[发明专利]一种适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置及方法

权利要求书

1.一种适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置，其特征在于：它包括涡流发生器，涡流发生器外侧套有等长的发生装置外壳，涡流发生器与发生装置外壳之间留有环状间隙，涡流发生器包括圆柱形中间结构(4)，圆柱形中间结构(4)前端外侧设有被发生装置外壳包裹的多片导流叶片结构(5)，圆柱形中间结构(4)的侧表面上设有多个三棱锥结构(8)。

2.根据权利要去1所述的适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置，其特征在于：所述的发生装置外壳包括设置在中段的管流段(2)，管流段(2)的前端和后端设有两个外管法兰结构(3)，设置在管流段(2)前端的外管法兰结构(3)前端还设有圆环结构(6)，其中外管法兰结构(3)、圆环结构(6)中间通孔，外管法兰结构(3)、圆环结构(6)和管流段(2)中间的通孔直径相等，其中多片导流叶片结构(5)两端分别与圆环结构(6)和圆柱形中间结构(4)连接，从而支撑圆柱形中间结构(4)径向设置在发生装置外壳的圆心处，圆环结构(6)内侧与圆柱形中间结构(4)外侧之间的环形间隙为入口段(1)；

3.根据权利要求1或2所述的适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置，其特征在于：所述多片导流叶片结构(5)的结构相同，能够让矿浆进入管流段(2)时产生围绕圆柱形中间结构(4)的旋转，所述三棱锥结构(8)在圆柱形中间结构(4)上按照导流叶片结构(5)的导流方向进行排布，从而使进入管流段(2)的矿浆产生涡流。

4.根据权利要求3所述的适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置，其特征在于：所述导流叶片结构(5)共有三片，导流叶片结构(5)的横截面形状为两段圆弧构成，导流叶片结构(5)圆弧半径均为15mm,横截面长度10√2毫米，叶片无扭转，导流叶片结构(5)左倾斜45°角度，从入口段(1)主视方向观察旋向为逆时针，与三棱锥结构(8)所沿螺旋线旋向相反。

5.根据权利要求4所述的适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置，其特征在于：所有的三棱锥结构(8)分多条互不相交的三棱锥结构组，每条三棱锥结构组在圆柱形中间结构(4)侧面上按螺旋形式排列设置，三棱锥结构组的数量与导流叶片结构(5)的数量相同，当导流叶片结构(5)为三个时对应设有三组三棱锥结构组，由入口段(1)主视方向观察，三个导流叶片结构(5)与三条三棱锥结构组初始的三个三棱锥结构(8)均匀交错排列，夹角各为30°，每条三棱锥结构组首个三棱锥结构(8)的设置角度正好位于两个导流叶片结构(5)的中间，将三棱锥结构分布在圆环结构(6)的开口中间，相比于放在管流段(2)内壁面上，有效加强中心核心区域的流动碰撞。

6.根据权利要求5所述的适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置，其特征在于：所述三棱锥结构(8)的棱长与圆柱形中间结构(4)的直径比为0.25～0.35。

7.根据权利要求5所述的适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置，其特征在于：圆柱形中间结构(4)上的三棱锥结构组所沿的三条螺旋线由螺距和圈数定义，起始点为各三棱锥结构组初始三角锥结构底面的中心，从入口端(1)主视方向观察旋向为顺时针；其中圆柱形中间结构(4)端部的三棱锥结构(8)初始数量为3个，均分在360°圆周上，具体来说三棱锥结构组构成的螺旋走线有三条，三条之间的交错设置，均分在360°圆周上。

8.根据权利要求5所述的适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置，其特征在于：所述圆柱形中间结构(4)上每条三棱锥结构组构成的螺旋走线上的三角锥结构数量为16～18个。

9.根据权利要求5所述的适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置，其特征在于：所述圆柱形中间结构(4)的直径为管流段(2)直径的一半，三棱锥结构(8)的高度为圆柱形中间结构(4)的一半。

10.一种使用上述任一权利要求所述适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置的旋流微涡发生方法，其特征在于步骤为：

将混有气泡的矿浆流从入口段(1)给入，矿浆由小于45微米的矿物颗粒调制而成，通过倾斜的导流叶片结构(5)后形成螺旋流进入管流段(2)与圆柱形中间结构(4)之间的空隙，此时由于圆柱形中间结构(4)减小了管流段(2)的流道面积，从而增大矿浆的流速；

进入空隙的矿浆经过螺旋排布在圆柱形中间结构(4)上的的三棱锥结构(8)时，矿浆流经每只三棱锥结构(8)后都会扭转轴流，引起矿浆径向分流的动能沿着速度方向进行变化形成流向涡，流向涡周期性脱落，又再次流经沿螺旋线排布的下一个三棱锥结构(8)从而在圆柱形中间结构(4)与管流段(2)之间产生有规律地循环；

三棱锥结构(8)引起矿浆径向分流的动能沿着速度方向进行变化使矿浆流体在沿着涡流发生器方向产生强制对流，产生强烈的剪切作用和动量交换，从而在圆柱形中间结构(4)周围形成脉动流，增强了管流段(2)的流体脉动，进而强化了管流中的湍流动能与湍流耗散率，从而增加矿浆中颗粒的动能，提高颗粒与气泡的碰撞概率，进而强化微细粒的回收以提高浮选效果，矿浆在圆柱形中间结构(4)表面的三列螺旋布置的三棱锥结构(8)的作用下使矿浆管流轴向和径向的湍流耗散分布更加均匀，使矿浆中的微细颗粒和气泡发生充分矿化，有效提高微细粒矿物的回收率。