本發(fā)明涉及一種可強(qiáng)化微細(xì)粒赤鐵礦疏水絮凝效果的實驗裝置，該裝置屬于微細(xì)粒分選技術(shù)領(lǐng)域，同樣有益于煤泥水絮凝強(qiáng)化的理論研究。

背景技術(shù)：

赤鐵礦在我國資源儲量較大，約占鐵礦資源的2/3，但富礦少、貧礦多，工業(yè)應(yīng)用價值低；為緩解行業(yè)對鐵礦資源之需，赤鐵礦選礦技術(shù)得以快速發(fā)展。但因該類赤鐵礦多為微細(xì)浸染型，高效分選技術(shù)實施的前提必須細(xì)磨赤鐵礦物至單體充分解離，即解離度達(dá)到 80%~90%，往往需要磨細(xì)至約-500目的粒度，已然超出常規(guī)分選技術(shù)允許范圍（-200 目占70%~90%）。同時，微細(xì)粒礦物比表面積大、質(zhì)量小，常規(guī)分選技術(shù)實施過程礦物易夾雜、隨尾礦流失，石英、綠泥石和黏土類等脈石礦物泥化后粒度多為幾個微米甚至更為細(xì)小，極易對鐵礦物顆粒形成罩蓋，從而使得常規(guī)的分選工藝幾乎不能回收這些鐵礦物顆粒。選擇性絮凝使得赤鐵礦顆粒由小聚集變大形成絮團(tuán)，在粒度達(dá)到浮選或磁選要求時，可進(jìn)行分選；如進(jìn)一步控制絮團(tuán)質(zhì)量，將確保精礦品位、提高精礦回收率；近年來，已成為解決微細(xì)粒赤鐵礦分選的技術(shù)熱點。

目前提升微細(xì)赤鐵礦絮凝效果的研究主要集中于：分散劑強(qiáng)化分散、表面活化劑形成疏水性差異、非極性油添加加速絮凝的工藝優(yōu)化以及絮凝機(jī)理分析方面，對于絮凝前預(yù)處理以及絮凝過程磁強(qiáng)化技術(shù)研究較少。研究表明：赤鐵礦中的脈石礦物對于疏水絮凝影響明顯，如在絮凝前對赤鐵礦及脈石進(jìn)行簡單分離，則從理論上講可有效強(qiáng)化絮凝效果。同時，外置磁場可以克服絮凝過程顆粒所受能壘、增強(qiáng)顆粒間排斥能、增大顆粒表面電位的絕對值以提高顆粒間的靜電排斥作用，因而存在強(qiáng)化微細(xì)赤鐵礦絮凝效果的可能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的正是針對常規(guī)絮凝工藝，提供了一種適用于微細(xì)粒赤鐵礦絮凝強(qiáng)化的實驗裝置。本發(fā)明的裝置首先通過旋流分級結(jié)構(gòu)實現(xiàn)微細(xì)粒赤鐵礦絮凝前的簡單分級；分級產(chǎn)物通過外載磁場源絮凝腔體內(nèi)磁場對流場動態(tài)特性的進(jìn)一步調(diào)控進(jìn)而強(qiáng)化絮凝過程，最終實現(xiàn)微細(xì)粒赤鐵礦的高效絮凝。

本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)措施來實現(xiàn)：

本發(fā)明適用于微細(xì)粒赤鐵礦絮凝強(qiáng)化的實驗裝置包括錐形旋流分級室和外置磁場源的絮凝裝置；所述錐形旋流分級室包括：與機(jī)架相結(jié)合的錐形腔體，安裝在機(jī)架上端的電機(jī)，與電機(jī)相連的豎直向下延伸至錐形腔體內(nèi)的傳動軸，布置于機(jī)架上部的設(shè)置有溢流口的溢流堰；在錐形腔體上部的一側(cè)布置有給料口，在與給料口相對應(yīng)的錐形腔體另一側(cè)的下部布置有底流口；所述傳動軸位于錐形腔體內(nèi)部中心，且自下而上布置有短徑旋流葉片、長徑旋流葉片；所述錐形腔體是由上、下兩段錐角不同筒體組成，且上段筒體的錐角大于下段筒體的錐角；所述外置磁場源的絮凝裝置包括：布置于矩形外腔體正中心且可以移出矩形外腔體的矩形絮凝套筒，分別布置于矩形絮凝套筒相對兩筒壁外側(cè)的中空磁極頭，以緊鄰吸附的布置方式設(shè)置在中空磁極頭外側(cè)的永磁磁鋼；所述永磁磁鋼外側(cè)緊鄰吸附在矩形外腔體內(nèi)壁上；所述溢流口位于矩形絮凝套筒上方，并與矩形絮凝套筒內(nèi)腔相連通。

本發(fā)明中所述永磁磁鋼為軸向磁化、兩側(cè)布置形成N-S對極分布；所述中空磁極頭為兩側(cè)布置強(qiáng)化N-S磁場強(qiáng)度、且中空設(shè)計保證磁力線的分布使得赤鐵礦顆粒不被吸附至中空磁極頭表端而聚集于矩形絮凝套筒中部。

