一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置

1.本发明涉及煤炭领域，具体是一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置。


背景技术：

2.煤炭洗选是煤炭清洁高效利用的源头技术，浮选是其中的主要工艺之一。利用目的矿物和脉石矿物表面亲疏水性差异，实现有用矿物的分离，是浮选工艺的基本原理，气泡作为疏水目的矿物的唯一载体，与疏水颗粒粘附形成稳定矿化气泡，在浮力的作用下上升至泡沫层，实现疏水颗粒被富集的目的，富集到泡沫层的气泡及时破裂有利于颗粒的回收。
3.在浮选工艺中，煤泥水旋流浮选前，需要对煤泥水进行充分混合，使煤泥水更加均匀，提高后续浮选效率。然而随着煤泥水中不同粒径颗粒种类的增多，煤泥水旋流浮选前易发生分层现象，混合度较差，不利于使矿浆保持在悬浮状态，也不利于异质细泥从精矿表面脱附，因此亟待解决。


技术实现要素：

4.为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置。本发明大幅提高了含多种粒径颗粒的煤泥水在旋流浮选前的混合度，使矿浆始终保持在悬浮状态，便于异质细泥从精矿表面脱附。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置，包括进料管，进料管的出料口沿旋流锥体的切线方向与旋流锥体内部连通，出料口与旋流锥体的接口处通过密封圈密封布置；
7.进料管内布置有悬浮隔板，悬浮隔板的板面均匀布置有呈蜂巢状分布的整流板，以使得悬浮隔板的板面形成若干组蜂巢腔以供煤泥水通过，各蜂巢腔与进料管的来料方向存在夹角。
8.作为本发明进一步的方案：所述旋流锥体底部开设有供细泥排出的底流口，旋流锥体内沿轴向布置有溢流管，溢流管的底部延伸至底流口处以供精煤进入，溢流管的顶部布置有延伸至旋流锥体外的溢流口以供精煤排出。
9.作为本发明再进一步的方案：所述进料管内在各悬浮隔板的上游端布置有用于消除泡沫的喷淋器。
10.作为本发明再进一步的方案：所述喷淋器包括与进料管顶部管壁形状吻合的弧形的导流管，导流管上沿进料管径向均匀布置有喷淋头，各喷淋头上均匀开设有喷淋孔以形成范围喷洒。
11.作为本发明再进一步的方案：该悬浮隔板在进料管内沿来料方向向进料管的出料口方向倾斜布置，各蜂巢腔内均布置有呈波浪状的波纹板。
12.作为本发明再进一步的方案：悬浮隔板布置有至少两组，并沿进料管长度方向均匀间隔分布。
13.作为本发明再进一步的方案：通过该悬浮隔板的煤泥水混合程度指标
为：
[0014][0015]
其中：α1以及α2均为权重参数；
[0016]
γ为球形修正系数；
[0017]
按粒径不同对煤泥水的颗粒进行分类，颗粒共有n类；
[0018]
k1、k2、k3……kn
为煤泥水中不同类型颗粒所占含量；
[0019]
r1、r2、r3……rn
为煤泥水中不同类型颗粒的平均直径；
[0020]
ε为煤泥水流场竖直方向梯度的绝对值；
[0021]
v0为煤泥水离开悬浮隔板后的实际流速；
[0022]
θ为悬浮隔板的倾斜角度；
[0023]
r为进料管的水力半径；
[0024]
l为进料管内单位时间内煤泥水流过的距离；
[0025]
沿进水方向铅垂平分悬浮隔板，an以及bn分别为悬浮隔板左右两侧的流量占比；
[0026]
△
u为以颗粒中心为基准测量的颗粒相对滑移速度。
[0027]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0028]
1、本发明在悬浮隔板上布置独特的蜂巢状结构，使其形成多组蜂巢腔供煤泥水通过，在使悬浮隔板倾斜至特定角度后，可大幅提高含多种粒径颗粒的煤泥水在旋流浮选前的混合度，使矿浆始终保持在悬浮状态，便于异质细泥从精矿表面脱附；波浪状波纹板的布置可使所经流体产生紊流，起到使煤泥水进一步充分混合的效果。悬浮矿浆沿旋流锥体切线方向进入旋流锥体内部后，悬浮矿浆在重力作用下实现分层，在离心作用下，旋流锥体中异质细泥作为高密度物料被甩向旋流锥体内壁，并向下做螺旋运动，最终从底流口排出，而精矿作为轻密度产物集中到旋流锥体中心，在浮力作用下沿溢流管螺旋上升，最终从溢流口排出。
[0029]
2、本发明导流管的布置，可对进料管内的煤泥水进行多角度的发散式范围喷淋作业，浮选精矿泡沫在喷淋作用下被实时消除，消泡效率高。首先将浮选泡沫消除，使夹带在泡沫三角区的异质细泥暴露在矿浆中，在水喷淋作用下从煤粒表面脱附，然后利用旋流器工作原理，对含有异质细泥的矿浆进行深度分级，实现异质细泥和精煤的深度分离，有效解决浮选精煤“背灰”的难题，提高精煤产品的品质，强化浮选。同时，用于喷淋的水可循环使用，节约水资源，整个系统无运动部件，安装简单，操作方便，占地面积小，维修安全简单。
[0030]
3、本发明针对该悬浮隔板建立对应的煤泥水混合程度指标计算公式，由于煤泥水混合程度指标是定量，煤泥水混合程度指标越高则代表煤泥水混合度越高，在获取其他参数信息后，即可计算为达到设定最大混合度时，悬浮隔板的倾斜角度，使煤泥水的混合效率
达到最大化；在其他特殊浮选工艺中，针对所需获得的特定煤泥水混合度，可计算得出悬浮隔板对应的布置角度，使该悬浮隔板可应用至各类浮选工艺中。
附图说明
[0031]
图1为本发明的结构示意图。
