专利名称：一种单机浮选方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种浮选方法及装置，尤其是在浮选机内同步完成连续扫选和连续精选过程的单机浮选方法及装置，属浮选技术领域。
背景技术：
众所周知的浮选过程，是采用一台以上浮选机组成多机浮选系统完成的。每台浮选机对入流矿浆进行浮选，产出一种精矿浆和一种尾矿浆。在闭路浮选方式下，尾矿浆逐级流入本级浮选系统后置浮选机进行扫选，直至产出终级尾矿；精矿浆逐级流入本级浮选系统前置浮选机进行精选，直至产出终级精矿。在开路浮选方式下，尾矿浆逐级流入本级浮选系统后置浮选机进行扫选，直至产出终级尾矿；精矿浆全程开路出流，逐级流入下级浮选系统后置浮选机进行精选，直至产出终级精矿。所述的扫选过程，其入流矿浆为前置浮选机和 (或)后置浮选机出流的尾矿浆。所述的精选过程，其入流矿浆为后置浮选机和(或)前置浮选机出流的精矿浆。所述的终级尾矿，为设定浮选工艺条件下目标颗粒品位最低的尾矿浆。 所述的终级精矿，为设定浮选工艺条件下目标颗粒品位最高的精矿浆。在正浮选工艺方式下，目标颗粒为精矿颗粒；在反浮选工艺方式下，目标颗粒为尾矿颗粒。研究在先浮选机(包括浮选柱)可以发现，目前单台浮选机浮选功能的设置，实质只是将起浮后矿浆中的矿化气泡和尾矿进行简单分离。这种简单分离的后果是，出流尾矿浆夹带目标颗粒较多，出流矿化气泡夹带非目标颗粒较多，浮选流程也就拉长。因此，很有必要加以改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有单台浮选机只是将起浮后矿浆中的矿化气泡和尾矿进行简单分离的不足，提出一种能在浮选机内同步完成连续扫选和连续精选的单机浮选方法。本发明的另一目的是提出一种上述单机浮选方法的实施装置。本发明的另一目的是提出上述单机浮选方法和装置的用途。本发明所采取的技术方案是一种单机浮选方法，包括一个浮选腔室，在浮选腔室壁面内壁上设有尾矿分流装置，尾矿分流装置为一条以上螺旋通道，在浮选腔室壁面外壁上设有超声波发生装置，并在浮选腔室底部设置螺旋转子起浮装置；矿浆进入浮选腔室后先经过螺旋转子起浮装置同步完成气泡产生和矿化过程，产出起浮后矿浆；起浮后矿浆受螺旋转子提供的螺旋流惯性力制导，在浮选腔室中以螺旋流流态向上单向流动，形成矿化气泡，从矿化气泡出口排出；完成浮选过程。在浮选腔室顶部尾矿出口区域设有药液清洗装置；当起浮后矿浆在浮选腔室内以一种单向向上流动的螺旋流流态流经药液清洗装置时，药液清洗装置将使得矿化气泡表面夹带和吸附的非目标颗粒不断脱附，形成尾矿快速进入分流尾矿的螺旋通道下沉和流向尾矿出口排出；
所述的药液清洗装置包括一个下收敛空心锥筒，下收敛空心锥筒为可旋转体；在下收敛空心锥筒内注入有清洗药液，清洗药液将通过下收敛空心锥筒的孔向外喷出，且清洗药液的浓度将在起浮后矿浆出口到浮选腔室液面之间，按照由下至上线性增大的浓度梯度分布；这种清洗药液的浓度梯度，使矿化气泡表面夹带和吸附的非目标颗粒，在上浮过程中受到浓度越来越高的亲水剂作用，越来越趋向脱附；使起浮后矿浆中的非目标颗粒受到浓度越来越高的亲水剂作用，越来越难以被上浮的气泡和矿化气泡吸附。在下收敛空心锥筒提供的旋流力和螺旋转子提供的旋流力的联合作用下，起浮后矿浆中的尾矿，快速进入分流尾矿的螺旋通道下沉和流向尾矿出口排出；矿化气泡快速上浮进入矿化气泡富集区，借助设于下收敛空心锥筒壁面上的下收敛螺旋叶片的提升力从矿化气泡出口排出。矿化气泡的上浮过程，实质是利用浮选腔室内清洗药液浓度由下至上线性增大的浓度梯度进行连续精选的浮选过程。