專利名稱：采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法及裝置和用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種礦物浮選方法及裝置和用途，尤其是一種采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方 法及裝置和用途，屬浮選技術領域。
背景技術：
眾所周知的浮選方法，氣泡礦化過程主要是在氣泡上浮過程中完成的，即是在出 流礦漿分離區(qū)內(nèi)完成的，出流礦漿部分返流起浮裝置與入流礦漿混合起浮。起浮裝置的功 能目標，是產(chǎn)生氣泡并完成氣泡初始礦化過程。較有代表性的專利包括4078026號美國專利提出的一種起浮裝置，其轉(zhuǎn)子有各自獨立的礦漿通道和氣體 通道。這種結構的主要思路是讓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生動態(tài)壓力來補償隨著轉(zhuǎn)子高度而增加的液體靜壓 力，使礦漿施加到分散面上的總壓力能均勻地施加在該分散面上。這種結構的主要類型稱 為OK轉(zhuǎn)子，其垂直截面形狀是向下漸縮的，轉(zhuǎn)子垂直葉片的設置形式能形成相互隔離的礦 漿通道和氣體通道?？諝馔ㄟ^中空的轉(zhuǎn)子軸鼓入氣體通道。在轉(zhuǎn)子葉片上設有一塊水平蓋 板，它可以迫使礦漿和氣流改變流向，使它們沿著水平方向流出通道。定子葉片是豎直安裝 的，可以消除轉(zhuǎn)子出流礦漿中的漩渦。4800017號美國專利提出的一種起浮裝置，它與上述裝置類似，但通道功能不同。 轉(zhuǎn)子本體包括一塊水平頂蓋和一些垂直安裝的轉(zhuǎn)子葉片，這些葉片形成了泵室?？諝獗凰?進每一個泵室，以便給浮選槽中的礦漿充氣。定子葉片的上部朝外彎折，而下部仍是垂直 的。轉(zhuǎn)子出流礦漿的流向主要是水平的。但定子安裝了一個變流葉片，它能有效地迫使流 體以大約15°的傾角朝下流動。844911號歐洲專利提出的一種起浮裝置，則是在起浮裝置的轉(zhuǎn)子泵室中部設置了 一個水平障礙物，使朝上和朝下流動的轉(zhuǎn)子入流礦漿沿水平方向流出。6772885號美國專利提出的一種起浮裝置，在轉(zhuǎn)子頂蓋下方構造出一些轉(zhuǎn)子凹腔，凹腔的上面部分從凹腔外緣開始向下傾斜，與水平面形成5-70°的角度，直到凹腔的中心 部位；在轉(zhuǎn)子頂蓋上，構造出從轉(zhuǎn)子軸開始向斜上方傾斜、與水平面形成5-70°角度的上 表面。通過對轉(zhuǎn)子內(nèi)部和轉(zhuǎn)子頂蓋進行改進，使轉(zhuǎn)子出流礦漿以上行方式流過定子。這種 轉(zhuǎn)子結構，改善了大比重粗粒顆粒在浮選槽中的懸浮性能。CN2322686提出的一種起浮裝置，是在鼓形轉(zhuǎn)子頂蓋和底部設有通孔，給出流礦漿 營造上下循環(huán)返流起浮裝置的通道。CN201239664提出的一種起浮裝置，通過在槽底設置假底和穩(wěn)流板，引導出流礦漿 返流起浮裝置。在先浮選方法存在的主要缺陷是1)出流礦漿部分返流起浮裝置，形成出流礦漿與入流礦漿“一鍋煮”，導致入流礦 漿處理量及其目標顆粒濃度降低，進而導致浮選效率降低。2)起浮裝置氣液混合效率較低。起浮裝置氣場，或為轉(zhuǎn)子葉片端面氣道旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生 的下收斂曲面氣場，或為轉(zhuǎn)子泵室氣場。在下收斂曲面氣場環(huán)境下，入流礦漿是在穿越曲面氣場過程中完成氣液混合；在轉(zhuǎn)子泵室氣場環(huán)境下，入流礦漿是在轉(zhuǎn)子泵室氣場完成氣液混合。這兩種氣液混合方式均為一次性混合，且混合時間很短，因而氣液混合效率較低，導 致浮選效率較低。由于上述缺陷，在先的浮選方法，浮選過程時間較長，需要浮選槽槽腔具有較大的 容積。公知的浮選槽單槽容積已由IOm3增大到50m3、150m3、甚至300m3。隨著礦產(chǎn)資源的賦 存形態(tài)趨向品位貧化和成分復雜化，中小型儲量的礦產(chǎn)資源比重不斷攀升，由在先浮選方 法主導的浮選槽越作越大，則是誤導浮選裝備制造產(chǎn)業(yè)盲目朝著大型化方向發(fā)展。