CN101214469B - 用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机，属于矿山、化工机械领域。特点是：滚筒由传动装置带动，并固定在支架上，滚筒表面包覆有电介质环，槽体位于滚筒下方，内装有工作溶剂，内电极固定在滚筒内轴上，沿滚筒底部圆周角布置，外电极安装在槽体下表面，超声波换能器安装在内电极表面或外电极表面或精料槽附近槽体下表面，其辐射面指向槽体，并与超声波发生器相连，给料箱位于槽体前端，精料箱位于槽体末端，排料口位于槽体底部。本发明具有分选效率高、连续作业、不易堵塞等特点，可分离和提纯不同介电常数的颗粒，适用于选矿、化工提纯、资源回收以及相关领域。

Description

用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机

一、技术领域

本发明涉及一种用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机，属于矿山、化工机械领域。

二、背景技术

颗粒或粒状物质的分离和提纯是一个普遍的工程问题，涉及选矿、化学、化工、材料、资源利用等诸多领域。颗粒成分往往比较复杂，具有不同的物理和化学性质，利用这些性质的差异，可以对其进行分离或提纯。例如，根据颗粒成分比重、磁化率、电导率的不同，在工业上发展了重选、磁选、电选等分离技术。同样，利用颗粒成分溶解度、表面张力的不同，发展了萃取、浮选等分离技术。

介电选，又称介电分离，是一种最近兴起的物理分离技术。它是在一定的液体介质中，利用颗粒成分之间以及颗粒与液体介质之间介电常数的差异，使颗粒中待分离物在高梯度强电场下向某一电极迁移，达到与其它物质和溶剂分离的目的。在中、低频电场下，待分离物发生正介电泳，即向电场梯度高、电力线密集的部位迁移。目前，介电分离在工程、化学、生物领域均得到应用。在工程领域，介电分离已成功地用于种子干式分选(实用新型专利CN2431054Y、CN2539383)，以及化合物分离。Jordan等人(《国外金属选矿》，2002.11：4)设计两种介电分离器，一种为半连续式，无电介质，另一种为间歇式，内部填充电介质。两种介电分离器本质上都是间歇式的，处理量小，收集精矿极不方便，后者易堵塞。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种解决不同介电常数的矿物或化合物颗粒的连续分离或提纯，处理物质品种多，收集精矿方便，分离物不易堵塞的用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机。

技术解决方案：本发明包括滚筒、电介质环、传动装置、槽体、内电极、外电极、超声波换能器、清洗管、给料箱、精料箱、排料口、支架和外壳，滚筒由传动装置带动，并固定在支架上，滚筒表面包覆有电介质环，槽体位于滚筒下方，内电极固定在滚筒内的轴上，沿滚筒底部圆周角布置，外电极安装在槽体下表面，超声波换能器安装在内电极表面或外电极表面或精料槽附近槽体下表面，其辐射面指向槽体，给料箱位于槽体前端，精料箱位于槽体末端，排料口位于槽体底部。

所述的滚筒采用绝缘材料，由传动装置带动。

所述的电介质环由线状、丝状、条状或棒状电介质和隔板构成，电介质在电介质环中成平行线状或网状分层排列，层与层之间通过隔板固定。电介质横截面积小于100mm²，间距0.5～10mm，电介质材料为金属、锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡、钛酸锶、玻璃、树脂中的一种或多种。电介质环起聚集电力线、吸附料浆中目标颗粒的作用。

所述的内电极和外电极构成一对平板电极，通过导线与高压电源连接，从而在槽体之间产生高压电场，电极工作电场2～40kV/cm，电场频率小于10MHz。外电极中部断开，被排料口分隔。电极用金属板制造，并用绝缘材料密封、保护。

所述的给料箱是待分离颗粒的料浆的加入和缓冲容器。

所述的精料箱用于收集选别的目标颗粒，即精料。

所述的排料口采用绝缘材料，用于排出非目标颗粒，即尾料。

所述的槽体是料浆的分选空间，采用顺流式结构，即，给料箱、精料箱布置在滚筒扫选区的前端、末端，而尾料从槽体底部排出，其特点是给料方向与滚筒转动方向同向。槽体采用绝缘材料，其底板与滚筒表面的间距为15～80mm。

所述的超声波换能器是超声波的发射装置，其作用是向槽体辐射超声波。超声波换能器选用压电换能器或磁致伸缩换能器，频率为10～120kHz。超声波换能器可以布置在内电极或外电极表面，其作用是对料浆起分散作用，促进待目标颗粒与其它物质解聚，也可布置在精料槽附近槽体下表面，其作用是对清洗电介质环上的吸附物，促进其脱落进入精料箱。

