一种涡流矿化-静态分离浮选装置及浮选方法 |
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| 申请号 | CN202311403204.5 | 申请日 | 2023-10-26 | 公开(公告)号 | CN117299371A | 公开(公告)日 | 2023-12-29 |
| 申请人 | 中国矿业大学; 山西中渤达建筑股份有限公司; | 发明人 | 张海军; 霍育兵; 王海楠; 闫小康; 田全志; 邱燕琳; 王利军; 李丹龙; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于矿物浮选技术领域，具体涉及一种 涡流 矿化‑静态分离浮选装置及浮选方法。该装置包括具有分离腔体的静态分离器和具有矿化筒体的涡流矿化器，分离腔体中设置原矿处理管线和中矿处理管线，矿化筒体中设置涡流矿化管线。原矿处理管线的出口连接涡流矿化管线的进口，涡流矿化管线的出口连接中矿处理管线的进口。原矿矿浆进入分离腔体得到中矿矿浆，中矿矿浆进入涡流矿化管线强化矿化，再进入中矿处理管线进行分离，最终在分离腔体的顶部实现精矿收集。本发明中，矿物沿流动方向依次发生逆流矿化、旋流矿化和涡流矿化，对应的 湍流 耗散 梯级 增强，湍流涡尺度梯级减小，从而适配不同粒径矿物颗粒的矿化浮选，实现高效浮选回收。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种涡流矿化‑静态分离浮选装置，其特征在于，包括设置有分离腔体(20)的静态分离器和设置有矿化筒体(30)的涡流矿化器，所述分离腔体(20)中设置彼此交融的一路自上而下的原矿处理管线和一路自下而上的中矿处理管线，所述矿化筒体(30)中设置一路自下而上的涡流矿化管线； |
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| 说明书全文 | 一种涡流矿化‑静态分离浮选装置及浮选方法技术领域[0001] 本发明属于矿物浮选技术领域，具体涉及一种涡流矿化‑静态分离浮选装置及浮选方法。 背景技术[0002] 细粒矿物难以有效回收是制约提高低品质矿物资源分选回收率的主要原因。浮选是当前处理细粒矿物的主要方法，其以气泡作为载体，基于矿物颗粒表面疏水性差异，在复杂的气‑液‑固三相体系中实现有用矿物与脉石矿物的分离。在浮选过程中，矿物颗粒与气泡在流体的作用下充分分散并相互碰撞，疏水性颗粒黏附在气泡表面，随着气泡上浮形成泡沫层并被收集以获得精矿，而亲水性颗粒则因难以黏附至气泡表面而遗留在浮选槽中作为尾矿排出。 [0003] 在矿物浮选矿化过程中，矿物物性与可浮性特征呈现非线性关系，即微细颗粒与粗颗粒难浮，中等粒级颗粒易浮；弱疏水颗粒难浮，强疏水颗粒易浮。其科学原因在于微细颗粒在碰撞过程中易受流体流线影响，缺乏足够的重力和惯性力，难以突破流体流线与气泡发生碰撞；而粗颗粒由于其质量大、动能大，在气泡表面滑移快，接触时间短，难黏附，且极易受外力影响发生脱附；弱疏水颗粒则因疏水力较小，而难以突破气泡与颗粒间的液膜发生黏附，且黏附力较弱，极易在流体影响下脱附。 [0004] 大量研究表明，浮选矿化过程中存在流体尺度效应，即在一定范围内，湍流越强，湍流耗散越强，湍流涡尺度越小，越有利于强制微细颗粒突破流体流线限制与气泡发生碰撞，微细颗粒矿化概率越高；但湍流过强，粗颗粒黏附概率大幅减小，脱附概率大幅增大，导致矿化概率降低。而对于弱疏水颗粒而言，相对平缓的流场环境更利于强化其矿化过程。另外，流体尺度对分离过程也有显著影响，平缓的流体环境产生大尺度涡，有利于矿化气泡的稳定上浮回收。由于不同物性颗粒对浮选过程湍流需求不同，以及矿化过程与分离过程需要适配的湍流场特性不同，当前在同一浮选过程中，难以实现对所有物性的矿物颗粒的高效矿化‑分离回收。 [0005] 因此，提供一种将矿化过程从传统浮选过程中独立出以进一步强化，且流体尺度分布合理的浮选装置，实现浮选过程湍流能量的合理分配以强化不同物性颗粒的浮选分离回收，是非常有必要的。 