CN101912817B - 旋转盘式高梯度永磁磁选机 - Google Patents

Abstract

一种旋转盘式高梯度永磁磁选机，包括传动辊固定机架，安装在传动辊固定机架两端的主、从动辊，以及由主、从动辊驱动的输送皮带；在传动辊固定机架中部设置有主体机架；所述主体机架是由与传动辊固定机架相固接的下基架体和通过竖直位移调节件安装在下基架体上方的永磁磁钢组支撑机架组成；在永磁磁钢组支撑机架上由下至上依次设置有永磁磁钢组和由动力源驱动的可作水平回转运动的旋转圆盘，且所述永磁磁钢组位于输送皮带的上、下层皮带之间，旋转圆盘位于输送皮带的上层皮带上方；在所述旋转圆盘的盘面上设置有环形结构的辅助磁极；在输送皮带一端的正上方设置有闭风给料器，在输送皮带下方通过接料斗支撑架设置有磁性物接料斗。

Description

旋转盘式高梯度永磁磁选机

技术领域

本发明涉及一种选矿设备，具体说是涉及一种应用于高岭土、蒙脱土的分选以及磨煤机回粉中硫铁矿选别的旋转盘式高梯度永磁磁选机。

背景技术

我国有着丰富的非金属矿及煤矿资源，但整体呈现富矿少，低品位矿多的特点。同时，由于用户对优质非金属矿及煤矿产品的用量和质量不断提升，例如：造纸、涂料行业对高岭土白度的要求；电厂对煤粉燃前脱硫以减少环境污染、提高煤粉燃烧效率的要求等；实质是更为关注其中赋含的主要杂质如：赤铁矿、硫铁矿是否能够得到有效分选。而现存应用较广的矿产分选设备如：圆盘式磁选机，在处理弱磁性矿物杂质的诸多方面还存在着许多不足，从而迫使除杂提纯磁选设备需要不断地提高与完善。

在现有技术中，应用较多的圆盘式磁选机属中、强磁磁选设备，在应用于分选物料方面主要分为电磁感应、湿式圆盘式磁选机和永磁、干式圆盘式磁选机。永磁、干式较电磁、湿式有着耗电少、节约水资源的明显优势。我国矿产资源中，一些非金属矿如：高岭土、蒙脱土中富含的磁性物多为极弱磁性物料，选用一般的常规磁选机很难将其分选出来，通常是采用感应盘式磁选机进行分选。

现有的电磁盘式磁选机由于向电磁线圈提供电流的电路未设稳流装置，加上电磁盘不能平行升降，磁路的工作间隙调整困难，容易使磁场的分布特性变坏，因而相对稳定性差，影响选矿品位达标，且磁程工作区极数少，不具备对综合性矿种的选矿能力，限制应用领域的拓宽。

近几年所研制出的各种圆盘式磁选机都是将磁系装在非磁性材料(铝或不锈钢板)圆盘盒内，在操作过程中，磁系随圆盘周而复始的旋转，用刮板和卸矿水管卸下所选出的磁性物料。这种磁选机要求使用大量的永磁材料，卸矿时要用刮板或其他卸矿装置，在实际操作过程中，圆盘上的精矿粉不可能完全卸下来，从而降低了选机的工作效率。同时，多数感应盘式磁选机都是通过可控硅整流控制，采用卧式电机通过皮带传动驱动各感应盘工作，这就决定了电流控制的感应盘转速及磁距离不可调。因此，分选效果很不理想，同时因圆盘为线圈环绕，耗费了大量的电能。

王正国等人针对传统的圆盘式磁选机设备投资大、能耗高、耗水量大、占地面积大等缺陷，研制出新型永磁圆盘式磁选机、主要通过将永磁磁系固定在圆盘内圈，磁系沿半径方向交替排列一排N极、一排S极，磁包角为135°～165°，磁场强度低，为中场强磁选机，只能针对中磁性物料的分选，而对于极弱磁性物料的分选还存在困难，分选效率低、应用范围窄。