所述的超声波发生器产生高频电信号，由传输线输入超声波换能器，通过电能-机械能转换，产生高频机械振荡即超声波。超声波发生器可以在线布置，也可以离线布置。

所述的清洗管内通工作溶剂，溶剂从管上密布的小孔喷出，清洗电介质环上残留的吸附物。

所述的支架作为框架，并支撑全机重量。

所述的外壳采用金属板，起静电防护作用。

所述的工作溶剂为水、乙醇、甲醇、戊醇、丙酮、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、氯苯、四氯化碳、氯仿、煤油、硝基苯、甘油之中的一种或它们的混合物。

本发明的特征在于：主体采用滚筒-槽体设计，使介电选机具有连续作业功能，保证了分选效率、产率；电介质环与滚筒结合并穿过电极对，获得高梯度电场和高介电泳力，使可选别的颗粒粒度变小、范围变宽，精料收率提高；内电极或外电极表面安装超声波换能器，实现了料浆的在线分散，提高了精料品位，精料槽附近的槽体下表面安装超声波换能器，以及清洗管的采用，保证精料清洗方便、不易堵塞，提高了作业率。

本发明不仅适用于分选矿物颗粒，也适用于提纯化合物粉术。

四、附图说明

图1为本发明高梯度介电选机正剖图；

图2为本发明高梯度介电选机A-A面侧剖图；

图3为本发明高梯度介电选机丝状电介质环的表面局部图；

图4为本发明高梯度介电选机网状电介质环的表面局部图。

五、具体实施方式

实施例1

参照附图1、2，本发明高梯度介电选机由滚筒1、电介质环2、传动装置3、槽体4、内电极5、外电极6、超声波换能器7、清洗管8、给料箱9、精料箱10、排料口11、支架12、外壳13组成。

滚筒1采用聚氯乙烯筒，用调速电机带动；

电介质环3由螺丝状电介质并排叠压而成，中间用环氧树脂隔板15分隔，如附图3所示，隔板与丝状电介质垂直，电介质材料为不锈钢丝，其直径1mm，间距3mm；

槽体4底板用环氧树脂板，底板与滚筒表面间距45mm，工作溶剂为酒精；

内电极5、外电极6采用紫铜板，包角115°，偏角8°，用环氧树脂密封，通过导线与直流高压电源正极、负极相连，电极工作电场15kV/cm。高压电源离线布置；

超声波换能器7安装在内电极表面和靠近精料箱的槽体下表面，采用磁致伸缩换能器，频率为40kHz，功率为40W。换能器相互并联，沿滚筒1轴向排列，通过传输线与超声波发生器相连。超声波发生器离线布置，额定功率2kW，10％-100％连续可调；

清洗管8采用聚氯乙烯管；

给料箱9、精料箱10采用不锈钢板；

排料口11采用环氧树脂板；

支架12用普通钢焊接而成；

外壳13为铁皮；

整机除电极外的所有金属、料浆全部接地保护。

本发明的工作流程为：将颗粒料烘干，然后与工作溶剂均匀混合，配成料浆；开启高压电源发生器、超声波发生器，料浆自给料箱9进入槽体4，在介电泳力作用下，料浆中介电常数大于溶剂的颗粒被吸附到电介质环2上，滚筒1及电介质环2在传动装置3的带动下旋转，并离开内电极5作、外电极6作用区，在超声波换能器7以及清洗管8溶剂的清洗作用下，电介质环2上的吸附物进入精料箱10，成为精料；而料浆中介电常数小于溶剂的颗粒受排斥作用，在溶剂携带下逆滚筒1转动方向运动，最后从排料口11排出，成为尾料。

实施例2

参照附图1、2，本发明高梯度介电选机由滚筒1、电介质环2、传动装置3、槽体4、内电极5、外电极6、超声波换能器7、清洗管8、给料箱9、精料箱10、排料口11、支架12、外壳13组成。

滚筒1用环氧树脂板制造，用调速电机控制；

电介质环2由网状电介质14叠压而成，中间用环氧树脂隔板15分隔，如附图4所示，隔板沿圆周方向布置，电介质材料为不锈钢丝，其直径2mm，网孔为矩形，尺寸为4×4mm²；