因此，針 對礦產(chǎn)資源的賦存趨勢和在先浮選方法存在的問題，研究開發(fā)效率更高、消耗更低、耗材更 少的浮選方法及裝備，很有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一，是提出一種采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法。該浮選方法具有小型 化的浮選槽，能更好地適應貧礦和復雜難選礦的高效浮選，且耗材更少，能耗、磨耗及藥劑 消耗更低。本發(fā)明的目的之二，是提出一種螺旋轉(zhuǎn)子，使起浮裝置的氣液混合效果更好，實現(xiàn) 在起浮裝置內(nèi)完成浮選主體過程的目的。本發(fā)明的目的之三，是提出上述浮選方法及裝置的用途。本發(fā)明所采取的技術方案是一種采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法，在起浮裝置內(nèi)設有 螺旋轉(zhuǎn)子，螺旋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動產(chǎn)生螺旋氣場；入流礦漿在流經(jīng)螺旋通道的過程中，與螺旋氣場進 行一次以上氣液混合；出流礦漿以不可逆流動方式流出起浮裝置。所述的螺旋氣場是這樣形成的在螺旋轉(zhuǎn)子的豎直中心區(qū)域設有空心轉(zhuǎn)子軸；在 空心轉(zhuǎn)子軸下段軸的外表面設有至少一個空心螺旋葉片，螺旋葉片表面設有一個以上連通 空心轉(zhuǎn)子軸的葉片氣孔；在螺旋葉片外圍設有定子；在螺旋葉片頂部設有轉(zhuǎn)子頂蓋；在轉(zhuǎn) 子頂蓋以下的空心軸壁上設有一個以上轉(zhuǎn)子軸氣孔；在空心轉(zhuǎn)子軸的空心軸腔內(nèi)充滿壓縮 空氣；當螺旋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，空心轉(zhuǎn)子軸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)轉(zhuǎn)子軸氣孔進入螺旋葉片腹腔內(nèi)，再 經(jīng)葉片氣孔向外噴出，在螺旋通道內(nèi)和外形成螺旋氣場。所述螺旋通道內(nèi)的螺旋氣場，至少 可以是由徑向排布于螺旋通道底面的一排以上葉片氣孔向上噴射壓縮空氣形成的排柱式 螺旋氣場；所述螺旋通道外的螺旋氣場，至少可以是由排布于螺旋葉片端面的一個以上葉 片氣孔朝定子徑向噴射壓縮空氣形成的圓筒式螺旋氣場。所述的入流礦漿，是含有浮選藥劑的從浮選槽體外部流入起浮裝置的待浮選礦 漿，包括常規(guī)入流礦漿和施加超聲波能量的入流礦漿。所述的出流礦漿，是在起浮裝置內(nèi)完成設定的氣液混合過程后，以不可逆流動方 式從定子流出、進入出流礦漿分離區(qū)的礦漿，出流礦漿流出浮選槽體的過程，包括常規(guī)出流 過程和施加超聲波能量場的出流過程。一種采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選裝置，包含浮選槽體和起浮裝置，起浮裝置設于浮選槽 體內(nèi)的下部中心區(qū)域，其特征是在起浮裝置內(nèi)設有螺旋轉(zhuǎn)子；入流礦漿從螺旋轉(zhuǎn)子下部 進入，在流經(jīng)螺旋通道的過程中，與螺旋氣場進行一次以上氣液混合，并趨向定子不可逆流 出。所述的螺旋轉(zhuǎn)子，在其豎直中心區(qū)域設有空心轉(zhuǎn)子軸，在空心轉(zhuǎn)子軸下段軸的外表面設 有至少一個螺旋葉片，在螺旋葉片表面設有一個以上連通空心轉(zhuǎn)子軸的葉片氣孔，在螺旋葉片外圍設有定子，在螺旋葉片頂部設有轉(zhuǎn)子頂蓋，在空心轉(zhuǎn)子軸的空心軸腔內(nèi)充滿壓縮 空氣；螺旋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，空心轉(zhuǎn)子軸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)轉(zhuǎn)子軸氣孔進入螺旋葉片腹腔內(nèi)，再經(jīng) 葉片氣孔向外噴出，在螺旋通道內(nèi)和外形成螺旋氣場。所述的空心轉(zhuǎn)子軸，在轉(zhuǎn)子頂蓋以下的空心軸壁上設有一個以上轉(zhuǎn)子軸氣孔。