[0032]
图2为本发明中悬浮隔板的结构示意图。
[0033]
图3为本发明中喷淋器的结构示意图。
[0034]
图4为本发明中喷淋头的结构示意图。
[0035]
图中：
[0036]
1、悬浮隔板；11、整流板；111、波纹板；
[0037]
2、喷淋器；21、导流管；22、喷淋头；221、喷淋孔；
[0038]
3、进料管；31、出料口；
[0039]
4、旋流锥体；41、底流口；
[0040]
5、溢流管；51、溢流口。
具体实施方式
[0041]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置，包括沿铅垂方向布置的旋流锥体4，旋流锥体4顶部连接有水平布置的进料管3，进料管3为平直管路，且出料口31与旋流锥体4的内腔相切布置。
[0043]
旋流锥体4底部为供细泥排出的底流口41，旋流锥体4内沿其轴向布置有溢流管5，溢流管5的底部延伸至底流口41处供精煤进入，溢流管4的顶部延伸至旋流锥体4外，并弯折后形成沿水平方向布置的溢流口51供精煤排出。
[0044]
悬浮矿浆沿旋流锥体4切线方向进入旋流锥体4内部后，悬浮矿浆在重力作用下实现分层，在离心作用下，旋流锥体4中异质细泥作为高密度物料被甩向旋流锥体4内壁，并向下做螺旋运动，最终从底流口41排出，而精矿作为轻密度产物集中到旋流锥体4中心，在浮力作用下沿溢流管4螺旋上升，最终从溢流口51排出。
[0045]
在煤泥水进入旋流锥体4前，进料管3内布置有喷淋器2以消除泡沫。喷淋器2包括呈弧形的导流管21，导流管21与外接液源连通，导流管21管身与进料管3顶部的管壁贴合布置，其管身上均与布置有喷淋头22，喷淋头22均沿进料管3径向布置。各喷淋头22上均匀开设有喷淋孔221从而形成发散式范围喷淋。
[0046]
进料管3内在喷淋器2的下游端还布置有倾斜布置的悬浮隔板1，悬浮隔板1沿进料管3内流动方向，向出料口31方向倾斜。
[0047]
悬浮隔板1的板面上布置有呈蜂巢状分布的整流板11，各整流板11彼此配合从而围合形成蜂巢腔供煤泥水通过，各蜂巢腔的方向与悬浮隔板1的板身轴线平行，在悬浮隔板1倾斜后，蜂巢腔与进料管3的来料方向存在夹角。各蜂巢腔内还布置有呈波浪状的波纹板
111，使所经流体产生紊流，以起到充分混合的效果。
[0048]
通过该悬浮隔板1的煤泥水混合程度指标为：
[0049][0050]
煤泥水矿浆混合指标主要由两部分构成，竖直方向的分量与水平方向的分量组成。
[0051][0052]
其中：α1以及α2均为权重参数；α1优选为0.753，α2优选为0.247；
[0053]
γ为球形修正系数，优选为0.75；
[0054]
按粒径不同对煤泥水的颗粒进行分类，颗粒共有n类；
[0055]
k1、k2、k3……kn
为煤泥水中不同类型颗粒所占含量；
[0056]
r1、r2、r3……rn
为煤泥水中不同类型颗粒的平均直径；
[0057]
从1～n表示颗粒粒径逐渐增加。
[0058]
ε为煤泥水流场竖直方向梯度的绝对值，
[0059][0060]
v0为煤泥水离开悬浮隔板1后的实际流速，优选为4m/s；
[0061]
θ为悬浮隔板1的倾斜角度；
[0062]
r为进料管3的水力半径；
[0063]
l为进料管3内单位时间内煤泥水流过的距离；
[0064]
沿进水方向铅垂平分悬浮隔板1，an以及bn分别为悬浮隔板1左右两侧的流量占比；
[0065]
△
u为以颗粒中心为基准测量的颗粒相对滑移速度。
[0066]
煤泥水矿浆混合指标越大说明流场越紊乱，煤泥水越均匀，煤泥水矿浆混合指标是个定量，根据实际工艺需求确定，因此可通过所需的煤泥水矿浆指标计算得出悬浮隔板1的倾斜角度。当悬浮隔板1倾斜角度θ设定为34
°
时，计算出的值最大。同时，在不同使用需求下，可根据所需求的煤泥水矿浆混合指标计算得出对应的悬浮隔板1布置角度。
[0067]
以上结合具体实施例描述了本技术的基本原理，但是，需要指出的是，在本技术中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本技术的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本技术为必须采用上述具体的细节来实现。
[0068]
本技术中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
[0069]
还需要指出的是，在本技术的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本技术的等效方案。
[0070]
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本技术。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本技术的范围。因此，本技术不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
[0071]
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本技术的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

