用于重力分离器和浮选机的膜喷射器 |
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| 申请号 | CN202280050806.4 | 申请日 | 2022-05-27 | 公开(公告)号 | CN117677443A | 公开(公告)日 | 2024-03-08 |
| 申请人 | FL史密斯公司; | 发明人 | J·帕罗特; T·索克; L·克里斯托祖卢; J·W·李; | ||||
| 摘要 | 一种分离器装置(100)包括分离室(107)，该分离室在其下端由流化 流体 面板(111)限定。分离室(107)通过浆料入口(102)接收进入的浆料(113)。该分离器装置的特征在于，用于供应预剪切充气流化流体的装置(122)设置在流化流体面板(111)上方。用于供应预剪切充气流化流体的装置(122)包括新型喷射器(119),该喷射器包括柔性穿孔膜，该膜配置成补充剪切预剪切充气流化流体并在整个分离室(107)中均匀分布微泡(129)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种分离器装置(100)，包括： |
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| 说明书全文 | 用于重力分离器和浮选机的膜喷射器技术领域[0001] 本发明的实施例涉及对重力分离和浮选机的改进，特别是“无转子”重力和流化床辅助浮选设备。具体而言，本发明的实施例涉及独特的柔性穿孔膜喷射器，用于优化流化床内的气泡尺寸分布和/或促进周期性喷射器净化。实施例可以进一步包括涉及充气流化流体的双剪切的方法。 背景技术[0002] 此处对背景技术的引用不应被解释为承认这种技术构成了本领域的公知常识。 [0004] 现在转到图1‑3，这种传统的分离器装置1可以包括由罐壁3限定的竖直定向的分离室7。分离室7可以在其上区域经由浆料入口2被供给进入的浆料13。分离室7可在其下端由流化流体面板11限定，流化流体面板11可以设置有开口10(例如穿孔、狭槽、孔口或喷嘴)。进入的流化流体12可以由流化流体入口4接收，并且随后被输送到由流化流体面板11限定在其上端的下流化流体分配室8。流化流体面板11将流化流体分配室8与分离室分开，使得其中的开口10允许流化流体从流化流体分配室8向上通过面板11并进入分离室7。因此，两个室7、8彼此流体连通，其中防止或阻止分离室7内的内容物回流到下流化流体分配室8中。 [0005] 进入的浆料13内的固体通过重力分离，其中较细或密度较低的颗粒通过越过堰16(作为溢流15)在装置1的上部排出，并进入收集流槽17。较粗或较密的颗粒不能在分离室7内向上移动，最终通过穿过流化流体面板11的中心开口的下出口9排出。较粗或较密的颗粒穿过/经过流化流体分配室8，并从装置1的底部排出(作为底流14)。 [0006] 上分离室6可以设置在堰16和分离室7之间，并且该上分离室6可以包括多个薄片或间隔开的(例如平行的)倾斜板5以改善分离。通过调节进入的浆料13和流化流体12的流量，可以针对特定的过程优化分离。 [0007] 除了分类之外或代替之，可设计类似的装置用于浮选。示例可以在WO2020152651A1中看到，其中进入的流化流体12在穿过流化流体面板11并进入分离室7之前在流化流体分配室8内充气。分离室7内的气泡与疏水颗粒结合并向上移动，在那里它们最终作为泡沫溢流15到达收集流槽17。亲水颗粒不能与分离室7内的气泡结合，最终作为底流14到达下出口9。 [0008] 这种装置的问题是，流化流体面板11中的开口10(例如延伸穿过面板11的孔口)可能堵塞和/或可能不足以在分离室7内提供受控的气泡尺寸分布、均匀的气泡区域或精细的气泡尺寸调节。提供给流化流体面板11的包括大量喷嘴或喷射器的开口10会显著增加制造成本以及制造和维修的总时间。提供给流化流体面板11的喷嘴和喷射器也会随着时间的推移而堵塞，并且在不移除的情况下可能难以净化。 [0009] 本发明的实施例旨在通过结合低成本的柔性穿孔膜结构来改进现有的重力分离装置和流化床辅助(即“无转子”)浮选机，所述柔性穿孔膜结构协同工作以提供更均匀的气泡尺寸分布、更均匀的充气流化流体的引入和提高的回收率。由于它们的弯曲能力，开口可以配置成暂时弹性膨胀，从而有助于去除颗粒堵塞物。 发明内容[0010] 本发明的实施例的目的是提供一种改进的重力分离、重力辅助分类或重力辅助浮选设备，其克服或改善了上述的一个或多个缺点或问题，或者至少提供了对相关传统设备的有用替代。 [0011] 本发明的一些实施例的目的可包括提供一种改进的分离器装置100，其在其分离室107内呈现更精细的气泡尺寸，以提高分离器装置100的效率、回收和/或操作性能，但不限于此。 [0012] 本发明的一些实施例的另一个目的可以包括提供一种改进的分离器装置100，其不易于堵塞用于将充气流化流体分配到分离室107的开口11，但不限于此。 [0013] 本发明的一些实施例的另一个目的可以包括提供一种改进的分离器装置100，该分离器装置100具有充气流化流体分配装置，用于向其分离室107提供充气流化流体，该分离室107包括柔性穿孔膜元件，该柔性穿孔膜元件膨胀成膨胀以清除其中的开口或穿孔的阻塞，但不限于此。 [0014] 本发明的一些实施例的另一个目的可以包括提供一种改进的分离器装置100，其能够在充气流化流体被引入其分离室107之前对充气流化流体进行双剪切，以便提供受控的较小气泡尺寸和更紧密的气泡尺寸分布，但不限于此。 [0015] 本发明的一些实施例的另一个目的可以包括提供一种改进的分离器装置100，其在分离室107的下和/或中心区域附近提供更均匀的气体/液体混合物分布，但不限于此。 [0016] 本发明的一些实施例的又一个目的可以包括提供一种改进的分离器装置100，该分离器装置100通过提供柔性穿孔膜喷射器而允许周期性地净化和/或清洁堵塞的孔；其中周期性地，柔性穿孔膜后面的充气流化流体的压力可以暂时增加，以引起柔性膜表面区域的暂时弹性变形、挠曲和/或膨胀，从而暂时增加延伸穿过柔性膜的穿孔或开口的尺寸或最小宽度。这样，在增加的压力下，充气流化流体可以穿过临时增加尺寸的穿孔或开口，以帮助从进入的浆料13中去除颗粒，这些颗粒可能在分离器装置100的操作期间堵塞了穿孔或开口。 [0017] 本发明的一些实施例的另一个目的可以包括提供一种改进的分离器装置100，该分离器装置100向其分离室7提供充气流化流体，其制造和维修更容易且更便宜，但不限于此。 [0018] 应当理解，不是每个实施例都可以配置成获得上述目的中的每一个。然而，特定实施例可以证明实现或满足至少一个或多个上述目标的能力。 [0019] 从下面的描述中，本发明的其他优选目的将变得显而易见。 [0020] 根据本发明的实施例，公开了分离器装置100。分离器装置100可用于重力分离、通过尺寸和/或密度对颗粒进行分类和/或通过疏水性对颗粒进行分离(例如浮选分离或粗颗粒浮选)。分离器装置100可被供给包含待分离颗粒的进入浆料13(例如借助重力辅助分类或通过矿物学的浮选)。 [0021] 根据实施例的分离器装置(100)可以包括分离室(107)。分离室(107)可以在其下端由流化流体面板(111)限定。分离室(107)还可以在其侧面由罐壁(103)限定(即界定)。 [0022] 下出口(109)可以设置在分离器装置(100)的下端。下出口(109)可以向下延伸穿过下流化流体面板(111)的中心区域。 [0023] 流槽(117)可以设置在分离器装置(100)的上端。分离器装置(100)可以进一步包括用于将进入的浆料(113)接收到分离室(107)中的浆料入口(102)。 [0024] 分离器装置(100)的特征在于，用于供应预剪切充气流化流体的装置(122)可以设置在流化流体面板(111)上方。用于供应预剪切充气流化流体的装置(122)可以包括喷射器(119)，特别是包括柔性穿孔膜结构的喷射器。 [0025] 在一些实施例中，喷射器(119)可以配置为以下中的一个：直管、弯管、盘管、盘、圆盘、面板和板，但不限于此。 [0026] 在一些实施例中，喷射器(119)可以包括两端。在一些实施例中，可以在喷射器(119)的一端(例如第一近端)向其进供给剪切充气流化流体，但不限于此。在一些实施例中，喷射器(119)可以在其两端(例如第一近端和第二远端)都供给预剪切充气流化流体，但不限于此。 [0028] 在一些实施例中，多个喷射器(119)中的每个可以具有不同的尺寸或形状，但不限于此。在一些实施例中，多个喷射器(119)中的每个可以相对于分离器(100)装置的一个或多个部件在空间上不同地定向，但不限于此。 [0029] 在一些实施例中，喷射器(119)(或多个喷射器)可以水平布置，但不限于此。在一些实施例中，喷射器(119)(或多个喷射器)可以是倾斜的，以便跟随流化流体面板(111)的角度，但不限于此。 [0030] 在一些实施例中，预剪切充气流化流体可以通过将流化流体(112)与气体(118)结合并且然后随后将其混合物通过流化流体(112)和气体(118)结合处下游的剪切装置(126)来生产。 [0032] 可以提供、宣传、出售、售卖、制造、进口、出口和/或运输用于根据以上描述的分离器装置100的喷射器119，但不限于此。 [0033] 还公开了一种用于分离进入的浆料(113)内的颗粒的方法。如图16所示，该方法可以包括提供上述分离器装置(100)的步骤。该方法可以包括将气体(118)与流化流体(112)结合的步骤。该方法可以包括例如使用剪切装置(126)第一次剪切结合的气体(118)和流化流体(112)以产生第一剪切充气流体的步骤。该方法可以包括使第一剪切充气流体通过喷射器(119)的步骤。该方法可以包括通过延伸穿过喷射器(119)的柔性穿孔膜的开口或穿孔第二次剪切第一剪切充气流体以产生二次剪切充气流体的步骤。该方法可以包括将两次剪切充气流体中的细小气泡均匀分布到分离器装置(100)的分离室(107)中或整个分离室(107)中的步骤。该方法可包括基于颗粒的尺寸、密度、疏水性或矿物成分在分离室(107)内分离颗粒的步骤(例如使用上述微小气泡)。该方法可以包括经由流槽(117)和下出口(109)移除分离的颗粒的步骤。 [0034] 在一些实施例中，该方法可以包括间歇地或周期性地提高提供给喷射器(119)的第一剪切充气流体的压力的步骤。该步骤可以有利地用于周期性净化柔性穿孔膜结构的开口或穿孔内的堵塞或闭塞，但不限于此。提供给喷射器(119)的第一剪切充气流体的流量也可以暂时增加，以提供净化循环功能，但不限于此。在一些实施例中，该方法可以包括借助于提高喷射器(119)的压力和/或流量来膨胀或弯曲柔性穿孔膜的部分，但不限于此。 [0035] 该方法可以包括允许延伸穿过喷射器(119)的柔性穿孔膜的开口或穿孔暂时膨胀(即通过弹性变形)的步骤，从而允许提供给喷射器(119)的第一剪切充气流体以提高的速度和/或能量穿过，但不限于此。该方法可以包括借助于提高的速度和/或能量，和/或借助于延伸穿过喷射器(119)的柔性穿孔膜的开口或穿孔的膨胀，从延伸穿过喷射器(119)的柔性穿孔膜的开口或穿孔清除障碍物或移走一个或多个颗粒的步骤。在净化之后，提供给喷射器(119)的第一剪切充气流体的压力(和/或流量)可以降低到正常操作条件，其中柔性穿孔膜结构返回到其中具有较小开口和/或穿孔的正常构型。 [0037] 仅作为示例，下面将参照附图更全面地描述本发明的优选实施例。