本發(fā)明涉及煤炭及礦產(chǎn)資源分選回收，尤其涉及一種適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、在全球資源競(jìng)爭(zhēng)日益加劇的背景下，煤炭與礦產(chǎn)資源的高效開發(fā)利用對(duì)于保障國(guó)家能源安全、促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)繁榮至關(guān)重要。然而，面對(duì)礦石品質(zhì)下滑、開采成本上升、工藝流程復(fù)雜化等挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的浮選技術(shù)已難以滿足現(xiàn)代選礦需求。特別是，隨著雙碳目標(biāo)的推進(jìn)，選礦廠的節(jié)能減排成為迫在眉睫的任務(wù)，而粗粒(煤的直徑0.5mm以上，其他礦的直徑0.1mm以上)預(yù)選拋廢技術(shù)以其顯著的能耗降低潛力和尾礦資源化優(yōu)勢(shì)，正逐步成為行業(yè)的研究熱點(diǎn)。

2、相較于依賴光電選礦和重力分選處理大塊礦石的傳統(tǒng)方法，濃相流化床浮選技術(shù)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了毫米級(jí)物料的高效分選，為低品位礦產(chǎn)資源的深度預(yù)選拋廢開辟了新的途徑。流化床浮選技術(shù)，通過構(gòu)建低紊流、高相含的流體環(huán)境，結(jié)合浮選氣泡的引入，有效增進(jìn)了目的礦物與脈石礦物的分離效率，克服了傳統(tǒng)浮選中粗顆粒的浮力限制。盡管如此，精確控制床層穩(wěn)定性以確保分選效果仍是當(dāng)前技術(shù)面臨的難題。傳統(tǒng)流體分布器通常采用均勻式開孔設(shè)計(jì)，難以規(guī)避局部流速過快引起的流化水分布不均造成的床層壓力波動(dòng)。此外，這種設(shè)計(jì)缺乏動(dòng)態(tài)調(diào)控能力，導(dǎo)致在實(shí)際分選過程中難以應(yīng)對(duì)入料性質(zhì)(如粒度、密度及濃度)變化產(chǎn)生的不利影響，進(jìn)一步惡化了床層穩(wěn)定性?，F(xiàn)有流體分布器常采用外置式文丘里管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)了氣泡在管路內(nèi)的運(yùn)動(dòng)路徑，增加了氣泡的兼并概率。氣泡兼并不僅會(huì)增加氣泡尺寸，降低其表面積體積比，還會(huì)引發(fā)氣泡表面的振蕩，導(dǎo)致已粘附于氣泡表面的顆粒脫落，嚴(yán)重干擾流態(tài)化浮選的進(jìn)程，影響顆粒的回收率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明實(shí)施例旨在提供一種適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置及方法，用以解決現(xiàn)有粗顆粒流化床浮選過程中床層穩(wěn)定性差的問題。

2、一方面，本發(fā)明提供了一種適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置，包括浮選柱和流體分布器，所述浮選柱包括筒體和尾礦收集倉(cāng)，所述尾礦收集倉(cāng)設(shè)于所述筒體的下部，所述流體分布器設(shè)于所述筒體的內(nèi)腔底部，且位于所述尾礦收集倉(cāng)的上方，所述流體分布器的內(nèi)腔自下而上分為流體預(yù)分散區(qū)、流體射流剪切區(qū)和流體加壓控制區(qū)，流體依次經(jīng)過所述流體預(yù)分散區(qū)、所述流體射流剪切區(qū)和所述流體加壓控制區(qū)向上流動(dòng)。

3、進(jìn)一步地，所述流體分布器包括底層擋板、一段布水板和第一圓筒，所述第一圓筒的上端與所述一段布水板的底部連接，所述第一圓筒的下端與所述底層擋板的頂部連接。

4、進(jìn)一步地，所述流體分布器還包括中層隔板和第二圓筒，所述中層隔板設(shè)于所述一段布水板的上方，所述第二圓筒的上端與所述中層隔板的底部連接，所述第二圓筒的下端與所述一段布水板的頂部連接。

5、進(jìn)一步地，所述流體分布器還包括二段布水板和第三圓筒，所述二段布水板(位于所述中層隔板的上方，所述第三圓筒的上端與所述二段布水板的底部連接，所述第三圓筒的下端與所述中層隔板的頂部連接。

6、進(jìn)一步地，所述流體分布器還包括第一分隔錐筒、第二分隔錐筒和第三分隔錐筒，所述第一分隔錐筒設(shè)于所述底層擋板和所述一段布水板之間，所述第二分隔錐筒設(shè)于所述一段布水板和所述中層隔板之間，所述第三分隔錐筒設(shè)于所述中層隔板和所述二段布水板之間。

