CN101462094A

CN101462094A - 喷射式静电分选方法与装置

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Publication number: CN101462094A
Application number: CNA2007100664746A
Authority: CN
Inventors: 杨卫华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2009-06-24

Abstract

一种喷射式静电分选方法与装置，用于导体微粒和非导体微粒组成的微细粒物料的分选。它主要由高压静电发生器、高压风机、悬浮混料腔、电晕腔、气固喷嘴、放电极板、分选腔、分选电极、收料装置、机架、绝缘板及金属防护网等组成。其原理是将粉体悬浮为气固两相流，经电晕电场使固体微粒饱和荷电，通过气固喷嘴喷射到放电极板，达到使导体微粒完全放电而非导体微粒几乎没有放电的效果，最后根据微粒荷电量的差异完成分选。本发明设备原理明确、结构简单、使用方便、分选效果好，彻底地解决了微细粒物料(如金红石)分选的世界难题，具有固定投资少、运行成本低、资源消耗少、不产生环境污染的优点，可以广泛用于选矿、制粉、选煤、资源回收与利用等领域。

Description

喷射式静电分选方法与装置

技术领域

本发明是一种属于微细粒物料干式分选技术领域的喷射式高压静电分选方法与装置，可以广泛用于选矿、制粉、选煤、纳米材料工程、资源回收与利用等领域。

背景技术

研究开发干式分选技术和微细粒矿分选技术是世界各国科学家和工程师面临的紧迫任务。目前，全世界对金属和非金属矿物的分选主要采用水选法、重选法、浮选法、混汞法、氰化法或这些方法的联合分选法。这些方法均为湿式分选法，存在投资大、运行成本高、水量消耗大、环境污染严重等缺点，而我国是一个水资源越来越缺乏的国家，也是个发展中国家，工业废水污染十分严重，处理这些工业废水投资巨大，短时间内改善这一局面非常困难。此外，目前世界上尚无法有效分选微米级微细粒矿物的方法，随着纳米技术、粉体生产与应用、粉煤选分、特殊矿种开采和大型矿山磨矿过程中过粉碎矿物的回收等领域的不断发展，微细粒物料分选技术的研发显得日益迫切。

静电分选是一种很有效的物理选矿方法，它针对导体矿粒和非导体矿粒在荷电和放电过程中产生的带电量差异进行分选，具有其他物理和化学选矿方法所难以比拟的特点，加之它不产生污染，能耗也少，因此在节能减排要求愈来愈高，环境保护压力愈来愈大的今天，电选的优越性日益为人们所重视，具有十分重要的现实意义。

从静电选矿的角度来看，喷射电选流程简单，微细粒在分选过程中受空气湍流运动和电风影响所产生的紊乱弥散避免了微细粒向电极的附着；防止了微细粒的团聚以及向较粗粒子的附着；微细粒物料能充分获得电荷；实现了物料的均匀给矿；通过喷嘴喷射可以使微细颗粒均能以稳定的速度与放电极板发生弹性碰撞；通过调整放电极板可以大范围精确控制微细粒物料与放电电极接触的放电时间以达到导体微粒完全放电而非导体微粒几乎没有放电的最佳效果；有足够的电性差异保证不同矿粒在适度的分选电场强度下即可进行分选，分离效果好。

从经济观点来看，喷射电选不用药剂，没有三废排放，耗能很低，比较经济。其初期建设门槛低，投入少，见效快，效益高。

从环保的角度来看，喷射电选中矿粒荷电、放电、分选的过程是一个严格密闭的过程，防止了分选过程中的跑、涌、喷、冒现象的发生，防止了环境的污染。

实践证明，采用喷射电选技术分选微细粒矿物是其他电选方法所不能比拟的，分选效果好，分选范围广，不仅节约了有限资源，也减少了环境污染，应该进行大规模工业化推广。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述种种不足而提供一种干式高效无工业废水产生的喷射式高压静电分选方法与装置。

本发明属于干式分选技术领域，适用于由导体微粒和非导体微粒组成的微细粒物料的分选。它主要由高压静电发生器、高压风机、悬浮混料腔、电晕腔、气固喷嘴、放电极板、分选腔、分选电极、收料装置、机架、绝缘板及金属防护网等组成。其特点是既将电晕腔和分选腔有效分离，又能够实现微粒荷电后立即完成分选，提高了分选的精度，避免了电荷的散失，改善了分选的效果。