从附图中可以理解，为了清楚和/或更好地可视化和理解本发明，图1‑16中的一些可以有意省略特征或隐藏部件。此外，为了清楚起见，在特定附图中有多个相似特征的情况下，只有一个特征可以用附图标记来标记。 [0038] 图1是传统分离器装置1的侧视剖面示意图。 [0039] 图2是示出了根据现有技术的另一种市场上可买到的分离器装置1的立体示意图。 [0040] 图3是图2所示的分离器装置1的侧剖视图。 [0041] 图4示出了根据本发明一实施例的充气流化流体分配装置的示意性侧视图，但不限于此。所示的实施例包括使用由柔性穿孔膜构成的单个管或管道，该柔性穿孔膜盘绕并放置在限定分离室107底部的可选穿孔的面板111上方或固定至其。单个管或管道的两端都可以供给充气流化流体。单个管或管道的每一端可以包括其自己的充气流化流体源。每个充气流化流体源可以包括其自己的装置122，用于将气体和液体以预定比例结合在一起，并预剪切混合物(例如通过静态在线混合器)。 [0042] 图5示出了根据本发明的图4所示实施例的替代实施例的充气流化流体分配装置的示意性侧视图，其中单个管或管道的两端可以从相同(或单个)源供给充气流化流体。充气流化流体源可以包括用于将气体和液体以预定比例结合在一起并预剪切混合物(例如通过静态在线混合器)的装置122。一次剪切混合物可被分开并输送到单个管或管道的每一端。 [0043] 图6示出了根据本发明又一实施例的充气流化流体分配装置的示意性侧视图，但不限于此。所示实施例包括使用多个嵌套管或管道—每个由柔性穿孔膜构成，该柔性穿孔膜是弯曲的并放置在可选穿孔的面板111上方或固定至其，该面板111限定分离室107的底部和/或流化流体分配室8的顶部。每个管或管道的一端可以包括封闭的自由端，每个管或管道的另一端可以包括开放的自由端，该自由端被供给充气流化流体。每个自由开口端可以包括其自己的充气流化流体源。每个充气流化流体源可以包括其自己的装置122，用于将气体和液体以预定比例结合在一起，并预剪切混合物(例如通过静态在线混合器)。多个嵌套管或管道可在下分离室107内布置、定向和/或配置成使得它们可在分离室107内提供均匀的气泡分布，而几乎没有或没有热点、死区或没有气泡或起泡混合物的体积区域。 [0044] 图7描绘了类似于图6所示的实施例，其中多个嵌套管或导管的每一端可包括自由开口端，该自由开口端被供给充气流化流体。如图所示，每个自由开口端可被供给不同的预剪切充气流化流体源。 [0045] 图8和9描绘了另一实施例，其中多个圆盘或盘可以固定到可选穿孔的面板111，该面板111限定分离室107底部和/或流化流体分配室8顶部。每个圆盘或盘可以包括具有开口/穿孔的上柔性穿孔膜结构，并且可以配置为接收流化流体和气体(例如空气)的预剪切充气混合物。当预剪切充气流化流体在压力下进入圆盘或盘时，当它在进入分离室107之前通过柔性穿孔膜结构时再次被剪切。多个圆盘或盘可以在下分离室107内布置、定向和/或配置，使得它们在分离室107内提供均匀的气泡分布，几乎没有或没有热点、死区或者没有气泡或起泡混合物的体积区域。如图所示，圆盘或盘可以共享预剪切充气流化流体源。然而，虽然未示出，但应该理解，每个圆盘或盘可以由它自己的预剪切充气流化流体源供料，类似于图6中描绘的实施例。 [0046] 图10和11描绘了另一实施例，其中面板或板可以固定到可选穿孔的面板111的每个节段，该面板限定分离室107底部和/或流化流体分配室8顶部。每个面板或板可以包括上柔性穿孔膜结构，并且可以配置成接收流化流体和气体(例如空气)的预剪切充气混合物。当预剪切充气流化流体在压力下进入面板或板时，当它在进入分离室107之前通过它们的柔性穿孔膜结构时再次被剪切。多个面板或板可以布置、定向和/或配置在下分离室107内，使得它们在分离室107内提供均匀的气泡分布，几乎没有或没有热点、死区或者没有气泡或多泡混合物的体积区域。如图所示，每个面板或板可以具有其自己的预剪切充气流化流体源。然而，虽然未示出，但应该理解，类似于图8和9所示的实施例，多个面板或板可以从共享的源接收预剪切充气流化流体。 [0047] 图12是替代实施例，示出可以在分离器装置100的分离室107内提供多个直柔性穿孔膜喷射器管。管可以在其远端封闭。远端可以包括用于限定管的其他表面的相同柔性穿孔膜材料，或者它们可以覆盖有非穿孔材料。每个管可被供给单独和独立的预剪切充气流化流体源，或者如图所示，可以共享共同的预剪切充气流化流体源。圆形歧管可以在外部围绕分离室107，并将预剪切充气流化流体供给到每个直柔性穿孔膜喷射器管。如图所示，喷射器管可以倾斜以遵循可选穿孔的面板111的角度(例如倾斜的截头圆锥形表面角度)，该面板111限定分离室107底部和/或流化流体分配室8顶部。此外，如图所示，相邻管的长度可以变化或交替，以在分离室107内提供最大的气泡均匀性。在这点上，管的尺寸、形状、构造和/或定向优选为在分离室107内提供均匀的气泡分布，几乎没有或没有热点、死区或者没有气泡或气泡混合物的体积区域。限定分离室107的外边界的罐壁103可以设置有用于抽出或插入管的装置，用于周期性维修，但不限于此。 [0048] 图13示出了图12的替代实施例，其中管可以定向成径向向内延伸到分离室107的下区域中，而不倾斜成遵循限定分离室107底部和/或流化流体分配室8顶部的可选穿孔板111的角度。例如，配置为管的膜喷射器119可以相对于罐壁103大致水平和/或横向或垂直延伸。虽然未示出，但也可以预期，图12和13中所示的实施例可以组合起来，以具有上水平设置的一组管(如图13所示)和下倾斜的一组管(如图12所示)，从而在分离室107的下区域内限定多个起泡区。还可以设想，如图12和14所示，图3所示的管可以具有交替的形状和/或尺寸，但不限于此。 [0049] 图14示意性地示出了图12的俯视剖面图，示出了相邻管如何可以包括不同的长度(例如以预定的交替方式)以最大化覆盖率和/或在分离室107内提供最佳的气泡分布均匀性。因此，不同于图4‑7的嵌套或盘绕构造，或者图8‑11的圆盘或面板构造，通过穿过罐壁103径向向外抽出，管可以更容易地从分离室107中抽出，同时仍提供柔性穿孔膜喷射器的构造，其在分离室107内提供均匀的气泡分布，具有很少或没有热点、死区或者没有气泡或起泡混合物的体积区域。如图所示，一个或多个(即多个)预剪切充气流化流体源可用于供给外部环形歧管，该外部环形歧管又供给设置在分离室107内的多个管。 [0050] 图15示意性地示出了如何在分离室107内提供柔性穿孔膜喷射器管119并将其固定至罐壁103的一个非限制性示例。喷射器供给装置130可以通过相应的第一入口131和第二入口132独立地接收气体(例如加压空气)和流化流体的供给。结合的液体/气体混合物可以通过集成设置在喷射器供给装置130内的剪切装置126(例如在线静态混合器、空化管或其他剪切装置)。喷射器供给装置可以安装(例如通过螺纹、螺栓凸缘或其他已知的机械连接装置128)到限定分离室107的外边界的罐壁103。所示的是NPT型螺纹，其由罐壁103内的互补NPT型凹螺纹接收。在剪切装置126的下游并且与喷射器供给装置130流体连通，可以提供柔性穿孔膜喷射器管119，其中喷射器管延伸到分离室107中。如图所示，喷射器管可以包括自由端，并且可以延伸到分离室107中，使得其自由端位于分离室107的中心区域附近或邻近，如图所示。然而，设想(虽然未示出)，喷射器管可以延伸穿过分离室107的整个直径。此外，尽管未示出，但喷射器管可具有两个开口端，每个开口端由安装在罐壁103上的各自并置或直径相对布置的喷射器供给装置供给，但不限于此。为了取出喷射器管119，喷射器供给装置130从罐壁103脱离或移除，并且喷射器管119被拉动穿过通过罐壁103的开口。 [0051] 图16示出了一种可以根据本发明的优选实施例实施的方法。该方法的独特之处在于涉及使用柔性穿孔膜结构将充气流化流体输送至分离室107。此外，该方法可被认为是独特的，因为它可以包括两步剪切过程，其中气体和液体可被结合，然后被第一剪切(例如使用在线静态混合器或其他剪切装置)，然后在压力下通过柔性穿孔膜结构的开口或穿孔供给一次剪切起泡混合物，以在该一次剪切起泡混合物进入分离室107之前对其进行两次剪切。充气流化流体的这种双重剪切在分离室107内产生了更均匀、一致、紧密分布的非常细小的气泡129。 [0052] 图17和18表明，根据一些实施例，上段133、中段134和下段135可以共同形成分离器装置100的罐壁103。中段134优选包括充气段136(如图17所示)。充气插入件136优选具有一个或多个设置在其上的柔性穿孔膜喷射器119。如果/当喷射器119堵塞或需要维修时，它们可被单独移除或更换。可替代地，整个中段134可被移除和替换(例如用另一充气插入件136)。 [0053] 图19示出了安装在充气插入件136上的柔性穿孔膜喷射器119的示例性、非限制性实施例的截面图，例如图17所示的实施例。充气插入件136优选设计成用作分离器装置100中的中段134。所示的柔性穿孔膜喷射器119可用于其他实施例(描绘和未描绘)中，但不限于此。 [0054] 图20是图19所示截面图的等距视图。 [0055] 图21是图19和20中描绘的柔性穿孔膜喷射器119的非剖视图。 [0056] 图22是示出柔性穿孔膜喷射器119可以如何组装到环形主体139的入口凸缘140的分解图。 [0057] 图23提出了交换分离器装置100的中段134的方法。该方法可以包括从分离器装置中移除充气插入件136，并用备用充气插入件136替换它。在这点上，当分离器装置100被快速重新组装和重新试运行时，被移除的充气插入件136可被翻新、清洁或维修。 具体实施方式[0058] 分离器装置100可以包括限定(主)分离室107的罐壁103。配置成将进入的浆料113引入分离室107的浆料入口102可以从罐壁103的上部延伸。在一些实施例中，罐壁103可以由上段133、中段134和下段135的一个或多个部分限定，但不限于此。浆料入口102可以与分离室107流体连通。 [0059] 分离室107的底部可由流化流体面板111界定，如果在分离室107下方向分离器装置100提供可选的流化流体分配室108，则流化流体面板111可被可选地穿孔。流化流体面板111的中心区域可以让位于居中定位的下出口109，该下出口109配置成允许固体穿过流化流体面板111，并且将它们作为底流114从分离器装置100中移除，如图所示。 [0060] 如果流化流体分配室108被提供给分离器装置100(例如在分离室107下方)，则可以提供流化流体入口104来输送其中具有可选的空气或气体118的进入的流化流体112。此外，流化流体面板111可以在其中包括多个可选的开口110(例如穿孔、狭槽、孔口或喷嘴)，以将流化流体112和可选的空气或气体118输送通过流化流体面板111并进入分离室107，但不限于此。 [0061] 上分离室106可以设置在分离室107上方。如图1和3所示，上分离室106可设置有多个间隔开的薄片或倾斜通道，例如一堆大致倾斜的平行板5，但不限于此。 [0062] 根据优选实施例，可以提供包括柔性穿孔膜结构的柔性穿孔膜喷射器119。一个或多个柔性穿孔膜喷射器119可以设置在分离室107内，在流化流体面板111上方，以便在操作期间在分离室107内经济地分布细小气泡。可以提供用于向柔性穿孔膜喷射器119供应预剪切充气流化流体的装置122，使得在操作期间，柔性穿孔膜喷射器119可以在压力下接收预剪切充气流化流体，并且该流体可以穿过喷射器119的柔性穿孔膜结构内的开口或穿孔，从而在接收的充气流化流体进入分离室107之前对其进行两次剪切。 [0063] 换句话说，流化流体112和空气或气体118的充气流化流体混合物的第一剪切可以通过剪切装置126进行，并且离开剪切装置126的第一剪切混合物的第二剪切可以进行，使得第一剪切混合物在其穿过喷射器119的柔性穿孔膜结构内的开口或穿孔时被第二次剪切。 [0064] 空气或气体118可以与进入的流化流体112预混合，然后使用剪切装置126(例如在线静态混合器、空化管、空化喷嘴、混沌混合器等，但不限于此)进行预剪切。从图15可以理解，用于混合流化流体112和空气/气体的装置以及用于剪切它们的装置126可以有利地设置在单个装置中，例如喷射器供给装置130，但不限于此。如图所示，多个喷射器供给装置130可以设置在罐壁103周边周围的外周位置，但不限于此。 [0065] 喷射器供给装置130可以设置有用于接收流化流体112流的第一入口131和用于接收空气或气体118流的第二入口132。流体112和空气或气体118可以在装置130内结合，并通过内部剪切装置126。喷射器供给装置130的一部分可以包括连接装置128，例如具有螺栓孔的螺纹外径或安装凸缘，用于将喷射器供给装置130连接到分离器装置100的罐壁103。喷射器供给装置130优选邻近分离室107的下外部区域设置。内部剪切装置126的下游可以是主供给管线120，其将预剪切充气流化流体输送到以可抽出的直管形式提供的柔性穿孔膜喷射器119。该管可以包括自由端，该自由端在分离室107的区域内保持悬臂和悬挂。喷射器供给装置130可以通过将连接装置128从罐壁103脱离并从分离器装置107中一起横向抽出喷射器供给装置130和柔性穿孔膜喷射器119而从罐壁103移除，但不限于此。 [0066] 预剪切充气流化流体可以从剪切装置126传递到主供给管线120。在一些实施例中，主供给管线120可用于直接向位于分离室107内的柔性穿孔膜喷射器119供给。在一些实施例中，主供给管线120可用于向歧管121供给，歧管121间接供给多个柔性穿孔膜喷射器119。例如，如图9和12‑14所示，歧管121可用于将预剪切充气流化流体分配到多个分支供给管线127。每个分支供给管线127可以在使用时用来供给一个或多个柔性穿孔膜喷射器119。 [0067] 如图所示，可以通过在每个相应的进入的流化流体112源和输入空气或气体118源处提供流量指示变送器(FIT)123和控制阀124来优化输送到柔性穿孔膜喷射器119的预剪切充气流化流体。流量指示变送器123可以测量进入的流化流体112和空气或气体118的相应量，并且可以用于在剪切装置126中混合之前监测和/或控制各自的比率。例如，流量指示变送器123可以向控制阀124发送一个或多个控制信号125，以独立地限制或增加流向剪切装置126的流化流体112或空气/气体118的流量。在这点上，在进入剪切装置126之前，可以根据需要控制或调节流化流体112和空气或气体118的比例。 [0068] 本文公开的独特柔性穿孔膜喷射器119的实施例优选地配置成在分离室107内排放微泡129。由于提供了两次剪切的充气流化流体，气泡尺寸可以针对分离进行优化，并且可以在某些分离中表现出改进的性能，例如通过浮选进行矿物学分类。 [0069] 图16示出了两次剪切空气或气体118和流化流体112的预充气混合物的方法200。方法200可以包括以下步骤201‑210中的一个或多个。可以提供加压气体源，例如压缩空气。 也可以提供加压流化流体源。气体和流化流体可以从独立源接收，例如每个源包括控制阀 124和流量指示变送器123。充气流化流体可以通过结合气体118和流化流体112来形成。充气流化流体然后可以使用剪切装置比如剪切装置126进行第一次剪切(即“预剪切”)，以形成第一剪切充气流体。该流体可被输送到歧管或直接输送到本文所述的一个或多个柔性穿孔膜喷射器119。第一剪切充气流体可以通过柔性穿孔膜喷射器，并且借助于通过每个喷射器119的柔性穿孔膜结构中的开口或穿孔而再次被剪切。因此，流化流体和气体的两次剪切或双重剪切的充气混合物可被输送到分离室107，进而向分离室107的一个或多个下区域提供微泡129的受控且均匀的分布。引入分离室107的所得两次剪切或双重剪切的流化流体和气体的充气混合物可与分离室107内的其他内容物结合，以形成或增强多泡混合物区。为了将分离器装置100用于浮选目的(例如矿物处理回路中的粗颗粒泡沫浮选)，这些微泡129可以与分离室107中的疏水颗粒(所述颗粒源自进入的供给浆料113)接触，并且在分离室107中向上上升。最终，附着在这些微泡129上的疏水颗粒可以在该单元的上端被回收(例如通过流槽117)，例如在通过上分离室106之后。 [0070] 在任何时间点，如果一个或多个喷射器119的柔性穿孔膜结构内的开口或穿孔被分离室107内的颗粒堵塞、阻塞或阻挡，则可以进行间歇或周期性的净化循环，其中可以打开控制阀124以允许其中有更大量的预剪切充气流化流体。可替代地，可以(手动或通过控制系统)启动进入的流化流体112或气体118源到其存储罐的压力的暂时升高。 [0071] 一个或多个喷射器119的柔性穿孔膜结构内的开口或穿孔的堵塞可以通过连续或周期性地监测分离器装置100的出流14、15和/或通过使用流量指示变送器123连续或周期性地监测流量来确定。在出流14、15变化很小或没有变化的情况下，或者出流14、15随着流化流体112或气体118的所需入流增加而减少的情况下，可以推断柔性穿孔膜结构堵塞，并且可以保证增压过压净化循环。 [0072] 由于在此描述的(并在附图中描述的)独特喷射器119优选包括柔性穿孔膜结构，喷射器119的柔性穿孔膜结构中的开口或穿孔的任何堵塞、阻塞或阻挡可以通过提供预剪切充气流化流体的压力或流量的间歇暂时增加来补救。