CN101203317B - 用来制造弥散的矿物产品的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造弥散的矿物产品的方法，其中通过磨碎、在流动分级机内分级和分选弥散在空气中的矿物原料以及分离弥散空气来实现；以及本发明涉及实施这种方法的装置和设备。

Description

用来制造弥散的矿物产品的设备

技术领域

本发明涉及一种用来制造弥散的矿物产品的设备，具有磨机、气流分级机和用于分离弥散空气的系统。

背景技术

天然存在的矿物原料的矿床由不同材料的混合物构成。为一定的应用目的开采的矿物原料在正常情况下由于大量不同的伴生矿物是不纯净的。

为了使得矿物原料可以利用，它们必须用采矿技术开采，并通过不同的制备过程使有用矿物富集和净化。

在矿物产品中有用物质的富集程度和纯度越高，便越有价值。对于将矿物原料用作造纸、颜料、油漆、塑料和医药工业中的高价值的填充材料特别是这样。在这些应用领域中矿物填充材料的质量首先视产品的化学和矿物纯度而定。因此要不只采用非常纯的矿物原料矿床来制造填充材料，要不必须采用相当复杂的用来富集和净化原料的制备工艺方法。

如果采用湿式制备方法，那么粉碎的矿物原料在水悬浮液中通过浮选，磁性分离或借助于密度分类来富集和提纯。在后续提纯后矿物填充材料在水悬浮液中磨细，并作为悬浮液、所谓的“泥浆”出售。由湿式制备的矿物材料虽然可以制成干的粉末，但是为此材料必须脱水和加热干燥，但是这非常消耗能量且昂贵。

因此为了制造干的弥散的矿物产品一般采用这样的制备方法，即矿物原料通过干磨和筛分进行粉碎和分类。

在磨碎筛分回路中采用流动分级机将矿物产品分级。为了分级，在磨机中产生的颗粒必须弥散在空气中并分开，以便在流动分级机中得到高效的分级。由流动分级机产生的产品在后续除尘设备中与空气分离。

因此，在矿物材料磨碎和分级设备中安装一套颗粒弥散和除尘系统。

但是在这方面迄今为止原料不能或只能效率非常低地提纯。因此为了制造高质量的弥散的矿物产品，特别是填充材料，只能采用非常纯和高价值的初始原材料，但是它们只能在有限的规模内获得。

发明内容

因此本发明的目的是，提出一种用来制造弥散的矿物产品的设备，其中矿物原料有效地去除杂质而提纯，使得为了制造高质量的弥散的矿物产品，特别是填充材料，可以采用较不纯的初始原料。

按照本发明这个目的如下实现，即提供一种用来制造弥散的矿物产品的设备，其具有磨机、流动分级机和用来分离弥散空气的系统，在流动分级机和空气分离系统之间安装一静电分离室，用来分离在流动分级机中摩擦静电地充电的杂质颗粒。

在其他条件下对于其他物材料和目的，静电分离是已知的。

在专利US 5885330中介绍了一种从烟道尘中分离出未燃烧的碳的方法。按照这种方法借助于离心力筛分机从烟道尘中分离出粗颗粒，并收集在一个分开的容器内，细颗粒流被引入一单独的摩擦充电单元，它可以做成不同的结构，但是无论如何对碳颗粒和烟道尘颗粒不同充电。这种带不同充电的颗粒的弥散物落入一在充负电荷的铜板和充正电荷的铜板之间的通道内。通过在不同充电的板之间的电场使此前在摩擦充电单元内不同充电的颗粒，亦即碳和烟道尘，相互分离。借助于旋风机将分离的颗粒与气体分离并收集在容器内。

按照EP 1251964即WO 01/52998使废塑料静电分离。其中塑料颗粒在空气中的混合物在一旋转的滚筒中静电充电并穿过滚筒圆周上的筛孔进入一通道，在下落路径的两侧设置正/负电极，以使颗粒根据其不同的充电静电分离。

在上述两个专利中在紧接粉碎之后分别需要用来静电充电的特别的附加装置。此外它牵涉到完全不同的材料。

而相反在本发明的设备中为了对颗粒充电充分利用固体颗粒相互之间和在分级机零件上、特别是在离心力筛分机的转子零件和定子零件上剧烈的摩擦得到摩擦生充电，接着充电的颗粒弥散物被引导穿过一静电分离室，以使杂质和有用颗粒静电分离，分离室在工艺流程中连接在流动分级机和空气分离系统之间。

