基于喷射流驱动的混合流场浮选系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤浆浮选处理领域，具体涉及一种基于喷射流驱动的混合流场浮选系统。
【背景技术】
[0002]常用的浮选机大体分为机械式浮选机和喷射式浮选机。机械搅拌式浮选机的缺点在于吸气量较小;通过叶轮的矿浆循环量也较小，以至于其处理能力偏小，且定子上方部分区域存在搅拌死区。喷射式浮选机缺陷在于矿浆与空气的混合动力不足;对矿浆入料浓度及颗粒粒度的适应性较差；中心矿浆入料管周围存在有混合死区。由于目前上述浮选设备在工作过程中都有各自的缺点，在矿浆浓度适应性、分选效率和矿浆处理量等方面自然也就很难同时达到各自的最佳效果。
[0003]此外的，由于我国煤泥的可浮性普遍较差，因此煤浆预处理也是浮游选煤工艺中必不可少的环节，是浮选机获得良好的技术经济指标的先决条件。在煤浆的预处理工序中，目前浮选剂的分散一般有三种方式:
[0004](I)、机械分散
[0005]我国于上世纪80年代研发的XY系列矿浆预处理器是将浮选剂引入到加药嘴后，借助搅拌叶轮定子混合器中的上层叶片旋转，用机械方式分散，由于搅拌叶轮的线速度有限，仅为8.0m/s，所分散的油滴直径较大，在煤浆中混合得不够均匀，增加了浮选剂用量。
[0006](2)、乳化分散
[0007]在我国一些选煤厂推广使用的水喷射式乳化器结构，大致为压力水从喷嘴高速喷出，在喷射室内形成负压。浮选剂由此吸入并裹卷到射流之中，经水力冲击、剪切，分散为〈15μπι的油滴，乳浊液由混合管喷出。然而，该水喷射式乳化器，通常都为单侧入药的方式，该方式导致射流受到的气压作用不稳定，药剂与水液间的混合均匀度往往较低，仍待进一步改进。
[0008](3)雾化分散
[0009]于上世纪80年代在我国开始使用的XK系列矿浆准备器，如申请人为唐山国华科技有限公司于2010年I月15日申请的专利名称为“雾化混合式煤浆预处理器”(申请号:201010033384.9)的发明专利文本就公布了以下技术方案:其由雾化系统、上部箱体和下部箱体三部分组成。雾化系统由主电动机、挠性联轴器、套筒、起雾盘和加药漏斗等组成。上部箱体为进料和浮选剂雾化工作区，箱体外侧有中心入料槽，左右两侧有溢流槽。下部箱体是煤浆与浮选剂充分混合的工作空间，左右两侧均安装有三块上滑板和两块下滑板，各滑板上均布等高的坎条。实际使用时，浮选剂经加药漏斗及管道流入起雾盘上方的套筒内，并溅落在起雾盘正面中心区，粘附在高速旋转的盘面上形成一层薄液膜，在离心力的作用下向盘边缘运动，被盘边缘的锯齿切割为雾滴;入浮煤浆经中心入料槽分配到上部箱体两侧的溢流堰中，沿堰宽呈瀑布状溢流，其在泄落过程中与浮选剂雾滴相遇，还有一部分雾滴靠重力直接降落在第一层上滑板，之后，混有浮选剂的煤浆通过上、下滑板的坎条，连续跃起和混合，使得煤浆与浮选剂雾滴充分混合，直至从箱体底部排出进入浮选机。作为领域内较为先进的煤浆预处理装置，其浮选剂液滴比乳化分散的液滴要更小一个数量级，分散效果较好;但是，在实际使用时人们发现，由于上述结构中浮选药剂的分散效果均依靠起雾盘转动来实现，往往需要一个用于形成密闭空间的密闭状箱体，方可避免雾状药剂的无意义飘散，其密闭环境的形成却往往造成了诸如起雾盘工作环境较差而易于发送产品故障、无法对于浆液混合过程实现直观观察乃至产生故障也难于及时发现等诸多缺陷，从而给现场操作和维护工作带来困扰;此外，高速转动的起雾盘，对于驱动电机转速要求过高，也即必须采用转速高达3000转/分的二级电机方可保证其工作性能，这都为实际的装配、购买乃至维护成本造成严峻挑战。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种结构简单而合理的基于喷射流驱动的混合流场浮选系统，其浮选耗能低而矿浆与空气混合效果好，并可同时提升目前煤泥浮选的浮选效率。[0011 ]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0012]—种基于喷射流驱动的混合流场浮选系统，本系统至少包括用于执行煤浆浮选操作的浮选设备，浮选设备包括用于溢流浮选的浮选槽以及悬置于浮选槽内的浮选搅拌组件，其特征在于:浮选搅拌组件包括主轴，主轴铅垂向下并伸入浮选槽内；主轴上同轴布置用作驱动轮的上叶轮，主轴的位于浮选槽内的轴端处布置用作搅拌轮的下叶轮；由主轴向外同轴的依次套设有内套筒和外套筒，三者间均存在配合间隙，内套筒顶端封闭而底端延伸至下叶轮轮面处，外套筒顶端封闭而底端外扩以罩设于下叶轮上；内套筒上布置连通外部空气源的吸气管，且内套筒与主轴配合间隙构成供空气进入下叶轮处的空气通道;外套筒与内套筒间的配合间隙构成供上叶轮处矿浆流入下叶轮及浮选槽内的矿浆通道;所述上叶轮处布置有用于射流驱动其轮叶片的入料喷嘴，连通入料喷嘴的循环入料管的进口端连通浮选槽，并以循环栗提供循环入料管以栗液动力；内套筒外壁同轴固定有导流套，导流套的出口靠近下叶轮轮面处而进口朝向上述矿浆通道，导流套内部呈漩涡状的布置有导流叶片，所述导流叶片所导流的混合液旋转方向与下叶轮的旋转方向同向布置。