发明内容

本发明的目的正是针对上述技术中存在的不足之处而研制一种可控、全自动化、有推广价值的旋转圆盘式高梯度永磁磁选机。该机可实现极细物料的均匀给料，可满足磁距可调，并在高梯度磁选空间对不同物料的极弱磁性杂质进行有效分选，还可通过旋转圆盘的平稳转动，使其转入磁场区域时满足磁性物料被吸附，转出磁场区域时磁性物料在自身重力和刷子的作用下掉落，实现一个分选周期。

本发明的目的通过以下技术措施来实现：

本发明的旋转圆盘式高梯度永磁磁选机包括传动辊固定机架，分别安装在传动辊固定机架两端的主动辊、从动辊，以及由主动辊和从动辊驱动的输送皮带；在传动辊固定机架中部以横跨输送皮带的方式设置的主体机架；所述主体机架是由与传动辊固定机架相固接的下基架体和通过竖直位移调节件安装在下基架体上方的永磁磁钢组支撑机架组成；在永磁磁钢组支撑机架上由下至上依次设置有永磁磁钢组和由动力源驱动的可作水平回转运动的旋转圆盘，且所述永磁磁钢组位于输送皮带的上、下层皮带之间，旋转圆盘位于输送皮带的上层皮带上方，且旋转圆盘与输送皮带留置有作为分选空间的间隙；在所述旋转圆盘的盘面上以与旋转圆盘同圆心的方式设置有环形结构的辅助磁极；在输送皮带一端的正上方设置有闭风给料器，在输送皮带下方通过接料斗支撑架设置有磁性物接料斗。

本发明中所述的旋转圆盘、闭风给料器、输送皮带的转速可实现独立变频、独立调控，即均有独立的动力源分别为其提供动力。

本发明中所述永磁磁钢组是由四块分为两组的轴向充磁、矩形NdFeB永磁磁钢构建而成；其中一组由两块N极向上并列设置的磁钢组成，另一组由两块S极向上并列设置的磁钢组成，两组磁钢采用间距设置(即两组磁钢中间留有适当的距离，可避免磁力线的相互干扰)的方式通过连接件相对固定安装在导磁轭板的上平面两侧，作为磁选机的主磁极；导磁轭板两端通过长头紧固螺栓分别固定在磁钢组两侧支撑机架上，所述的永磁磁钢组随导磁轭板可在竖直方向进行调节，分选物料磁性较弱时，减小分选空间间隙，提高磁场；分选物料磁性较强时，增大分选间隙，降低磁场强度，有针对性的分选，提高分选质量；在满足磁距可调的同时，还可以在每组磁钢上表面累加相同规格的永磁磁钢，依此改变背景场强，适应不同物料的分选。

所述环形结构的辅助磁极是由若干个锥形软铁聚磁介质或刀刃型软铁聚磁介质以同心圆的方式排列组合而成多个聚磁介质环构成，且各聚磁介质环之间的径向间距不同；此结构利用其端部特殊形状可最大实现高梯度分选特性，一改以往盘式机的磁力低等缺陷，满足极弱磁性物料的分选，使得位于磁场区域内部的每个聚磁介质的端部产生的梯度达到最大值；所述旋转圆盘是由电工纯铁制备而成，通过设置在其圆盘上面中心位置处的立轴与安装在永磁磁钢组支撑机架顶部的驱动电机相结合，且所述旋转圆盘的直径大于组成永磁磁钢组的两组矩形磁钢的最大外缘，所述旋转圆盘径向超出的部分不在分选域，无磁力线，可使被吸附的磁性物料在此区域依靠自身重力掉落至磁性物接料斗内，简化卸料工艺，提高该磁选机的利用率；另外，所述旋转圆盘上安装的聚磁介质的底端距输送皮带有2-3mm的分选间距，其距离可通过将竖轴与圆盘衔接的螺栓进行有效调节，也可达到调整分选空间磁力大小的目的。