所述的尾矿颗粒受离心力、向心力和重力作用，将在矿浆上浮的过程中，向浮选腔室壁面内壁流动和下沉，其中，粒径较大的尾矿颗粒率先进入尾矿分流装置位于浮选腔室下部的螺旋通道下沉，粒径较小的尾矿颗粒进入尾矿分流装置位于浮选腔室中上部的螺旋通道下沉；气泡和矿化气泡趋向浮选腔室中央区域流动和上浮，其中，不被尾矿夹带的气泡和矿化气泡径直上浮进入矿化气泡富集区，被尾矿夹带的气泡和矿化气泡在螺旋通道内受不断增厚的尾矿层挤压和超声波发生装置提供的超声波能量场作用而充分逸出并吸附残留目标颗粒趋向浮选腔室中央区域流动和上浮；尾矿颗粒进入螺旋通道后，都将沿螺旋通道流动，直至达到尾矿出口排出，并在螺旋通道流动过程中接受设置在浮选腔室外的超声波能量场对尾矿进行连续扫选的超声浮选。同时，分流尾矿的螺旋通道坡度大于尾矿在起浮后矿浆中的安息角，这样粒径大和粒径小的尾矿颗粒，进入螺旋通道后，都将沿螺旋通道流动，直至达到尾矿出口排出。尾矿流经螺旋通道的过程，实质是利用超声波能量场对尾矿进行连续扫选的超声浮选过程。此外，浮选腔室旁边设置一超声分散装置，超声分散装置设置在调浆装置与浮选腔室矿浆入口之间，矿浆在进入浮选腔室之前，将先通过超声分散装置对矿浆进行超声分散处理。所述的超声分散处理是指调浆后矿浆在单向流经超声分散装置的过程中，固体粉料表面被清洗，浮选药剂被分散，浮选药剂按设定包裹固体粉料的药剂分散过程被充分完成，产出超声分散后矿浆。所述的浮选腔室，其截面包括圆形和正多边形截面，其壁面上设有至少一个尾矿出口，其顶部截面为矿化气泡出口，其顶部矿化气泡出口周围设有一个汇流矿化气泡的环形沟槽。所述的连续扫选过程，是通过采用尾矿分流装置，在设于浮选腔室壁面内壁上的一条以上螺旋通道中营造超声浮选环境，使尾矿单向流经设有超声波能量场的螺旋通道后出流。所述的连续精选过程，是通过采用药液清洗装置，在起浮后矿浆出口到浮选腔室液面之间的纵向区域内，营造清洗药液浓度线性增大的药液清洗环境，使矿化气泡穿过清洗药液浓度线性增大的起浮后矿浆流场后出流。实现所述单机浮选方法的具体浮选流程是采用超声分散装置，对完成调浆过程的待选矿浆进行超声分散，产出超声分散后矿浆；采用螺旋转子起浮装置，对超声分散后矿浆进行气泡产生和矿化，产出起浮后矿浆；采用尾矿分流装置，对起浮后矿浆中的尾矿进行螺旋分流和超声浮选，产出终级尾矿；采用药液清洗装置，对起浮后矿浆中的矿化气泡进行药液清洗，产出终级精矿，由此实现在一台浮选机内同步完成连续扫选和连续精选的单机浮选过程。一种实现前述方法的浮选机，包括一个浮选腔室，浮选腔室壁面内壁上设有尾矿分流装置，尾矿分流装置为一条以上螺旋通道，在浮选腔室壁面外壁上设有超声波发生装置，并在浮选腔室底部设置螺旋转子起浮装置。在浮选腔室顶部尾矿出口区域设有药液清洗装置；所述的药液清洗装置包括一个下收敛空心锥筒，下收敛空心锥筒为可旋转体；在下收敛空心锥筒内注入有清洗药液，清洗药液将通过下收敛空心锥筒的孔向外喷出，且清洗药液的浓度将在起浮后矿浆出口到浮选腔室液面之间，按照由下至上线性增大的浓度梯度分布；
此外，浮选腔室旁边设置一超声分散装置，超声分散装置设置在调浆装置与浮选腔室矿浆入口之间，矿浆在进入浮选腔室之前，将先通过超声分散装置对矿浆进行超声分散处理。所述的尾矿分流装置，包含一个浮选腔室、设于浮选腔室壁面内壁上的一条以上螺旋通道和设于浮选腔室壁面外壁上的一个以上超声波发生装置；
所述的浮选腔室，其截面包括圆形和正多边形截面，其壁面上设有至少一个尾矿出口， 其顶部截面为矿化气泡出口，其顶部矿化气泡出口周围设有一个汇流矿化气泡的环形沟槽。所述的药液清洗装置，是采用含有至少一种亲水剂的清洗药液、对浮选腔室液面以下区域内的矿化气泡进行清洗的装置；该装置至少可以是一个下收敛空心锥筒；所述的下收敛空心锥筒，设于矿化气泡富集区和浮选腔室液面以下附近区域，与浮选腔室具有同一垂直中心轴，由驱动装置驱动慢速旋转；其壁面外壁上设有至少一个下收敛螺旋叶片； 其浸没于液面以下的壁面外壁上或壁面外壁外，设有至少一个清洗药液出口。