CN1009344B - 重力选矿方法及其设备 - Google Patents

Abstract

选矿摇床，床面上有格条，床面作不变的、平面的圆形轨道运动，使格条振动，在格条之间造成驻波。斜床面上作用的连续圆形转道运动，可将物料精选为各部分，连续从床面排出，床面和格条的坡度和格条的构形是关键。先对与分选物料参数适应的床面近似坡度作出估计，并通过实验确定；将床面在自身的平面内转动，作最后调节以取得最佳效果，对截头圆锥体床面，是在平床面上进行调节，截头圆锥体床面的构造以此为基础。可在床面上附加直线运动或曲线运动，向圆形轨道运动上叠加。

Description

本发明涉及采用摇床将矿石颗粒和/或其他物料进行分选。更详细地说，本发明涉及一种方法，从由液体运载的混合物料中，分选出不同密度和/或不同大小的颗粒。本发明也涉及将这类物料进行分选的设备。

已知的摇床有斜的床面，也可以是输送带的上段，有无表面格条均可，而有床面振动装置。床面运动，床面斜度，床面表面形状，格条构形，物料和冲洗介质的流速，床面几何结构，和冲洗介质与进行分选物料的相互作用等等的共同作用，完成物料分为各组分的分选。由于无法将变量参数分别改变，以适应加工条件，这种摇床的性能在实践中无法预测。

结果，本申请人了解目前使用的所有摇床，是权宜的方案，是不理想的。通过线性振动使摇床运动，产生不连续的剪切力，由于不对称的或往复的运动，便发生颗粒减速，以及已分选部分重新混合。用不平衡轴旋转造成振动时，使在床面上通过的颗粒，沿无法预测的椭圆路线经过，当振动频率接近摇床支架的固有振动频率时，便有一个控制上的问题。在后一情况下，剪切力的大小是至少三个变量的函数，即转速，振幅和总振动重量三个变量。

床面的斜度调节，受纵向或横向或两向斜率的限制，但对物料流往格条的进入角的大小变化不作补偿。

就本申请人所知，还未曾见过任何方法可进行连续排出的操作，对含有一密度范围内的各组分的物料的分选和精选有影响的任何一变数， 可以进行分别的控制。

本发明的目的，是提出一种操作方法，和执行这方法的摇床，有超过传统方法和摇床的优点。

本发明提出了一种分选由液体和冲洗液体运载的矿石颗粒或其他固体物料和液体及冲洗液混合物的方法，物料组分各有不同的密度，使物料和液体以及冲洗液喷流流向有格条的斜的床面，该方法包括往上述斜床面施加连续的、不变的、平面的圆形轨道运动的同时，在格条间槽道中流动物料形成驻波系统，往驻波系统施加剪切力;从而使混合物的组分互相分离，成流动的组分;并且从床面上连续排出上述组分，最好是，上述方法的特征在于使流动组分保持分离，并从床面连续地排出流动组分，使床面围绕其纵向和横向轴倾斜，并在保持上述床面倾斜的同时，围绕一垂直于床面的轴线并在自身平面内转动，转动至多为60度的弧形，来改变物料流流向上述格条的锐角，将床面沿该方向固定，因而床面振动和轨道运动期间，床面上的格条相对液体流动的方向呈不变锐角角度进行振动。这时，流动组分连续地从床面排出。

所谓的“平面”移动，指的是将床面沿预定圆形轨道路线移动，无论床面构形如何，或其轴线及平面的角关系如何，这路线都在一个平面内。

根据本发明还包括，施加于床面的角速度不变的圆形轨道运动，使上述格床进行也称为谐振运动的不变的平面运动。

本发明的方法和已知的摇床的重要区别，在于分选后的流动的部分的排出是连贯的，而不是断续的，也不是分批排出的。

另外根据本发明，格条的斜度小于物料流自然流向的斜度，在床面平面中两者之间的锐角，在床面运动时保持不变。根据笛卡儿座标法，设格条为X轴，床面表面作不变的平面圆形轨道运动时，在床面作逆时针方向运动中，锐角在第二象限内，而顺时针方向的运动中，锐角在第 一象限内。

