本发明涉及浮选前矿浆预处理领域，具体是一种复合煤泥浮选高剪切预处理装置。
背景技术：
矿浆预处理是矿物浮选工艺中必不可少的环节，是浮选机获得良好技术指标的先决条件。浮选前矿浆预处理的必要性在于：1）将浮选药剂(捕收剂、起泡剂、分散剂及调整剂等)分散并将分散的浮选药剂与矿浆良好混合，捕收剂吸附在目的矿物表面提高矿物疏水性；2）浮选药剂与矿物表面发生物理化学反应需要一定的作用时间和条件；3）将入浮矿浆浓度稀释到合理范围。随着我国矿产资源的秉性向贫杂细转变，有用矿物嵌布粒度越来越细，组成也越来越复杂，低品位微细颗粒矿物资源的选矿回收效果一直很不理想。提高微细粒矿石资源的回收效率已成为我国经济建设、提高我国矿产资源保证程度急需解决的难题。常规的浮选前矿浆预处理技术设备已经难以满足复杂矿产资源高效浮选回收的要求。
目前浮选前矿浆预处理工序中，常用的矿浆预处理方式主要有：
（1）机械搅拌调浆槽：传统的浮选前机械搅拌调浆槽由化学工业的搅拌槽演变而来，由电机驱动装置带动安装在主轴上的一个或多个桨叶搅拌器旋转产生的搅拌流场实现药剂分散和矿浆与药剂的混合，并采用循环桶和桶壁上的挡板强化混合过程。我国上世纪80年代研发的xy系列煤浆预处理器是将浮选药剂引入到加药口后，借助叶轮定子混合器中的上层叶片旋转产生的局部真空将药剂吸入并分散，借助下层叶轮吸入矿浆，在两层叶轮的出口实现药剂与矿浆的混合，由于叶轮线速度较低，所分散的非极性烃类油油滴直径较大，在煤浆中分散混合不均匀，增加浮选药剂用量。发明专利（申请号200910080897.2）公开了一种表面改质调浆机及其应用，由调浆桶，调浆桶内自进浆口依次设有多段调浆室，相邻调浆室通过固定在搅拌轴上的盘型叶片和固定在桶壁上的隔板和挡板组成，通过对矿浆施以高剪切环境，提高药剂分散及其在矿物表面的吸附效果增加了矿物间的疏水性差异，改善了矿物可浮性。该技术方案存在由于调浆桶内有一定液位，入料和浮选药剂需要靠压力给入的缺陷，且不能实现矿浆的预充气矿化，是对常规搅拌槽的改进。
（2）矿浆准备器：于上世纪80年代在我国煤矿选煤厂开始使用的xk系列矿浆准备器，如发明专利名称为“雾化混合式煤浆预处理器”（申请号201010033384.9）发布了以下技术方案：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药剂雾化工作区，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药剂混合的工作空间，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，浮选药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液膜，在离心力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，沿堰宽城瀑布状溢流，其在泄落过程中与浮选药剂雾滴相遇，还有一部分雾滴靠重力直接降落在第一层上滑板，之后，混有浮选药剂的煤浆通过上下滑板的坎条，连续跃起和混合，使得煤浆与浮选药剂雾滴充分混合，直至从箱体底部排除进入浮选机，作为领域内较为先进的煤浆预处理器，其浮选药剂分散效果较好；但实际使用中发现，由于上述结构中浮选药剂分散效果仅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，以防雾状药剂的飘散，其密闭环境的形成往往造成起雾盘工作环境较差易于发生故障和维修维护困难等缺陷。从而给现场操作和维护工作带来困扰；由于仅靠煤浆在坎条上的运动实现浮选药剂与煤浆的混合，混合强度较低。