所述的螺旋葉片，為空心結構，螺旋葉片表面設有一個以上連通空心轉(zhuǎn)子軸的 葉片氣孔；設置葉片氣孔的表面，最好是螺旋葉片頂面和遠離空心轉(zhuǎn)子軸的螺旋葉片端 面；葉片氣孔出口朝上或徑向布置，形成朝上或徑向的氣流沖力；所述的螺旋葉片，螺距為 20-600mm ；螺旋葉片端面垂直軸向投影直徑為30-600mm。所述的轉(zhuǎn)子頂蓋，至少包括板式頂蓋和碟形頂蓋；轉(zhuǎn)子頂蓋外徑>定子垂直軸向 投影內(nèi)徑，轉(zhuǎn)子頂蓋內(nèi)徑與空心轉(zhuǎn)子軸外徑重合。所述的螺旋氣場，至少包括設于螺旋通道內(nèi)的排柱式螺旋氣場和設于螺旋通道外 (即螺旋葉片端面)的圓筒式螺旋氣場。所述的排柱式螺旋氣場，至少可以是由徑向排布于 螺旋通道底面的一排以上葉片氣孔向上噴射壓縮空氣形成的，且相鄰兩排葉片氣孔采用錯 位排布；所述的圓筒式螺旋氣場，至少可以是由排布于螺旋葉片端面的一個以上葉片氣孔 朝定子徑向噴射壓縮空氣形成的，且葉片氣孔是采用內(nèi)置方式設于螺旋葉片的空心夾層之 內(nèi)。采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法及裝置的用途，包括應用于所有固體物料的浮選過程， 所述的固體物料至少包括有色金屬礦、黑色金屬礦和非金屬礦，尤其是貧礦和復雜難選礦。本發(fā)明的技術原理及工作過程是在浮選槽體內(nèi)下部中心位置設置起浮裝置，在 起浮裝置內(nèi)設置螺旋轉(zhuǎn)子，對應螺旋轉(zhuǎn)子設置入流礦漿入口 ；螺旋轉(zhuǎn)子經(jīng)空心轉(zhuǎn)子軸提供 壓縮空氣，在轉(zhuǎn)動過程中形成螺旋氣場。入流礦漿在流經(jīng)螺旋通道的過程中，與螺旋氣場進 行一次以上氣液混合，直至完成氣泡礦化過程。完成氣泡礦化過程的出流礦漿，在螺旋通道 制導下，以不可逆流動方式流出起浮裝置。由此實現(xiàn)在起浮裝置內(nèi)完成浮選主體過程。本發(fā)明的優(yōu)點是1)入流礦漿在起浮裝置內(nèi)進行多次氣液混合，使殘留目標顆粒和浮選藥劑趨向不 可逆減少，目標顆粒得到最大化捕集，浮選藥劑得到最大化利用。2)出流礦漿不可逆流出起浮裝置，浮選過程為不可逆過程，克服入流礦漿目標顆 粒濃度被稀釋的缺陷，使礦化氣泡質(zhì)量提高。3)氣泡礦化過程集中在起浮裝置內(nèi)完成，浮選過程時間大幅縮短，浮選槽容積大 幅減少。4)螺旋轉(zhuǎn)子沒有泵室效應，使用壽命大幅延長。5)螺旋轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生螺旋提升力，使入流礦漿的入槽通暢性大為改善。


圖1為本發(fā)明一個實施例的結構示意圖；圖2為本發(fā)明另一個實施例的結構示意圖。圖1中，1、出流礦漿分離區(qū)；2、礦漿液面；3、礦化氣泡富集區(qū)；4、壓縮空氣；5、轉(zhuǎn) 子頂蓋；6、出流礦漿；7、泡沫精礦漿出口 ；8、泡沫精礦漿；9、起浮裝置；10、定子；11、螺旋 轉(zhuǎn)子；12、螺旋葉片；13、葉片氣孔；14、入流礦漿入口 ；15、入流礦漿；16、空心轉(zhuǎn)子軸；17、轉(zhuǎn)子軸氣孔；18、螺旋通道；19、排柱式螺旋氣場；20、圓筒式螺旋氣場；21、螺旋氣場；22、粗 粒尾礦漿；23、粗粒尾礦漿出口 ；24、細粒尾礦漿；25、細粒尾礦漿出口 ；26、浮選槽體；27、泡 沫精礦漿溜槽。圖2中，28、超聲波裝置；29、超聲波裝置。
具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述，但本發(fā)明的保護范圍并不局限 于實施例所描述的范圍。從圖1可以看出，本發(fā)明是采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法，在起浮裝置9內(nèi)設有螺旋轉(zhuǎn) 子11，螺旋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動產(chǎn)生螺旋氣場21 ；入流礦漿15在流經(jīng)螺旋通道18的過程中，與螺旋氣 場21進行一次以上氣液混合；出流礦漿6以不可逆流動方式流出起浮裝置9。