[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

说明书

本发明公开了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，适用于矿物浮选领域使用。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，圆柱形中间结构前端外侧设有被发生装置外壳包裹的多片导流叶片结构，圆柱形中间结构的侧表面上设有多个三棱锥结构，三棱锥结构在圆柱形中间结构上按照导流叶片结构的导流方向呈螺旋形排布。其结构简单，涡流发生器分布合理，可强化管流流场的湍流强度和湍流耗散，降低湍流场的最小涡尺度，提高流体中气泡‑颗粒的碰撞概率，显著提高超细粒矿粒的回收能力，减少矿产资源的浪费。

技术领域

本发明涉及一种旋流微涡发生装置及方法，尤其适用于矿物浮选领域使用的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。

背景技术

泡沫浮选是根据矿物颗粒表面亲疏水性的差异，以气泡为载体，从液相流场中选别出有用矿物的分离方法。随着高品位，易选别矿物的不断开采，矿产资源呈现品位低、嵌布细、赋存复杂的特点。为了更好解离矿物，选矿生产中常常将矿物越磨越细，产生了大量微细粒矿物。微细粒矿物粒度细且质量小，与气泡的碰撞概率较低，限制了其浮选回收。实际浮选中常常通过界面调控或浮选流体动力学调控的方法强化微细粒矿物的浮选回收。由于微细粒矿物比表面积大，表面能高，药剂消耗量较大，且对药剂分子的选择性差，浮选回收效果一般。因此，浮选流体动力学强化微细粒回收对提高资源利用率有重要意义。

矿物浮选大多在湍流环境中进行，微观湍流直接作用于颗粒与气泡碰撞过程，是影响微细粒矿物浮选回收的关键。湍流场中，提高湍流动能耗散率可有效强化流体脉动，从而增加颗粒动能，提高颗粒与气泡的碰撞频率，进而强化微细粒的回收。强化湍流的方法有提高外部能量输入，例如，在浮选机内强化搅拌或提高浮选柱的来流速度，来强化微细粒的回收，但同时也增加了选矿作业的成本。在不增加额外能量输入前提下，改变设备结构是实现强化湍流重要方法。

涡流发生器是一种应用广泛的、有效的湍流强化方法，其强化湍流的机理是通过产生的脱落涡旋，使流体周期性的脉动，增加管内的湍流度和湍流动能耗散率，更高的脉动频率和脉动振幅意味着对流体更频繁、更剧烈的干扰，可进一步改善流场特性和增大湍流强度。涡流发生器的形状、尺寸和布置方式对强化效果影响显著。现有的涡流发生装置的分布往往设置于壁面，难以强化整个管流流场。因此需要设计开发一种矿物颗粒回收装置，使涡流发生装置更合理更高效地影响到整支管流。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的是提供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，其结构简单，湍流发生器分布合理，可提高流体中气泡-颗粒的碰撞概率，提高微细粒矿粒的回收能力，减少矿产资源的浪费。

为实现上述技术目标，本发明适用于超细矿物资源浮选的旋流微涡发生装置，其包括涡流发生器，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，圆柱形中间结构前端外侧设有被发生装置外壳包裹的多片导流叶片结构，圆柱形中间结构的侧表面上设有多个三棱锥结构。

进一步，所述的发生装置外壳包括设置在中段的管流段，管流段的前端和后端设有两个外管法兰结构，设置在管流段前端的外管法兰结构前端还设有圆环结构，其中外管法兰结构、圆环结构中间通孔，外管法兰结构、圆环结构和管流段中间的通孔直径相等，其中多片导流叶片结构两端分别与圆环结构和圆柱形中间结构连接，从而支撑圆柱形中间结构径向设置在发生装置外壳的圆心处，圆环结构内侧与圆柱形中间结构外侧之间的环形间隙为入口段；

进一步，所述多片导流叶片结构的结构相同，能够让矿浆进入管流段时产生围绕圆柱形中间结构的旋转，所述三棱锥结构在圆柱形中间结构上按照导流叶片结构的导流方向进行排布，从而使进入管流段的矿浆产生涡流。