其原理是用压缩空气气流将粉体吹起悬浮为气固两相流，气固两相流体穿过电晕电场使固体微粒荷电，故流动方式和电晕电场结构应保证固体微粒尽可能达到最大荷电量，实现饱和荷电。固体微粒在流场和电场的共同驱动下通过喷嘴喷射到放电极板上进行放电，达到既可实现薄层给矿，又可通过调节气压和电压控制固体微粒放电碰撞速度的目的，因此喷嘴喷口断面多为狭长缝型，亦可为圆形、矩形或其他不规则形状。采用放电碰撞速度、放电极板形状和放电极板倾角来精确控制放电时间即可达到使导体微粒完全放电而非导体微粒几乎没有放电的效果，放电极板倾角一般为10°～80°，板面多为平面，亦可为圆柱面或其他柱状抛物面。放电后的粉体微粒一般以惯性自由落体运动方式进入分选腔，分选腔中由两块平板电极构成高压静电场，与微粒电荷极性相同的电极位于微粒初始运动方向的正前方，而与微粒电荷极性相反的电极位于初始运动方向的正后方。在垂直方向，固体微粒在重力作用下作自由落体运动。而在水平方向，固体微粒在电场力作用下其运动状态由于荷电量的不同而发生分化。导体微粒完全放电而不受库伦力的作用，在空气阻力作用下沿初始运动方向水平运动速度逐渐减弱为零。非导体微粒由于几乎没有放电而在库伦力和空气阻力作用下沿初始运动方向水平运动速度迅速减弱为零，然后继续在库伦力作用下其水平运动速度反向加速，空气阻力随运动速度增加而增加，直到与库伦力相等为止。粉体微粒在库伦力作用下其运动状态由于荷电量的不同而发生分化，故射流动方式和分选电场结构应保证固体微粒尽可能达到最大分离距离，如可将分选腔排风口开口朝上，置于粉体微粒初始运动的正前方。根据导体微粒和非导体微粒水平方向受力不同而产生的空间位置差异即可通过调节分矿闸板即可进行分选，导体微粒位于初始运动位置的正前方，而非导体微粒根据实验参数的不同将位于初始运动位置的近前方或后方。大粒度微粒受到的空气阻力也较小，同时由于荷电量与质量之比较小，故电场作用较小而惯性作用较强，因此大粒度微粒无论是导体或者是非导体均会运动至初始运动位置的远前方，需进行二次分选。

若要有效分离不同粒度的导体微粒和非导体微粒，须采用级联的方式加以分选。第一级可分选出粒度最小的物料，较大粒度的物料由于质量大，荷质比小，可从初始运动位置的前方最远处收集转入下一道分选，分选粒度逐级增加，最后一级分选粒度最大的物料。分选粒度越大，分选所需的电场强度越高。当分选粒度为300目的金红石粉体时，分选所需的静高压电源仅为8万伏，因此本发明特别适合于微细粒物料的分选。

本发明原理明确、结构简单、使用方便、分选效果好，彻底地解决了微细粒物料(如金红石)分选的世界难题，具有固定投资少、运行成本低、资源消耗少、不产生环境污染的优点，可以广泛用于选矿、制粉、选煤、资源回收与利用等领域。

本发明与现有技术相比具有如下优点：①本发明最突出的优点就是对环境友好，不用消耗水资源，没有三废排放，容易满足环评要求；②特别适合于微细粒物料(如金红石)分选；③结构简单、占地面积小、自动化程度高、操作人员少；④材料来源广，制作要求低，工作电压仅需10万伏，整体造价低；⑤消耗能源少，每分选一吨矿石耗电仅50度；⑥处理量大，单台日处理矿石可达百吨以上；⑦转动部件少，工作稳定，可靠性高，易于维护；⑧分选精度高，宽容度大，易于操作使用；采用多台级联分选时，一次性设定各机组分选参数后即可稳定连续生产。

附图说明

图1所示为本发明设备结构原理图。

各部件标号名称如下：

1、高压风机 2、高压风管 3、压缩空气流 4、给料口 5、给料斗6、悬浮混料腔 7、电晕丝 8、电晕腔 9、气固喷嘴 10、放电极板11、分选腔 12、高压静电发生器 13、接地极 14、排风口 15、分选电极16、分矿闸板 17、绝缘箱体 18、收料装置 19、排料口 20、大粒度21、精矿 22、中矿 23、尾矿 24、接地极 25、分选电极 26、电晕电极。

图2所示为喷射分选的另一种方式。各部件标号名称如下：

1、分选腔2、放电极板(正极)3、分选电极(正极)4、中矿尾矿分矿闸板5、精矿中矿分矿闸板6、尾矿7、中矿8、精矿9、分选极板(负极)10、分选喷嘴11、放电喷嘴12、电晕丝(负极)13、给料口。

具体实施例

实施例1：如图1所示，实施例1是在喷射以后采用水平电场利用自重降落完成分选。用本发明分选提纯陕西省商南县金红石矿出产的金红石精矿，根据原始粒度组分混合粒级分选，经过一次分选后即可得到给矿品位T_iO₂ 86.31％，精矿品位T_iO₂ 88.45％，回收率81.91％的较好指标。实施例1虽然精矿品位提升不大，但是尾矿杂质高，矿损少，精矿回收率高。若要提升精矿品位，既可重复使用实施例1，亦可参考实施例2。