螺旋氣場21是這樣形成的在螺旋轉(zhuǎn)子11的豎直中心區(qū)域設有空心轉(zhuǎn)子軸16 ； 在空心轉(zhuǎn)子軸下段軸的外表面設有至少一個螺旋葉片12，螺旋葉片表面設有一個以上連通 空心轉(zhuǎn)子軸的葉片氣孔13 ；在螺旋葉片外圍設有定子10 ；在螺旋葉片頂部設有轉(zhuǎn)子頂蓋5 ； 在轉(zhuǎn)子頂蓋以下的空心軸壁上設有一個以上轉(zhuǎn)子軸氣孔17 ；在空心轉(zhuǎn)子軸的空心軸腔內(nèi) 充滿壓縮空氣4 ；當螺旋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，空心轉(zhuǎn)子軸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)轉(zhuǎn)子軸氣孔進入空心螺 旋葉片腹腔內(nèi)，再經(jīng)葉片氣孔向外噴出，在螺旋通道18內(nèi)和外形成螺旋氣場21。所述螺旋 通道內(nèi)的螺旋氣場，至少可以是由徑向排布于螺旋通道底面的一排以上葉片氣孔向上噴射 壓縮空氣形成的排柱式螺旋氣場19 ；所述螺旋通道外的螺旋氣場，至少可以是由排布于螺 旋葉片端面的一個以上葉片氣孔朝定子徑向噴射壓縮空氣形成的圓筒式螺旋氣場20。入流礦漿15是含有浮選藥劑的從浮選槽體26外部流入起浮裝置9的待浮選礦 漿，包括常規(guī)入流礦漿和施加超聲波能量的入流礦漿。出流礦漿6是在起浮裝置9內(nèi)完成設定的氣液混合過程后，以不可逆流動方式從 定子10流出、進入出流礦漿分離區(qū)1的完成浮選主體過程的礦漿，出流礦漿流出浮選槽體 26的過程，包括常規(guī)出流過程和施加超聲波能量場的出流過程。實施例一一種螺旋轉(zhuǎn)子起浮裝置圖1所示的浮選槽，采用螺旋轉(zhuǎn)子起浮裝置。起浮裝置9設于浮選槽體26內(nèi)下部 中央?yún)^(qū)域，包含螺旋轉(zhuǎn)子11和定子10。定子10為常規(guī)定子。螺旋轉(zhuǎn)子11由螺旋葉片12 和空心轉(zhuǎn)子軸16構成。其中，螺旋葉片12的個數(shù)(或頭數(shù))為1 ；直徑300mm ；螺距50mm ； 空心夾層厚度2mm ；其頂面葉片氣孔13孔徑1mm，采取N排X每排M個徑向排列方式設置； 頂部設有碟形轉(zhuǎn)子頂蓋5，頂蓋外徑400mm ；其端面葉片氣孔13為內(nèi)置式氣孔，由設于空心 夾層內(nèi)的管式通道形成?？招霓D(zhuǎn)子軸16由螺旋葉片12包裹的軸段，其空心軸壁上設有一 個以上孔徑2mm的轉(zhuǎn)子軸氣孔17。當螺旋轉(zhuǎn)子11轉(zhuǎn)動，并通入壓縮空氣4，在螺旋通道18內(nèi)形成向上噴射氣流的排 柱式螺旋氣場19，在螺旋通道18外(即螺旋葉片端面)形成朝定子10徑向噴射氣流的圓 筒式螺旋氣場20。本發(fā)明的工作原理是入流礦漿15在螺旋提升力作用下，經(jīng)入流礦漿入口 14進入 螺旋通道18，每穿過一排氣柱，即進行一次氣液混合；當入流礦漿流到轉(zhuǎn)子頂蓋5處時，即 已穿過N排氣柱，氣液混合次數(shù)亦為N次。每次氣液混合生成的氣泡瞬間礦化，成為礦化氣泡，在螺旋通道18制導下，礦化氣泡趨向穿過圓筒式螺旋氣場20，再次進行氣液混合，經(jīng)定 子10導向和穩(wěn)流，以不可逆流動方式流出起浮裝置9。隨著入流礦漿15穿越排柱式螺旋氣 場19，入流礦漿15中的目標顆粒趨向不可逆減少，氣泡礦化趨向進行完全。由此實現(xiàn)入流 礦漿在起浮裝置內(nèi)完成浮選主體過程。實施例二 另一種螺旋轉(zhuǎn)子起浮裝置圖2所示的浮選槽，是實施例一的一種改進型結構，基本結構與實施 例一是一樣 的，采用螺旋轉(zhuǎn)子起浮裝置。起浮裝置9設于浮選槽體26內(nèi)下部中央?yún)^(qū)域，包含螺旋轉(zhuǎn)子 11和定子10。其特點在于在起浮裝置入口處設有超聲波裝置29，超聲波裝置29與浮選 槽體26為一體式結構，超聲波頻率為20kHz-lX 106kHz、聲強為0. 5-200w/cm2o入流礦漿15 是經(jīng)超聲波裝置29施加超聲波能量后進入起浮裝置9內(nèi)的。