所述磁性物接料斗位于永磁磁钢组的正下方，其水平长度大于旋转圆盘的直径。

所述永磁磁钢组与辅助磁极的磁路设计为闭合磁路，形成N-S-N-S回路。

本发明中所述的传动辊、输送皮带、电机及固定支架组成了旋转圆盘式高梯度永磁磁选机的简单传动结构。该结构为盘式机中应用皮带输送物料的典型结构，综合了目前市场上盘式机和带式机的特点；同时，依各物料的物性差异，电机通过调节主动辊的转速，可使输送皮带的速度得到调控。当皮带运行至分选空间时，可适当减低速度，使分选时间加长，分选回收率提升。达到了物料均匀输送、充分摊开、高效分选的成效。同时，从动辊的两端设计并安装了拧紧部件，可方便调整皮带的跑偏问题。

本发明中所述闭风给料器通过机架固定于输送皮带靠近从动辊一端的正上方，在给料过程中，通过调频电机的控制，可使物料缓慢、均匀的落到输送皮带表面，为有效分选提供条件。

本发明中的分选空间是由输送皮带上表面到旋转圆盘上固定安装的聚磁介质底端的竖直距离，以及两组永磁磁钢组之间的距离所对应的输送皮带的水平距离共同构成三维分选空间，在三维分选空间内，磁力线通过N-S-N-S方式形成闭合回路，产生高背景场强、高梯度的强磁力对物料中的极弱磁性杂质进行选别；旋转圆盘在分选空间内吸附的磁性物料在旋转出磁场空间时，则因无磁力线，故而磁性物料依靠自身重力掉落至磁性物接料斗中，磁路设计合理，卸矿方式简单有效。

本发明中所述磁路设计为四块分为两组的轴向充磁、矩形NdFeB永磁磁钢构建而成，且由两组呈一定间隔布置的磁钢异极形成大闭合回路，磁路上的材料旋转圆盘用导磁的电工纯铁，轭板才用导磁的碳钢，这样磁力线就在磁性材料中连续通过，有利于增大磁场；同时成本也会降低。同是，在磁体安装时，可在磁钢四周边棱的中间线切割切出一个″槽″，这样，磁体中间都可以夹一个“楔”形条，磁钢组最外面的固定件也可以做成“扣件”，能够很好地避免磁钢上打孔产生的紊乱磁盲区的出现。

本发明的分选原理是通过永磁磁钢提供较高背景场强，聚磁钉尖在磁场区域产生高梯度，磁场更强，从而有更高的磁力分选磁性物料；而随圆盘的旋转，磁力增大或减小(从有至无)，紧随磁性物料经历被吸附和掉落。圆盘这样周期性的旋转，定可将物料分选品位和回收率得到提升。

本发明中所述的传动辊电机、旋转圆盘转动电机、闭风给料器变频电机，可通过控制柜实现独立运行，依据不同物料的差异选择不同的分选参数，拓宽旋转圆盘式高梯度永磁磁选机的应用领域。

本发明的有益结果如下：

1、干法、永磁分选，较现在的湿法、电磁分选，全过程无需耗费水资源及产生磁场的电能，符合节能减排的方针政策。

2、两块间隔永磁磁钢可提供高背景场强，结合软铁聚磁介质(锥形或刀刃型)在顶尖(吸附区域)处的极高磁场梯度，从而构建闭合回路，能有效满足极弱磁性物料的分选。

3、旋转圆盘结合皮带输送物料的分选方式，大大简化了分选工艺，提升了物料在分选空间内的平稳性，避免了永磁磁钢的磨损。

4、设计旋转圆盘直径大于永磁磁钢组水平放置的长度，圆盘的周期性圆周旋转可使磁场交替变化，超出永磁钢组面积区域的磁场分布几乎为零，磁力消失，磁性物料在自身重力和毛刷作用力下自动掉落，简化卸矿方式，满足分选自动化程序。

5、给料变频电机可依据流量的大小、物料在输送皮带表面的均匀性、分散性，有效、快捷调整给料速度，实现物料分选的质量。

6、依不同分选物料磁性质的差异，可在竖直方向调节永磁磁钢组和旋转圆盘的位置，抑可通过距离的变化使永磁磁钢在有效距离内得到叠加，从而使分选区域磁力增大或减小，满足磁场强度的适时变化，拓宽分选领域。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图2为图1的俯视图。

