CN101400447A - 选矿工艺方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种用来粉碎从之前的一个预粉碎过程中(例如在高压辊磨机中)产生的、尺寸在10nm到30nm之间的天然或人工矿物产品的方法。根据该方法，首先在一个连续的工作过程中在干燥状态下对固体进行继续粉碎，再用液体对其进行润湿，并在此液体中对固体加以预研磨至最精细程度，形成可用泵来抽取的悬浊液，随后通过搅拌式研磨机将此悬浊液研磨至所需的最终纯度。

Description

选矿工艺方法及装置

本发明涉及的是一种用于对天然或人工矿物质产品进行粉碎的工艺方法和装置。

该粉碎方法特别针对尺寸为10nm到30mm的产品而设计。这些矿物质产品被生产为工业比例的油基或水基悬浊液。对经过煅烧的矿石、碳酸钙或二氧化钛等矿物质原料进行加工时，大多都必须在一种液体中对固体进行最大程度的粉碎。在干选和湿选中使用滚磨机的方法在今天相当普及。

但该方法具有一个缺点，即为完成这一特殊的粉碎任务需要耗用非常多的能量。

本发明的任务在于，设计出一种用于生产和粉碎天然或人工矿物产品的、能够使能量投入大大降低的方法和装置。

这一任务通过权利要求1和8而得以解决。相应的各个从权项中给出了其他的有利设计形式。

根据本发明中的方法，从一个先前加工过程中经过预粉碎处理而得到的矿物质产品，在另外一个工作过程中首先被继续加以粉碎，随后用液体对其进行润湿。在此过程中生产出来的可用泵抽取的悬浊液，在随后的步骤中被施以最为精细的预研磨。该阶段与一个最后阶段相连，在最终阶段中将取得所需要的最终纯度。这一过程既可以在外部的搅拌式研磨机中进行，亦可以在具有一条小于1mm的缝隙的“缝式研磨机”中进行。

该方法主要用于工业性用途，专为每小时1到60吨的固体产出率而设计。在本发明的另外一种创新型设计方案中，分散过程与循环容器相结合，为准静态运行方式。

同样属于创新设计的是，将从用于静态分离的循环容器中出来的产品连续送入安装于粉碎过程终端的搅拌式前缝式研磨机。被安排在生产流程初始的干磨过程，可通过机械式撞击磨进行，撞击磨使产品加速，并将其抛向一个撞击面；还可以通过空气或液体射流形式的高压使粗原料对准撞击面，或对准与其方向相逆的产品射流。

依照本发明，可以在静态粉碎过程的终端使产品通过一条环形缝，该缝隙的宽度在50nm到3mm之间。在这条缝隙中，由矿物产品构成的悬浊液达到了最终纯度，或者达到某一纯度，以便在一个随后的过程中以极小的能量消耗达到最终纯度。根据产品类型的不同，环形缝的尺寸也可以在500nm到2mm之间。

用于在低能耗条件下处理矿物产品的创新型装置含有一个容器，该容器具有一个固体入口、一个液体入口，以及一个出口。在介于固体入口和出口之间的这段容器长度上，沿容器的纵轴分布有4个流程室。

根据本发明的另一种改进设计，在第一个流程室中存在一个干式预粉碎装置，该装置由位于研磨容器上的研磨棒和位于轴上的研磨棒结合组成。在第一个流程室中同样可以安装机械撞击磨、辊磨机和气动式辊磨机等，用于进行对流式研磨。根据生产地点可用能量的种类，选择具体加工装置的驱动方式。

根据本发明的一例设计方案，在第一个用于预粉碎的流程室之后，连有第二个用于润湿干燥材料的第二个流程室。为了改善干燥材料的润湿效果，在第二个流程室中安装有若干工具，这些工具使干燥材料沿径向加速运动，由于被精细粉碎的产品与液体相接触，每个粉末状颗粒在其整个表面上都覆盖了液体，从而使工具和容器壁之间的润湿效果得以改善。

根据本发明的一例改进设计方案，为了提高由干燥材料和液体组成的产品的均匀性，在第三个流程室中安排了研磨和搅拌工具，这些工具被安装在搅拌轴以及容器壁上。通过旋转和静止的工具两相结合，在高能量输入状态下产生了高离心力。

根据本发明的一例改进设计方案，在装置的出口之前，第四个流程室中安装有一个研磨和分散装置，产品沿径向流过该装置。在该实施例中，装置由环形零件组成，其中一个被安排为定子、另一个被安排为转子。两个环形零件均由耐磨损材料制成，如陶瓷、SiC、苯酚或环氧树脂、硬质合金、PU、橡胶或人造橡胶等，或者至少在表面涂覆有上述材料。环形零件以拆卸的状态与容器相连，亦可与轴相连。两个环形零件之间的距离为50nm至3mm，首选500nm至2mm.