所述的超声分散装置，包含至少一个分散腔室和一个以上设于分散腔室壁面外壁上的超声波发生装置；所述的分散腔室，其截面包括圆形、矩形和正多边形截面，其通道直径或宽度按超声波声强50-100倍设置，直径或宽度单位为mm，超声波声强为W/cm2。所述的螺旋转子起浮装置，包含一个圆筒状的起浮腔室和一个设于起浮腔室内的螺旋转子；所述的起浮腔室，其底部壁面设有超声分散后矿浆进口，其顶部为起浮后矿浆出口 ；所述的螺旋转子，由一个与起浮腔室具有同一垂直中心轴的中空转轴、设于中空转轴上的至少一个空心螺旋叶片、设于中空转轴上和空心螺旋叶片下方的搅拌叶片组成；所述的中空转轴，与起浮腔室外部的压缩空气连通；所述的压缩空气，在空心螺旋叶片上底面和下底面、中空转轴壁面外壁和起浮腔室壁面内壁围成的螺旋通道内，形成一个以上螺旋气场。一种如前述单机浮选方法及装置的用途，包括应用于所有固体粉料的浮选过程。本发明的技术原理和工作过程是
完成粒度分级和矿浆浓度调整后的待选矿浆，经调浆装置加入设定浮选药剂调浆，产出调浆后矿浆。调浆后矿浆在单向流经超声分散装置的过程中，固体粉料表面被高效清洗，浮选药剂被高效分散，浮选药剂按设定包裹固体粉料的药剂分散过程被充分完成，产出超声分散后矿浆。超声分散后矿浆在单向流经螺旋转子起浮装置的过程中，被压缩空气在螺旋通道中形成的N个螺旋气场高速切割，同步完成气泡产生和矿化过程，产出起浮后矿浆。起浮后矿浆受螺旋转子提供的螺旋流惯性力制导，在浮选腔室中以螺旋流流态向上单向流动。受离心力、向心力和重力作用，尾矿颗粒趋向浮选腔室壁面内壁流动和下沉， 其中，粒径较大的尾矿颗粒率先进入尾矿分流装置位于浮选腔室下部的螺旋通道下沉，粒径较小的尾矿颗粒进入尾矿分流装置位于浮选腔室中上部的螺旋通道下沉；气泡和矿化气泡趋向浮选腔室中央区域流动和上浮，其中，不被尾矿夹带的气泡和矿化气泡径直上浮进入矿化气泡富集区，被尾矿夹带的气泡和矿化气泡在螺旋通道内受不断增厚的尾矿层挤压和超声波发生装置提供的超声波能量场作用而充分逸出并吸附残留目标颗粒趋向浮选腔室中央区域流动和上浮。由于分流尾矿的螺旋通道坡度大于尾矿在起浮后矿浆中的安息角，粒径大和粒径小的尾矿颗粒，进入螺旋通道后，都将沿螺旋通道流动，直至达到尾矿出口排出。尾矿流经螺旋通道的过程，实质是利用超声波能量场对尾矿进行连续扫选的超声浮选过程。由于起浮后矿浆在浮选腔室内是一种单向向上流动的螺旋流流态，药液清洗装置注入的清洗药液，将在起浮后矿浆出口到浮选腔室液面之间的起浮后矿浆中形成清洗药液浓度由下至上线性增大的浓度梯度。这种清洗药液的浓度梯度，使矿化气泡表面夹带和吸附的非目标颗粒，在上浮过程中受到浓度越来越高的亲水剂作用，越来越趋向脱附；使起浮后矿浆中的非目标颗粒受到浓度越来越高的亲水剂作用，越来越难以被上浮的气泡和矿化气泡吸附。在下收敛空心锥筒提供的旋流力和螺旋转子提供的旋流力的联合作用下，起浮后矿浆中的尾矿，快速进入分流尾矿的螺旋通道下沉和流向尾矿出口排出；矿化气泡快速上浮进入矿化气泡富集区，借助设于下收敛空心锥筒壁面上的下收敛螺旋叶片的提升力从矿化气泡出口排出。矿化气泡的上浮过程，实质是利用浮选腔室内清洗药液浓度由下至上线性增大的浓度梯度进行连续精选的浮选过程。由此可见，经超声分散和螺旋转子起浮产出的起浮后矿浆，在浮选腔室内的浮选过程，是一种同步完成连续扫选和连续精选的单机浮选过程。本发明的优点是
1)利用起浮后矿浆在浮选腔室内单向向上螺旋流动的流态，采用尾矿分流装置对出流尾矿实现连续扫选过程，采用药液清洗装置对出流矿化气泡实现连续精选过程，稳定降低了尾矿跑尾品位，稳定提高了矿化气泡质量和产率。2)采用清洗药液清洗矿化气泡，有利于应用张力较大的气泡产生方案。气泡表面张力越大，气泡对颗粒的承载能力就越大，气泡破裂比重就越小，因气泡破裂引起的目标颗粒脱附比重就越小。由于单机浮选过程直接产出终级精矿，从而有效消除在先浮选方法及装置因气泡张力过大难以对矿化气泡夹带和吸附的非目标颗粒进行高效脱附和易于引起后置浮选过程精矿浆通路堵塞的负面效应。3)采用超声分散装置、螺旋转子起浮装置、尾矿分流装置和药液清洗装置组成单机浮选流程，充分改善了气泡产生和矿化效果、矿化气泡与尾矿颗粒高效分离效果，尤其是有利于对浮选过程按功能实施高效和稳定的自控措施。4)本发明适应于所有固体粉料的单机浮选过程，尤其是难选矿的单机浮选过程。
