一种用于限域矿化浮选的高气泡承载能力阔域分离槽

本发明涉及浮选及矿物加工，具体涉及一种用于限域矿化浮选的高气泡承载能力阔域分离槽。

背景技术：

1、浮选是利用矿物表面物理化学性质差异，实现有价矿物与脉石矿物分离的重要选矿方法，广泛应用于金属矿物、煤炭以及非金属矿物资源加工领域。在浮选过程中，经过药剂作用后的疏水性矿物颗粒与气泡发生碰撞并附着，形成矿化气泡，随后矿化气泡在浮力作用下向上运动，在矿浆表面形成泡沫层，从而实现有价矿物的富集回收。

2、随着矿产资源不断开发利用，易选矿产资源逐渐减少，矿石性质日趋复杂，矿物加工过程对资源高效利用和节能降耗提出了更高要求。一方面，随着矿石嵌布粒度逐渐细化，细粒及微细粒矿物的高效回收成为浮选技术发展的重要方向；另一方面，为降低磨矿过程中的能耗和减少矿物损失，在保证矿物充分解离的基础上，提高浮选过程中粗颗粒矿物的回收效率同样具有重要意义。

3、然而，与细颗粒矿物相比，粗颗粒矿物由于粒径较大、质量较高，在浮选过程中受到重力、惯性以及流体扰动作用的影响更加明显。虽然粗颗粒具有较大的碰撞概率，容易与气泡发生接触，但其矿化后的稳定输运和分离过程仍存在较大困难。

4、首先，传统浮选过程中采用的小尺寸气泡对粗颗粒矿物的承载能力有限。粗颗粒附着于气泡表面后，会明显增加矿化气泡的负载，使气泡上浮速度降低，且颗粒-气泡连接界面更容易受到矿浆流动、湍流以及剪切作用影响，导致粗颗粒从气泡表面脱附，造成有价矿物损失。

5、其次，现有浮选设备通常在同一槽体内同时完成矿浆搅拌、气泡生成、颗粒碰撞附着以及矿化气泡分离等过程。矿化粗颗粒需要经过较长距离的上浮输运才能进入泡沫层，在此过程中，矿化气泡长时间处于复杂流场环境中，增加了颗粒脱附概率，降低了粗颗粒矿物的有效回收率。

6、再次，传统浮选设备为了提高粗颗粒回收效果，通常需要增加矿浆停留时间或提高设备容积，但较长的停留时间会降低设备处理效率，同时增加矿化颗粒受到流体扰动的机会，使浮选过程难以同时满足高回收率和高处理能力的要求。

7、因此，针对粗颗粒矿物浮选过程中存在的气泡携带能力不足、矿化颗粒输运距离长、分离速度慢以及易发生脱附等问题，需要开发一种能够提高气泡承载能力、缩短矿化颗粒输运路径并实现快速分离回收的浮选设备，以提高粗颗粒矿物的浮选效率和资源利用率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种用于限域矿化浮选的高气泡承载能力阔域分离槽，以解决现有技术提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种用于限域矿化浮选的高气泡承载能力阔域分离槽，包括第一矿浆入口管道、第二矿浆入口管道、快速分离槽和大气泡生成诱导装置；所述第一矿浆入口管道和第二矿浆入口管道位于所述快速分离槽的一侧并分别与所述快速分离槽连通；所述第一矿浆入口管道用于向快速分离槽输送原矿矿浆；所述第二矿浆入口管道用于向快速分离槽输送已矿化矿浆；

3、所述大气泡生成诱导装置安装在所述第二矿浆入口管道上，用于向所述已矿化矿浆中注入大气泡；

4、在所述快速分离槽中部设有矿浆喷淋分散机构和矿浆螺旋分散机构，所述矿浆喷淋分散机构位于所述矿浆螺旋分散机构的上方；所述矿浆喷淋分散机构通过第一分流管路与所述第一矿浆入口管道连通；所述矿浆螺旋分散机构通过第二分流管路与所述第二矿浆入口管道连通，所述矿浆喷淋分散机构向下喷撒原矿矿浆，所述矿浆螺旋分散机构向上喷撒已矿化矿浆，两股快速分散的矿浆发生逆流碰撞，已矿化矿浆携带矿物颗粒的大气泡上升，与从矿浆喷淋分散机构喷出的原矿浆接触，捕获目的矿物并上浮，实现浮选快速分离。

