【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤炭及矿产资源分选回收，尤其涉及一种适于粗颗粒流态化浮选的装置及方法。
技术介绍
1、在全球资源竞争日益加剧的背景下，煤炭与矿产资源的高效开发利用对于保障国家能源安全、促进新兴产业繁荣至关重要。然而，面对矿石品质下滑、开采成本上升、工艺流程复杂化等挑战，传统的浮选技术已难以满足现代选矿需求。特别是，随着双碳目标的推进，选矿厂的节能减排成为迫在眉睫的任务，而粗粒(煤的直径0.5mm以上，其他矿的直径0.1mm以上)预选抛废技术以其显著的能耗降低潜力和尾矿资源化优势，正逐步成为行业的研究热点。
2、相较于依赖光电选矿和重力分选处理大块矿石的传统方法，浓相流化床浮选技术的出现实现了毫米级物料的高效分选，为低品位矿产资源的深度预选抛废开辟了新的途径。流化床浮选技术，通过构建低紊流、高相含的流体环境，结合浮选气泡的引入，有效增进了目的矿物与脉石矿物的分离效率，克服了传统浮选中粗颗粒的浮力限制。尽管如此，精确控制床层稳定性以确保分选效果仍是当前技术面临的难题。传统流体分布器通常采用均匀式开孔设计，难以规避局部流速过快引起的流化水分布不均造成的床层压力波动。此外，这种设计缺乏动态调控能力，导致在实际分选过程中难以应对入料性质(如粒度、密度及浓度)变化产生的不利影响，进一步恶化了床层稳定性。现有流体分布器常采用外置式文丘里管结构设计，延长了气泡在管路内的运动路径，增加了气泡的兼并概率。气泡兼并不仅会增加气泡尺寸，降低其表面积体积比，还会引发气泡表面的振荡，导致已粘附于气泡表面的颗粒脱落，严重干扰流态化浮选的进程，影响颗
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种适于粗颗粒流态化浮选的装置及方法，用以解决现有粗颗粒流化床浮选过程中床层稳定性差的问题。
2、一方面，本专利技术提供了一种适于粗颗粒流态化浮选的装置，包括浮选柱和流体分布器，所述浮选柱包括筒体和尾矿收集仓，所述尾矿收集仓设于所述筒体的下部，所述流体分布器设于所述筒体的内腔底部，且位于所述尾矿收集仓的上方，所述流体分布器的内腔自下而上分为流体预分散区、流体射流剪切区和流体加压控制区，流体依次经过所述流体预分散区、所述流体射流剪切区和所述流体加压控制区向上流动。
3、进一步地，所述流体分布器包括底层挡板、一段布水板和第一圆筒，所述第一圆筒的上端与所述一段布水板的底部连接，所述第一圆筒的下端与所述底层挡板的顶部连接。
4、进一步地，所述流体分布器还包括中层隔板和第二圆筒，所述中层隔板设于所述一段布水板的上方，所述第二圆筒的上端与所述中层隔板的底部连接，所述第二圆筒的下端与所述一段布水板的顶部连接。
5、进一步地，所述流体分布器还包括二段布水板和第三圆筒，所述二段布水板(位于所述中层隔板的上方，所述第三圆筒的上端与所述二段布水板的底部连接，所述第三圆筒的下端与所述中层隔板的顶部连接。
6、进一步地，所述流体分布器还包括第一分隔锥筒、第二分隔锥筒和第三分隔锥筒，所述第一分隔锥筒设于所述底层挡板和所述一段布水板之间，所述第二分隔锥筒设于所述一段布水板和所述中层隔板之间，所述第三分隔锥筒设于所述中层隔板和所述二段布水板之间。
7、进一步地，所述流体预分散区、所述流体射流剪切区和所述流体加压控制区的高度比为1：1：1或1：2：2。
8、进一步地，所述浮选柱还包括进气管和进水管，所述进气管与所述流体射流剪切区连通，所述进水管与所述流体预分散区连通。
9、进一步地，所述浮选柱还包括入料管和给料分配器，所述给料分配器设于所述筒体内，且位于所述流体分布器的上方，所述入料管与所述给料分配器连通。
10、进一步地，所述浮选柱还包括精矿收集槽，所述精矿收集槽设于所述筒体的顶部，所述精矿收集槽上设有精矿排放管，所述尾矿收集仓的底部设有尾矿排放管。
11、另一方面，本专利技术提供了一种适于粗颗粒流态化浮选的方法，采用上述的适于粗颗粒流态化浮选的装置进行浮选作业。
12、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