图1为一种单机浮选装置。图2为另一种单机浮选装置。图1中，1、待选矿浆；2、浮选药剂；3、液面；4、调浆装置；5、调浆后矿浆；6、环形沟槽；7、矿化气泡出口 ；8、液面；9、清洗药液；10、液面；11、驱动装置；12、药液清洗装置；13、 下收敛空心锥筒；14、矿化气泡富集区；15、清洗药液出口 ；16、下收敛螺旋叶片；17、终级精矿；18、尾矿分流装置；19、螺旋通道；20、超声波发生装置；21、起浮后矿浆；22、尾矿出口 ； 23、终级尾矿；24、浮选腔室；25、起浮后矿浆出口 ；26、螺旋转子；27、壁面；28、螺旋通道； 四、起浮腔室；30、螺旋转子起浮装置；31、空心螺旋叶片；32、中空转轴；33、压缩空气；34、 搅拌叶片；35、超声分散后矿浆进口 ；36、超声分散后矿浆；37、分散腔室；38、超声波发生装置；39、超声分散装置。图2中，40、药液清洗装置；41、下收敛空心锥筒；42、清洗药液出口。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不局限于实施例所描述的范围。通过附图可以看出，本发明涉及一种单机浮选方法，包括一个浮选腔室，在浮选腔室壁面内壁上设有尾矿分流装置，尾矿分流装置为一条以上螺旋通道，在浮选腔室壁面外壁上设有超声波发生装置，并在浮选腔室底部设置螺旋转子起浮装置；矿浆进入浮选腔室后先经过螺旋转子起浮装置同步完成气泡产生和矿化过程，产出起浮后矿浆；起浮后矿浆受螺旋转子提供的螺旋流惯性力制导，在浮选腔室中以螺旋流流态向上单向流动，形成矿化气泡，从矿化气泡出口排出；完成浮选过程。在浮选腔室顶部尾矿出口区域设有药液清洗装置；当起浮后矿浆在浮选腔室内以一种单向向上流动的螺旋流流态流经药液清洗装置时，药液清洗装置将使得矿化气泡表面夹带和吸附的非目标颗粒不断脱附，形成尾矿快速进入分流尾矿的螺旋通道下沉和流向尾矿出口排出；
所述的药液清洗装置包括一个下收敛空心锥筒，下收敛空心锥筒为可旋转体；在下收敛空心锥筒内注入有清洗药液，清洗药液将通过下收敛空心锥筒的孔向外喷出，且清洗药液的浓度将在起浮后矿浆出口到浮选腔室液面之间，按照由下至上线性增大的浓度梯度分布；这种清洗药液的浓度梯度，使矿化气泡表面夹带和吸附的非目标颗粒，在上浮过程中受到浓度越来越高的亲水剂作用，越来越趋向脱附；使起浮后矿浆中的非目标颗粒受到浓度越来越高的亲水剂作用，越来越难以被上浮的气泡和矿化气泡吸附。在下收敛空心锥筒提供的旋流力和螺旋转子提供的旋流力的联合作用下，起浮后矿浆中的尾矿，快速进入分流尾矿的螺旋通道下沉和流向尾矿出口排出；矿化气泡快速上浮进入矿化气泡富集区，借助设于下收敛空心锥筒壁面上的下收敛螺旋叶片的提升力从矿化气泡出口排出。矿化气泡的上浮过程，实质是利用浮选腔室内清洗药液浓度由下至上线性增大的浓度梯度进行连续精选的浮选过程。所述的尾矿颗粒受离心力、向心力和重力作用，将在矿浆上浮的过程中，向浮选腔室壁面内壁流动和下沉，其中，粒径较大的尾矿颗粒率先进入尾矿分流装置位于浮选腔室下部的螺旋通道下沉，粒径较小的尾矿颗粒进入尾矿分流装置位于浮选腔室中上部的螺旋通道下沉；气泡和矿化气泡趋向浮选腔室中央区域流动和上浮，其中，不被尾矿夹带的气泡和矿化气泡径直上浮进入矿化气泡富集区，被尾矿夹带的气泡和矿化气泡在螺旋通道内受不断增厚的尾矿层挤压和超声波发生装置提供的超声波能量场作用而充分逸出并吸附残留目标颗粒趋向浮选腔室中央区域流动和上浮；尾矿颗粒进入螺旋通道后，都将沿螺旋通道流动，直至达到尾矿出口排出，并在螺旋通道流动过程中接受设置在浮选腔室外的超声波能量场对尾矿进行连续扫选的超声浮选。