又根据本发明，物料流指向格条的锐角的调节，可以通过将床面在其自身的平面内，绕垂直于床面表面的轴线转动，至多转动60度，然后对格条施加不变的、谐振的平面运动。

“转动”床面，是指将床面在其已予先调节的平面内转动。实际效果是在床面的平面内将格条的斜度和物料流指向格条的锐角进行调节，而不改变床面的斜度。

根据本发明的方法还在于对承受连续的平面圆形轨道剪力的物料流，施加连续的有差异的余摆线运动，造成物料的流动组分，根据颗粒的不同物理特征，沿床面纵向前进进行扩散，连续从床面上排出精确分选的各组分。

本发明的一个形式中，对床面施加连续的、不对称的振动，使物料组分颗粒进行有方向性的直线运动或曲线运动，与物料组分的侧向的余摆线运动基本方向相反，而上述振动是叠加在床面的连续的、不变的、平面的圆形轨道运动。

本发明的各实施方案在附图中示出，附图内容如下：

图1    为本发明摇床局部剖侧视图;

图2    为倾斜转动机构的部分放大剖视图，在图1中为点划线圆圈的部分;

图3    为床面部分的立体图;

图4    为作顺时针平面的圆形轨道运动的有格条床面的俯视图;

图5    为图3及4床面格条的部分侧视剖面图;

图6    及7分别为输送带形式的床面的侧视和俯视图;

图8    为床面的部分正面剖视图，表示衰减中的前进波波形;

图9    为与图8相似的视图，简示一个驻波系统;

图10A至10H简示颗粒的运动特点;

图11是斜坡俯视几何图;

图12是根据笛卡儿座标法床面的象限的图示;

图13是截头圆锥体床面的侧视图;

图14是图13床面的俯视图;

图15是作直线振动的床面简略俯视图;

图16为作曲线振动的复式床面简略俯视图;

图17为床面的简略侧视图，有将疏水成分收集、混汞处理和电磁分选的装置，为求简便合并于一图示意;

图18A至18D为格条构形的俯视图和立体图。

图1及2显示摇床有一个平的、倾斜的床面10，带侧壁11及12（图3）。床面安装在一个支承圈13上，支承圈放在三个等距间隔的、向上的滑板14上。滑板安装在刚性支架16上。

支架16用三个等距间隔向上的支顶螺杆18支撑，图2表示较为清楚，螺杆各设一个锁紧螺母19和一个弹簧垫圈21，并放进一个有螺纹和肩台的轴20中。

每一个滑板14加工有螺纹孔，容纳锁紧螺丝22和一个锁紧螺母24。轴20放在一个自对准带法兰盘轴承的套筒25中，这轴承安装在运动分布板28上。有垫圈30放在轴承套筒25和轴20肩台的下侧之间。

套筒25放在球面轴承26中，使套筒可以旋转，并使支顶螺栓可以在其壳体27中旋转。

为将轴螺纹的行程退到支顶螺栓18的范围中，可使垫圈30的厚度变化。将有肩台的轴20在轴承26中旋转，改变螺栓的有效长度，从而改变床面在三个方向上的倾斜度，便调节了床面的斜率。在作这调节时保持一个螺栓18为固定长度。

床面和支承圈的定向，是通过将锁紧螺栓22和锁紧螺母24在倾斜支架16上固定，拧松螺栓22及螺母24时，可以在床面的平面中，围绕垂直 于床面表面的轴线，不理倾斜支架，进行床面和支承圈的转动调节。

运动分布板28和三条以上的（最好为三条）支腿32连接。每条支腿32的一端有一个弹性万向安装座34，另一端有另一万向安装座36。上万向安装座34用螺栓安装在运动分布板上，下万向安装座36安装在基础架38上。