本發(fā)明的工作原理是當入流礦漿15經(jīng)入流礦漿入口 14進入超聲波裝置29時， 因受設定的超聲波能量場作用，固體顆粒被高效清洗，浮選藥劑被高效分散，目標顆粒被浮 選藥劑充分包裹。經(jīng)超聲波能量處理的入流礦漿，在螺旋提升力作用下進入螺旋通道18， 每穿過一排氣柱，即進行一次氣液混合；當入流礦漿流到轉(zhuǎn)子頂蓋5處時，即已穿過N排氣 柱，氣液混合次數(shù)亦為N次。每次氣液混合生成的氣泡瞬間礦化，成為礦化氣泡，在螺旋通 道18制導下，礦化氣泡趨向穿過圓筒式螺旋氣場20，再次進行氣液混合，經(jīng)定子10導向和 穩(wěn)流，以不可逆流動方式流出起浮裝置9。隨著入流礦漿穿越排柱式螺旋氣場19，入流礦漿 中的目標顆粒趨向不可逆減少，氣泡礦化趨向進行完全。由此實現(xiàn)施加超聲波能量的入流 礦漿在起浮裝置內(nèi)完成浮選主體過程。從圖2可以看出，對入流礦漿在進入螺旋通道前施加超聲波能量，可顯著增強目 標顆粒被浮選藥劑包裹的效果，從而進一步提高起浮效率和氣泡礦化效果。實施例三另一種螺旋轉(zhuǎn)子起浮裝置從圖2可以看出，超聲波裝置29還可以采用分體式方式設置。當入流礦漿15進 行超聲波處理的時間需要較長時，例如1-2分鐘，采用分體式方式設置超聲波裝置29，具有 更大的優(yōu)越性。本發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，某些礦物(如石英型金礦、分化型硅酸鹽金礦)采 用螺旋轉(zhuǎn)子起浮裝置，即可獲得非常高的目標顆粒回收率；某些礦物(如超細顆粒型金礦、 高泥型低品位氧化鋅礦)采用常規(guī)浮選方法，目標顆?；厥章史浅５停捎寐菪D(zhuǎn)子起 浮裝置的情況下，對入流礦漿施加設定的超聲波能量處理1-30秒鐘，可以顯著提高目標顆 ?；厥章?，并大幅降低浮選藥劑消耗；某些礦物(如氰化浸金尾礦、常規(guī)浮選尾礦)由于顆 粒表面殘留浸出產(chǎn)物或浮選藥劑包層，對新的浮選藥劑捕集目標顆粒往往產(chǎn)生負面干擾作 用，需要進行較長時間的超聲波處理，這種情況下，對入流礦漿采用分體式超聲波裝置進行 處理，尤其是采用本發(fā)明人發(fā)明的螺旋盤管式超聲波裝置進行處理，可以取得更好的浮選 效果。從常規(guī)浮選過程可以知道，在入流礦漿進入浮選槽前，通常設置一道調(diào)漿工序，目 的是讓浮選藥劑充分包裹目標顆粒。為使目標顆粒被浮選藥劑更充分包裹，很多浮選廠在 磨礦工序就開始加入某些浮選藥劑。實施例二、尤其是本實施例三對入流礦漿采用超聲波 裝置施加超聲波能量進行處理，目的在于獲得更高的浮選效果。例如，入流礦漿在不可逆流 經(jīng)設有超聲波能量場的螺旋盤管過程中，目標顆粒被浮選藥劑包裹的過程為不可逆包裹過程，不被浮選藥劑包裹的目標顆粒數(shù)量趨向為零；由于浮選藥劑充分包裹目標顆粒的過程 時間極短，可有效克制某些浮選藥劑因氧化而降低藥效。顯然，采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選過程大 幅縮短，為開發(fā)高效浮選藥劑開辟了更加廣闊的領域。實施例四一種采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選槽
圖1和圖2所示為一種采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選槽，由浮選槽體26、起浮裝置9和設 于浮選槽體底部的超聲波裝置29組成。浮選槽體26是邊數(shù)> 4的正多邊形槽體或圓形槽 體，其構成包括泡沫精礦漿溜槽27和設于礦漿液面2以下的浮選槽體外壁的超聲波裝置 28 ；在靠近并低于礦漿液面2的槽壁上設有細粒尾礦漿出口 25，在靠近槽底的槽壁上設有 粗粒尾礦漿出口 23，在對應螺旋轉(zhuǎn)子11的槽體底部設有入流礦漿入口 14，在設于槽體上部 的泡沫精礦漿溜槽27的最低處設有泡沫精礦漿出口 7，泡沫精礦漿溜槽環(huán)繞浮選槽體上部 設置。起浮裝置9設于浮選槽體26內(nèi)的下部中心區(qū)域，在起浮裝置內(nèi)設有螺旋轉(zhuǎn)子11 ； 入流礦漿15從螺旋轉(zhuǎn)子下部進入，在流經(jīng)螺旋通道18的過程中，與螺旋氣場21進行一次 以上氣液混合，并趨向定子10不可逆流出。