本發(fā)明的實驗裝置著眼點在于避免微細(xì)粒黏土礦物的負(fù)面影響、凸顯表觀疏水性能差異、解決絮團(tuán)不實強(qiáng)度差問題，其結(jié)構(gòu)特點是為了保證微細(xì)粒赤鐵礦溶液顆粒按粒度、按密度的初步分級工序、以及分級產(chǎn)物分別被外磁場作用的顆粒表觀性能強(qiáng)化工序，兩道工序耦合最終確保微細(xì)粒赤鐵礦的高效絮凝。

本發(fā)明裝置通過錐形旋流分級室的初步分級實現(xiàn)赤鐵礦按粒度及密度分級，避免因后序絮凝聚團(tuán)不實導(dǎo)致的絮團(tuán)易破壞問題、以及高濃度石英礦物對絮凝效果影響；外置磁場源的絮凝裝置通過磁場改變赤鐵礦表觀電荷分布、強(qiáng)化赤鐵礦與石英礦物力學(xué)性能差異。其中永磁磁鋼為軸向磁化、兩側(cè)布置形成N-S對極分布；中空磁極頭為兩側(cè)布置強(qiáng)化N-S磁場強(qiáng)度，同時因中空設(shè)計，磁力線聚集于矩形絮凝套筒中心附近，赤鐵礦因此分布于中心附近而避免在矩形絮凝套筒側(cè)壁上的吸附。

本發(fā)明的工作原理如下：

錐形旋流分級室工作過程如下：配置的微細(xì)粒赤鐵礦溶液由給料口給入錐形腔體，待溶液超過下部錐形腔體高度，打開電機(jī)帶動短徑旋流葉片、長徑旋流葉片內(nèi)螺旋上升，此時，錐形腔體內(nèi)赤鐵礦在上、下錐形腔體作用下實現(xiàn)按粒度分級，同時在上升螺旋流作用下實現(xiàn)按密度分級；最終，細(xì)顆粒低密度礦物隨長徑旋流葉片進(jìn)入溢流堰進(jìn)而流向溢流口；粗顆粒高密度礦物大多集中于下錐形腔體并在底流口排出供收集。

外置磁場源的絮凝裝置工作過程如下：由溢流口的細(xì)顆粒低密度礦物進(jìn)入矩形絮凝套筒內(nèi)，絮凝套筒內(nèi)依次加入分散劑、絮凝劑并進(jìn)行攪拌，完成細(xì)顆粒低密度礦物絮凝后，取出絮凝套筒清洗、再次放入，然后將錐形旋流分級室底流的粗顆粒高密度礦物移入絮凝套筒，重復(fù)絮凝過程。

本發(fā)明所述外置磁場源的絮凝裝置可自由移動，通過絮凝套筒上端開口可以添加藥劑等，同時，可以配合攪拌器進(jìn)行工作。

本發(fā)明的有益結(jié)果如下：

（1）錐形旋流分級室設(shè)置兩段錐體并在螺旋上升流作用下，可實現(xiàn)礦物按粒度進(jìn)行分級；設(shè)置的短徑旋流葉片、長徑旋流葉片對應(yīng)不同錐體腔可滿足礦物實現(xiàn)流化床分選效果，實現(xiàn)按密度分級；最終完成赤鐵礦中石英及黏土類礦物與赤鐵礦的有效分離，為微細(xì)赤鐵礦絮凝效果提升提供保障。

（2）外置磁場源的絮凝裝置實現(xiàn)了耦合磁場作用的多場作用模式，磁場可克服絮凝過程顆粒所受能壘、增強(qiáng)顆粒間排斥能、增大顆粒表面電位的絕對值以提高顆粒間的靜電排斥作用，進(jìn)一步保證微細(xì)赤鐵礦絮凝效果的強(qiáng)化。

（3）設(shè)計的微細(xì)赤鐵礦初步分級使得收集的溢流及底流產(chǎn)物粒度及密度相近，避免了以往絮凝過程絮團(tuán)中不同密度粗細(xì)顆粒造成的絮團(tuán)不實問題，在保證絮團(tuán)強(qiáng)度的同時強(qiáng)化了絮凝效果。

（4）本發(fā)明設(shè)計的兩段絮凝強(qiáng)化方法及對應(yīng)的裝置，同樣可用于煤泥水的絮凝領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的微細(xì)赤鐵礦絮凝強(qiáng)化方法流程。

圖1中序號：1錐形旋流分級室，2分級溢流，3外置磁場源的絮凝裝置，4分級底流。

圖2為本發(fā)明的絮凝強(qiáng)化配套裝置（錐形旋流分級室+外置磁場源的絮凝裝置）。

圖2中序號：8、電機(jī)；9、傳動軸；10、給料口；11、長徑旋流葉片；12、錐形腔體；13、短徑旋流葉片；14、機(jī)架；15、底流口；16、溢流堰；17、溢流口；18、中空磁極頭；19、永磁磁鋼；20、矩形絮凝套筒；21、軸向磁化；22、矩形外腔體。