通过增加每个喷射器119的压力或流量，柔性穿孔膜结构可以伸展、膨胀、增加表面积或弹性变形，使得其开口或穿孔可以暂时增加尺寸，并允许预剪切充气流化流体以增加的速度通过它们，以促进可能粘在开口或穿孔内的颗粒的去除。 [0073] 现在转到图17和18，分离器装置100的罐壁103可以至少部分地由中段134以及上段133和下段135中的至少一个来限定。如图所示，上段133、中段134和下段135可以共同形成罐壁103，但不限于此。如图所示，中段14可以位于上段133和下段135之间。中段134可优选包括充气插入件136，如图17所示。充气插入件136可包括多个柔性穿孔膜喷射器119，例如图17所示的径向延伸的管状喷射器。应当理解，可以采用基本平坦、基本平面、基本盘形、环形或螺旋形的喷射器119(例如类似于图4‑11中所示的喷射器)。如图所示，喷射器119可以从环形主体139向内延伸。环形主体139可以包括上和/或下凸缘138，凸缘138包括用于接收穿过其中的紧固件137的孔147。 [0074] 图17所示的一个或多个充气插入件136可被引入图18所示的上段133和下段135之间，并固定至其(例如通过穿过相应凸缘138的孔147的螺栓、螺母或等效紧固件137)以用作分离器装置100的中段134。可以提供分离器装置100“系统”,其中该系统包括上段133、下段135和一个(或多个)充气插入件136，充气插入件136固定在上段133和下段135之间，并共同用作系统内分离器装置100的中段134部分。如果多个充气插入件136用作中段134，它们可以包括相似或不同配置的喷射器119，但不限于此。 [0075] 分离器装置100系统还可以包括一个或多个“备份”、“备用”或“替换”充气插入件136，这些充气插入件可被保留用于备用、将来的安装和/或用于维护分离器装置100的中段 134的备件。 [0076] 如果/当系统的分离器装置100经历一个或多个安装的充气插入件136的柔性穿孔膜喷射器119的结垢时，中段134可以从上节段133和下节段135拆卸/分离(例如通过在凸缘138处松开螺栓)，并且可以从分离器装置100移除。该系统的一个或多个备份、备用或替换充气插入件136然后可被安装和固定在上段133和下段135之间(例如通过在相应凸缘138处拧紧螺栓137)，并且用作分离器装置100的新的中段134。在这点上，当分离器装置100运行时，被移除的充气节段136可被维修、清洁和/或使它们的柔性穿孔膜喷射器119被移除并用新的柔性穿孔膜喷射器119替换。因此，分离器装置100系统可构造成减少分离器装置100的停机时间，并最小化与长时间不运行相关的运行费用(OPEX)。通过提供一个或多个备份、备用或替换充气插入件136，分离器装置100的中段134可以快速和方便的方式容易地换入和换出分离器装置100，并使分离器装置100能够在短时间量内恢复运行。 [0077] 从图17中可以看出，可选的捕集装置148，例如网结构、笼结构、网状结构、格栅结构、栅格结构等，可以设置在喷射器119下方和/或可以延伸穿过充气插入件136的环形主体139的部分或全部。收集装置148可被设计和/或配置成允许流体穿过它，但捕获喷射器119的任何掉落或损坏的部件。在这点上，当用作分离器装置100的可移除的中段134时，充气插入件136可以与可能已被收集装置148捕获的任何碎片一起从上段133和/或下段135移除。 [0078] 图19示出了安装在示例性充气插入件136(例如图17所示的那个)上的柔性穿孔膜喷射器119的示例性非限制性实施例的截面图。充气插入件136优选设计成用作分离器装置100中的中段134(例如以类似于上文所述的方式)。所示的柔性穿孔膜喷射器119可用于其他实施例中，但不限于此。 [0079] 在所示的特定实施例中，柔性穿孔膜喷射器119可包括细长管状柔性穿孔膜结构，其形成设计成接收气态液体的室或腔。气态液体可以通过将液态流体112与气态流体118混合来形成(例如以图4‑7、9、11、14和15所示出的任何方式，但不限于此)。 [0080] 管状柔性穿孔膜结构可包括用于接收管道连接器143的第一螺纹端142的接收部分141，但不限于此。接收部分141可包括用于与管连接器143的第一螺纹端142螺纹接合的螺纹表面，但不限于此。螺纹接合可以包括传统的NPT型配件，但不限于此。 [0081] 管连接器143的第二螺纹端146可以螺纹接合端盖145的管状主体部分145a。端盖145可以包括凸缘部分145b，其与管状主体部分145a整体连接和/或支撑管状主体部分 145a，如图所示。包括管状部分140a和凸缘部分140b的入口凸缘140可以从充气插入件136的环形主体139延伸。管状部分140a可以永久地或可拆卸地固定到主体139。例如，入口凸缘 140的管状部分140a可以焊接或拧入环形主体139的开口149中(这在图22中看得最清楚)。 [0082] 柔性穿孔膜喷射器119可以通过将它插入穿过环形主体139的入口凸缘145和开口149而安装在充气插入件136内。在插入喷射器119之前，可选的垫圈144可以放置在入口凸缘的凸缘部分140b上。然后，端盖145的凸缘部分145b可以通过对准延伸穿过凸缘部分 140b、145d的一个或多个相应的通孔145d，并穿过一个或多个通孔145d插入紧固件而固定到入口凸缘140的凸缘部分140b上。紧固件(为清楚起见未示出)优选为螺栓，并且可以传统方式固定，例如通过将螺母拧到每个螺栓的螺纹远端。垫圈(包括锁定型)可以与紧固件一起使用，但不限于此。也可以使用包括自锁螺母的紧固件，但不限于此。 [0083] 如图所示，端盖145可以包括气态液体入口软管连接部分145c。气态液体入口软管连接部分145c可以包括螺纹特征或快速连接液压联接器，但不限于此。