图5部分纵剖面中的浮选机，其具有分散喷嘴。 具体实施方式[0051] 图1示出了第一分散喷嘴1的纵剖面，该分散喷嘴用于将液体6、尤其是悬浮液6’与其他至少一种气体7分散。第一种分散喷嘴1包括带有气体输出口2a的供气嘴2和管状混合装置3，该混合装置具有用于至少一种气体7和液体6或悬浮液6’的导入区和用于由至少一种气体7和液体6或悬浮液6’构成的气液混合物8的输出区1a。至少一个在此为了清楚起见未示出的气体调节阀前接于供气嘴2，该气体调节阀用于计量要输送给液体6的至少一种气体7的气体量。混合装置3连接在供气嘴2上。供气嘴2在混合装置3的方向上变窄并且通入其导入区中。混合装置3在导入区还具有用于液体6或悬浮液6’的多个抽吸口4。抽吸口4在此垂直于第一分散喷嘴1的纵向中轴9地布置。在此设计形式中，混合装置3从供气嘴2开始依次分为：混合腔3a，该混合腔包括导入区；具有混合管输出口5的混合管3b；以及还有扩散器3c，该扩散器的扩散器直径从混合管3开始扩大，并且该扩散器包括输出区1a。但混合器3a与混合管3b可以同样一体地设计。作为替代地，也可以将混合管3b和扩散器3c、或将混合器 3a、混合管3b和扩散器3c一体地设计。 [0052] 图2示出了根据图1的分散喷嘴1在供气嘴2区域中的放大剖面图。与图1相同的符号标注代表与之相同的元件。在这里，供气嘴2包括内壁，该内壁相对于第一分散喷嘴1的纵向中轴9以4°的角α取向。供气嘴2的气体输出口2a的直径DG与混合装置3在导入区的内径DM、这里同时是混合腔3a的内径的比例为大约1：3至1：5。 [0053] 在这里，混合管3b的混合管导入口的直径DMR与混合管3b的长度LMR的比例为大约1：5。 [0054] 图3示出了一种分散喷嘴的工作原理，其中该分散喷嘴具有带有弯曲扩散器3c的混合装置3。与图1相同的符号标注代表与之相同的元件。弯曲扩散器3c使分散喷嘴的尺寸变小，并且在空间狭窄的条件下实现其应用。所形成的气液混合物8被挤压而产生涡旋运动，这种涡流运动导致改善了气体7与液体6或悬浮液6’的分散。 [0055] 图4在侧视图中示出了带有弯曲扩散器3c的第二分散喷嘴1’。与图1和3相同的符号标注代表与之相同的元件。 [0056] 图5在部分纵剖面中示出了一种具有已知结构的浮选机100，其中，只示出了其右半侧剖面。浮选机100包括具有浮选腔102的壳体101，至少一个的用于输送气体7和悬浮液6’的常规分散喷嘴10通入该壳体中。通常，按如这样装配常规的分散喷嘴10，即，使分散喷嘴10的纵轴呈水平取向。壳体101具有圆柱形的壳体部段101a，在其下端处可以选择地布置有加气装置103。 [0057] 在浮选腔102内有带有接管105的泡沫凹槽104，用于排出所产生的泡沫产物。壳体101外壁的上边缘位于泡沫凹槽104的上边缘的上方，由此防止泡沫产物经过壳体101的上边缘溢出。壳体101此外还具有底部排出口106。悬浮液6’例如配有不足够疏水的表面上、或并不与气泡碰撞的颗粒，悬浮液的颗粒和亲水颗粒在底部排出口106的方向上下降并被排出。泡沫产物从浮选腔102到达泡沫凹槽104中，并经由接管105导出，并在必要时被浓缩。 [0058] 根据本发明的分散喷嘴1，1’的装配在此优选地这样进行，即分散喷嘴1，1’的纵向中轴9水平地取向，其中在此仅将气体7经由分散喷嘴引入到浮选腔102内，该气体随着已经处于浮选腔102内的悬浮液6’分散。但是也可以将根据本发明的分散喷嘴1，1’以纵向中轴9相对于水平线的某个角度布置在浮选机100上。 [0059] 借助于可选的、连接在供气部103a上的加气装置103，可选地可以将附加的气体7充入圆柱形壳体部段101a中，从而将其他疏水的颗粒与之连接并上升。在理想的情况下，亲水颗粒主要继续下降，并经由底部排出口106被排出。 [0060] 通过在浮选机100中使用至少一个根据本发明的分散喷嘴1，1’，例如带有弯曲扩散器的分散喷嘴，还可以改善对悬浮液6’和气体7的分散，并由此提高在气泡与需要从悬浮液6’中分离出来的颗粒之间的碰撞几率。因此可以获得提高的分离率和最佳的泡沫产物。混合装置3的弯曲结构总体上节省空间，并因此也最佳地能使用在小直径的浮选腔的内腔中。 [0061] 然而根据本发明的分散喷嘴的应用并不限于一般的浮选机或具有根据图5所示结构的浮选机。根据本发明的分散喷嘴可以使用在其中至少一种气体在液体、尤其是悬浮液中应精细并均匀分布的任何结构或设备的浮选系统中。由此显而易见，根据本发明的分散喷嘴可以不受在浮选机中的优选应用地也用于将气引入对水、废水、过程水等加气。 |
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