图3、图3-1、图3-2分别为本发明的传动辊固定机架的结构主、俯、左视图。

图4、图4-1为本发明永磁磁钢组(主磁极)的固定、安装结构主、俯视图。

图5、图5-1为本发明旋转圆盘及锥形聚磁介质(辅助磁极)的主、俯视图。

图6、图6-1为本发明旋转圆盘及刀刃型形聚磁介质(辅助磁极)的主、俯视图。

图7为本发明的闭合磁路示意图。

1、主体机架；2、传动辊固定机架；3、接料斗支撑架；4、传动辊电机；5、主动辊；6、导磁轭板；7、输送皮带；8、锥形软铁聚磁介质；9、旋转圆盘；10、旋转圆盘电机；11、立轴；12、闭风给料器；13、紧固螺栓；14、变频电机；15、永磁磁钢；16、从动辊；17、拧紧装置；18、支撑给料器机架；19、连接螺栓；20、限位长头螺栓；21、磁性物接料斗；22、毛刷；23、刀刃型软铁聚磁介质；24、充磁方向；25、磁力线方向。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例(附图)作进一步描述：

如图1、2所示，本发明旋转盘式高梯度永磁磁选机包括传动辊固定机架2，分别安装在传动辊固定机架2两端的主动辊5、从动辊16，以及由主动辊5和从动辊16驱动的输送皮带7；在传动辊固定机架2中部以横跨输送皮带7的方式设置的主体机架1；所述主体机架1是由与传动辊固定机架2相固接的下基架体和通过用于竖直位移的限位长头螺栓20安装在下基架体上方的永磁磁钢组支撑机架组成，该限位长头螺栓20可用于对永磁磁钢组支撑机架竖直高度进行微调节；在永磁磁钢组支撑机架上由下至上依次设置有永磁磁钢组15和由动力源驱动的可作水平回转运动的旋转圆盘9，且所述永磁磁钢组15位于输送皮带7的上、下层皮带之间，旋转圆盘9位于输送皮带7的上层皮带上方，且旋转圆盘9与输送皮带7留置有作为分选空间的间隙；在所述旋转圆盘9的盘面上以与旋转圆盘同圆心的方式设置有环形结构的辅助磁极；在输送皮带7一端的正上方设置有闭风给料器12，所述闭风给料器12固定在支撑给料器机架18上，支撑给料器机架18又焊接在接料斗支撑架3上；其中闭风变量给料器12在变频电机14的传动控制下，满足物料的缓慢、均匀给料，提高磁性杂质物料分选的质量；在输送皮带7下方通过接料斗支撑架3设置有磁性物接料斗21，所述磁性物接料斗21放置在接料斗支撑架3上，并位于永磁磁钢组15的正下方，其水平长度大于旋转圆盘9的直径；在导磁轭板6上的薄钢片两端固定安装有毛刷22，所述毛刷22刷毛向上并和聚磁介质8相接触，使物料掉落的更彻底。

本发明中所述的传动辊电机4、旋转圆盘转动电机10、闭风给料器变频电机14，可通过控制柜实现独立运行，依据不同物料的差异选择不同的分选参数，拓宽旋转圆盘式高梯度永磁磁选机的应用领域。

如图3、图3-1、图3-2所示，本发明的传动结构主要由传动辊电机4、主动辊5、输送皮带7、从动辊16构成。传动辊电机4通过主动辊5以稳恒速度旋转，通过输送皮带7带动从动辊16转动，这一简单的传动原理，可使分选物料随皮带穿过磁场区域，实现了物料的均匀分选；同时，物料经磁场区域时，传动辊电机4转速的调低，延长物料的分选时间，达到充分分选的目的。在从动辊16的端侧设计的拧紧装置17可有效、便捷的调节皮带张紧度，放止输送皮带7运行过程中的跑偏问题。