运动分布板28的中心，用一个光滑的自对准带法兰的轴承40和电机驱动轴42连接，轴42和偏心轴承或套筒44作可拆卸的连接。

有一个适当的可变速控制的驱动电机46，安装在与基础架38固定的独立刚性支架48上。

电机46用于转动传动轴42，偏心套筒44可更换，以取得需要的振幅。偏心偏置    轴的运动，沿一个圆（圆周）进行，这圆与电机传动轴同心，使运动分布板28作连续的、平面的圆形轨道运动。于是传动轴42的旋转，使运动分布板28上的各点，都精确地在其分布板28自身的平面上旋转。这圆形轨道运动向床面10传递平面的圆形轨道运动而不产生摇晃，俯仰或升降等运动。

床面10（见图3及4）有一个表面，上面布置凸起的格条50，由一个配料器52供给，安装在冲洗液体配流器54及56近侧的边缘上，各有控制流量的分流装置（图未示）和若干喷咀。有一个配流器54沿面板的边58安装，另一配流器56沿面板的上游边59安装。在床面其余两边的下面，各有一条有横向间隔的边缘溜槽57。

本发明的方法中，要求在运行时，床面10作不变的平面的圆形轨道运动，使格条50作平面谐振。平面和水平面及垂直面的空间关系，为取得最佳运转，取决于分选材料的性质，和诸如振幅和平面振动频率等的参数。

虽然在理论上可以取得任一特定材料的最佳平面关系，但在实践中则是不可能的。为此，本发明的方法有条件可以通过估计，将摇床按水 平面及垂直面的关系，凭经验调节。调节后，螺栓18的长度调定，使摇床作相应的倾斜。然后将物料的样品和冲洗液体一起，通过配料器52，和介质配流器54及56，向床面上供给，同时床面作连续的平面的圆形轨道运动。调节床面定向，并对其他参数的变化，诸如进料速度，振幅和圆形轨道运动的频率等参数进行试验，直至取得颗粒的精确分选，或要求其他的结果，这时（至少对这种材料而言）已将螺栓18作永久的锁定。在实践中发现，经过检验面板排出的各部分，便可立刻确定最佳化的分选，因此每种材料的实验阶段是很短的。

格条50（图3及4）可以是直而平行的，或弧形而同心的（图18A）。可以向床面的边缘58倾斜，或与之平行（图18B）。可以仅占床面表面的一部分，或其全部。间距可以变化（图18B）。也可以是收敛式的（图18B）。

至于截面，格条可以有不变化的截面，为矩形（图5），或在高度上（图18C）或长度上（图18D）为楔形。

特征为作第二象限运行的床面，在图3中用座标表示。这里的床面斜率用D标示，进入第二象限中的格条的流体锐角用S表示，床面的逆时针方向圆形轨道运动用A表示。有第一象限运转特征的床板在图4中用座标表示，相应的顺时针圆形轨道运动为B。

本申请人确定了床面的圆形轨道运动的方向，和床面与象限相关的斜度是重要的，并且平面圆形轨道运动的两相反方向A和B，可预先掌握到。

在确定了床板的最佳化定向，和运动及进料的各种参数以后，在一个高位置上，将待分选的颗粒材料通过配料器52，随同通过配流器54及56的冲洗液体，向床面上输送。

读者应能理解到：关于摇床的叙述是高度简化的，可以有若干并列的或层叠的床面。此外，床面表面（图6）上可以是输送带62的上段，可 向两个方向移动（图7），输送带用固定在与支承圈13为一体的下支架上的滑板68支持。两输送器托辊64及66之一开动，有速度控制。

各个格条的构形，使格条的两侧，由于施加在格条50上的平面振动运动，而造成流体的前进波。除某一格条间距、面板及格条斜率以外，而且在某一轨道速度和振幅或格条高度范围内，连续波70在达到相邻两格条50（图8）的最高处前减幅。即使在这样的条件下，分选的机理仍属有效。

图10A为有平行凸条50的床面的俯视图。图中有剖面线A-A至E-E，表示横过床面各不同地点的颗粒位置。

仅因平面余摆线运动而横过床面的颗粒，其状态如10B至10H所示。

在截面A-A（图10B）处，物料到达床面上，颗粒混合不规则。图中的重颗粒有阴影线，而轻颗粒仅用轮廓线表示。

在截面B-B（图10C）处，示经过平面的圆形轨道运动的分层和分选。颗粒在稳定浮升作用下，形成一个膨胀的松散层，重颗粒在下，轻颗粒在上，大直径颗粒在细小的颗粒上方。