根据本发明的一例改进设计方案，在出口范围内存在一个转子，转子的圆周上安装有叶片。转子所具有的直径大于在流程室1、2、3范围内的研磨容器，从而提高了产品出口处的出料速度。与此同时，叶片也影响了产品在环形零件之间的停留时间，因此即使在环形零件之间的缝隙宽度相对较小的情况下亦可产生足够的流动速度。选择不同的叶片设计形状，或以一定角度安排叶片分布，可以对产品在环形零件之间的流动速度进行设定或调节。正如环形零件可以由耐磨损材料制成一样，对于某些特定的产品，也可以将流程室1、2、3中容器的内表面加以涂装，以便延长装置的使用寿命，并减少产品与研磨容器摩擦沾染。

以下将结合附件草图对本发明中装置的不同实施形式加以讲解。

图纸内容为

图1：装有一个出料转子的本发明装置的纵切面草图

图2：装有出料转子的本发明装置的纵切面草图，其中转子带有附加研磨装置

图3：生产方法流程草图

图1所示为一台带有一个容器10的装置。该容器被划分为4个流程室：12、16、21、22.在第一个流程室12的顶面具有一个固体入口11，该入口处在流动方向上，即朝向轴14倾斜。安装于第一个流程室12内的粉碎装置13由若干研磨部件15(例如被固定在轴14上的研磨棒)和研磨部件30(同样为研磨棒，固定在容器10的内壁上)组成。沿箭头所指方向被送入的干燥材料进入第一个流程室，在研磨部件15和30之间被加以预粉碎。

随后，经过预粉碎的产品进入第二个流程室16，在该流程室中安装有径向作用的工具18和19，18和19这两种工具使产品加速，通过液体入口17主要沿切线方向被灌入的液体由此均匀地混入旋转着的干燥产品中。通过干燥产品的旋转，以及液体材料沿切线方向的喂入方式，在干燥材料和液体之间几乎不会产生速度差，从而提高了润湿过程的效率。

为了改善矿物产品的分散效果，第三个流程室21中，在相对于流程室12有所延长的一段距离上，同样安装了作为粉碎用部件的研磨棒15。在这些研磨棒之间，基于一部分研磨棒的旋转和另一部分研磨棒的静止而产生了速度差，速度差作用到产品上，使输入能量得到提高。

图1所示的第三个流程室仅为缩短形式。在第三个流程室后，直接连有第四个流程室22。图1所示的第四个流程室内仅安装有一个转子25，且该转子为一个叶片泵的转子。

与此相反，图2所示的第四个流程室22中，不仅安置了一个带有叶片29的转子25，而且还装有另一台由环形零件23和24组成的粉碎装置。由于环形零件23、24在轴向上错落分布，因此矿物产品能够更好地通过环形零件23和24之间的空隙，即图中被称为摩擦缝/环形缝27的空隙。根据两个环形零件23和24之间距离的不同，此时为液态的矿物产品或者被加工至最终纯度，或达到在搅拌式研磨机上进行的再处理过程所需的纯度。

与工具15、30和19、20一样，环形缝23、24可根据需要由耐磨损材料制成，如陶瓷、SiC、苯酚或环氧树脂、硬质合金、PU、橡胶或人造橡胶等。出料转子以及出料转子上的叶片也同样可以由上述材料构成。

图3所示为采用了图1和图2所示研磨/分散装置32的生产过程中产品和液体材料的流程图。通过FQC流量调节器，尺寸在30mm以下的干燥材料以每小时1至60吨的流量抵达第一个流程室，干燥预粉碎在此进行，该流程室在图中被象征性地标识为辊磨机。液态辅料、溶剂、稳定剂、粘合剂、冷凝剂(H₂O)等的输送管，从侧向进入第二个流程室的区域。在左下方，管道从第四个流程室以及由固体和液体组成的经过处理的悬浊液出口导出，导入一个容积为100L至100m³的中间容器中。如分散作用未能在一个工作过程中导致所需的纯度，可以将悬浊液再次输送到容器10，以进行第二次粉碎和分散。当分散和粉碎充分时，在中间容器34或容器10之后直接连接一台搅拌式研磨机或搅拌式球磨机36，以便使产品达到必要的最终纯度。