如图4、4-1所示，本发明中所述永磁磁钢组15是由四块分为两组的轴向充磁、矩形NdFeB永磁磁钢构建而成；其中一组由两块N极向上并列设置的磁钢组成，另一组由两块S极向上并列设置的磁钢组成，两组磁钢采用间距设置(即两组磁钢中间留有适当的距离，可避免磁力线的相互干扰)的方式通过连接件相对固定安装在导磁轭板6的上平面两侧，作为磁选机的主磁极；导磁轭板6两端通过长头紧固螺栓19分别固定在磁钢组两侧支撑机架上(参见图1)，所述的永磁磁钢组可通过对长头紧固螺栓19上螺母的调节随导磁轭板在竖直方向进行调节，分选物料磁性较弱时，减小分选空间间隙，提高磁场；分选物料磁性较强时，增大分选间隙，降低磁场强度，有针对性的分选，提高分选质量；在满足磁距可调的同时，还可以在每组磁钢上表面累加相同规格的永磁磁钢，依此改变背景场强，适应不同物料的分选。

如图5、图5-1、图6、图6-1所述，所述环形结构的辅助磁极是由若干个锥形软铁聚磁介质8或刀刃型软铁聚磁介质22以同心圆的方式排列组合而成多个聚磁介质环构成，且各聚磁介质环之间的径向间距不同；此结构利用其端部特殊形状可最大实现高梯度分选特性，一改以往盘式机的磁力低等缺陷，满足极弱磁性物料的分选，使得位于磁场区域内部的每个聚磁介质的端部产生的梯度达到最大值；所述旋转圆盘9是由电工纯铁制备而成，通过设置在其圆盘上面中心位置处的立轴11与安装在永磁磁钢组支撑机架顶部的驱动电机10相结合，且所述旋转圆盘9的直径大于组成永磁磁钢组15的两组矩形磁钢的最大外缘，所述旋转圆盘9径向超出的部分不在分选域，无磁力线，可使被吸附的磁性物料在此区域依靠自身重力掉落至磁性物接料斗21内，简化卸料工艺，提高该磁选机的利用率；另外，所述旋转圆盘上安装的聚磁介质的底端距输送皮带有2-3mm的分选间距，其距离可通过将竖轴与圆盘衔接的螺栓进行有效调节，也可达到调整分选空间磁力大小的目的。

如图7所示，本发明所述永磁磁钢组15与辅助磁极的磁路设计为闭合磁路，形成N-S-N-S回路，回路路径如磁力线方向24所示。本发明中的分选空间是由输送皮带上表面到旋转圆盘上固定安装的聚磁介质底端的竖直距离，以及两组永磁磁钢组之间的距离所对应的输送皮带的水平距离共同构成三维分选空间，在三维分选空间内，磁力线通过N-S-N-S方式形成闭合回路，产生高背景场强、高梯度的强磁力对物料中的极弱磁性杂质进行选别，在有效减少磁通量损失的情况下，在分选空间内可达高强磁力，使对极弱磁性杂质物料的分选成为可能。旋转圆盘在分选空间内吸附的磁性物料在旋转出磁场空间时，则因无磁力线，故而磁性物料依靠自身重力掉落至磁性物接料斗中，磁路设计合理，卸矿方式简单有效。

本发明中所述磁路设计为四块分为两组的轴向充磁、矩形NdFeB永磁磁钢构建而成，且由两组呈一定间隔布置的磁钢异极形成大闭合回路，磁路上的材料旋转圆盘用导磁的电工纯铁，轭板才用导磁的碳钢，这样磁力线就在磁性材料中连续通过，有利于增大磁场；同时成本也会降低。同是，在磁体安装时，可在磁钢四周边棱的中间线切割切出一个″槽″，这样，磁体中间都可以夹一个“楔”形条，磁钢组最外面的固定件也可以做成“扣件”，能够很好地避免磁钢上打孔产生的紊乱磁盲区的出现。