技术特征：
1.一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置，其特征在于，包括进料管(3)，进料管(3)的出料口(31)沿旋流锥体(4)的切线方向与旋流锥体(4)内部连通，出料口(31)与旋流锥体(4)的接口处通过密封圈密封布置；进料管(3)内布置有悬浮隔板(1)，悬浮隔板(1)的板面均匀布置有呈蜂巢状分布的整流板(11)，以使得悬浮隔板(1)的板面形成若干组蜂巢腔以供煤泥水通过，各蜂巢腔与进料管(3)的来料方向存在夹角。2.根据权利要求1所述的一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置，其特征在于，所述旋流锥体(4)底部开设有供细泥排出的底流口(41)，旋流锥体(4)内沿轴向布置有溢流管(5)，溢流管(5)的底部延伸至底流口(41)处以供精煤进入，溢流管(5)的顶部布置有延伸至旋流锥体(4)外的溢流口(51)以供精煤排出。3.根据权利要求2所述的一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置，其特征在于，所述进料管(3)内在各悬浮隔板(1)的上游端布置有用于消除泡沫的喷淋器(2)。4.根据权利要求3所述的一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置，其特征在于，所述喷淋器(2)包括与进料管(3)顶部管壁形状吻合的弧形的导流管(21)，导流管(21)上沿进料管(3)径向均匀布置有喷淋头(22)，各喷淋头(22)上均匀开设有喷淋孔(221)以形成范围喷洒。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置，其特征在于，该悬浮隔板(1)在进料管(3)内沿来料方向向进料管(3)的出料口(31)方向倾斜布置，各蜂巢腔内均布置有呈波浪状的波纹板(111)。6.根据权利要求5所述的一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置，其特征在于，悬浮隔板(1)布置有至少两组，并沿进料管(3)长度方向均匀间隔分布。7.根据权利要求5所述的一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置，其特征在于，通过该悬浮隔板(1)的煤泥水混合程度指标为：其中：α1以及α2均为权重参数；γ为球形修正系数；按粒径不同对煤泥水的颗粒进行分类，颗粒共有n类；k1、k2、k3……
k
n
为煤泥水中不同类型颗粒所占含量；r1、r2、r3……
r
n
为煤泥水中不同类型颗粒的平均直径；ε为煤泥水流场竖直方向梯度的绝对值；v0为煤泥水离开悬浮隔板(1)后的实际流速；θ为悬浮隔板(1)的倾斜角度；
r为进料管(3)的水力半径；l为进料管(3)内单位时间内煤泥水流过的距离；沿进水方向铅垂平分悬浮隔板(1)，a
n
以及b
n
分别为悬浮隔板(1)左右两侧的流量占比；
△
u为以颗粒中心为基准测量的颗粒相对滑移速度。

技术总结
本发明涉及煤炭领域，具体是一种煤泥浮选分级脱灰及消泡装置，包括进料管，进料管的出料口沿旋流锥体的切线方向与旋流锥体内部连通，出料口与旋流锥体的接口处通过密封圈密封布置；进料管内布置有悬浮隔板，悬浮隔板的板面均匀布置有呈蜂巢状分布的整流板，以使得悬浮隔板的板面形成若干组蜂巢腔以供煤泥水通过，各蜂巢腔与进料管的来料方向存在夹角。本发明大幅提高了含多种粒径颗粒的煤泥水在旋流浮选前的混合度，使矿浆始终保持在悬浮状态，便于异质细泥从精矿表面脱附。便于异质细泥从精矿表面脱附。便于异质细泥从精矿表面脱附。


技术研发人员：张勇 朱宏政 闵凡飞 高忠林 杨明 史苘桧 尹建强 陈坤 李超 刘令云 高磊 刘锋 欧战备 周宗丰 侯宝宏 冯岸岸
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/22