[0013]在主轴轴线两侧对称设置两根从动轴，从动轴铅垂向下的伸入浮选槽内，主轴上同轴布置主齿轮，从动轴上等高度的布置旁支齿轮以与上述主齿轮间构成啮合关系:从动轴的位于浮选槽内的轴端布置副叶轮，且从动轴上仅套设连通外部空气源的内套筒以构成负压吸气结构;位于从动轴处的内套筒的底端外扩以罩设于副叶轮上。
[0014]浮选槽的用于连通循环入料管的槽底为双层假底结构;该双层假底所形成的通道连通循环入料管与浮选槽的槽腔;下叶轮为底部轮面以盖板封闭的半开式叶轮;而副叶轮为开式叶轮构造，位于从动轴处的内套筒底端面布置有起稳流作用的稳流叶片。
[0015]所述循环入料管具备多个水平的入料喷嘴且各入料喷嘴形成以主轴轴线为圆心的的涡卷状结构;在上叶轮轮面所处平面上，主轴轴线与循环入料管上的各入料喷嘴中心线间距位于上叶轮直径的1/2?2/3范围内。
[0016]循环入料管为两组且沿主轴的轴线轴对称布置;在上叶轮轮面所处平面上，主轴轴线与各组循环入料管上的入料喷嘴中心线间距位于上叶轮直径的1/2?2/3范围内。
[0017]以主轴搭配两根对称布置的从动轴所构成的浮选搅拌组件为一组浮选单元，所述浮选单元为沿浮选槽槽长方向间隔均布的四组;且每两组浮选单元共用一台循环栗。
[0018]本系统还包括用于执行煤浆预处理操作的煤浆预处理设备，煤浆预处理设备的出口连通浮选设备的进口端;煤浆预处理设备包括混合箱，由位于混合箱顶部的进料口处铅垂向下布置主转轴，沿主转轴轴线轴对称的布置有两根从动转轴，该两根从动转轴沿混合箱顶部铅垂伸入混合箱内；主转轴上同轴布置主动齿轮，从动转轴上等高度的布置从动齿轮以与上述主动齿轮间构成啮合关系:主转轴上还同轴布置驱动涡轮，用于提供矿浆与药剂的混合液的入料管上布置喷嘴，喷嘴的出液方向指向驱动涡轮的轮叶片处以提供驱动涡轮转动动力；主转轴的位于混合箱箱内的轴体上同轴固定一组搅拌叶轮，两根从动转轴的位于混合箱箱内的轴体上分别同轴且彼此等高度固定有一组搅拌轮，搅拌叶轮与搅拌轮轮面彼此平行；以该组搅拌叶轮搭配位于其下方的等高度的两组搅拌轮为一组搅拌单元，在铅垂方向上，构成搅拌单元的搅拌叶轮与搅拌轮的投影存在交集;所述搅拌单元为多组且沿相应转轴轴长依次布置;在驱动涡轮的正下方同样同轴设置喇叭口状的导流套以构成混合箱进料口，导流套外壁贯穿并固定于混合箱顶壁处，导流套的出口靠近最上层搅拌叶轮轮面处;导流套内部的导流叶片所导流的混合液旋转方向与位于正下方的搅拌叶轮的旋转方向彼此同向。
[0019]本系统还一一对应各搅拌单元布置的导流罩，导流罩外形呈上大下小的喇叭口状;导流罩的上部罩口固定于混合箱箱壁上，下部罩口向构成同一搅拌单元的搅拌叶轮与搅拌轮之间区域延伸，以将位于导流罩内的混合液导流入下部罩口所指向的搅拌轮轮面处。
[0020]主动齿轮的齿数大于与之啮合的从动齿轮的齿数且两者齿数为倍数关系。
[0021 ]混合箱的出料口位于其底部一侧壁处；在该出料口所在侧壁处还布置有稳定流区，该稳定流区以铅垂向布置的隔板划分为上升稳流通道及倾角跌落通道，上升稳流通道的底部入口连通混合箱出料口，上升稳流通道的顶部出口开设于隔板顶端处以连通倾角跌落通道，倾角跌落通道的出口连通上述浮选设备;所述上升稳流通道内布置用于实现上述稳流操作的稳流筛网及小倾板，所述稳流筛网的筛面水平设置而小倾板板面倾斜设置，同高度的相邻倾斜布置的小倾板间隙构成供混合液流过的通道;在混合液沿上升稳流通道的行进方向上，每相邻稳流筛网之间均夹设有上述小倾板;所述倾角跌落通道内布置板面倾斜的倾角跌落板，各倾角跌落板上垂直混合液流向布置坎条，倾角跌落板为多组且沿混合液的下降路径依次交错布置；以位于同一相邻稳流筛网之间且横向同角度布置的小倾板为一组倾板单元，所述倾板单元为至少两组且沿上述稳流筛网板长方向纵向布置，该纵向布置的两组倾板单元的布置角度彼此互补;在混合液行进方向上，相邻两组倾板单元的布置角度也彼此互补;所述上升稳流通道的入口以及出口处均布置有用于封闭该口部以稳流混合液的筛板。
[0022]本发明的有益效果在于:
[0023]、摒弃了传统的机械搅拌或吸气搅拌结构所存在的或吸气量小或混合效果差等诸多缺陷。本发明另辟蹊径的采用了射流驱动式的浮选系统，在水力驱动的同时，同步搭配了导流套结构，从而进一步的降低设备的耗能成本。此外，一方面，喇叭状的导流套