7、進(jìn)一步地，所述流體預(yù)分散區(qū)、所述流體射流剪切區(qū)和所述流體加壓控制區(qū)的高度比為1：1：1或1：2：2。

8、進(jìn)一步地，所述浮選柱還包括進(jìn)氣管和進(jìn)水管，所述進(jìn)氣管與所述流體射流剪切區(qū)連通，所述進(jìn)水管與所述流體預(yù)分散區(qū)連通。

9、進(jìn)一步地，所述浮選柱還包括入料管和給料分配器，所述給料分配器設(shè)于所述筒體內(nèi)，且位于所述流體分布器的上方，所述入料管與所述給料分配器連通。

10、進(jìn)一步地，所述浮選柱還包括精礦收集槽，所述精礦收集槽設(shè)于所述筒體的頂部，所述精礦收集槽上設(shè)有精礦排放管，所述尾礦收集倉(cāng)的底部設(shè)有尾礦排放管。

11、另一方面，本發(fā)明提供了一種適于粗顆粒流態(tài)化浮選的方法，采用上述的適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置進(jìn)行浮選作業(yè)。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實(shí)現(xiàn)如下有益效果之一：

13、(1)本發(fā)明的流體分布器分為底層流體預(yù)分散區(qū)、中層流體射流剪切區(qū)及頂層流體加壓控制區(qū)，底層流體預(yù)分散區(qū)通過一段布水板均勻分散流體，確保流體在整個(gè)橫截面上分布均勻，實(shí)現(xiàn)了水流的初步分散與流體剪切，有效避免了局部流速過高導(dǎo)致的流體不均與湍流現(xiàn)象，為后續(xù)處理提供平穩(wěn)基礎(chǔ)；中層流體射流剪切區(qū)采用內(nèi)嵌式多路文丘里管并聯(lián)布局，不僅在保持總體流動(dòng)阻力可控的前提下，顯著提高了流體的流通面積和流量，而且充分利用文丘里效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了流體加速與剪切作用，極大地促進(jìn)了微納氣泡的高效生成，增強(qiáng)了浮選介質(zhì)的活性與選擇性；頂層流體加壓控制區(qū)通過二段布水板實(shí)現(xiàn)對(duì)均勻分布流體的二次細(xì)化，進(jìn)一步優(yōu)化了流體的分布模式，同時(shí)結(jié)合三級(jí)電動(dòng)擋板的精確調(diào)控策略，能夠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)流體速度與壓力，確保流化床系統(tǒng)始終運(yùn)行于最優(yōu)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)床層的穩(wěn)定控制與微納氣泡的連續(xù)供給，大幅度提升浮選作業(yè)的整體效率與系統(tǒng)穩(wěn)定性。

14、(2)本發(fā)明的底層流體預(yù)分散區(qū)采用了不均勻式布水板結(jié)構(gòu)，一段布水板的圓心處第一布水孔的孔徑最小，而沿半徑方向向外第一布水孔的孔徑逐漸增大，有效規(guī)避局部流速過快引起的流體分布不均及湍流問題，確保流體在橫截面上的均勻分布，實(shí)現(xiàn)初步分散與剪切效果，為后續(xù)流體射流剪切區(qū)與流體加壓控制區(qū)的高效運(yùn)行奠定基礎(chǔ)；同時(shí)，該設(shè)計(jì)充分利用流體力學(xué)原理，通過精確調(diào)控孔徑大小優(yōu)化底部流體流動(dòng)特性，不僅顯著提升流體分布的均勻性，還有效降低能量損耗，從而增強(qiáng)系統(tǒng)整體的能源利用效率。

15、(3)本發(fā)明的中層流體射流剪切區(qū)采用內(nèi)嵌式多路文丘里管并聯(lián)布局，確?？偭鲃?dòng)阻力適度的同時(shí)，大幅提升了流體剪切與氣泡空化效率，進(jìn)而促進(jìn)了微納氣泡的高效生成，為后續(xù)的分選作業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)的氣泡載體。同時(shí)，內(nèi)嵌式多路文丘里管的設(shè)計(jì)縮短了氣泡的運(yùn)動(dòng)路徑，有效防止了氣泡在傳輸過程中的兼并現(xiàn)象，維持了氣泡的穩(wěn)定性。

16、(4)本發(fā)明的頂層流體加壓控制區(qū)采用了三級(jí)電動(dòng)擋板(即第一擋板組件、第二擋板組件和第三擋板組件)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)頂層二段布水板的第三布水孔的閉合進(jìn)行分區(qū)域、精細(xì)化調(diào)節(jié)，從而靈活適應(yīng)原料性質(zhì)的變化與波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水流分配模式與壓力的動(dòng)態(tài)控制，確保流化床層穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)優(yōu)化與調(diào)控。