发明内容[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种涡流矿化‑静态分离浮选装置。 [0007] 本发明采用以下技术方案： [0008] 一种涡流矿化‑静态分离浮选装置，包括设置有分离腔体的静态分离器和设置有矿化筒体的涡流矿化器，所述分离腔体中设置彼此交融的一路自上而下的原矿处理管线和一路自下而上的中矿处理管线，所述矿化筒体中设置一路自下而上的涡流矿化管线； [0009] 原矿处理管线的出口连接涡流矿化管线的进口，涡流矿化管线的出口连接中矿处理管线的进口；原矿矿浆自原矿处理管线的进口进入分离腔体，沿原矿处理管线向下运动，得到的中矿矿浆进入涡流矿化管线进行强化矿化处理，经过强化矿化处理后的中矿矿浆再由中矿处理管线的进口进入中矿处理管线进行浮选分离，最终在分离腔体的顶部实现精矿收集，浮选尾矿由设置在分离腔体底部的尾矿排料管排出。 [0010] 优选的，所述涡流矿化器中，涡流矿化管线的进口连接空气导管，空气导管用于向进入所述矿化筒体中的中矿矿浆注入空气，空气分散成气泡并与中矿颗粒矿化。 [0011] 优选的，所述涡流矿化管线的进口设置在矿化筒体的底部侧壁上，至少两个进口管路相对设置使中矿以对撞流形式进入所述矿化筒体。 [0012] 优选的，所述涡流矿化管线的入口包括环绕所述矿化筒体顶端侧壁设置的矿浆分配槽，所述矿浆分配槽连接竖直设置的矿浆分配管，矿浆分配管数量与所述进口管路数量匹配，通过矿浆分配管将中矿输送至涡流矿化管线的进口，强化对撞。 [0013] 优选的，所述矿浆分配管与矿浆分配槽的连接端设置内衬射流管，矿浆分配槽通过内衬射流管将矿浆给入矿浆分配管中，所述空气导管连接矿浆分配管靠近内衬射流管的一侧，利用内衬射流管使来自空气导管的空气变成气泡与矿浆混合。 [0015] 优选的，所述原矿处理管线的进口设置在分离腔体上方，该进口连接入料管，入料管的出料端向分离腔体内部延伸，并朝分离腔体底部方向弯折；入料管的出料端管口封闭，管壁上开设通孔供矿浆流出。 [0016] 优选的，所述中矿处理管线的进口设置在分离腔体的底部侧壁上，所述分离腔体内部设置旋流锥，旋流锥具有与中矿处理管线的进口相对设置的坡面，中矿矿浆由中矿处理管线的进口流入并进入分离腔体，冲击旋流锥的坡面形成旋流。 [0017] 优选的，所述中矿处理管线的进口设置旋流管，所述旋流管以一定偏斜角度朝所述旋流锥设置以强化旋流。 [0018] 优选的，所述中矿处理管线的进口还连接环绕所述分离腔体设置的中矿循环入料槽，所述中矿循环入料槽贴近原矿处理管线的进口下方设置，该中矿循环入料槽连接若干中矿分配管，通过中矿分配管将中矿矿浆输送至中矿处理管线的进口，形成中矿处理管线的起点。 [0019] 优选的，每个所述中矿分配管的出口均连接所述旋流管，若干个旋流管以相同偏斜角度朝所述旋流锥设置，以强化旋流。 [0020] 优选的，所述分离腔体内部设置有水平向布置的筛板，所述筛板的大小与分离腔体的内径相适配，筛板上均匀开设用于矿浆流动的贯穿圆孔。 [0021] 优选的，至少三个筛板将所述分离腔体分隔形成相互贯通的分区，其中，第一筛板设置在原矿处理管线的进口上方，第二筛板设置在原矿处理管线的进口下方，第三筛板设置在中矿处理管线的进口上方；第二筛板与第三筛板之间形成分离腔体的主要静态分离区域。 [0022] 优选的，所述旋流锥为上下贯通的锥形筒，旋流锥底部大小与分离腔体的内径相适配，尾矿排料管和原矿处理管线的出口均设置在旋流锥底部下方，浮选后尾矿经过锥形筒进入尾矿排料管，中矿经过锥形筒进入原矿处理管线的出口。 [0023] 优选的，所述分离腔体的底部为朝向尾矿排料管倾斜的坡状。 [0024] 优选的，所述分离腔体的底部设置中矿倒锥，中矿倒锥为开口朝向锥形筒底部的锥体，所述原矿处理管线的出口即中矿排料管的进料端设置在中矿倒锥的侧壁上，原矿处理管线处理得到的中矿自锥形筒进入中矿倒锥，再由中矿排料管输出至涡流矿化管线的进口。 [0025] 优选的，所述中矿倒锥的开口设置挡盖，挡盖与中矿倒锥的上边缘间隙连接，使得中矿能够进入所述中矿倒锥内部。 [0026] 优选的，所述矿化器内部设置两个水平向圆环形板，圆环形板的边缘与矿化筒体内壁紧密连接，圆环形板的中心孔用于矿浆流动；第一圆环形板设置在涡流矿化管线的进口与矿化叶轮之间，与矿化筒体底部构成中矿的对撞流矿化室；第二圆环形板设置在涡流矿化管线的出口的下方，与矿化筒体顶部构成中矿矿浆的排料室。 [0027] 优选的，所述搅拌装置还包括分散循环叶轮，所述分散循环叶轮设置在第二圆环形板下方，在分散循环叶轮与矿化叶轮之间，还设置中心圆环形板，所述中心圆环形板与第二圆环形板之间形成分散循环矿化室，与第一圆环形板之间形成涡流强制矿化室。 [0028] 优选的，所述矿化叶轮为半开式叶轮，所述分散循环叶轮为开式叶轮；所述为半开式叶轮的叶片竖直设置，使得流体被搅动后呈横平面运动，所述开式叶轮为轴向下压流叶轮，即叶片倾斜设置，搅拌为流体提供轴向动能。 [0029] 优选的，所述第一圆环形板的中心孔直径小于或等于矿化叶轮进口直径，所述中心圆环形板和第二圆环形板的中心孔直径均大于矿化叶轮叶片直径和分散循环叶轮叶片直径。 [0030] 优选的，所述第一圆环形板的顶面、第二圆环形板的底面均设置有挡板，若干个所述的挡板在圆环形板的中心孔周侧呈放射状布置，挡板的一侧长边贴合矿化筒体的内壁，挡板的宽度短于圆环形板的圆环环宽。 [0031] 优选的，所述第一圆环形板的顶面设置的挡板向上延伸至超过所述矿化叶轮顶面位置，所述第二圆环形板的底面设置的挡板向下延伸至超过所述分散循环叶轮底面位置。 [0032] 优选的，所述中心圆环形板的底面和顶面均设置衬板，所述衬板在中心圆环形板的中心孔周侧呈放射状布置，衬板的一侧长边贴合矿化筒体的内壁，衬板的宽度短于中心圆环形板的圆环环宽。 [0033] 优选的，所述矿化筒体的顶端由密封盖板密封，矿化筒体的底部设置放矿管用于排出残留矿浆。 [0034] 优选的，所述涡流矿化器还连接动力装置，所述动力装置与搅拌装置电连接。 [0036] 优选的，所述分离腔体的顶部敞口，设置为泡沫精矿溢流口，溢流出的精矿通过精矿收集装置收集；所述精矿收集装置包括一个内径大于溢流口外径的收集槽体，收集槽体的底板上开设有与溢流口大小相匹配的孔，使得所述精矿收集装置套设并固定在溢流口外侧；所述底板上还开设有供精矿排出的精矿排矿口。 [0037] 优选的，所述底板朝向精矿排矿口方向倾斜设置。 [0038] 优选的，所述精矿收集装置还包括冲洗系统，所述冲洗系统包括冲洗水环和连接冲洗水环的进水管、设置在冲洗水环上的水阀；所述冲洗水环沿柱体内侧壁设置一圈，冲洗水环上开设冲洗水出口，若干冲洗水出口正对底板，出水用于冲洗浮选精矿促排。 [0040] 本发明的目的之二在于提供上述一种涡流矿化‑静态分离浮选装置的浮选方法，该方法包括以下步骤： [0041] S1.关闭分离腔体底部的尾矿排料管，原矿矿浆进入分离腔体，分离腔体内的原矿矿浆通过原矿处理管线的出口排出，并自涡流矿化管线的进口给入矿化筒体，待矿化筒体内充满原矿矿浆后再由涡流矿化管线的出口排出，并自中矿处理管线的进口再次进入分离腔体； [0042] S2.待分离腔体内原矿矿浆达到设定液位后，开启空气导管、搅拌装置和尾矿排料管，空气进入矿化筒体内并形成微小气泡与矿物颗粒碰撞矿化，形成含气中矿矿浆； [0043] S3.含气中矿矿浆通过中矿处理管线的进口进入分离腔体，所述微小气泡释放并与分离腔体中的矿物颗粒碰撞矿化，低密度的矿化气泡向分离腔体中心运动并上浮，高密度的未矿化颗粒向分离腔体内侧壁运动并下降，上浮的所述矿化气泡与进入分离腔体的原矿矿浆进行逆流碰撞矿化； [0044] S4.未与所述微小气泡矿化的矿物下降，分离腔体中间区域的低密度未矿化矿物通过原矿处理管线的出口作为中矿排出，分离腔体四周区域的高密度未矿化矿物形成尾矿由尾矿排料管排出，重复S1‑S3，所述矿化气泡持续在分离腔体顶部形成稳定的泡沫层，泡沫层溢流并被收集； [0045] S5.浮选流程结束后，停止原矿处理管线的进口的入料，关闭尾矿排料管，关闭驱动电机，打开放矿管排出分离腔体和矿化筒体中残留矿浆，待矿化筒体中液位低于空气导管进口后，关闭空气导管，待分离腔体内残留矿浆排尽后，关闭循环泵，全部排料完成后，关闭放矿管。 [0046] 优选的，所述中矿处理管线的进口设置在分离腔体的底部侧壁上，分离腔体内部设置旋流锥，旋流锥具有与中矿处理管线的进口相对设置的坡面，中矿矿浆由中矿处理管线的进口进入分离腔体，冲击旋流锥的坡面形成旋流，通过旋流强化所述矿物颗粒与气泡的碰撞，并促进低密度的矿化气泡具有上浮趋势。 [0047] 优选的，所述涡流矿化管线的进口设置在矿化筒体的底部侧壁上，至少两个进口管路相对设置使中矿以对撞流形式进入所述矿化筒体，通过对撞流强化微细粒矿物与气泡的碰撞黏附，并避免矿物在矿化筒体堆积。 [0048] 优选的，所述泡沫层由设置在分离腔体顶部溢流口的精矿收集装置收集；所述精矿收集装置包括一个套设在分离腔体顶部溢流口外侧的底板，所述底板倾斜设置，底板的最低端开设供矿化泡沫排出的精矿排矿口；所述底板上方布置出水口，出水口出水用于冲洗矿化泡沫以促排。 [0049] 本发明的有益效果在于： [0050] 1)通过联通分别设置的静态分离器和涡流矿化器实现不同粒度矿物的浮选分离。调浆后待浮选原矿矿浆填充静态分离器和和涡流矿化器后，原矿矿浆沿原矿处理管线逆流向下运动，穿过多层筛板形成的静态逆流矿化区，易浮的粗颗粒与气泡进行逆流矿化，形成矿化气泡上浮回收；未碰撞黏附至气泡表面的颗粒随着流体继续向下运动，经过旋流锥处的旋流矿化区，矿浆湍流强度与耗散增大，强化中等粒级颗粒与气泡碰撞黏附；仍未碰撞黏附至气泡表面的微细颗粒继续向下运动，经过中矿排料管运输至涡流矿化器。涡流矿化器内部在流体的对撞以及叶轮的强搅拌作用下形成强湍流，湍流耗散进一步增强，诱导产生小尺度湍流微涡，强制微细矿物颗粒突破流体流线限制，与气泡碰撞黏附，实现微细颗粒的矿化。本发明中，矿物颗粒与气泡在静态分离器和涡流矿化器装置内沿流动方向依次发生逆流矿化、旋流矿化和涡流矿化，对应的湍流耗散梯级增强，湍流涡尺度梯级减小，从而适配不同粒径矿物颗粒的矿化浮选，通过湍流能量的梯级适配实现各个粒度级矿物颗粒的高效浮选回收。 [0051] 2)分离腔体内设置旋流锥，一方面促使循环中矿在旋流锥区域形成旋流离心力场，构造湍流强度介于弱湍流的逆流矿化区和强湍流的涡流矿化区的旋流矿化区，强化中等粒级颗粒与气泡碰撞黏附；另一方面，在旋流离心力场的作用下，低密度的矿化气泡向静态分离器中心区域运动，有利于矿化气泡与未矿化的颗粒分离，强化分离过程。另外在旋流锥下方，在旋流离心力场作用下，相对低密度的中矿颗粒向静态分离器中心区域运动并下沉至中矿倒锥并运输至涡流矿化器强制矿化回收，而相对高密度的尾矿颗粒向静态分离器壁面运动，并由尾矿排料管收集形成尾矿，实现中矿与尾矿的合理分离。 [0052] 3)静态分离器内设置多层筛板，有效隔离了静态分离器中矿浆入料和旋流区域矿浆旋流运动对逆流矿化区流场的影响，营造相对静态的逆流矿化区，既为粗颗粒与气泡逆流矿化提供合适的流场环境，也有利于矿化气泡平稳上浮分离。 [0053] 4)矿化筒体设置三层圆环形板分为四个室，由低到高依次为对撞流矿化室、涡流强制矿化室、分散循环矿化室和排料室。其中涡流强制矿化室通过矿化叶轮的高速旋转搅拌，产生强湍流，诱导小尺度湍流微涡，一方面强化气泡分散并产生微泡，另一方面有利于强制微细矿物颗粒突破流体流线限制，强化其与气泡矿化。分散循环矿化室则通过设置于该室的分散循环叶轮搅拌产生轴向下压流，促使矿浆有向下循环运动的趋势，增强矿物颗粒在筒体内的停留时间，提高其与气泡的碰撞频次。 [0054] 5)涡流强制矿化室中，通过进口管路在涡流矿化器底部产生相互碰撞的对撞流，一方面增强湍流耗散，诱导小尺度涡，强化微细粒矿物与气泡碰撞黏附；另一方面避免中矿矿浆在涡流矿化器底部形成堆积，影响工作效果。 [0055] 6)涡流矿化器为顶部封闭的受限空间，在工作过程中，涡流矿化器内部形成高压溶液环境，进一步强化能量的集中，增强湍流运动；此外，在高压溶液环境中，增强空气的溶解度，有利于产生微纳米气泡，强化空气分散和界面纳米气泡桥接，为微细矿物矿化浮选提供合适的气泡载体和界面矿化条件。附图说明 [0056] 图1为本发明装置的结构示意图； [0057] 图2为矿化叶轮的结构示意图； [0058] 图3为分散循环叶轮的结构示意图； [0059] 图4为筛板的结构示意图。 [0060] 图中标注符号的含义如下： [0061] 10‑循环泵 20‑分离腔体 21‑入料管 211‑通孔 [0062] 22‑尾矿排料管 221‑斜板 23‑旋流锥 231‑旋流管 [0063] 24‑筛板 241‑贯穿圆孔 24a‑第一筛板 24b‑第二筛板 24c‑第三筛板[0064] 25‑中矿倒锥 251‑挡盖 [0065] 30‑矿化筒体 31‑空气导管 311‑气量分配管 [0066] 32‑搅拌装置 321‑矿化叶轮 322‑分散循环叶轮 [0067] 33‑圆环形板 331‑中心孔 33a‑第一圆环形板 33b‑第二圆环形板 33c‑中心圆环形板 [0068] 341‑挡板 342‑衬板 35‑密封盖板 36‑放矿管 37‑驱动电机[0069] 40‑矿浆分配槽 41‑矿浆分配管 [0070] 50‑中矿循环入料槽 51‑中矿分配管 [0071] 60‑精矿收集装置 61‑收集槽体 62‑底板 621‑精矿排矿口 [0072] 70‑冲洗系统 71‑冲洗水环 72‑进水管 [0073] A1‑原矿处理管线的进口 A2‑原矿处理管线的出口 [0074] B1‑涡流矿化管线的进口 B2‑涡流矿化管线的出口 [0075] C1‑中矿处理管线的进口 具体实施方式[0076] 下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做出更为具体的说明： [0077] 实施例1 [0078] 如图1‑3所示，一种涡流矿化‑静态分离浮选装置，包括用于浮选分离的静态分离器和用于矿化的涡流矿化器，静态分离器具有分离腔体20，所述分离腔体20中设置彼此交融的一路自上而下的原矿处理管线和一路自下而上的中矿处理管线，所述涡流矿化器包括矿化筒体30，所述矿化筒体30中包括一路自下而上的涡流矿化管线。 [0079] 分离腔体20和矿化筒体30均为圆筒形空间，根据各管路流动方向，分离腔体20的顶部敞口，设置为精矿泡沫溢流口，以方便精矿收集；分离腔体20的底部设置尾矿排料管22和原矿处理管线的出口A2；分离腔体的侧壁上方设置原矿处理管线的进口A1，侧壁下方设置中矿处理管线的进口C1。矿化筒体30的两端封闭，涡流矿化管线的进口B1设置在矿化筒体30侧壁的下方，涡流矿化管线的出口B2设置在矿化筒体30侧壁的上方，矿化筒体底部还设置有放矿管36用于结束后排出矿化筒体30内的残留矿浆。 [0080] 原矿处理管线的出口A2通过循环泵10连接涡流矿化管线进口B1，涡流矿化管线的出口B2连接中矿处理管线的进口C1，使得中矿矿浆能够在静态分离器和涡流矿化器中循环。 [0081] 原矿矿浆自原矿处理管线的进口A1进入原矿处理管线，填充分离腔体20后自原矿处理管线的出口A2排出，并由循环泵10输送至涡流矿化管线的进口B1进入矿化筒体30，涡流矿化管线的进口B1连接空气导管31，用于向矿浆充气，空气在涡流矿化管线中经过处理充分分散，在矿浆中形成微小气泡与矿物颗粒碰撞矿化，矿浆进气矿化形成含气中矿矿浆，含气中矿矿浆由涡流矿化管线的出口B2排出至中矿处理管线的进口C1，并进入分离腔体20中进行分离。在一个循环处理过程中，原矿矿浆持续自原矿处理管线的进口A1进入分离腔体20，与含气中矿矿浆中的微小气泡碰撞矿化，低密度的矿化气泡向分离腔体20中心运动并上浮至分离腔体20的顶部形成泡沫精矿，未矿化颗粒在分离腔体20内下降形成中矿或尾矿，其中形成的中矿矿浆在分离腔体20和矿化筒体30中多次循环矿化，精矿黏附至气泡上浮形成精矿泡沫稳定出现在分离腔体20的顶部，收集精矿泡沫，浮选尾矿由尾矿排料管22排出。 [0082] 上述过程中，循环的中矿矿浆在矿化筒体30中进行强制矿化，涡流矿化管线的进口B1连接空气导管31，空气导管31向矿浆注入空气使矿浆形成含气中矿矿浆。矿化筒体30内部还设置有搅拌装置32，搅拌装置32包括用于搅拌的矿化叶轮321，矿化叶轮321为半开式径向叶轮，即叶轮的叶片竖直设置，该矿化叶轮321设置在涡流矿化管线的入口的上方，矿化叶轮321通过搅拌加强进入中矿矿浆的空气形成微小气泡，并诱导小尺度涡流强化中矿颗粒与气泡矿化。 [0083] 进一步的，原矿处理管线的进口A1连接入料管21，入料管21的出料端向分离腔体20内部延伸，并在分离腔体20轴线处沿轴线朝分离腔体20底部方向弯折；入料管21的出料端管口封闭，管壁上开设通孔211供矿浆流出。 [0084] 涡流矿化管线的进口B1在矿化筒体30的底部侧壁上至少设置两个进口管路，进口管路相对且朝向矿化筒体30中心轴线设置，使矿浆能够以对撞流形式进入矿化筒体30。对撞流一方面能够增强湍流耗散，诱导小尺度涡，强化微细粒矿物与气泡碰撞黏附，另一方面可以避免中矿矿浆在涡流矿化器底部形成堆积，影响工作效果。 [0085] 强制矿化后中矿矿浆进入分离腔体20，在中矿处理管线的进口C1处，分离腔体20的内部设置旋流锥23，旋流锥23具有与中矿处理管线的进口C1相对设置的坡面，中矿矿浆由中矿处理管线的进口C1进入分离腔体20，冲击旋流锥23的坡面形成旋流。 [0086] 为了强化旋流，中矿处理管线的进口C1还设置旋流管231，旋流管231以一定偏斜角度朝所述旋流锥23设置。中矿处理管线的进口C1在分离腔体20侧壁上至少相对设置两个，多个旋流管231由于存在相同的偏斜角度，冲击旋流锥23能够极大强化旋流。这个过程中，中矿矿浆在旋流锥23所在区域形成旋流离心力场，能强化矿物颗粒与气泡碰撞黏附，同时在旋流离心力场的作用下，低密度的矿化气泡向静态分离器中心区域运动，有利于矿化气泡与未矿化的颗粒分离，强化分离过程。 [0087] 为了保证矿浆流动，旋流锥23设置为上下贯通的锥形筒，旋流锥23底部大小与分离腔体20的内径相适配，使得浮选后尾矿经过锥形筒进入尾矿排料管22，中矿经过锥形筒进入原矿处理管线的出口A2。 [0088] 进一步的，旋流锥23下方还设置中矿倒锥25，中矿倒锥25整体呈锥形，开口朝向锥形筒底部设置，原矿处理管线的出口A2的进料端设置在中矿倒锥25的侧壁上。在旋流离心力场作用下，相对低密度的中矿颗粒向静态分离器中心区域运动并下沉至中矿倒锥25中，通过原矿处理管线的出口A2运输至涡流矿化器强制回收，而相对高密度的尾矿颗粒向静态分离器的壁面运动，并由尾矿排料管22收集形成尾矿，实现中矿与尾矿的合理分离。 [0089] 中矿倒锥25的开口上还可以设置挡盖251，挡盖251与中矿倒锥25的上边缘间隙连接，使得中矿颗粒能够进入所述中矿倒锥25内部。 [0090] 为了方便尾矿排出，分离腔体20的底端朝向尾矿排料管22倾斜设置，在一个具体的方案中，该倾斜部分可以由设置在分离腔体20底端的斜板221形成，中矿倒锥25的底座穿过斜板221或与斜板221形成稳定连接。 [0091] 矿化筒体30的顶端由密封盖板35密封，涡流矿化器还连接动力装置，动力装置与搅拌装置32电连接。动力装置为驱动电机37，驱动电机37设置在矿化筒体30顶端的密封盖板35上。 [0092] 本实施例中搅拌装置32为具有搅拌轴的杆件，搅拌轴沿矿化筒体30的轴线设置，矿化叶轮321设置在搅拌轴的一端，搅拌轴另一端连接驱动电机37，通过搅拌轴旋转带动矿化叶轮321工作。在涡流矿化管线的出口B2下方，搅拌装置32的搅拌轴上还设置分散循环叶轮322，分散循环叶轮322为开式轴向下压流叶轮，即其叶片倾斜设置，搅拌后能为流体提供轴向动能。 [0093] 分离腔体20顶部溢流口溢流出的精矿通过精矿收集装置60收集，所述精矿收集装置60包括一个内径大于溢流口外径的收集槽体61，收集槽体61的底板62上开设有与溢流口大小相匹配的孔，使得所述精矿收集装置60套设并固定在溢流口外侧；所述底板62上还开设有供精矿排出的精矿排矿口621，底板62朝向精矿排矿口621方向倾斜设置，溢流出的泡沫精矿流入收集槽体61，沿倾斜底板62向精矿排矿浆口621流动。 [0094] 精矿收集装置60还设置有冲洗系统70，冲洗系统70包括冲洗水环71和连接冲洗水环71的进水管72、设置在冲洗水环71上的水阀。冲洗水环71沿柱体内侧壁设置一圈，冲洗水环71上开设冲洗水出口，若干冲洗水出口正对底板62，通过水阀调整出口冲洗水流量，出水用于冲洗底板621上的泡沫精矿促排。 [0095] 实施例2 [0096] 在实施例1的基础上，分离腔体20内部还设置有水平向布置的筛板24，如图4所示，所述筛板24的大小与分离腔体20的内径相适配，筛板24上均匀开设用于矿浆流动的贯穿圆孔241。 [0097] 本实施例中，共设置三个筛板24将分离腔体20分隔形成相互贯通的分区，其中，第一筛板24a设置在原矿处理管线的进口A1上方，第二筛板24b设置在原矿处理管线的进口A1下方，第三筛板24c设置在中矿处理管线的进口C1上方。第二筛板24b与第三筛板24c之间形成分离腔体20的主要静态分离区域，在该区域存在原矿管线中矿物颗粒与中矿管线中微小气泡的逆流碰撞矿化。 [0098] 通过设置的筛板隔离分离腔体20中旋流锥23所在区域矿浆旋流运动对逆流矿化区流场的影响，营造相对静态的原矿管线的逆流矿化区，一方面为粗颗粒与气泡逆流矿化提供合适的流场环境，另一方面有利于矿化气泡平稳上浮分离。 [0099] 矿化器内部设置三个水平向圆环形板33，圆环形板33的边缘与矿化筒体30内壁紧密连接，圆环形板33的中心孔331用于矿浆流动。 [0100] 其中第一圆环形板33a设置在涡流矿化管线的进口B1与矿化叶轮321之间，与矿化筒体30底部构成中矿的对撞流矿化室；第二圆环形板33b设置在涡流矿化管线的出口B2的下方，与矿化筒体30顶部构成中矿矿浆的排料室；在分散循环叶轮322与矿化叶轮321之间，还设置中心圆环形板33c，中心圆环形板33c与第二圆环形板33b之间形成分散循环矿化室，与第一圆环形板33a之间形成涡流强制矿化室。 [0101] 通过分区，中矿矿浆与气泡在整个装置内沿涡流矿化管线方向依次发生对撞流矿化、涡流矿化和矿浆循环，适配矿物颗粒与气泡矿化过程的不同阶段，通过湍流能量的合理适配实现矿物颗粒的高效矿化回收。 [0102] 具体的，对撞流矿化室中，涡流矿化管线的进口B1设置进口管路使中矿矿浆以对撞流形式形式进入矿化筒体30，对撞流一方面增强湍流耗散，诱导小尺度涡，强化微细粒矿物与气泡碰撞黏附；另一方面避免中矿矿浆在涡流矿化器底部形成堆积，影响工作效果。 [0103] 由于矿化筒体30的顶部为封闭的受限空间，因此工作过程中，涡流矿化器内部易形成高压溶液环境，强化能量的集中，增强湍流运动。同时在高压溶液环境中，空气的溶解度增强，有利于产生微纳米气泡，强化空气分散和界面纳米气泡桥接，为微细矿物矿化浮选提供合适的气泡载体和界面矿化条件。 [0104] 矿化叶轮321设置在涡流强制矿化室，矿化叶轮321为半开式径向叶轮，其高速旋转能够产生强湍流，诱导小尺度湍流微涡，能够强化气泡分散并产生微泡，也有利于强制微细矿物颗粒突破流体流线限制，强化其与气泡发生矿化。分散循环叶轮322设置在分散循环矿化室内，分散循环叶轮322为开式轴向下压流叶轮，其高速旋转产生轴向下压流，可以促使矿浆有向下循环运动的趋势，增强矿物颗粒在筒体内的停留时间，提高其与气泡的碰撞频次。 [0105] 本实施例中，更进一步地，所述第一圆环形板33a的中心孔331直径小于或等于矿化叶轮321进口直径，所述中心圆环形板33c和第二圆环形板33b的中心孔331直径均大于矿化叶轮321进口直径和分散循环叶轮322叶片直径。 [0106] 第一圆环形板33a的顶面、第二圆环形板33b的底面还设置挡板341，若干个所述的挡板341在圆环形板33的中心孔331周侧呈放射状布置，挡板341的一侧长边贴合矿化筒体30的内壁，挡板341的宽度短于圆环形板33的圆环环宽。中心圆环形板33c的底面和顶面还设置衬板342，若干个衬板342在中心圆环形板33c的中心孔331周侧呈放射状布置，衬板342的一侧长边贴合矿化筒体30的内壁，衬板342的宽度短于中心圆环形板33c的圆环环宽。 [0107] 挡板341和衬板342一方面能够支撑圆环形板33，还可以防止矿浆形成附着矿化筒体30内壁的旋流，提高矿化效果；为了进一步避免旋流形成，所述第一圆环形板33a的顶面设置的挡板341向上延伸至超过所述矿化叶轮321顶面位置，所述第二圆环形板33b的底面设置的挡板341向下延伸至超过所述分散循环叶轮322底面位置。 [0108] 本发明中，挡板341和衬板342的设置数量、形状等不做具体要求，只要满足使用需求即可。 [0109] 实施例3 [0110] 在实施例1或实施例2的基础上，涡流矿化管线的进口B1和中矿处理管线的进口C1还分别做增压处理以提高对撞流和旋流强度。 [0111] 如图1所示,涡流矿化管线的入口包括环绕所述矿化筒体30设置的矿浆分配槽40，矿浆分配槽40设置在矿化筒体30上方，矿浆分配槽40连接与所述进口管路数量匹配的矿浆分配管41，通过矿浆分配管41将中矿输送至涡流矿化管线的进口B1，以强化对撞。 [0112] 进一步的，矿浆分配管41与矿浆分配槽40的连接端设置内衬射流管，矿浆分配槽40通过内衬射流管将矿浆给入矿浆分配管41中，空气导管31连接矿浆分配管41靠近内衬射流管的一侧，利用内衬射流管使来自空气导管的空气破裂成气泡与矿浆混合。 [0113] 空气导管31还包括气量分配管311，气量分配管311连接外源空气泵获取空气，将空气平均分配至每个与所述矿浆分配管311连接的空气导管31。 [0115] 中矿处理管线的进口C1连接中矿循环入料槽50，所述中矿循环入料槽50环绕分离腔体20设置，并设置在原矿处理管线的进口A1的下方。该中矿循环入料槽50连接中矿分配管51，中矿分配管51的数量与中矿处理管线的进口C1适配，通过中矿分配管51将中矿矿浆输送至中矿处理管线的进口C1，形成中矿处理管线的起点，配合旋流锥23的设置以强化旋流。 [0116] 矿浆分配槽40与矿浆分配管41之间、中矿循环入料槽50与中矿分配管51之间通过常规连接方式，如连接法兰、螺纹等连接即可，矿浆分配管41、中矿分配管51可以连接在原有的管路进口上或代替原有管路进口，管路进口还可以向筒体内部延伸一定距离以强化对撞或旋流。 [0117] 实施例4 [0118] 本发明提供的涡流矿化‑静态分离浮选装置的浮选分离方法，包括以下步骤： [0119] S1.关闭分离腔体20底部的尾矿排料管22，调浆后的原矿矿浆通过原矿处理管线的进口A1进入分离腔体20，分离腔体20内的原矿矿浆通过原矿处理管线的出口A2排出，经循环泵10自涡流矿化管线的进口B1给入矿化筒体30，待矿化筒体30内充满原矿矿浆后再由涡流矿化管线的出口B2排出，并自中矿处理管线的进口C1再次进入分离腔体20； [0120] S2.待分离腔体20内原矿矿浆达到设定液位后，开启循环泵10、空气导管31、搅拌装置32和尾矿排料管22，空气进入矿化筒体30内并形成微小气泡与矿物颗粒碰撞矿化，形成含气中矿矿浆； [0121] S3.含气中矿矿浆通过中矿处理管线的进口C1进入分离腔体20，矿浆被切向给入分离腔体20内旋流锥23处形成旋流，在旋流影响下，其内微小气泡释放，气泡与分离腔体20中的矿物颗粒碰撞矿化，低密度的矿化气泡向分离腔体20中心运动并上浮，高密度的未矿化颗粒向分离腔体20内侧壁运动并下降，上浮的矿化气泡与进入分离腔体20的原矿矿浆进行逆流碰撞矿化； [0122] S4.未与微小气泡矿化的矿物下降，分离腔体20中间区域的低密度未矿化矿物进入中矿倒锥25并通过原矿处理管线的出口A2排出，分离腔体20四周区域的高密度未矿化矿物形成尾矿由尾矿排料管22作为中矿排出，重复S1‑S3，矿化气泡不断在分离腔体20顶部形成稳定的泡沫层，打开冲洗系统70，收集溢流的泡沫精矿； [0123] S5.浮选结束后，停止原矿处理管线的进口A1的入料，关闭尾矿排料管22，关闭驱动电机37，打开放矿管36排出分离腔体20和矿化筒体30中残留矿浆，待矿化筒体30中液位低于空气导管31进口后，关闭空气导管31，待分离腔体20内残留矿浆排尽后，关闭循环泵10，全部排料完成后，关闭放矿管36。 [0124] 当涡流矿化管线的入口设置矿浆分配槽40，中矿处理管线的进口C1连接中矿循环入料槽50时，操作过程不变，仅矿浆的循环过程增加由矿浆分配槽40/中矿循环入料槽50分配的过程，此处不再赘述。 [0125] 以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而并非对本发明的限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。 |
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