图10D是沿C-C线剖面的俯视图，表示床面平面中各层随时间变化的净位移。

图10E表示在稳定浮升时，各材料层在不同振幅下，在床面表面上遵循的余摆线A的立体示意。

图10F为在动摩擦力的影响下，颗粒在床面平面格条之间遵循的余摆线路线，是沿D-D线的剖视。

图10G显示剖面D-D处在格条槽道间安排的已部分分选颗粒的过渡状态。可以看到在最高处和最低处格条上的分选已经完成，而在中间格条处的则未完成。然而在中间格条处，重颗粒降到轻颗粒的下面。

图10H中沿E-E线的剖面，显示颗粒的最后状态，在排出床面前已 在格条之间检选、分类。

从对颗粒运动进行分析看出，分别减小格条间距，或减小床面或格条的坡率，或增大运动的振幅或频率，或增加格条的高度，流体的运动成为两个沿相反方向前进的波形70的综合。格条的平面振动运动造成的效果和淘矿相似，如图9所示，在相邻的格条之间，形成一系列与相邻格条平行的驻波形71。

在每一驻波系统中，相邻格条的平均位置中，发生瞬时静止状态的波节。波节区及波腹区上承受平面的圆形轨道剪切力。在波节区中携带的颗粒受平面的圆形轨道剪切力的影响。当波腹区连续地接受上游的进料时，这些区中的相对轻/大的颗粒，优先取代相对重/小颗粒，直到波腹区的固有侧向运输能力，都被相对重/小的颗粒优先占用。虽然颗粒接触最大波动的波腹区，并且覆盖格条，但由于将颗粒按从轻到重/从大到小的次序连续清理，便可连续进行分选。

在形成驻波系统以前及以后，颗粒由于表面冲洗和差异的余摆线位移的机理，沿床面下流，和格条间床面表面接触或半接触的颗粒，沿床面侧向滑动转移，到达床面边缘60，越过周边，进入有隔板的溜槽57。

颗粒到达边缘60（图3及4）时，已经分选成各个组分，精矿和尾矿分别在床面的高的和低的位置上排出，中矿在两者之间排出。这方法的一个特点，使各组分的分选精确。

格条床面的操作由床面和格条的斜度控制，如图11及12所示，兹解说如下：设两个叠放的等边三角形，用可调节的支腿作三脚架式的分离，支腿高度分别为H1，H2，H3。下三角形在一固定平面时，H1设定为0，分别调节H2或H3便可改变上三角形的坡度。为便于解说，假定H3一定大于或等于H2，为作逆时针的圆形轨道运动，流体在第二象限的A点进入的示意图。无论H3为任何值，而H2＝H3时，流向和H2-H3垂直，即平行于AB并与AB一致。

在另一情况下，H3为任何值，当H2＝H1＝0时，流向与H1-H2垂直，即平行于AC并和AC一致。可以观察到流向的最大变化角度R为60度或小于60度。

为了保持物料流向任何格条的给定锐攻角S，即JAE所示，要求围绕点A的JAE线的角度补偿最大工作范围，在床面平面上为60度或以下。

按三角学原理，当H2在H3和零之间变化时，H3相对于H1＝0的任何特定值，和攻角为任何值时，格条坡度和液体流的固有坡度之间为一固定比率。

由于格条坡度可因床面转动而变化，使用截头圆锥体表面（图13及14）要求预定格条坡度和床面坡度，倾斜支架16同样调到水平。截头圆锥体表面一词是指正截头圆锥体的上表面，以及表面凹入或凸出的截头圆锥体上表面，上述正截头圆锥顶点是最高的。

还可理解到摇床的运行随分选材料的特点变化。床面的倾侧，格条坡率，锐攻角，平面振动和圆形轨道运动的振幅和频率，床面进料速度，冲洗液体、水的流速等等的参数，都根据实验测定，但本发明的特定方法，有助于取得最佳参数，可比传统使用的摇床取得较精确的再现。例如，在床面坡率小于2.5度，格条坡度小于1.5度的范围内，上述的可变坡度的几何形状，可对有格条的床面的控制和运转，提供很大的改进。