此外为了强化充电，分级机的不同构件，特别是壳体件和转子可以连接在直流电源的不同极上。

按本发明，为了强化颗粒的摩擦充电，流动分级机的至少一个构件连接在直流电源的电极上。

按本发明，流动分级机是离心力筛分机，为了强化充电，筛分机的至少一个转子零件和/或筛分机的至少一个定子零件与直流电源的电极连接。

其次流动分级机和静电分离室之间的连接管由导电材料构成，或用它覆盖或涂抹，并将这些导电零件连接在直流电源的电极上。

静电分离室可以接入在流动分级机的细颗粒流或粗颗粒流内。

除随后的静电分类外，静电充分对于筛分过程本身也是有利的，因为静电充电的颗粒均匀地分布在气流中。

为了进一步改善矿物材料混合物各个组分的有选择的充电，流动分级机的一个零件或多个运动的或静止的零件可以由特种材料制成或用特种材料涂覆。

材料的选择取决于待分离矿物组分的电子逸出功。这些材料可以包括如钢、铜、黄铜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、铝或陶瓷材料。

电子逸出功是为了将电子从固体原子最上面的能带中逸出所需要的功；它等于电子在真空能级和费米能级之间的势能差。

这里真空能级等于一个静止电子在离表面大的距离处的能量；费米能级是在固体内电子的电化学势能。

在两种具有不同的电子逸出功的材料接触时，具有较高电子逸出功的材料(受主)始终充负电，而具有较小电子逸出功的材料(施主)充正电。因此为了在矿物原料混合物的不同颗粒上有选择地产生充电可以有意采用具有较高或较低电子逸出功的材料。

例如为了从碳化钙中分离石英，分级机的转子由钢、铜或黄铜构成，因为石英由于其较高的电子逸出能在与钢、铜或黄铜摩擦接触时充负电荷，而碳化钙由于其较低的电子逸出能在与钢、铜或黄铜摩擦接触时充正电荷。

破碎机最好是球磨机，但是也可以设置杆磨机、自生磨机、半自生磨机、辊式盘磨机、棒磨机、冲击式磨机、锤式磨机、振动式磨机、喷射式磨机、搅拌式磨机，或其他任何相应的破碎机。

为了磨碎的矿物颗粒的分级和摩擦充电，优选设置离心力筛分机，但是也可以采用任何其他类型的流动分级机，例如：横向流动筛分机、之字形筛分机、撒料盘风力筛分机、逆流式筛分机、螺旋风力筛分机。

这里待分离的固体颗粒可以是任何类型、轮廓、大小和来源，只要它们足够小，能够放入流动分级机并在它里面分级和摩擦充电。可分离的固体颗粒应该具有小于10mm的粒度范围，其中平均粒度优选应该在大于2μm至小于1mm之间的范围内。

待分离矿物粉末可以由任意数量和任何混合的不同矿物成分(有用物质和杂质)构成。

附图说明

下面借助于两个设备实施例结合附图更详细地说明本发明：

图1表示一实施例，其中静电分离室构成到流动分级机的细颗粒流内，并且粗颗粒流回输到磨机的入口处。

图2借助于图1的局部II表示一筛分机，它连接在直流电源上以强化充电。

图3为图2的放大图并清楚表示一些绝缘零件。

图4表示一实施例，其中分离室构成到流动分级机的粗颗粒流内。

具体实施方式

按图1的设备包括一台用来磨碎和分解矿物原料的球磨机1和一台离心力筛分机2，它按照本发明除了用来分级外同时还用于磨碎的矿物颗粒的摩擦充电。

为了实现流过流动分级机2的颗粒更好的摩擦静电的充电和更高的电荷密度，可以在流动分级机2的一个或多个旋转的或固定的零件上连接一外接的直流电压10。

这在图2和图3中更详细地表示：

筛分机筐15借助于转子轴25和联轴器19与驱动电机18连接。在转子轴25上安装一滑环20，它通过两个碳刷17与直流电源10的一个电极连接，而另一个电极接地。由直流电源10输出的电压通过碳刷17和滑环20传到由导电材料构成的转子轴25上，并继续传到装在转子轴上的导电的筛分机筐15上。