实施例2：如图2所示，实施例2是在喷射以后采用垂直电场利用喷射惯性完成分选。物料由给料口13进入，在电晕腔荷上负电荷后由放电喷嘴11喷射至放电极板正极2上放电，达到导体微粒完全放电而非导体微粒基本未放电的效果，然后经分选喷嘴10水平喷射进入分选腔1，在由分选电极正极3和分选极负极9构成的垂直电场中完成分选。实施例2虽然精矿回收率有所下降，但是可以大大提高精矿品位，适用于高品位精矿生产。若要提升精矿回收率，可将中矿用实施例2再次分选。

Claims

1、一种喷射式静电分选方法与装置，用于导体微粒和非导体微粒组成的微细粒物料的分选。它主要由高压静电发生器、高压风机、悬浮混料腔、电晕腔、气固喷嘴、放电极板、分选腔、分选电极、收料装置、机架、绝缘板及金属防护网等组成。

2、根据权利要求1所述的喷射式静电分选方法与装置，其特征在于用压缩空气在悬浮混料腔中通过气流将粉体吹起悬浮为气固两相流。

3、根据权利要求1所述的喷射式静电分选方法与装置，其特征在于能够将电晕腔和分选腔有效分离，又能够实现微粒荷电后立即完成分选，提高了分选的精度，避免了电荷的散失，改善了分选的效果。气固两相流体在电晕腔中穿过电晕电场使固体微粒饱和荷电，故流动方式和电晕电场结构应保证固体微粒尽可能达到最大荷电量。气固两相流体在分选腔中完成分选，故流动方式和分选电场结构应保证固体微粒尽可能达到最大分离距离。

4、根据权利要求1所述的喷射式静电分选方法与装置，其特征在于固体微粒在流场和电场的共同驱动下通过喷嘴喷射到放电极板上进行放电，可通过调节气压和电压达到调节固体微粒运动速度的目的。

5、根据权利要求1所述的喷射式静电分选方法与装置，其特征在于通过气固喷嘴喷射获得均匀稳定的放电碰撞速度，达到薄层给矿的目的。喷嘴喷口断面多为狭长缝型，亦可为圆形、矩形或其他不规则形状。

6、根据权利要求1所述的喷射式静电分选方法与装置，其特征在于放电时间控制通过调节固体微粒放电碰撞速度、放电极板形状和放电极板倾角来实现，精确控制放电时间以达到使导体微粒完全放电而非导体微粒几乎没有放电的效果。放电极板倾角一般为10°～80°，板面多为平面，亦可为圆柱面或其他柱状抛物面。

7、根据权利要求1所述的喷射式静电分选方法与装置，其特征在于固体微粒一般以惯性运动方式水平地射入分选腔。分选腔中由两块平板电极构成高压静电场，与微粒电荷极性相同的电极位于微粒初始运动方向的正前方，而与微粒电荷极性相反的电极位于初始运动方向的正后方。在垂直方向，固体微粒在重力作用下向下作自由落体运动。而在水平方向，固体微粒在电场力作用下其运动状态由于荷电量的不同而发生分化。导体微粒完全放电而不受库伦力的作用，在空气阻力作用下沿初始运动方向水平运动速度逐渐减弱为零。非导体微粒由于几乎没有放电而在库伦力和空气阻力作用下沿初始运动方向水平运动速度迅速减弱为零，然后在库伦力作用下其水平运动速度反向加速，空气阻力随运动速度增加而增加，直到与库伦力相等为止。

8、根据权利要求1所述的喷射式静电分选方法与装置，其特征在于分选腔排风口朝上，处于微粒在分选腔中初始运动的前方，以保证气流运动能使非导体微粒的水平运动距离更大。

9、根据权利要求1所述的喷射式静电分选方法与装置，其特征在于根据导体微粒和非导体微粒水平运动方式不同而产生的空间位置差异通过调节分选闸板进行分选。导体微粒位于初始运动位置的正前方，而非导体微粒根据实验参数的不同将位于初始运动位置的近前方或后方。大粒度微粒受到的空气阻力也较小，同时由于荷电量与质量之比较小，故电场作用较小而惯性作用较强，因此大粒度微粒无论是导体或者是非导体均会运动至初始运动位置的远前方，需进行二次分选。

10、根据权利要求1所述的喷射式静电分选方法与装置，其特征在于分选混合粒度的导体微粒和非导体微粒时须采用级联的方式加以分选。第一级分选粒度最小的微粒，较大粒度的微粒将从初始运动位置的远前方收集进入下一道分选，分选粒度逐级增加，最后一级分选粒度最大的微粒。分选粒度越大，分选所需的电场强度越高。当分选粒度为300目的金红石粉体时，分选所需的静高压电源仅为8万伏，因此特别适合于微细粒物料的分选。