用于选矿的微纳米气泡发生器及其制备含气泡水的方法 |
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| 申请号 | CN202311746870.9 | 申请日 | 2023-12-19 | 公开(公告)号 | CN117619564A | 公开(公告)日 | 2024-03-01 |
| 申请人 | 东北大学; | 发明人 | 刘杰; 葛文成; 郭紫璇; 韩跃新; 朱一民; | ||||
| 摘要 | 一种用于选矿的微纳米气泡发生器及其制备含气泡 水 的方法，属于矿物加工 泡沫 浮选技术领域。发生器的结构包括储水罐、射流发泡器、加压溶气罐、压 力 表、 电子 控制柜和 循环 泵 。微纳米气泡水的制备步骤为：储水罐内注满待发泡溶液，溶液送入微纳米气泡发生器，向文丘里管泵送；液体在文丘里管内完成第一阶段发泡，送入加压溶气罐中进行加压溶气，送入释气器进行释压分散，经过循环形成富气微纳米气泡水溶液；停止发泡后，打开 阀 门 取用。该发生器所制备的微纳米气泡水溶液中气泡稳定时间长、粒径小，适用于浮选过程中对浮选用水进行处理产生微纳米气泡，进入浮选流程后起到强化微细粒矿物浮选回收的作用，该微纳米气泡发生器结构科学，设计合理。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于选矿的微纳米气泡发生器，其特征在于，其结构包括储水罐、射流发泡器、加压溶气罐、压力表、电子控制柜和循环泵；所述储水罐与循环泵、加压溶气罐及射流发泡器进行气路连接，加压溶气罐顶部设置压力表，电子控制柜与循环泵进行电连接。 |
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| 说明书全文 | 用于选矿的微纳米气泡发生器及其制备含气泡水的方法技术领域背景技术[0002] 浮选作为一种基于物料表面疏水性差异而实现分离的分选技术，在选矿、环保等领域已有广泛的应用。在浮选过程中，物料在流场内与气泡发生碰撞，这一过程中疏水性物料与气泡之间通过长程疏水力发生粘附，且随着气泡上升后富集到泡沫层。而亲水性物料则存留在流场内，从而实现不同物料间的分离。因此，气泡的特性对于浮选过程具有较大的影响。一般来说，气泡直径越小，其在浮选流场内与物料碰撞的概率越大，从而强化其与物料间的相互作用导致分离效果的加强。 [0003] 在传统矿物浮选过程中，通常采用以机械搅拌发泡方式为主的浮选机进行作业。在机械搅拌发泡过程中，叶轮的搅拌导致了在流场中形成了不同尺度的涡流，且因流体内能的耗散致使湍流涡与引入的空气流发生碰撞，从而空气破裂生成了尺度不一的气泡。同时，叶轮的搅拌切割也促进了气泡的生成。在大量的研究过程中发现利用机械搅拌发泡技术生成的气泡直径普遍在0.5mm左右。目前，在微泡浮选中，常用的发泡方法主要有射流发泡、微孔介质发泡、减压发泡、超声发泡以及电解发泡等。但单一的发泡方式均无法生成粒度均匀且发泡效率均较低。 [0004] 因此为解决矿物浮选过程中粒度均匀的微纳米气泡高效制备，以及提高气泡稳定性，促进我国现阶段典型贫、细、杂矿物的综合回收利用，强化微细粒矿物的浮选分离。开发一种结构科学，设计合理的微纳米气泡发生器使其能够产生粒度均匀，尺寸小、稳定性高的气泡，并具备较高的发泡效率的优点，对于其在矿物浮选领域中提高矿产资源利用具有重要意义。 发明内容[0006] 为解决以上技术问题，本发明的具体技术方案如下： [0007] 一种用于选矿的微纳米气泡发生器，其结构包括储水罐、射流发泡器、加压溶气罐、压力表、电子控制柜和循环泵；所述储水罐与循环泵、加压溶气罐及射流发泡器进行气路连接，加压溶气罐顶部设置压力表，电子控制柜与循环泵进行电连接。 [0008] 所述储水罐上部设置进水口，内部的底部中心设置减压释气器，底部设置出水口；进水口通过管道和循环泵与射流发泡器相连，连接管道上设置第三阀门；减压释气器由两个释放头组成；出水口外接带第五阀门的管道。 [0009] 所述射流发泡器的结构包括文丘里管、超声波流量计和气体流量计，气体流量计设置在文丘里管上，文丘里管通过管道与减压释气器相连，其连接管道上设置第一阀门；超声波流量计设置于射流发泡器与加压溶气罐间的连通管道上； [0010] 所述文丘里管的喉管口径为1～3mm，超声波流量计的测量精度为2％。 [0011] 所述加压溶气罐与文丘里管之间的连接管道上设置第二阀门，与减压释气器间的连接管道上设置第四阀门；压力表的测量范围为‑0.1～20Mpa。 [0012] 一种微纳米气泡水的制备方法，采用上述微纳米气泡发生器实现，具体包括以下步骤： [0013] 1)在储水罐内注满待发泡溶液，溶液从进水口送入微纳米气泡发生器，通过循环泵向文丘里管进行泵送； [0014] 2)液体在文丘里管内通过水力空化作用完成第一阶段发泡，通过气体流量计进行文丘里管自吸气的流量测量； [0015] 3)制备好的含微纳米气泡的溶液送入加压溶气罐中进行加压溶气，在加压溶气过程中对溶液在管道内的流速进行测量，采用压力表对加压溶气罐内的气压进行测量； [0016] 4)加压后的含微纳米气泡的溶液通过第四阀门控制送入减压释气器进行释压分散，经过循环形成富气微纳米气泡水溶液，进入储水罐底部； [0017] 5)停止发泡后，打开微纳米气泡发生器的第五阀门进行微纳米气泡水的取用，当储水罐内的液面高度及富气微纳米气泡水溶液的气含率低于设定值后，重新启动设备进行发泡。 [0018] 其中： [0019] 所述步骤1)中，溶液泵送的速率为1～20L/min。 [0020] 所述步骤2)中，文丘里管自吸气的流量为100～600mL/min。 [0021] 所述步骤3)中，溶液在管道内的流速为1～20L/min；加压溶气罐内的气压为0.2～2Mpa。 [0022] 所述步骤4)中，溶液的循环时间≥20min；溶液中的微纳米气泡粒径为30～100μm。 [0023] 所述步骤5)中，设定的液面高度为15～30cm，富气微纳米气泡水溶液的气含率为10～40％。 [0024] 本发明的有益效果是： [0025] (1)本发明中，采用的微纳米气泡产生方式是通过水力空化与加压溶气释气相结合，综合应用，起到降低微纳米气泡的粒径区间、气泡尺寸以及提高设备发泡效率和气泡稳定性的作用。 [0026] (2)本发明中，通过加压溶气罐对含微纳米气泡的溶液进行加压，提高溶液气含率且实现由文丘里管生成的微纳米气泡稳定性的提高。 [0027] (3)本发明中，加压后的溶液在压强释放的过程中，通过减压释气器喷射，形成粒度均匀的微纳米气泡水溶液，单次循环生成的微纳米气泡尺寸均匀，但溶液的气含率能够通过多次循环继续提升，经循环后存于储水罐内的微纳米气泡水具备粒度均匀、尺寸小、稳定性强的特点。附图说明 [0028] 图1为本发明实施例中，微纳米气泡发生器的俯视图； [0029] 其中，1‑储水罐，2‑加压溶气罐，3‑减压释气器，6‑超声波流量计，7‑压力表，8‑进水口，9‑出水口，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‑电子控制柜，16‑气体流量计； [0030] 图2为本发明实施例中，微纳米气泡发生器的正视图； [0031] 其中，5‑文丘里管； [0032] 图3为本发明实施例中，微纳米气泡发生器的后视图； [0033] 其中，4‑循环泵。 具体实施方式[0034] 实施例1 [0035] 一种用于选矿的微纳米气泡发生器，俯视图如图1所示，正视图如图2所示，后视图如图3所示，其结构包括储水罐1、射流发泡器、加压溶气罐2、压力表7、电子控制柜15和循环泵4； [0036] 所述储水罐1与循环泵4、射流发泡器及加压溶气罐2进行气路连接，加压溶气罐2顶部设置压力表7，电子控制柜15与循环泵4进行电连接。 [0037] 所述储水罐1上部设置进水口8，内部的底部中心设置减压释气器3，底部设置出水口8；其中，进水口8通过管道和循环泵4与射流发泡器相连，管道上设置有第三阀门12；减压释气器3由两个释放头组成；出水口9外接带第五阀门14的管道。 [0038] 所述射流发泡器的结构包括文丘里管5、超声波流量计6和气体流量计16，气体流量计16设置在文丘里管5上，文丘里管5通过管道与减压释气器3相连，其连接管道上设置第一阀门10；超声波流量计6设置于射流发泡器与加压溶气罐2间的连通管道上。其中，文丘里管5的喉管口径为1～3mm；超声波流量计6的测量精度为2％。 [0039] 所述加压溶气罐2与文丘里管5之间的连接管道上设置第二阀门11，与减压释气器间的连接管道上设置第四阀门13；压力表7的测量范围为‑0.1～20MPa。 [0040] 所述第一阀门10用于切换发泡方式，开启第一阀门10、关闭第四阀门13和第二阀门11为水力空化发泡；关闭第一阀门10，开启第四阀门13和第二阀门11为水力空化与加压溶气组合发泡。 [0041] 实施例2 [0042] 一种微纳米气泡水的制备方法，采用上述微纳米气泡发生器实现，具体包括以下步骤： [0043] 1)在储水罐1内注满待发泡溶液，溶液从进水口送入微纳米气泡发生器，通过循环泵4向文丘里管5进行泵送，溶液泵送的速率为1～20L/min； [0044] 2)液体在文丘里管5内通过水力空化作用完成第一阶段发泡，通过气体流量计16进行文丘里管5自吸气的流量测量，自吸气的流量为100～600mL/min； [0045] 3)制备好的含微纳米气泡的溶液送入加压溶气罐2中进行加压溶气，在加压溶气过程中对溶液在管道内的流速进行测量，溶液在管道内的流速为1～20L/min；采用压力表7对加压溶气罐2内的气压进行测量，加压溶气罐2内的气压为0.2～2Mpa； [0046] 4)加压后的含微纳米气泡的溶液通过第四阀门13控制送入减压释气器进行释压分散，经过20min的循环形成粒径为30～100μm的富气微纳米气泡水溶液，进入储水罐1底部； [0047] 5)停止发泡后，打开微纳米气泡发生器的第五阀门14进行微纳米气泡水的取用，当储水罐1内的液面高度低于15cm、富气微纳米气泡水溶液的气含率低于10％后，重新启动设备进行发泡。 |
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