槽体4底板用聚氯乙烯板，底板与滚筒表面间距30mm，工作溶剂为酒精-二甲苯混合溶剂；

内电极5、外电极6采用紫铜板，包角110°，偏角10°，用环氧树脂密封，通过导线与交流高压电源相连，电极工作电场30kV/cm，电场频率1kHz。高压电源离线布置；

超声波换能器7安装在外电极表面和靠近精料箱的槽体下表面，采用磁致伸缩换能器，频率为50kHz，功率为50W。换能器相互并联，沿滚筒1轴向排列，通过传输线与超声波发生器相连。超声波发生器离线布置，额定功率3kW，10％-100％连续可调；

清洗管8采用不锈钢管；

排料口11采用聚氯乙烯板；

给料箱9、精料箱10、支架12、外壳13同实施例1；

整机除电极外的所有金属、料浆全部接地保护。

本发明的工作流程同实施例1。

实施例3

参照附图1、2，本发明高梯度介电选机由滚筒1、电介质环2、传动装置3、槽体4、内电极5、外电极6、超声波换能器7、清洗管8、给料箱9、精料箱10、排料口11、支架12、外壳13组成。

滚筒1同实施例1。

电介质环2由棒状电介质和隔板构成，隔板沿圆周方向包裹在滚筒表面，隔板竖立、相互平行，电介质棒两端固定在隔板或滚筒侧板上，沿滚筒轴向平行排列，并覆盖滚筒表面。电介质棒直径×长＝Φ2×120mm²，间距4mm。电介质材料采用PZT。

槽体4底板用环氧树脂板，底板与滚筒表面间距60mm，工作溶剂戊醇；

内电极5、外电极6采用铝板，包角120°，偏角8°，用绝缘漆密封，通过导线与交流高压电源相连，电极工作电场5kV/cm，电场频率10kHz。高压电源离线布置；

超声波换能器7安装在内电极表面和靠近精料箱的槽体下表面，采用压电换能器，频率为80kHz，功率为60W。换能器相互并联，沿滚筒1轴向排列，通过传输线与超声波发生器相连。超声波发生器离线布置，额定功率3kW，10％-100％连续可调；

给料箱9、精料箱10、排料口11、支架12、外壳13同实施例1；

整机除电极外的所有金属、料浆全部接地保护。

本发明的工作流程同实施例1。

Claims (9)

1.用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机，其特征在于：包括滚筒(1)、电介质环(2)、传动装置(3)、槽体(4)、内电极(5)、外电极(6)、超声波换能器(7)、清洗管(8)、给料箱(9)、精料箱(10)、排料口(11)、支架(12)、外壳(13)，滚筒(1)由传动装置(3)带动，并固定在支架(12)上，滚筒(1)表面包覆有电介质环(2)，槽体(4)位于滚筒(1)下方，内电极(5)固定在滚筒(1)内的轴上，沿滚筒底部圆周角布置，外电极(6)安装在槽体(4)下表面，超声波换能器(7)安装在内电极(5)表面或外电极(6)表面或精料箱(10)附近槽体(4)下表面，其辐射面指向槽体(4)，给料箱(9)位于槽体(4)前端，精料箱(10)位于槽体末端，排料口(11)位于槽体(4)底部，给料箱(9)、精料箱(10)通过外壳(13)连接在一起，滚筒(1)、电介质环(2)置于外壳(13)内。

2.根据权利要求1所述的用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机，其特征在于：电介质环(2)由线状、丝状、条状或棒状电介质(14)和隔板(15)构成。

3.根据权利要求2所述的用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机，其特征在于：电介质(14)在电介质环(2)中成平行线状或网状分层排列，层与层之间通过隔板(15)固定。

4.根据权利要求2或3所述的用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机，其特征在于：电介质(14)横截面积小于100mm²，间距0.5～10mm。

5.根据权利要求2或3所述的用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机，其特征在于：电介质(14)为金属、锆钛酸铅、钛酸钡、钛酸锶、玻璃、树脂材料中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机，其特征在于：滚筒(1)和槽体(4)采用绝缘材料。

7.根据权利要求1所述的用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机，其特征在于：内电极(5)、外电极(6)的工作电场为2～40kV/cm。

8.根据权利要求7所述的用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机，其特征在于：电场的频率为0～10kHz。

9.根据权利要求1所述的用于矿物和化合物分离及提纯的湿式高梯度介电选机，其特征在于：超声波换能器(7)采用磁致伸缩换能器或压电换能器，工作频率为10-120kHz。

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