螺旋轉(zhuǎn)子11在其豎直中心區(qū)域設有空心轉(zhuǎn)子 軸16，在空心轉(zhuǎn)子軸下段軸的外表面設有至少一個螺旋葉片12，在螺旋葉片表面設有一個 以上連通空心轉(zhuǎn)子軸的葉片氣孔13，在螺旋葉片外圍設有定子10，在螺旋葉片頂部設有轉(zhuǎn) 子頂蓋5，在空心轉(zhuǎn)子軸的空心軸腔內(nèi)充滿壓縮空氣4;螺旋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，空心轉(zhuǎn)子軸內(nèi)的 壓縮空氣經(jīng)轉(zhuǎn)子軸氣孔17進入螺旋葉片腹腔內(nèi)，再經(jīng)葉片氣孔13向外噴出，在螺旋通道18 內(nèi)和外形成螺旋氣場21?？招霓D(zhuǎn)子軸16在轉(zhuǎn)子頂蓋5以下的空心軸壁上設有一個以上轉(zhuǎn)子軸氣孔17。螺旋葉片12為空心結構，螺旋葉片表面設有一個以上連通空心轉(zhuǎn)子軸16的葉片 氣孔13 ；設置葉片氣孔13的表面，最好是螺旋葉片頂面和遠離空心轉(zhuǎn)子軸的螺旋葉片端 面；葉片氣孔13出口朝上或徑向布置，形成朝上或徑向的氣流沖力；螺旋葉片12的螺距為 20-600mm ；螺旋葉片端面垂直軸向投影直徑為30-600mm。轉(zhuǎn)子頂蓋5至少包括板式頂蓋和碟形頂蓋；轉(zhuǎn)子頂蓋外徑>定子10垂直軸向投影 內(nèi)徑，轉(zhuǎn)子頂蓋內(nèi)徑與空心轉(zhuǎn)子軸16外徑重合。螺旋氣場21至少包括設于螺旋通道18內(nèi)的排柱式螺旋氣場19和設于螺旋通道 18外(即螺旋葉片12端面)的圓筒式螺旋氣場20。排柱式螺旋氣場19至少可以是由徑 向排布于螺旋通道18底面的一排以上葉片氣孔13向上噴射壓縮空氣4形成的，且相鄰兩 排葉片氣孔采用錯位排布；圓筒式螺旋氣場20至少可以是由排布于螺旋葉片12端面的一 個以上葉片氣孔13朝定子10徑向噴射壓縮空氣4形成的，且葉片氣孔13是采用內(nèi)置方式 設于螺旋葉片的空心夾層之內(nèi)。浮選槽的工作原理及過程是入流礦漿15經(jīng)入流礦漿入口 14進入超聲波裝置 29，經(jīng)設定超聲波能量處理，目標顆粒被高效清洗，并被高效分散的浮選藥劑充分包裹，成 為憎水顆粒。經(jīng)受超聲波處理的入流礦漿15，在入流礦漿入口 14處被螺旋轉(zhuǎn)子11螺旋提 升，進入螺旋通道18，與設于螺旋通道中的排柱式螺旋氣場19進行不可逆氣液混合，生成 大量氣泡和礦化氣泡。礦化氣泡受螺旋通道制導，優(yōu)先流出螺旋通道；殘留的目標顆粒和浮 選藥劑，在螺旋通道中繼續(xù)進行氣液混合，直至氣泡生成與氣泡礦化過程進行完全。流出螺 旋通道的礦化氣泡，經(jīng)過圓筒式螺旋氣場20時，再次進行氣液混合，進一步強化氣泡礦化過程并提高礦化氣泡質(zhì)量，最后經(jīng)定子10導向穩(wěn)流，不可逆流出起浮裝置9，進入出流礦漿 分離區(qū)1。出流礦漿6為單向螺旋流態(tài)。礦化氣泡借助螺旋提升力，快速浮出礦漿液面2， 進入礦化氣泡富集區(qū)3，經(jīng)過重組富集，產(chǎn)出泡沫精礦漿8。泡沫精礦漿經(jīng)泡沫精礦漿溜槽 27匯流，從泡沫精礦漿出口 7流出。未被氣泡吸附的細粒顆粒與粗粒顆粒，在螺旋流動過程 中借助自身重力實現(xiàn)粗細分離，形成細粒尾礦漿24經(jīng)細粒尾礦漿出口 25潛流出槽，形成粗 粒尾礦漿22螺旋沉降到槽體底部，經(jīng)粗粒尾礦漿出口 23潛流出槽。由于礦漿粘滯力的磨 削作用，礦化氣泡表面吸附的目標顆粒，在上浮過程中可能發(fā)生部分脫附。出流礦漿6中的 脫附目標顆粒及殘留浮選藥劑，在超聲波裝置28提供的超聲波能量場作用下，目標顆粒得 到高效清洗，浮選藥劑得到高效分散，浮選藥劑充分包裹脫附的目標顆粒；被浮選藥劑充分 包裹的脫附目標顆粒，被圓筒式螺旋氣場20提供的大量富余氣泡捕集，生成礦化氣泡浮出 礦漿液面2。由此實現(xiàn)采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選槽的浮選過程。 從圖1和圖2可以看出，采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法及浮選槽具有以下優(yōu)點1)對入流礦漿設置施加超聲波能量的超聲波裝置，使浮選藥劑充分包裹目標顆 粒，為入流礦漿在起浮裝置內(nèi)閃速完成浮選過程創(chuàng)造了充分必要條件。