同时，分流尾矿的螺旋通道坡度大于尾矿在起浮后矿浆中的安息角，这样粒径大和粒径小的尾矿颗粒，进入螺旋通道后，都将沿螺旋通道流动，直至达到尾矿出口排出。尾矿流经螺旋通道的过程，实质是利用超声波能量场对尾矿进行连续扫选的超声浮选过程。此外，浮选腔室旁边设置一超声分散装置，超声分散装置设置在调浆装置与浮选腔室矿浆入口之间，矿浆在进入浮选腔室之前，将先通过超声分散装置对矿浆进行超声分散处理。所述的超声分散处理是指调浆后矿浆在单向流经超声分散装置的过程中，固体粉料表面被清洗，浮选药剂被分散，浮选药剂按设定包裹固体粉料的药剂分散过程被充分完成，产出超声分散后矿浆。所述的浮选腔室，其截面包括圆形和正多边形截面，其壁面上设有至少一个尾矿出口，其顶部截面为矿化气泡出口，其顶部矿化气泡出口周围设有一个汇流矿化气泡的环形沟槽。所述的连续扫选过程，是通过采用尾矿分流装置，在设于浮选腔室壁面内壁上的一条以上螺旋通道中营造超声浮选环境，使尾矿单向流经设有超声波能量场的螺旋通道后出流。所述的连续精选过程，是通过采用药液清洗装置，在起浮后矿浆出口到浮选腔室液面之间的纵向区域内，营造清洗药液浓度线性增大的药液清洗环境，使矿化气泡穿过清洗药液浓度线性增大的起浮后矿浆流场后出流。所述的单机浮选方法，采用尾矿分流装置18，在设于浮选腔室M壁面27内壁上的一条以上螺旋通道19中营造超声浮选环境，使尾矿单向流经设有超声波能量场的螺旋通道19后流出尾矿出口 22，完成连续扫选过程；采用药液清洗装置12，在起浮后矿浆出口 25 到浮选腔室液面8之间的纵向区域内，营造清洗药液9浓度线性增大的药液清洗环境，使矿化气泡穿过清洗药液9浓度线性增大的起浮后矿浆21流场后浮出浮选腔室液面8，完成连续精选过程。其具体浮选流程是采用超声分散装置39，对完成调浆过程的待选矿浆1进行超声分散，产出超声分散后矿浆36 ；采用螺旋转子起浮装置30，对超声分散后矿浆36进行气泡产生和矿化，产出起浮后矿浆21 ；采用尾矿分流装置18，对起浮后矿浆21中的尾矿进行螺旋分流和超声浮选，产出终级尾矿23 ；采用药液清洗装置12，对起浮后矿浆21中的矿化气泡进行药液清洗，产出终级精矿17。一种实现前述方法的浮选机，包括一个浮选腔室，浮选腔室壁面内壁上设有尾矿分流装置，尾矿分流装置为一条以上螺旋通道，在浮选腔室壁面外壁上设有超声波发生装置，并在浮选腔室底部设置螺旋转子起浮装置。在浮选腔室顶部尾矿出口区域设有药液清洗装置；所述的药液清洗装置包括一个下收敛空心锥筒，下收敛空心锥筒为可旋转体；在下收敛空心锥筒内注入有清洗药液，清洗药液将通过下收敛空心锥筒的孔向外喷出，且清洗药液的浓度将在起浮后矿浆出口到浮选腔室液面之间，按照由下至上线性增大的浓度梯度分布；
此外，浮选腔室旁边设置一超声分散装置，超声分散装置设置在调浆装置与浮选腔室矿浆入口之间，矿浆在进入浮选腔室之前，将先通过超声分散装置对矿浆进行超声分散处理。所述的超声分散装置39，包含至少一个分散腔室37和一个以上设于分散腔室37 壁面外壁上的超声波发生装置38 ；分散腔室37截面包括圆形、矩形和正多边形截面，其通道直径或宽度按超声波声强50-100倍设置，直径或宽度单位为mm，超声波声强为W/cm2。所述的螺旋转子起浮装置30，包含一个圆筒状的起浮腔室四和一个设于起浮腔室四内的螺旋转子沈；起浮腔室四，其底部壁面设有超声分散后矿浆进口 35，其顶部为起浮后矿浆出口 25 ；螺旋转子26，由一个与起浮腔室四具有同一垂直中心轴的中空转轴32、 设于中空转轴32上的至少一个空心螺旋叶片31、设于中空转轴32上和空心螺旋叶片31下方的搅拌叶片；34组成；中空转轴32，与起浮腔室四外部的压缩空气33连通；压缩空气33， 在空心螺旋叶片31上底面和下底面、中空转轴32壁面外壁和起浮腔室四壁面内壁围成的螺旋通道观内，形成一个以上螺旋气场。