气态液体入口软管连接部分145c可以限定在端盖145的凸缘部分145b中，或者可以形成在管状主体部分145a的端部附近。如图所示，气态液体入口软管连接部分145c可以限定在端盖的管状主体部分145a内，尽管它可以限定在其外表面上。如图所示，管状主体部分145a可以延伸超过端盖 145的凸缘部分145b，以提供液压连接器和/或液压连接表面的一部分，但不限于此。 [0084] 图20是图19所示截面图的等轴视图。图21是图19和20中描绘的柔性穿孔膜喷射器119的非剖视图。图22是示出柔性穿孔膜喷射器119可以如何组装到环形体139的入口凸缘 140的分解图。提供这些图是为了更好地理解图17和19所示的喷射器119实施例。 [0085] 图23提出了换出分离器装置100的中段134的方法300，以减少分离器装置100的操作停机时间。中段134优选为充气插入件136，如图17所示。方法300可以包括如图所示的一个或多个步骤301‑308。例如，暂时停止使用301分离器装置100的方法。分离器装置的中段134可以从分离器装置100的上段133和/或下段135分离或拆卸。中段134然后可以从分离器装置100移除302。可以提供303第二中段134，并且该第二中段134可以用于替换被移除的中段134。第二中段134可以固定304到分离器装置100的上段133和/或下段135。分离器装置 100可以在安装了第二中段134的情况下重新投入使用和/或重新投入维护操作305。当分离器装置100运行时，被移除的中段134可被翻新306，或者新的中段134可被订购以备用。例如，被移除的中段134的柔性穿孔膜喷射器119可被清洁、用新的喷射器替换或者以其他方式被维护并作为第二中段134保持备用，以供将来在分离器装置100中使用。必要时，可以重复308上述步骤301‑307中的任何一个或多个。 [0087] 这里使用的术语“上段”、“中段”和“下段”可以分别与术语“上节段”、“中节段”和“下节段”互换使用，但不限于此。应该理解的是，在这里使用时，中段134可以与“第二中节段”、“第二中段”或“充气插入件136”同义或互换使用。申请人选择了术语“充气插入件”，但应该理解，该术语可以与其他术语互换使用，例如“充气装置”、“充气段”、“充气节段”、“充气插入件”、“充气盘”、“充气环”、“分离器装置的充气部分”等，但不限于此。相信本领域的技术人员将理解和预期其他术语和词典编纂能够充分代表所公开的特征。 [0088] 这里使用的术语“气态液体”和“第二剪切充气流体”可以互换使用，但不限于此。应当理解，在图17‑22中描述和描绘的喷射器119可以配置成经由主供给管线120或歧管121接收单次或两次剪切的流化流体，但不限于此。任何比例的气态流体118和液态流体112的组合可被提供给这里描述或描绘的任何一个喷射器119。还可以预见的是，只有液态流体 112或气态流体118可被提供给本文描述或描绘的一个或多个喷射器119。进一步设想，对于在分离器装置100内使用多个喷射器119的实施例，一个或一些喷射器可以接收不同的气/液比。进一步设想分离器装置100内的一个或一些喷射器119可以接收一种类型的流体(例如气体118)，而另一个(些)喷射器119可以接收另一种类型的流体(例如液体112)，但不限于此。此外，进一步设想，对于在分离器装置100内使用多个喷射器119的实施例，一个或一些喷射器可以接收“一次剪切”的气体/液体组合，并且分离器装置100内的一个或多个其他喷射器119可以接收“两次剪切”的气体/液体组合，但不限于此。 [0089] 这里使用的术语“穿孔的”或“穿孔”可以广义地解释为具有气体和/或液体可以通过的通道的膜。因此，在此使用的“穿孔”膜可以包括具有一个或多个宽度基本为零的狭缝、一个或多个具有最小可辨别宽度的狭槽、一个或多个直径基本为零的针孔或针刺、一个或多个具有最小可辨别宽度的针孔或针刺、基本对称的小开口(例如孔)、一个或多个细长小开口等的薄片(优选柔性的),但不限于此。例如，在一些优选实施例中，～1mm间隔的狭缝(±0.5mm)可以优选均匀分布的图案应用于膜，当膜处于松弛、无应力和/或非弯曲状态时，狭缝形成为基本没有可辨别的宽度。在一些优选实施例中，每平方英寸膜上可以设置约100个这样的狭缝或“穿孔”,但不限于此。预计可以提供更多或更少数量的穿孔(例如每平方英寸1个穿孔到每平方英寸150个穿孔，例如每平方英寸50‑150个穿孔)。膜的材料机械性能(例如弹性模量、弹性等)可以最终确定每平方英寸膜实际上可以提供的最大穿孔数，而不会由于穿孔附近的撕裂而导致膜破裂。 [0090] 在一些实施例中，膜中的穿孔可包括以下一种或多种的组合，但不限于：狭缝、针孔、针刺、对称开口、细长开口。穿孔可以任何实际的变化、数量、组合或图案提供，但优选地相对于彼此间隔和/或交错，并且均匀地分布在膜的表面区域上。在一些实施例中，一个或多个狭缝、针孔、针刺、对称开口和/或细长开口可以在无应力膜状态下看起来是闭合的，或者以其他方式形成常闭的孔(例如当喷射器处于未加压状态时)；其中在向喷射器施加压力或流体流动力时，相同的一个或多个穿孔可以稍微打开，以限定能够允许诸如气体和/或液体的流体通过或流动通过膜的孔口，但不限于此。在这点上，本文所述的柔性穿孔膜喷射器可配置用于(或固有地包括用于)“防回流”的装置，其中流体能够从喷射器内部通过多孔柔性膜结构(经由穿孔)并最终到达围绕喷射器外表面部分的区域，但是其中如果喷射器减压或膜松弛，固体不一定能够进入。通过最小化一个或多个穿孔的开孔面积，阻止或基本抑制了固体回流到柔性穿孔膜喷射器中。 [0091] 示例 [0092] 为了测试防回流能力，将所述类型的柔性穿孔膜喷射器放入封闭管道(室)中，喷射器入口对大气开放(例如因此在测试的所有部分中，柔性穿孔膜喷射器的内部保持在“大气压力”下)。