编号对应表

10   容器

11   固体入口

12   第一个流程室

13   粉碎装置

14   轴

15   研磨棒

16   第二个流程室

17   液体入口

18   工具

19   工具

21   第三个流程室

22   第四个流程室

23   环形零件

24   环形零件

25   转子

26   驱动装置

27   环形缝

28   出口

29   叶片

30   研磨棒

32   研磨和分散装置

34   中间容器

36   搅拌式研磨机

Claims (24)

1.用于粉碎在之前的过程中经过预粉碎而形成的、尺寸为10到30nm的天然或人工矿物产品的方法，在该方法中，固体在一个连续的工作过程中首先在干燥状态下被继续粉碎，随后用液体对其进行润湿，并在此液体中对固体加以预研磨至最精细程度，形成可用泵来抽取的悬浊液，随后通过搅拌式研磨机将此悬浊液研磨至所需的最终纯度。

2.符合权利要求1的矿物产品粉碎方法：其特征为：生产线的生产能力为每小时1到60吨固体。

3.符合权利要求1或2的矿物产品粉碎方法：其特征为：连续的分散过程通过一个循环容器以准静态方式进行。

4.符合以上权利要求其中一项的矿物产品粉碎方法：其特征为：从进行准静态分散的循环容器中出来的产品被连续馈送入搅拌式球磨机。

5.符合权利要求1至4其中一项的矿物产品粉碎方法：其特征为：通过冲击应力进行干式预粉碎。

6.符合权利要求1的用来粉碎矿物产品的方法，其特征为：在一个或多个流程室中经过预处理之后，矿物产品被送至一条环形缝(27)，该缝隙的宽度为50nm到3mm。

7.符合权利要求6的用来粉碎矿物产品的方法，其特征为：环形缝(27)的尺寸为500nm到2mm.

8.用于执行权利要求1中工艺方法的装置，其特征为：为了对矿物产品或其他粉末状固体进行润湿和分散，安排一个容器(10)，该容器具有一个固体入口(11)、一个液体入口(17)以及一个出口(25)，产品至少流经4个流程室(12，16，21，22)，且容器的出口(25)之前形成有一条环形缝隙(27)，该缝隙由一个静止的环形零件(23)和一个旋转的环形零件(24)构成。

9.符合权利要求8的装置，其特征为：在第一个流程室(12)内安装有一台干式预粉碎装置，它由位于研磨容器(10)上的研磨销(15)和位于轴(14)上的研磨销(15)结合而成。

10.符合权利要求8的装置，其特征为：干式粉碎装置为一台撞击磨。

11.符合权利要求10的装置，其特征为：撞击磨的外壳沿流动方向扩展。

12.符合权利要求8的装置，其特征为：在第四个流程室的范围内安排有一台分散装置，该装置由环形零件(23，24)组成，产品通过环形零件沿径向而出入。

13.符合权利要求8的装置，其特征为：将环形零件(23，24)平行或垂直于轴(14)的纵轴安装，且环形零件的间距大于1mm.

14.符合权利要求13的装置，其特征为：沿旋转轴的方向观测，环形零件(23，24)至少有部分相互重叠。

15.符合权利要求12的装置，其特征为：环形零件(23，24)由耐磨损材料制成。

16.符合权利要求15的装置，其特征为：环形零件由陶瓷制成。

17.符合权利要求16的装置，其特征为：环形零件(23，24)由SiC、苯酚或环氧树脂、硬质合金、PU、橡胶或人造橡胶制成，或具有此类涂层。

18.符合权利要求12的装置，其特征为：环形零件(23，24)以可拆除的方式与容器(10)、轴(14)或一个与轴(14)相连的零件相连接。

19.符合权利要求8的装置，其特征为：出口(28)之前连有一个转子，该转子使产品沿径向加速。

20.符合权利要求19的装置，其特征为：转子(25)同样具有转子叶片(29)。

21.符合权利要求19的装置，其特征为：转子叶片(29)为倾斜式或弧形。

22.符合权利要求20的装置，其特征为：通过紧配合将转子叶片(29)固定在转子轴上。

23.符合权利要求22的装置，其特征为：通过一条燕尾槽来实现紧配合。

24.符合权利要求8的装置，其特征为：容器(10)具有一个由耐磨损材料、尤其是硬质合金、陶瓷、PU、橡胶或人造橡胶构成的涂层。

Images