下面的结论以用海滩砂料作实验为基础而取得，圆周运动的变量，在表中有独立的增加。

A＝增高

B＝增高然后下降

C＝增高到恒定的最高值

D＝下降

E＝减小至不变的最小值

※＝格条坡度随床面坡度增大时，攻角恒定为45度

＃＝床板坡度恒定

变量    产物等级    格条运输能力

进料速度    C    E

冲洗速度    B    D

床板坡度※    D    A

格条坡度＃    B    D

格条高度    D    A

转速    B    B

振幅    B    B

在基本余摆线运动上，叠加与床面上的物料流大致方向相反的附加的不对称线性（直线或曲线）运动，可以取得优点。两种运动结合的效果是提高分选的效率，增大驻波的输送能力。对取得这优点的原因还没有完全了解，但在实践中证明有很大的优点。取得优点所用的设备可从图15及16中看到，图中的72为振动器，74为第二振动器，其安排为使物料与物料组分的余摆线运动方向基本相反的方向前进，但仍不足于克服余摆线位移。

通过床面转动使几何形状坡率可变的优点，是可应用于如图15及16所示的不对称线性运动摇床的运行。

不对称线性运动驱动装置中，至少有一对外振动器电机，各有一个可调工作力矩，质量在摇床中心垂直轴线的径向上平均分布，电机轴线倾斜，可在垂直平面中调节，两电机轴转向相反。电机的速度通过用变频器控制三相电源的频率和电压，作同步控制。直线方向的加速（图 15），通过将振动器电机72及74的轴线放在与水平面倾斜的共同角上而取得，弧线方向的加速（图16），通过将振动器电机72及74的轴线，放在与水平面有相等倾斜角度的相对位置上而取得。

振幅可通过调节外振动器电机的工作力矩而变化。

上述设备提供一种或两种运动，尤其是振动运动或平面圆形轨道运动或不对称线性运动的幅度必须分别独立调节的运动;任一运动的频率必须独立和无级地控制。

作为外振动器的一个替代，可用多偏心飞轮型振动器，在床面的平面中产生线性运动;使振动器的质量，对设备的垂直中心线抵消地平衡。

无论采用哪一种线性运动或圆形轨道运动的方式，或线性运动和圆形轨道运动的结合方式，圆形轨道运动的优点依然存在，而各部分的分选精确。

基本运动：振幅在1mm和50mm之间;轨道运动转速在150到300转/每分钟之间。

附加运动：频率在1200到1900周/每分钟之间。

虽然本发明方法的发展，是为了将颗粒材料分选为各组分，但是当某些组分失去活动性时，本方法还可进一步利用。如图17简示，床面表面可以用铜包层K或压凹M加工，接受汞作混汞加工;用摇床T作油选台，收集疏水性贵重成分，诸如金钢石，或这种成分和尾矿的混合物;或在床面的上表面上安装电磁的P磁，或在床面下表面上安装N极，作电磁分选设备，这设备用适当的非磁性材料制造。

Claims (20)

1、一种分选矿石颗粒和/或其他固体物料混合物的方法，上述混合物含有不同密度和/或不同颗粒大小的组分，该方法包括将由液体承载的上述混合物流和冲洗液体，流向有格条的倾斜床面上，其特征在于，往上述倾斜床面施加连续的、不变的、平面的圆形轨道运动的同时，在上述格条之间的槽道内的上述流动物料中形成驻波系统，往驻波系统施加剪切力，使上述混合物的成分相互分离成流动的组分，并且这些组分连续地从床面排出。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，保持上述床面倾斜的同时，将床面在自身平面内围绕一垂直于床面的一轴线转动，至多转动60度的弧度，来改变上述物粒流流向格条的锐角角度，将床面按该方向固定，往床面施加连续的、不变的、平面的圆形轨道运动，使床面上的格条相对流过床面的上述液体和冲洗液体的自然流动途径，以一个不变的锐角角度的相对关系进行振动，往上述颗粒成分施加不同的余摆线运动，造成流动的组成分纵向前进而而分散，使上述流动的组分保持离散状态，并且连续地从床面排出。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，上述格条和流过床面的上述液体和冲洗液体的自然流动途径之间的角度S，在床面不变的平面的圆形轨道运动整个过程中，是不变的锐角角度。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用笛卡尔座标并测定任一格条为X轴，床面逆时针作圆形轨道运动A时，上述锐角位于第二限，而床面顺时针圆形轨道运动B时，位于第一象限。