然后将浆料加入到围绕柔性穿孔膜喷射器的封闭管道(室)中，以便用浆料包围喷射器的外表面并对其加压。从外部作用于喷射器表面部分的管道(室)中的压力开始为20psig，然后在连续的时间间隔内增加5psig。在每个连续的浆料压力增加的时间间隔，封闭的管道(室)保持5分钟。由于小穿孔的性质和配置(即封闭的～1mm狭缝)，在显著的 60psig压力水平下，浆料中的水仅开始通过柔性穿孔膜泄漏，并通过穿孔进入喷射器主体。 然而，在该压力下，没有发现喷射器主体内存在可辨别的固体。在管道(室)中达到最大值 60psig后，测试停止。因此，本发明人已经得出结论，在浮选槽内操作期间(例如在中断、泵故障或维护周期期间)，如果内部喷射器供给压力显著下降，将需要浮选槽内的大压头开始污染本文所述的柔性穿孔膜喷射器的内部。因此，所公开的柔性穿孔膜结构的设计和构造可以展示合适的防回流性能特征。 [0093] 在一些实施例中，限定本文公开的喷射器的膜结构中的“穿孔”的一个或多个狭缝、针孔、针刺、对称开口和/或细长开口可被选择为具有1纳米至3毫米或更大的最大开口尺寸宽度。为了保持精细的气泡尺寸分布和最佳的浮选特性，发明人已经确定穿孔(例如“狭缝”)的最大开口尺寸宽度应该最佳地保持在约2毫米或以下，但不限于此。 [0094] 这里使用的术语“膜”可以包括许多不同的材料，包括但不限于EPDM橡胶、硅橡胶、热塑性橡胶、树胶橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶等。本文提到的柔性穿孔膜的厚度可以变化，但优选大于1/16英寸(例如约1/8英寸到1/4英寸)，但不限于此。 [0095] 本发明的上述描述是为了向相关领域的普通技术人员进行描述的目的而提供的。这并不旨在穷举或将本发明限于单个公开的实施例。如上所述，根据上述教导，对于本领域技术人员来说，本发明的许多替换和变化将是显而易见的。因此，虽然已经具体讨论了一些替代实施例，但其他实施例将是显而易见的，或者本领域普通技术人员可以相对容易地开发出其他实施例。本发明旨在包含这里已经讨论的本发明的所有替代、修改和变化，以及可能明显落入上述发明的精神和范围内的其他实施例。 [0096] 在本说明书中，术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”、“设置有”或类似术语旨在表示非排他性的包含，使得包括一系列元素的方法、系统或设备不一定只包括那些元素，还可以包括未列出的其他元素。例如，这里描述的用于分类目的的分离器装置100可以包括或不包括可以在这里描述的用于浮选目的的分离器装置100上找到的某些特征或元件。 [0097] 附图标记列表 [0098] 1分离器装置(现有技术) [0099] 2 浆料入口 [0100] 3 罐壁 [0101] 4 流化流体入口 [0102] 5薄片或间隔开的(例如平行的)倾斜板 [0103] 6上分离室 [0104] 7分离室(主) [0105] 8 流化流体分配室 [0106] 9 下出口 [0107] 10开口(例如穿孔、狭槽、孔口或喷嘴)。 [0108] 11 流化流体面板 [0109] 12 进入的流化流体 [0110] 13 进入的浆料 [0111] 14 底流 [0112] 15 溢流 [0113] 16 堰 [0114] 17 流槽 [0115] 100分离器装置(本发明) [0116] 102 浆料入口 [0117] 103 罐壁 [0118] 104 流化流体入口 [0119] 106 上分离室 [0120] 107分离室(主) [0121] 108 可选流化流体分配室 [0122] 109 下出口 [0123] 110可选开口(例如穿孔、狭槽、孔口或喷嘴)。 [0124] 111流化流体面板112进入的流化流体(例如诸如处理水的液体)113 进入的浆料[0125] 114 底流 [0126] 118 空气或气体 [0127] (118)可选空气或气体 [0128] 119 柔性穿孔膜喷射器 [0129] 120 主供给管线 [0130] 121 歧管 [0131] 122用于供应预剪切充气流化流体的装置123流量指示变送器(FIT) [0132] 124 控制阀 [0133] 125 控制信号 [0134] 126剪切装置(例如在线静态混合器、空化管、空化喷嘴、混沌混合器) [0135] 127 分支供给管线 [0136] 128 连接方式 [0137] 129 微气泡 [0138] 130 喷射器供给装置 [0139] 131 第一入口 [0140] 132 第二入口 [0141] 133 上段 [0142] 134 中段 [0143] 135 下段 [0144] 136 充气插入件 [0145] 137螺栓、螺母和/或等效紧固件 [0146] 138 凸缘 [0147] 139 环形主体 [0148] 140 入口凸缘 [0149] 140a 管状部分 [0150] 140a 凸缘部分 [0151] 141 接收部分 [0152] 142 第一螺纹端 [0153] 143 管道连接器 [0154] 144 垫圈 [0155] 145 端盖 [0156] 145a 管状主体部分 [0157] 145b 凸缘部分 [0158] 145c气态液体入口软管连接部分 [0159] 145d 通过开口 [0160] 146 第二螺纹端 [0161] 147 孔 [0162] 148捕集(和/或喷射器支持)装置 [0163] 149 开口 [0164] 200 方法 [0165] 201‑210 方法步骤 [0166] 300 方法 [0167] 301‑308 方法步骤 |
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