所述的尾矿分流装置18，包含浮选腔室M、设于浮选腔室M壁面内壁上的一条以上螺旋通道19和设于浮选腔室M壁面外壁上的一个以上超声波发生装置20 ；浮选腔室 24,其截面包括圆形和正多边形截面，其壁面27上设有至少一个尾矿出口 22，其顶部截面为矿化气泡出口 7，其顶部矿化气泡出口 7周围设有一个汇流矿化气泡的环形沟槽6。所述的药液清洗装置12，是采用含有至少一种亲水剂的清洗药液9对浮选腔室液面8以下区域内的矿化气泡进行清洗的装置；该装置至少可以是一个下收敛空心锥筒13 ； 下收敛空心锥筒13，设于矿化气泡富集区14和浮选腔室液面8以下附近区域，与浮选腔室 24具有同一垂直中心轴，由驱动装置11驱动慢速旋转；其壁面外壁上设有至少一个下收敛螺旋叶片16 ；其浸没于液面8以下的壁面外壁上或壁面外壁外，设有至少一个清洗药液出 Π 15。本发明的技术原理和工作过程是
完成粒度分级和矿浆浓度调整后的待选矿浆1，经调浆装置4加入设定浮选药剂2调浆，产出调浆后矿浆5。调浆后矿浆5在单向流经超声分散装置39的过程中，固体粉料表面被高效清洗， 浮选药剂2被高效分散，浮选药剂2按设定包裹固体粉料的药剂分散过程被充分完成，产出超声分散后矿浆36。超声分散后矿浆36在单向流经螺旋转子起浮装置30的过程中，被压缩空气33在螺旋通道观中形成的N个螺旋气场高速切割，同步完成气泡产生和矿化过程，产出起浮后矿浆21。起浮后矿浆21受螺旋转子沈提供的螺旋流惯性力制导，在浮选腔室M中以螺旋流流态向上单向流动。受离心力、向心力和重力作用，尾矿趋向浮选腔室壁面27内壁流动和下沉，其中，粒径较大的尾矿颗粒率先进入尾矿分流装置18位于浮选腔室M下部的螺旋通道19下沉，粒径较小的尾矿颗粒进入尾矿分流装置18位于浮选腔室M中上部的螺旋通道19下沉；气泡和矿化气泡趋向浮选腔室M中央区域流动和上浮，其中，不被尾矿夹带的气泡和矿化气泡径直上浮进入矿化气泡富集区14，被尾矿夹带的气泡和矿化气泡在螺旋通道19内受不断增厚的尾矿层挤压和超声波发生装置20提供的超声波能量场作用而充分逸出并吸附残留目标颗粒趋向浮选腔室M中央区域流动和上浮。由于分流尾矿的螺旋通道 19坡度大于尾矿在起浮后矿浆21中的安息角，粒径大和粒径小的尾矿颗粒，进入螺旋通道 19后，都将沿螺旋通道19流动，直至达到尾矿出口 22排出。尾矿流经螺旋通道19的过程， 实质是利用超声波能量场对尾矿进行连续扫选的超声浮选过程。由于起浮后矿浆21在浮选腔室M内是一种单向向上流动的螺旋流流态，药液清洗装置12注入的清洗药液9，将在起浮后矿浆出口 25到浮选腔室液面8之间的起浮后矿浆 21中形成清洗药液9浓度由下至上线性增大的浓度梯度。这种清洗药液9的浓度梯度，使矿化气泡表面夹带和吸附的非目标颗粒，在上浮过程中受到浓度越来越高的亲水剂作用， 越来越趋向脱附；使起浮后矿浆21中的非目标颗粒受到浓度越来越高的亲水剂作用，越来越难以被上浮的气泡和矿化气泡吸附。在下收敛空心锥筒13提供的旋流力和螺旋转子沈提供的旋流力的联合作用下，起浮后矿浆21中的尾矿，快速进入分流尾矿的螺旋通道19下沉和流向尾矿出口 22排出；矿化气泡快速上浮进入矿化气泡富集区14，借助设于下收敛空心锥筒13壁面上的下收敛螺旋叶片16的提升力从矿化气泡出口 7排出。矿化气泡的上浮过程，实质是利用浮选腔室M内清洗药液9浓度由下至上线性增大的浓度梯度进行连续精选的浮选过程。由此可见，经超声分散和螺旋转子起浮产出的起浮后矿浆21，在浮选腔室M内的浮选过程，是一种同步完成连续扫选和连续精选的单机浮选过程。所述单机浮选方法的用途，包括应用于所有固体粉料的浮选过程。实施例一一种单机浮选装置