2)在螺旋通道底面設置N排徑向設置的氣孔，使入流礦漿在不可逆流動過程中進 行N次氣液混合。這種螺旋氣場的設置方式，在強化氣液混合過程的同時，增強了氣液混合 過程的有序性和可控性。理論上可以使入流礦漿在螺旋通道流動過程中完成完全的氣泡礦 化過程。3)螺旋通道及其氣孔的設置，在提高入流礦漿上升力和定向流動方式的同時，給 礦化氣泡提供了一種切向流出螺旋通道的慣性力。氣液高效混合產(chǎn)生的氣泡及其礦化氣 泡，因體積瞬間膨脹，趨向螺旋通道敞口流出。圓筒式螺旋氣場的慣性運行方向與螺旋通道 出流礦漿及礦化氣泡的慣性流動方向反向，有利于強化出流礦漿的氣液混合效果。而螺旋 通道的敞口設置，可有效消除在先轉(zhuǎn)子結構存在的氣蝕缺陷。4)出流礦漿以不可逆流動方式流出起浮裝置，入流礦漿以單向流動方式流入起浮 裝置，有效克服入流礦漿的目標顆粒濃度被目標顆粒濃度更低的出流礦漿稀釋的不足，從 而有效防止礦化氣泡質(zhì)量降低，使浮選槽單位體積處理能力大幅提高，處理時間大幅縮短， 浮選藥劑、磨球消耗、能耗和浮選槽體用材消耗大幅降低。5)在出流礦漿分離區(qū)設置設定頻率和聲強的超聲波能量場，使出流礦漿中脫附的 目標顆粒和殘留浮選藥劑被出流礦漿中的富余氣泡充分捕集，又利用氣泡對超聲空化泡粒 子流的高效阻尼特性和彈性變形，進一步加快礦化氣泡的上浮速度。
權利要求
一種采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法，其特征是在起浮裝置內(nèi)設有螺旋轉(zhuǎn)子，螺旋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動產(chǎn)生螺旋氣場；入流礦漿在流經(jīng)螺旋通道的過程中，與螺旋氣場進行一次以上氣液混合；出流礦漿以不可逆流動方式流出起浮裝置。
2.如權利要求1所述的采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法，其特征是所述的螺旋氣場是這樣 形成的在螺旋轉(zhuǎn)子的豎直中心區(qū)域設有空心轉(zhuǎn)子軸；在空心轉(zhuǎn)子軸下段軸的外表面設有 至少一個空心螺旋葉片，螺旋葉片表面設有一個以上連通空心轉(zhuǎn)子軸的葉片氣孔；在螺旋 葉片外圍設有定子；在螺旋葉片頂部設有轉(zhuǎn)子頂蓋；在轉(zhuǎn)子頂蓋以下的空心軸壁上設有一 個以上轉(zhuǎn)子軸氣孔；在空心轉(zhuǎn)子軸的空心軸腔內(nèi)充滿壓縮空氣；當螺旋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，空心 轉(zhuǎn)子軸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)轉(zhuǎn)子軸氣孔進入螺旋葉片腹腔內(nèi)，再經(jīng)葉片氣孔向外噴出，在螺旋 通道內(nèi)和外形成螺旋氣場。所述螺旋通道內(nèi)的螺旋氣場，至少可以是由徑向排布于螺旋通 道底面的一排以上葉片氣孔向上噴射壓縮空氣形成的排柱式螺旋氣場；所述螺旋通道外的 螺旋氣場，至少可以是由排布于螺旋葉片端面的一個以上葉片氣孔朝定子徑向噴射壓縮空 氣形成的圓筒式螺旋氣場。
3.如權利要求1所述的采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法，其特征是所述的入流礦漿，是含有 浮選藥劑的從浮選槽體外部流入起浮裝置的待浮選礦漿，包括常規(guī)入流礦漿和施加超聲波 能量的入流礦漿。
4.如權利要求1所述的采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法，其特征是所述的出流礦漿，是在起 浮裝置內(nèi)完成設定的氣液混合過程后，以不可逆流動方式從定子流出、進入出流礦漿分離 區(qū)的礦漿，出流礦漿流出浮選槽體的過程，包括常規(guī)出流過程和施加超聲波能量場的出流 過程。