5、作为本发明的进一步改进，所述矿浆喷淋分散机构包括多个喷浆管组，所述喷浆管组均匀布置在所述快速分离槽内；所述喷浆管组分别与第一分流管路连通，每个喷浆管组包括多个周向分布的喷浆管，喷浆管的末端形成喷淋口，喷淋口朝下。

6、作为本发明的进一步改进，所述矿浆螺旋分散机构包括多个喷浆盘，喷浆盘的数量与喷浆管组的数量相同，每个喷浆盘位于一个喷浆管组的正下方；所述喷浆盘为圆盘状，其内部设有环形导流腔，环形导流腔与第二分流管路上的输浆管切向连通，已矿化矿浆切向进入环形导流腔内；在喷浆盘上周向设置与环形导流腔连通的喷嘴。

7、作为本发明的进一步改进，所述第一分流管路包括相互连通的一级管路、二级管路和三级管路，所述一级管路一端与所述第一矿浆入口管道连通，所述二级管路与所述一级管路垂直连接，将矿浆分为流向相反的两路，所述三级管路与所述二级管路垂直连接，将二级管路内的矿浆分成两路，所述喷浆管组与所述三级管路连通；所述第二分流管路结构与所述第一分流管路相仿。

8、作为本发明的进一步改进，所述大气泡生成诱导装置包括矿浆输送管道和环形壳体，所述矿浆输送管道接入所述第二矿浆入口管道上，所述环形壳体位于所述矿浆输送管道外周并与所述矿浆输送管道外壁形成环形密封气体腔室，在所述矿浆输送管道下部开设顺流锥形斜孔，所述顺流锥形斜孔大直径端与所述环形密封气体腔室连通，小直径端与所述矿浆输送管道内部连通；在所述环形壳体上部设置供气接口，所述供气接口与所述环形密封气体腔室连通。

9、作为本发明的进一步改进，所述大气泡生成诱导装置还包括脉冲吹扫接口，所述脉冲吹扫接口与所述环形密封气体腔室连通。

10、作为本发明的进一步改进，所述顺流锥形斜孔为两个，沿第二矿浆入口管道竖直中心线对称布置。

11、作为本发明的进一步改进，所述顺流锥形斜孔大直径端直径为6mm，小直径端直径为2mm，喷孔锥角为45°，孔轴线与矿浆输送管道轴线之间的顺流夹角为20°。

12、作为本发明的进一步改进，所述大气泡生成诱导装置生成的气泡粒径在1～3 mm内。

13、作为本发明的进一步改进，所述环形密封气体腔室通过至少一个环形隔板分成两个或多个腔室，每个腔室中的输送管路上均设有两个顺流锥形斜孔。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、（1）本发明通过设置大气泡生成诱导装置，在已矿化矿浆中形成粒径较大的气泡，提高气泡浮力和承载能力，使粗颗粒矿物能够更加稳定地附着于气泡表面并随气泡上浮，降低因颗粒质量较大导致的矿化气泡失稳和脱附现象。

16、（2）本发明通过设置快速分离槽，使携带矿物颗粒的气泡能够快速进入分离区域，减少矿化气泡在矿浆中的停留时间，降低流体扰动对颗粒-气泡结合稳定性的影响，提高粗颗粒矿物的回收效率。

17、（3）本发明采用矿浆喷淋分散机构与矿浆螺旋分散机构相配合，使原矿矿浆与已矿化矿浆形成上下逆向扩散流，两股矿浆在快速分离槽内发生充分碰撞，使气泡与目的矿物充分接触，提高浮选分离效果。

18、（4）本发明通过大气泡强化矿物携带能力，并利用快速分离结构减少矿化颗粒无效停留时间，使粗颗粒矿物能够在较短时间内完成分离回收，在提高设备处理效率的同时减少浮选过程中的能量消耗。

19、（5）本发明可作为独立浮选设备使用，也可与现有浮选设备组合应用，通过强化粗颗粒矿物携带和快速分离能力，提高资源利用效率，具有良好的工业应用价值。