5、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，物料和冲洗液体的供应是连续不断的。

6、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，尽管其频率可任意改变，在整个床面上平面圆形轨道运动的幅度是不变的。

7、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其特征在于，包括有截头锥体的顶面或部分顶面的床面，该截体有顶点位于最高位置，这种床面的操作参数起初由平的床面取得。

8、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，往床面施加连续的、不对称的振动，使流动物料组分颗粒进行有方向的直线或曲线运动，基本与物料组分所作的余摆线运动的方向相反，并与上述液体和冲洗液体的流向横切，该振动运动是叠加在床面的连续的、不变的、平面的圆形轨道运动。

9、一种分选摇床，用于分离矿石颗粒和/或基公他固体物料混合物，该混合物含有由液体承载的不同密度和/或不同颗粒大小的组分，流过有凸起格条的床面，包括有一个物料供应口、一个冲洗液体入口和多个溜槽，其特征在于，有床面转动装置，可允许床面按选择地与上述物料供应口、冲洗液体入口、溜槽一齐进行转动，围绕垂直于床面的一轴线转过至多60度的弧度;包括有电机的驱动装置，它有离心的、偏心的轴，往床面施加连续的和不变的平面圆形轨道运动，往各个格条施加连续的、不变的平面圆形轨道运动;有床面支承装置，来支承床面，并包括有一运动分配板，有自对准的光滑的轴承，该轴承容纳上述离心的、偏心的轴，上述运动分配板支承着一三脚支架装置;三脚支架装置的每一支架与安装在运动分配板上的一自对准的光滑轴承连接，上述三脚支架装置可选择地改变床面围绕纵向轴线和横向轴线斜度;转动锁紧装置，将床面在一选定的转动位置锁紧，来保持格条和液体流过床面的自然流动途径之间的经选定的锐角角度。

10、根据权利要求9所述的分选摇床，其特征在于，上述运动分配板安装在至少三个坚固的支腿上，各支腿的各端有弹性的万向接头。

11、根据权利要求9所述的分选摇床，其特征在于，上述驱动装置是独立于上述运动分配板而被支承。

12、根据权利要求9所述的分选摇床，其特征在于，上述床面旋转装置包括一支承圈，床面在其上面安装，还有用于支承圈的限位装置;支承圈在限位装置内旋转。

13、根据权利要求12所述的分选摇床，其特征在于，上述限位装置固定在床面支承装置上。

14、根据权利要求12所述的分选摇床，其特征在于，上述限位装置包括一平的托架框，后者有向上的滑板，可滑动地接触上述支承圈的圆形外缘。

15、根据权利要求14所述的分选摇床，其特征在于，上述转动锁紧装置包括一螺栓，延伸穿过上述滑板，并压紧上述支承圈而锁紧。

16、根据权利要求9所述的分选摇床，其特征在于，上述床面表面包括一运输带环带的上段。

17、根据权利要求9所述的分选摇床，其特征在于，上述床面表面是截头锥体，其顶点在最高处。

18、根据权利要求9所述的分选摇床，其特征在于，包括有频率改变装置，在幅度不变的条件下改变上述轨道运动的频率。

19、根据权利要求9所述的分选摇床，其特征在于，上述  洗液体入口水和溜槽连接至床面，并与床面一齐旋转。

20、根据权利要求9所述的分选摇床，其特征在于，还包括一振动装置，往上述床面施加连续的、不对称的振动，使流动物料组分颗粒进行有方向性的直线和曲线运动，与流动物粒组分的余摆线运动的方向基本是相对的，与液体和冲洗液体流的方向基本是横切的，该振动是叠加在床面的连续的、不变的、平面的圆形轨道运动上。

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