17、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實(shí)現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點(diǎn)可從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置，其特征在于，包括浮選柱(100)和流體分布器(200)，所述浮選柱(100)包括筒體(101)和尾礦收集倉(cāng)(102)，所述尾礦收集倉(cāng)(102)設(shè)于所述筒體(101)的下部，所述流體分布器(200)設(shè)于所述筒體(101)的內(nèi)腔底部，且位于所述尾礦收集倉(cāng)(102)的上方，所述流體分布器(200)的內(nèi)腔自下而上分為流體預(yù)分散區(qū)(201)、流體射流剪切區(qū)(202)和流體加壓控制區(qū)(203)，流體依次經(jīng)過所述流體預(yù)分散區(qū)(201)、所述流體射流剪切區(qū)(202)和所述流體加壓控制區(qū)(203)向上流動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置，其特征在于，所述流體分布器(200)包括底層擋板(239)、一段布水板(204)和第一圓筒(205)，所述第一圓筒(205)的上端與所述一段布水板(204)的底部連接，所述第一圓筒(205)的下端與所述底層擋板(239)的頂部連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置，其特征在于，所述流體分布器(200)還包括中層隔板(213)和第二圓筒(220)，所述中層隔板(213)設(shè)于所述一段布水板(204)的上方，所述第二圓筒(220)的上端與所述中層隔板(213)的底部連接，所述第二圓筒(220)的下端與所述一段布水板(204)的頂部連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置，其特征在于，所述流體分布器(200)還包括二段布水板(221)和第三圓筒(222)，所述二段布水板(221)位于所述中層隔板(213)的上方，所述第三圓筒(222)的上端與所述二段布水板(221)的底部連接，所述第三圓筒(222)的下端與所述中層隔板(213)的頂部連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置，其特征在于，所述流體分布器(200)還包括第一分隔錐筒(212)、第二分隔錐筒(217)和第三分隔錐筒(226)，所述第一分隔錐筒(212)設(shè)于所述底層擋板(239)和所述一段布水板(204)之間，所述第二分隔錐筒(217)設(shè)于所述一段布水板(204)和所述中層隔板(213)之間，所述第三分隔錐筒(226)設(shè)于所述中層隔板(213)和所述二段布水板(221)之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置，其特征在于，所述流體預(yù)分散區(qū)(201)、所述流體射流剪切區(qū)(202)和所述流體加壓控制區(qū)(203)的高度比為1：1：1或1：2：2。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置，其特征在于，所述浮選柱(100)還包括進(jìn)氣管(109)和進(jìn)水管(110)，所述進(jìn)氣管(109)與所述流體射流剪切區(qū)(202)連通，所述進(jìn)水管(110)與所述流體預(yù)分散區(qū)(201)連通。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置，其特征在于，所述浮選柱(100)還包括入料管(107)和給料分配器(108)，所述給料分配器(108)設(shè)于所述筒體(101)內(nèi)，且位于所述流體分布器(200)的上方，所述入料管(107)與所述給料分配器(108)連通。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置，其特征在于，所述浮選柱(100)還包括精礦收集槽(103)，所述精礦收集槽(103)設(shè)于所述筒體(101)的頂部，所述精礦收集槽(103)上設(shè)有精礦排放管(104)，所述尾礦收集倉(cāng)(102)的底部設(shè)有尾礦排放管(105)。

10.一種適于粗顆粒流態(tài)化浮選的方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置進(jìn)行浮選作業(yè)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種適于粗顆粒流態(tài)化浮選的裝置及方法，屬于煤炭及礦產(chǎn)資源分選回收技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中粗顆粒流化床浮選過程中床層穩(wěn)定性差的問題。本發(fā)明包括浮選柱和流體分布器，所述浮選柱包括筒體和尾礦收集倉(cāng)，所述尾礦收集倉(cāng)設(shè)于所述筒體的下部，所述流體分布器設(shè)于所述筒體的內(nèi)腔底部，且位于所述尾礦收集倉(cāng)的上方，所述流體分布器的內(nèi)腔自下而上分為流體預(yù)分散區(qū)、流體射流剪切區(qū)和流體加壓控制區(qū)，流體依次經(jīng)過所述流體預(yù)分散區(qū)、所述流體射流剪切區(qū)和所述流體加壓控制區(qū)向上流動(dòng)。本發(fā)明不僅能有效應(yīng)對(duì)不同工況下的物料性質(zhì)變化，還能在保證高效浮選的同時(shí)，減少設(shè)備故障率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，為粗顆粒流化床浮選作業(yè)提供了更為可靠、穩(wěn)定的流體分布解決方案。

技術(shù)研發(fā)人員：丁世豪,邢耀文,桂夏輝,史文慶,何琦,尹青臨,劉金成,陳傳富
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10