（3）射流混合器：在我国一些选煤厂推广使用的水喷射式煤浆预处理器，大致为压力矿浆从喷嘴高速射出，在喷射器内形成负压，浮选药剂由此吸入并裹卷到射流中，经水力冲击、剪切分散为油滴，在射流器喉管处实现浮选药剂与煤浆的混合。这种调浆方式混合强度和均匀度低，停留时间短，存在药剂和煤浆作用不充分的缺陷。
现有技术中的浮选前矿浆预处理设备，对于常规粒度的矿物和煤泥具有较好的效果，但针对微细粒矿物，如粒度小于200目，含量高带来的对粗颗粒矿物表面细泥罩盖和矿化效率低，选择性差的技术难题，适应性差，精矿回收效率低。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种能适用于微细粒煤浮选的浮选前矿浆高剪切调浆预处理装置，同时实现颗粒表面擦洗，微粒絮凝，药剂分散及与矿浆混合的功能。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种复合煤泥浮选高剪切预处理装置，包括圆柱圆台型调浆桶体，矿浆溢流槽，矿浆出流口以及由电机、皮带传动装置组成的驱动系统，由套筒、吸气管和阀门组成的吸气加药组件，圆柱圆台型调浆桶体上部为圆柱形桶体，下部为倒圆台桶体的组合结构，倒圆台桶体的底部中心位置设置有入料口，驱动系统设置在圆柱圆台型调浆桶体顶部，电机带动皮带传动装置运转，皮带传动装置连接有垂直且向下设置的搅拌轴，搅拌轴在位于圆柱形桶体的范围内设置有由吸气叶轮和定子、定子盖板组成的充气搅拌机构，搅拌轴在位于倒圆台桶体的范围内设置有由直叶片叶轮和带有倾角的轴流叶轮组成的多层搅拌机构，倒圆台桶体内以多层搅拌机构为中心设置有圆柱形吸浆管，圆柱形吸浆管上部设置有圆台形吸浆管，圆台形吸浆管与充气搅拌机构的吸气叶轮相对，吸气叶轮中心设置有吸浆口，圆柱形吸浆管内壁设置有与其平行的挡板。
套筒套设在搅拌轴上部区域，套筒底部与定子盖板固定连接，定子盖板上开有矿浆循环孔；吸气叶轮为双层伞形结构，上层叶轮上表面设置有刀把形叶片，刀把形叶片呈倾斜布置，下层叶轮上表面设置有弧形叶片，下层叶片中心设置有吸浆口。
直叶片叶轮沿搅拌轴设置有两组，直叶片叶轮底部为轴流叶轮，直叶片叶轮由轮毂和矩形叶片组成，矩形叶片可垂直安装或后倾安装，轴流叶轮由轮毂和倾斜叶片组成。
圆台形吸浆管和圆柱形吸浆管将多层搅拌机构与圆柱圆台型调浆桶体内空间隔离，圆柱形吸浆管底部与倒圆台桶体底部留有矿浆循环通道，挡板与倒圆台桶体内壁设置有间隔。
矿浆溢流槽和矿浆出流口设置在圆柱形桶体上。
倒圆台桶体上设置有稀释口。
由本发明提供的技术方案可以看出：依据发明所述的复合煤泥浮选高剪切预处理装置，矿浆自底部入料口进入圆柱圆台型调浆桶体，依次通过安装有多层搅拌机构的倒圆台桶体和安装有充气搅拌机构的圆柱形桶体，入料矿浆经多层搅拌机构下部的轴流叶轮形成向上流动的矿浆流，经过直叶片叶轮搅拌产生的强力搅拌流场实现颗粒表面擦洗和微粒紊流絮凝；并经中央的圆台形吸浆管，依靠搅拌充气机构叶轮旋转形成的负压进入充气叶轮，浮选药剂和空气经由套筒，吸气管，阀门组成的吸气加药组件进入搅拌充气机构的吸气叶轮与定子盖板形成的空间以及上层叶轮与下层叶轮形成的空间，由于吸气叶轮为双层伞形结构，吸气叶轮上部矿浆流和吸气叶轮中部矿浆流在距离出口一定距离处产生交汇碰撞，实现药剂、空气与矿浆的强烈混合，圆台形吸浆管和圆柱形吸浆管将多层搅拌机构与圆柱圆台型调浆桶体内空间隔离，圆柱形吸浆管与倒圆台桶体底部的间隙形成矿浆循环通道，调浆处理后的经溢流堰自流进入矿浆溢流槽，最终由矿浆出流口排出，完成浮选前矿浆调浆过程。