为了避免电压不受控制地从转子轴25传到细颗粒输出管14上，转子轴25在穿过细颗粒输出管14的区域内用由不导电材料构成的套22覆盖。

其次细颗粒输出管通过电绝缘层37防止不受控制的电压传递。

在电机一侧处于直流电压下的转子轴25通过电绝缘的联轴器19和电绝缘层36与驱动电机18隔开。

在转子轴25和滑环20的支承区内的导电构件通过不导电的防护壳体21与外界隔离。

筛分机的细颗粒输出管14同样通过不导电的绝缘层29与筛分机壳体23绝缘。

筛分空气通过筛分空气入口16、磨碎的矿物粉末26通过装料口27装入筛分腔，并通过笼罩在分选室内的涡流气流弥散，弥散在空气中的颗粒在筛分腔内跟随气流流动并必须流过快速旋转着的筛分机筐15，这时造成颗粒在筛分机筐15的薄板上的剧烈接触和摩擦，从而导致矿物粉末的摩擦静电的充电。粗的矿物颗粒不能穿过筛分机筐15，而是被它退回。这时同样造成与筛分机筐15和筛分机壳体23剧烈的接触和摩擦，从而也促使粗矿物颗粒24摩擦静电充电。它们通过粗颗粒出口28从筛分机中排出。

在另一个(这里未画出的)实施例中，为了强化有用颗粒和杂质的摩擦充电，筛分机筐15用一种材料涂覆，这种材料的电子逸出功介于有用材料和杂质的电子逸出功之间。细颗粒输出管也可以用相同的方法由一种材料制成，其电子逸出功介于有用材料和杂质的电子逸出功之间。

其次流动分级机2和分离室3之间的连接管11也可以和直流电源10的电极连接。

充电的细颗粒流32到达优选垂直布置的静电分离室3内，它配备分离电极4、4a。

在静电分离室3内，充电的细颗粒弥散物分离成一包含提纯的产品的弥散物流30和一包含分离的杂质颗粒的弥散物流31。

两个分离的弥散物流30和31各引导通过一个用于分离空气的系统。这两个空气分离系统例如由分离旋风机7和/或灰尘过滤器8和风扇9构成，其通过负压产生用来弥散和输送矿物颗粒穿过流动分级机和分离室所必要的气流。

提纯的矿物粉末进入一个容器12，而分离的杂质粉末进入另一个容器13。

图4表示一个实施例，其中筛分机2的细颗粒流是成品，而流动分级机的粗颗粒流24在输入所需要的空气33的情况下引入静电分离室3。

亦即这里粗颗粒弥散物分成两股支流，其中包含有用颗粒的支流34回输到磨机的入口内，而包含杂质的另一股支流35在弥散空气分离后作为废物或副产品继续处理。

在其他方面图4基本上相当于图1，相同的零件配备相同的附图标记。

Claims (7)

1.用来制造弥散的矿物产品的设备，具有磨机、流动分级机和用来分离弥散空气的系统，其特征为：在流动分级机(2)和空气分离系统(7、8、9)之间安装静电分离室(3)，用来分离在流动分级机中摩擦静电的充电的杂质颗粒。

2.按权利要求1的设备，其特征为：为了强化颗粒的摩擦充电，流动分级机(2)的至少一个构件连接在直流电源(10)的电极上。

3.按权利要求2的设备，其特征为：流动分级机是离心力筛分机，为了强化充电，离心力筛分机的至少一个转子零件和/或离心力筛分机的至少一个定子零件与直流电源的电极连接。

4.按权利要求1至3之任一项的设备，其特征为：在流动分级机(2)和静电分离室(3)之间的连接管(11)由导电材料构成或用该导电材料覆盖或涂覆(29)，并且这些导电的零件连接在直流电源(10)的电极上。

5.按权利要求1的设备，其特征为：静电分离室(3)接入流动分级机(2)的细颗粒流(14)内。

6.按权利要求1的设备，其特征为：静电分离室接入流动分级机(2)的粗颗粒流(24)内。

7.按权利要求1至3之任一项的设备，其特征为：为了进一步改善矿物混合物的各种组分的有选择的充电，流动分级机的至少一个运动的或静止的零件由特种材料制成或用特种材料涂覆，特种材料的选择取决于待分离矿物组分的电子逸出功，特种材料的电子逸出功介于有用材料和杂质的电子逸出功之间。 

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