13、(1)本专利技术的流体分布器分为底层流体预分散区、中层流体射流剪切区及顶层流体加压控制区，底层流体预分散区通过一段布水板均匀分散流体，确保流体在整个横截面上分布均匀，实现了水流的初步分散与流体剪切，有效避免了局部流速过高导致的流体不均与湍流现象，为后续处理提供平稳基础；中层流体射流剪切区采用内嵌式多路文丘里管并联布局，不仅在保持总体流动阻力可控的前提下，显著提高了流体的流通面积和流量，而且充分利用文丘里效应，实现了流体加速与剪切作用，极大地促进了微纳气泡的高效生成，增强了浮选介质的活性与选择性；顶层流体加压控制区通过二段布水板实现对均匀分布流体的二次细化，进一步优化了流体的分布模式，同时结合三级电动挡板的精确调控策略，能够动态调节流体速度与压力，确保流化床系统始终运行于最优状态，实现床层的稳定控制与微纳气泡的连续供给，大幅度提升浮选作业的整体效率与系统稳定性。
14、(2)本专利技术的底层流体预分散区采用了不均匀式布水板结构，一段布水板的圆心处第一布水孔的孔径最小，而沿半径方向向外第一布水孔的孔径逐渐增大，有效规避局部流速过快引起的流体分布不均及湍流问题，确保流体在横截面上的均匀分布，实现初步分散与剪切效果，为后续流体射流剪切区与流体加压控制区的高效运行奠定基础；同时，该设计充分利用流体力学原理，通过精确调控孔径大小优化底部流体流动特性，不仅显著提升流体分布的均匀性，还有效降低能量损耗，从而增强系统整体的能源利用效率。
15、(3)本专利技术的中层流体射流剪切区采用内嵌式多路文丘里管并联布局，确保总流动阻力适度的同时，大幅提升了流体剪切与气泡空化效率，进而促进了微纳气泡的高效生成，为后续的分选作业提供了优质的气泡载体。同时，内嵌式多路文丘里管的设计缩短了气泡的运动路径，有效防止了气泡在传输过程中的兼并现象，维持了气泡的稳定性。
16、(4)本专利技术的顶层流体加压控制区采用了三级电动挡板(即第一挡板组件、第二挡板组件和第三挡板组件)，实现了对顶层二段布水板的第三布水孔的闭合进行分区域、精细化调节，从而灵活适应原料性质的变化与波动，实现对水流分配模式与压力的动态控制，确保流化床层稳定性的实时优化与调控。
17、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
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1.一种适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，包括浮选柱(100)和流体分布器(200)，所述浮选柱(100)包括筒体(101)和尾矿收集仓(102)，所述尾矿收集仓(102)设于所述筒体(101)的下部，所述流体分布器(200)设于所述筒体(101)的内腔底部，且位于所述尾矿收集仓(102)的上方，所述流体分布器(200)的内腔自下而上分为流体预分散区(201)、流体射流剪切区(202)和流体加压控制区(203)，流体依次经过所述流体预分散区(201)、所述流体射流剪切区(202)和所述流体加压控制区(203)向上流动。
2.根据权利要求1所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，所述流体分布器(200)包括底层挡板(239)、一段布水板(204)和第一圆筒(205)，所述第一圆筒(205)的上端与所述一段布水板(204)的底部连接，所述第一圆筒(205)的下端与所述底层挡板(239)的顶部连接。
3.根据权利要求2所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，所述流体分布器(200)还包括中层隔板(213)和第二圆筒(220)，所述中层隔板(21
4.根据权利要求3所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，所述流体分布器(200)还包括二段布水板(221)和第三圆筒(222)，所述二段布水板(221)位于所述中层隔板(213)的上方，所述第三圆筒(222)的上端与所述二段布水板(221)的底部连接，所述第三圆筒(222)的下端与所述中层隔板(213)的顶部连接。
5.根据权利要求4所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，所述流体分布器(200)还包括第一分隔锥筒(212)、第二分隔锥筒(217)和第三分隔锥筒(226)，所述第一分隔锥筒(212)设于所述底层挡板(239)和所述一段布水板(204)之间，所述第二分隔锥筒(217)设于所述一段布水板(204)和所述中层隔板(213)之间，所述第三分隔锥筒(226)设于所述中层隔板(213)和所述二段布水板(221)之间。