图1所示的是一种实现单机浮选方法的单机浮选装置，包括超声分散装置39、螺旋转子起浮装置30、尾矿分流装置18和药液清洗装置12。清洗药液9是经设于下收敛空心锥筒13壁面外壁上的清洗药液出口 15注入浮选腔室液面8以下附近区域的起浮后矿浆21 中；尾矿是经设于浮选腔室壁面27内壁上的一条以上螺旋通道19富集沉降，在螺旋流向尾矿出口 22的过程中被连续实施超声浮选。可以看出，药液清洗装置12慢速旋转的下收敛空心锥筒13，形成与起浮后矿浆21 旋转方向相同的旋流力，为液面8以下附近区域的细粒尾矿强化离心驱动力。下收敛空心锥筒13插入到液面8以下区域的壁面外壁为光滑表面，旨在缩短细粒尾矿进入螺旋通道 19的距离，使细粒尾矿快速进入螺旋通道19 ；其清洗药液出口 15随下收敛空心锥筒13旋转布液，以强化清洗药液9在起浮后矿浆21中的分散均质度；其插入到液面8以上的矿化气泡富集区14的壁面外壁上设有至少一个下收敛螺旋叶片16，旨在帮助完成药液清洗后的矿化气泡快速出流；在采用潜流方式注入清洗药液9的供液方式下，其清洗药液9的液面 10高于起浮后矿浆21的液面8。还可以看出，调浆装置4的液面3与起浮后矿浆液面8是处在同一水平面，通过调整调浆装置4的液面3，即可实现对矿化气泡富集区14高度的精确调整。
还可以看出，起浮后矿浆21螺旋向上流动，其旋流力使尾矿趋向设于浮选腔室M 壁面内壁上的螺旋通道19内富集沉降。当尾矿颗粒沉降到螺旋通道19底面，尾矿颗粒实际上脱离了对浮选腔室M中央区域尾矿浓度的影响力。因此，尾矿在浮选腔室M纵向中央区域内形成的浓度梯度，是由下至上线性递减的浓度梯度。这种浓度梯度有利于减少矿化气泡在上浮过程中对非目标颗粒的夹带吸附和尾矿颗粒对矿化气泡表面的物理摩擦力。按设定加入的清洗药液9，注入慢速旋转的下收敛空心锥筒13内，再经清洗药液出口 15注入浮选腔室液面8以下附近区域的起浮后矿浆21中。根据浓度扩散动态平衡理论，清洗药液9将在浮选腔室中形成由下至上线性递增的浓度梯度。清洗药液9中的亲水剂，选择性吸附于非目标颗粒表面，使非目标颗粒与矿化气泡高效脱附或难以被矿化气泡有效吸附。由于浮选腔室液面8以下的沉降区间，布满了富集尾矿的螺旋通道19，在起浮后矿浆21和下收敛空心锥筒13联合提供的旋流力作用下，未被矿化气泡夹带和吸附的起浮后矿浆21中的非目标颗粒，在螺旋向上流动的过程中快速进入就近的螺旋通道19 ；被矿化气泡夹带和吸附进入液面8以下附近区域的非目标颗粒，被亲水剂高效包裹，亦快速进入就近的螺旋通道19。显然，经过上述设置，浮选腔室M包括矿化气泡富集区14和液面8以下区域在内的纵向中央区域，实际上形成了对矿化气泡实施连续精选的矿浆流场，使矿化气泡质量和产率都得以大幅提升。实施例二另一种单机浮选装置
图2所示的是另一种实现单机浮选方法的单机浮选装置，包括超声分散装置39、螺旋转子起浮装置30、尾矿分流装置18和药液清洗装置40。可以看出，其技术原理和工作过程， 与实施例一是一样的。不同之处在于，清洗药液9是经设于下收敛空心锥筒41壁面外壁外的至少一个清洗药液出口 42注入浮选腔室液面8以下附近区域的起浮后矿浆21中。这种药液清洗装置40的优点是，可以采用泵压喷雾方式向起浮后矿浆21中注入清洗药液9，强化清洗药液9的扩散效果。
权利要求
1.一种单机浮选方法，包括一个浮选腔室，其特征是在浮选腔室壁面内壁上设有尾矿分流装置，尾矿分流装置为一条以上螺旋通道，在浮选腔室壁面外壁上设有超声波发生装置，并在浮选腔室底部设置螺旋转子起浮装置；矿浆进入浮选腔室后先经过螺旋转子起浮装置同步完成气泡产生和矿化过程，产出起浮后矿浆；起浮后矿浆受螺旋转子提供的螺旋流惯性力制导，在浮选腔室中以螺旋流流态向上单向流动，形成矿化气泡，从矿化气泡出口排出；完成浮选过程。