具體實施方式

本發(fā)明以下將結(jié)合實施例（附圖）作進(jìn)一步描述：

如圖1所示，赤鐵礦首先進(jìn)入錐形旋流分級室1進(jìn)行初步分級，分級溢流2進(jìn)入外置磁場源的絮凝裝置3，溢流產(chǎn)物絮凝結(jié)束進(jìn)行收集；之后，分級底流4進(jìn)入外置磁場源的絮凝裝置3進(jìn)行絮凝，最終完成微細(xì)赤鐵礦的一次絮凝實驗。所述錐形旋流分級室1的結(jié)構(gòu)特點：兩段錐形腔體結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)礦物按粒度進(jìn)行分級；錐形旋流分級室1內(nèi)設(shè)計有內(nèi)螺旋不同直徑旋轉(zhuǎn)葉片，使礦漿呈現(xiàn)流化床形式，實現(xiàn)礦物按密度進(jìn)行分級。所述外置磁場源的絮凝裝置具有設(shè)置在絮凝腔外的自上而下布置均勻磁場，可達(dá)到礦物表觀改性、強(qiáng)化絮凝目的。

如圖2所示，本發(fā)明的適用于微細(xì)粒赤鐵礦絮凝強(qiáng)化配套實驗裝置包括錐形旋流分級室1和外置磁場源的絮凝裝置3；所述錐形旋流分級室1包括：與機(jī)架14相結(jié)合的錐形腔體12，安裝在機(jī)架14上端的電機(jī)8，與電機(jī)8相連的豎直向下延伸至錐形腔體12內(nèi)的傳動軸9，布置于機(jī)架14上部的設(shè)置有溢流口17的溢流堰16；在錐形腔體12上部的一側(cè)布置有給料口10，在與給料口10相對應(yīng)的錐形腔體12另一側(cè)的下部布置有底流口15；所述傳動軸9位于錐形腔體12內(nèi)部中心，且自下而上布置有短徑旋流葉片13、長徑旋流葉片11；所述錐形腔體12是由上、下兩段錐角不同筒體組成，且上段筒體的錐角大于下段筒體的錐角；所述外置磁場源的絮凝裝置3包括：布置于矩形外腔體22正中心且可以移出矩形外腔體22的矩形絮凝套筒20，分別布置于矩形絮凝套筒20相對兩筒壁外側(cè)的中空磁極頭18，以緊鄰吸附的布置方式設(shè)置在中空磁極頭18外側(cè)的永磁磁鋼19；所述永磁磁鋼19外側(cè)緊鄰吸附在矩形外腔體22內(nèi)壁上；所述永磁磁鋼19為軸向磁化21、兩側(cè)布置形成N-S對極分布、且中空設(shè)計保證磁力線的分布使得赤鐵礦顆粒不被吸附至中空磁極頭18表端而聚集于矩形絮凝套筒20中部；所述中空磁極頭18為兩側(cè)布置強(qiáng)化N-S磁場強(qiáng)度；所述溢流口17位于矩形絮凝套筒20上方，并與矩形絮凝套筒20內(nèi)腔相連通。

本發(fā)明的實驗裝置著眼點在于避免微細(xì)粒黏土礦物的負(fù)面影響、凸顯表觀疏水性能差異、解決絮團(tuán)不實強(qiáng)度差問題，其結(jié)構(gòu)特點是為了保證微細(xì)粒赤鐵礦溶液顆粒按粒度、按密度的初步分級工序、以及分級產(chǎn)物分別被外磁場作用的顆粒表觀性能強(qiáng)化工序，兩道工序耦合最終確保微細(xì)粒赤鐵礦的高效絮凝。

所述錐形旋流分級室1的工作原理如下：配置的微細(xì)粒赤鐵礦溶液由給料口10給入錐形腔體12，待溶液超過下部錐形腔體高度，打開電機(jī)8帶動短徑旋流葉片13、長徑旋流葉片11內(nèi)螺旋上升，此時，錐形腔體12內(nèi)赤鐵礦在上、下錐形腔體作用下實現(xiàn)按粒度分級，同時在上升螺旋流作用下實現(xiàn)按密度分級；最終，細(xì)顆粒低密度礦物隨長徑旋流葉片11進(jìn)入溢流堰16進(jìn)而流向溢流口17；粗顆粒高密度礦物大多集中于下錐形腔體并在底流口15排出供收集。

所述絮凝過程為：由溢流口17的細(xì)顆粒低密度礦物進(jìn)入矩形絮凝套筒20內(nèi)，絮凝套筒20內(nèi)依次加入分散劑、絮凝劑并進(jìn)行攪拌，在兩側(cè)提供的磁場區(qū)域內(nèi)完成細(xì)顆粒低密度礦物絮凝后，取出絮凝套筒20清洗、再次放入，將收集的粗顆粒高密度礦物移入絮凝套筒20，重復(fù)絮凝過程。