5.一種采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選裝置，包含浮選槽體和起浮裝置，起浮裝置設于浮選槽體 內(nèi)的下部中心區(qū)域，其特征是在起浮裝置內(nèi)設有螺旋轉(zhuǎn)子；入流礦漿從螺旋轉(zhuǎn)子下部進 入，在流經(jīng)螺旋通道的過程中，與螺旋氣場進行一次以上氣液混合，并趨向定子不可逆流 出。所述的螺旋轉(zhuǎn)子，在其豎直中心區(qū)域設有空心轉(zhuǎn)子軸，在空心轉(zhuǎn)子軸下段軸的外表面設 有至少一個螺旋葉片，在螺旋葉片表面設有一個以上連通空心轉(zhuǎn)子軸的葉片氣孔，在螺旋 葉片外圍設有定子，在螺旋葉片頂部設有轉(zhuǎn)子頂蓋，在空心轉(zhuǎn)子軸的空心軸腔內(nèi)充滿壓縮 空氣；螺旋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，空心轉(zhuǎn)子軸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)轉(zhuǎn)子軸氣孔進入螺旋葉片腹腔內(nèi)，再經(jīng) 葉片氣孔向外噴出，在螺旋通道內(nèi)和外形成螺旋氣場。
6.如權利要求5所述的螺旋轉(zhuǎn)子，其特征是所述的空心轉(zhuǎn)子軸，在轉(zhuǎn)子頂蓋以下的空 心軸壁上設有一個以上轉(zhuǎn)子軸氣孔。
7.如權利要求5所述的螺旋轉(zhuǎn)子，其特征是所述的螺旋葉片，為空心結構，螺旋葉 片表面設有一個以上連通空心轉(zhuǎn)子軸的葉片氣孔；設置葉片氣孔的表面，最好是螺旋葉 片頂面和遠離空心轉(zhuǎn)子軸的螺旋葉片端面；葉片氣孔出口朝上或徑向布置，形成朝上或 徑向的氣流沖力；所述的螺旋葉片，螺距為20-600mm ；螺旋葉片端面垂直軸向投影直徑為 30-600mm。
8.如權利要求5所述的螺旋轉(zhuǎn)子，其特征是所述的轉(zhuǎn)子頂蓋，至少包括板式頂蓋和碟 形頂蓋；轉(zhuǎn)子頂蓋外徑>定子垂直軸向投影內(nèi)徑，轉(zhuǎn)子頂蓋內(nèi)徑與空心轉(zhuǎn)子軸外徑重合。
9.如權利要求5所述的螺旋轉(zhuǎn)子，其特征是所述的螺旋氣場，至少包括設于螺旋通道 內(nèi)的排柱式螺旋氣場和設于螺旋通道外(即螺旋葉片端面外圍)的圓筒式螺旋氣場。所述的排柱式螺旋氣場，至少可以是由徑向排布于螺旋通道底面的一排以上葉片氣孔向上噴射 壓縮空氣形成的，且相鄰兩排葉片氣孔采用錯位排布；所述的圓筒式螺旋氣場，至少可以是 由排布于螺旋葉片端面的一個以上葉片氣孔朝定子徑向噴射壓縮空氣形成的，且葉片氣孔 是采用內(nèi)置方式設于螺旋葉片的空心夾層之內(nèi)。
10.采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法及裝置的用途，包括應用于所有固體物料的浮選過程，所 述的固體物料至少包括有色金屬礦、黑色金屬礦和非金屬礦，尤其是貧礦和復雜難選礦。
全文摘要
一種采用螺旋轉(zhuǎn)子的浮選方法，其特征是在起浮裝置內(nèi)設有螺旋轉(zhuǎn)子，螺旋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動產(chǎn)生螺旋氣場；入流礦漿在流經(jīng)螺旋通道的過程中，與螺旋氣場進行一次以上氣液混合；出流礦漿以不可逆流動方式流出起浮裝置。所述的螺旋轉(zhuǎn)子，其豎直中心區(qū)域設有空心轉(zhuǎn)子軸；在空心轉(zhuǎn)子軸下段軸的外表面設有至少一個螺旋葉片；在螺旋葉片頂部設有一個轉(zhuǎn)子頂蓋；在空心轉(zhuǎn)子軸的空心軸腔內(nèi)充滿壓縮空氣；空心轉(zhuǎn)子軸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)轉(zhuǎn)子軸氣孔進入螺旋葉片腹腔內(nèi)，再經(jīng)葉片氣孔向外噴出，在螺旋通道內(nèi)和外形成螺旋氣場。所述方法及浮選裝置的用途包括應用于所有固體物料的浮選過程，所述的固體物料至少包括有色金屬礦、黑色金屬礦和非金屬礦，尤其是貧礦和復雜難選礦。
文檔編號B03D1/16GK101804386SQ20101012901
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月22日 優(yōu)先權日2010年3月22日
發(fā)明者曾興民 申請人:株洲市興民科技有限公司