2.如权利要求1所述的单机浮选方法，其特征是在浮选腔室顶部尾矿出口区域设有药液清洗装置；当起浮后矿浆在浮选腔室内以一种单向向上流动的螺旋流流态流经药液清洗装置时，药液清洗装置将使得矿化气泡表面夹带和吸附的非目标颗粒不断脱附，形成尾矿快速进入分流尾矿的螺旋通道下沉和流向尾矿出口排出。
3.如权利要求2所述的单机浮选方法，其特征是实现所述单机浮选方法的具体浮选流程是采用超声分散装置，对完成调浆过程的待选矿浆进行超声分散，产出超声分散后矿浆；采用螺旋转子起浮装置，对超声分散后矿浆进行气泡产生和矿化，产出起浮后矿浆；采用尾矿分流装置，对起浮后矿浆中的尾矿进行螺旋分流和超声浮选，产出终级尾矿；采用药液清洗装置，对起浮后矿浆中的矿化气泡进行药液清洗，产出终级精矿，由此实现在一台浮选机内同步完成连续扫选和连续精选的单机浮选过程。
4.如权利要求3所述的单机浮选方法，其特征是所述的药液清洗装置包括一个下收敛空心锥筒，下收敛空心锥筒为可旋转体；在下收敛空心锥筒内注入有清洗药液，清洗药液将通过下收敛空心锥筒的孔向外喷出，且清洗药液的浓度将在起浮后矿浆出口到浮选腔室液面之间，按照由下至上线性增大的浓度梯度分布；矿化气泡的上浮过程，实质是利用浮选腔室内清洗药液浓度由下至上线性增大的浓度梯度进行连续精选的浮选过程。
5.如权利要求3所述的单机浮选方法，其特征是所述的连续扫选过程，是通过采用尾矿分流装置，在设于浮选腔室壁面内壁上的一条以上螺旋通道中营造超声浮选环境，使尾矿单向流经设有超声波能量场的螺旋通道后出流。
6.如权利要求3所述的单机浮选方法，其特征是所述的连续精选过程，是通过采用药液清洗装置，在起浮后矿浆出口到浮选腔室液面之间的纵向区域内，营造清洗药液浓度线性增大的药液清洗环境，使矿化气泡穿过清洗药液浓度线性增大的起浮后矿浆流场后出流。
7.一种实现权利要求1所述单机浮选方法的浮选装置，包括一个浮选腔室，其特征是 浮选腔室壁面内壁上设有尾矿分流装置，尾矿分流装置为一条以上螺旋通道，在浮选腔室壁面外壁上设有超声波发生装置，并在浮选腔室底部设置螺旋转子起浮装置。
8.如权利要求7所述的单机浮选方法的浮选装置，其特征是在浮选腔室顶部尾矿出口区域设有药液清洗装置。
9.如权利要求8所述的单机浮选方法的浮选装置，其特征是所述的药液清洗装置包括一个下收敛空心锥筒，下收敛空心锥筒为可旋转体；在下收敛空心锥筒内注入有清洗药液，清洗药液将通过下收敛空心锥筒的孔向外喷出，且清洗药液的浓度将在起浮后矿浆出口到浮选腔室液面之间，按照由下至上线性增大的浓度梯度分布。
10.如权利要求8所述的单机浮选方法的浮选装置，其特征是浮选腔室旁边设置一超声分散装置，超声分散装置设置在调浆装置与浮选腔室矿浆入口之间，矿浆在进入浮选腔室之前，将先通过超声分散装置对矿浆进行超声分散处理。
全文摘要
一种单机浮选方法及装置，包括一个浮选腔室，在浮选腔室壁面内壁上设有尾矿分流装置，尾矿分流装置为一条以上螺旋通道，在浮选腔室壁面外壁上设有超声波发生装置，并在浮选腔室底部设置螺旋转子起浮装置；矿浆进入浮选腔室后先经过螺旋转子起浮装置同步完成气泡产生和矿化过程，产出起浮后矿浆；起浮后矿浆受螺旋转子提供的螺旋流惯性力制导，在浮选腔室中以螺旋流流态向上单向流动，形成矿化气泡，从矿化气泡出口排出；完成浮选过程。本发明采用尾矿分流装置对出流尾矿实现连续扫选过程，采用超声分散装置、螺旋转子起浮装置、尾矿分流装置和药液清洗装置组成单机浮选流程，充分改善了气泡产生和矿化效果、矿化气泡与尾矿颗粒高效分离效果。
文档编号B03D1/00GK102441494SQ20111029834
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者刘海民, 刘琴, 戴向春, 戴道先, 曾三信, 曾兴民, 梁中堂, 汪旭明, 王锡军, 许峰, 邹建芳 申请人:株洲市兴民科技有限公司