本发明可以同时完成矿粒表面擦洗、药剂添加与分散、剪切絮凝、矿浆吸气、强化矿粒与药剂吸附等多种调浆功能，特别针对微细粒矿物，由于含量高带来的对粗颗粒矿物表面细泥罩盖和矿化效率低，选择性差，精矿回收效率低的难题，具有极高的适应性。
附图说明
图1为本发明的复合煤泥浮选高剪切预处理装置的结构示意图；
图2为本发明中圆柱圆台形桶体的结构示意图；
图3为本发明中吸气叶轮的结构示意图；
图4为本发明中吸气叶轮结构下层叶片的布置示意图；
图5为本发明中吸气叶轮结构上层叶片的布置示意图；
图6为本发明直叶片叶轮的结构示意图。
图中：1-电机，2-皮带传动装置，3-搅拌轴，4-吸气叶轮，5-定子，6-定子盖板，7-直叶片叶轮，8-阀门，9-轴流叶轮，10-圆台形吸浆管，11-圆柱形吸浆管，12-圆柱形桶体，13-倒圆台桶体，14-入料口，15-套筒，16-吸气管，17-矿浆溢流槽，18-吸浆口，19-稀释口，20-矿浆出流口，21-挡板，22-弧形叶片，23-刀把形叶片。
具体实施方式
参照图1～图6对发明进行进一步阐述，一种复合煤泥浮选高剪切预处理装置，包括圆柱圆台型调浆桶体，矿浆溢流槽17，矿浆出流口20以及由电机1、皮带传动装置2组成的驱动系统，由套筒15、吸气管16和阀门8组成的吸气加药组件，圆柱圆台型调浆桶体上部为圆柱形桶体12，下部为倒圆台桶体13的组合结构，倒圆台桶体13的底部中心位置设置有入料口14，驱动系统设置在圆柱圆台型调浆桶体顶部，电机1带动皮带传动装置2运转，皮带传动装置2连接有垂直且向下设置的搅拌轴3，搅拌轴3在位于圆柱形桶体12的范围内设置有由吸气叶轮4和定子5、定子盖板6组成的充气搅拌机构，搅拌轴3在位于倒圆台桶体13的范围内设置有由直叶片叶轮7和带有倾角的轴流叶轮9组成的多层搅拌机构，倒圆台桶体10内以多层搅拌机构为中心设置有圆柱形吸浆管11，圆柱形吸浆管11上部设置有圆台形吸浆管10，圆台形吸浆管10与充气搅拌机构的吸气叶轮4相对，吸气叶轮4中心设置有吸浆口，圆柱形吸浆管11内壁设置有与其平行的挡板21。
工作时，矿浆自底部入料口14进入圆柱圆台型调浆桶体，依次通过安装有多层搅拌机构的倒圆台桶体13和安装有充气搅拌机构的圆柱形桶体12，入料矿浆经多层搅拌机构下部的轴流叶轮9形成向上流动的矿浆流，经过直叶片叶轮7搅拌产生的强力搅拌流场实现颗粒表面擦洗和微粒紊流絮凝；并经中央的圆台形吸浆管10，依靠搅拌充气机构的叶轮旋转形成的负压进入吸气叶轮4，浮选药剂和空气经由套筒15，吸气管16，阀门8组成的吸气加药组件进入搅拌充气机构的充气叶轮4与定子盖板6形成的空间以及上层叶轮与下层叶轮形成的空间，由于吸气叶轮4为双层伞形结构，吸气叶轮4上部矿浆流和吸气叶轮4中部矿浆流在距离出口一定距离处产生交汇碰撞，实现药剂、空气与矿浆的强烈混合，圆台形吸浆管10和圆柱形吸浆管11将多层搅拌机构与圆柱圆台型调浆桶体内空间隔离，圆柱形吸浆管11与倒圆台桶体13底部的间隙形成矿浆循环通道，调浆处理后的经溢流堰自流进入矿浆溢流槽17，最终由矿浆出流口20排出，完成浮选前矿浆调浆过程。