6.根据权利要求1-5任一项所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，所述流体预分散区(201)、所述流体射流剪切区(202)和所述流体加压控制区(203)的高度比为1：1：1或1：2：2。
7.根据权利要求1-5任一项所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，所述浮选柱(100)还包括进气管(109)和进水管(110)，所述进气管(109)与所述流体射流剪切区(202)连通，所述进水管(110)与所述流体预分散区(201)连通。
8.根据权利要求1-5任一项所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，所述浮选柱(100)还包括入料管(107)和给料分配器(108)，所述给料分配器(108)设于所述筒体(101)内，且位于所述流体分布器(200)的上方，所述入料管(107)与所述给料分配器(108)连通。
9.根据权利要求1-5任一项所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，所述浮选柱(100)还包括精矿收集槽(103)，所述精矿收集槽(103)设于所述筒体(101)的顶部，所述精矿收集槽(103)上设有精矿排放管(104)，所述尾矿收集仓(102)的底部设有尾矿排放管(105)。
10.一种适于粗颗粒流态化浮选的方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置进行浮选作业。
...【技术特征摘要】
1.一种适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，包括浮选柱(100)和流体分布器(200)，所述浮选柱(100)包括筒体(101)和尾矿收集仓(102)，所述尾矿收集仓(102)设于所述筒体(101)的下部，所述流体分布器(200)设于所述筒体(101)的内腔底部，且位于所述尾矿收集仓(102)的上方，所述流体分布器(200)的内腔自下而上分为流体预分散区(201)、流体射流剪切区(202)和流体加压控制区(203)，流体依次经过所述流体预分散区(201)、所述流体射流剪切区(202)和所述流体加压控制区(203)向上流动。
2.根据权利要求1所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，所述流体分布器(200)包括底层挡板(239)、一段布水板(204)和第一圆筒(205)，所述第一圆筒(205)的上端与所述一段布水板(204)的底部连接，所述第一圆筒(205)的下端与所述底层挡板(239)的顶部连接。
3.根据权利要求2所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，所述流体分布器(200)还包括中层隔板(213)和第二圆筒(220)，所述中层隔板(213)设于所述一段布水板(204)的上方，所述第二圆筒(220)的上端与所述中层隔板(213)的底部连接，所述第二圆筒(220)的下端与所述一段布水板(204)的顶部连接。
4.根据权利要求3所述的适于粗颗粒流态化浮选的装置，其特征在于，所述流体分布器(200)还包括二段布水板(221)和第三圆筒(222)，所述二段布水板(221)位于所述中层隔板(213)的上方，所述第三圆筒(222)的上端与所述二段布水板(221)的底部连接，所述第三圆筒(222)的下端与所述中层隔板(213)的顶部连接。
5.根据权利要求4所述的适于粗颗粒流态化浮选的装...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁世豪，邢耀文，桂夏辉，史文庆，何琦，尹青临，刘金成，陈传富，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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