本发明综合带式输送、盘式分选的特点，在高性能NdFeB提供高背景场强的同时，以特殊形状的聚磁介质产生高梯度，形成强磁力；同时结合磁场强度可调的特点，拓宽了适用领域，可应用于高岭土、蒙脱土的分选以及磨煤机回粉中硫铁矿的选别等；以变频电机调控闭风给料器均匀、缓慢的给料至输送皮带，并配合旋转电机操纵圆盘的最佳转速，定可实现磁性杂质物料的充分分选，提高品位和回收率。

本发明具体操作步骤如下所述：

1、打开电机控制柜，接通线路，使各部件运行。

2、将制备好的干燥、细粒物料(球磨、烘干)，缓慢、均匀的给如闭风给料器，给料器在电机的调控下，可依物料给入输送皮带表面的厚度方便、迅速的调整给料速度。

3、分选物料在输送皮带表面均匀的摊开，并在传动辊的带动下，以稳恒速度运转。

4、待物料在输送皮带的运动下至分选区域时，磁性物料被吸附于以圆周方式旋转的多块锥形聚磁介质(或刀刃型聚磁介质)底端，非磁性颗粒随输送皮带运动掉入非磁性物料接料斗。

5、被吸附的磁性物料随旋转的圆盘运动至非磁场区域时，随磁力的骤减，靠重力和毛刷的作用力掉落到磁性物料接料斗；一次分选结束。

6、如此反复给料，观察分选时间对分选质量的影响，调节旋转圆盘的转速或者输送皮带的运行速度，通过实验得出对某一分选物料所适应的最佳参数组合。

7、如此反复选别，直到吸附物料数量几乎很少时，停止分选。关闭控制柜，切断电路。

Claims (7)

1.一种旋转盘式高梯度永磁磁选机，其特征在于：所述永磁磁选机包括传动辊固定机架(2)，分别安装在传动辊固定机架(2)两端的主动辊(5)、从动辊(16)，以及由主动辊(5)和从动辊(16)驱动的输送皮带(7)；在传动辊固定机架(2)中部以横跨输送皮带(7)的方式设置的主体机架(1)；所述主体机架(1)是由与传动辊固定机架(2)相固接的下基架体和通过竖直位移调节件安装在下基架体上方的永磁磁钢组支撑机架组成；在永磁磁钢组支撑机架上由下至上依次设置有永磁磁钢组(15)和由动力源驱动的可作水平回转运动的旋转圆盘(9)，且所述永磁磁钢组(15)位于输送皮带(7)的上、下层皮带之间，旋转圆盘(9)位于输送皮带(7)的上层皮带上方，且旋转圆盘(9)与输送皮带(7)留置有作为分选空间的间隙；在所述旋转圆盘(9)的盘面上以与旋转圆盘同圆心的方式设置有环形结构的辅助磁极；在输送皮带(7)一端的正上方设置有闭风给料器(12)，在输送皮带(7)下方通过接料斗支撑架(3)设置有磁性物接料斗(21)。

2.根据权利要求1所述的旋转盘式高梯度永磁磁选机，其特征在于：所述永磁磁钢组(15)是由四块分为两组的轴向充磁、矩形NdFeB永磁磁钢构建而成；其中一组由两块N极向上并列设置的磁钢组成，另一组由两块S极向上并列设置的磁钢组成，两组磁钢采用间距设置的方式通过连接件相对固定安装在导磁轭板(6)的上平面两侧，作为磁选机的主磁极；所述导磁轭板(6)通过调节连接件与永磁磁钢组支撑机架相连形成一个整体。

3.根据权利要求2所述的旋转盘式高梯度永磁磁选机，其特征在于：在所述的每组磁钢上表面累加有相同规格的永磁磁钢。

4.根据权利要求1所述的旋转盘式高梯度永磁磁选机，其特征在于：所述环形结构的辅助磁极是由若干个锥形软铁聚磁介质(8)或刀刃型软铁聚磁介质(22)以同心圆的方式排列组合而成的多个聚磁介质环构成；且各聚磁介质环之间的径向间距不同。

5.根据权利要求1所述的旋转盘式高梯度永磁磁选机，其特征在于：所述旋转圆盘(9)通过设置在其圆盘上面中心位置处的立轴(11)与安装在永磁磁钢组支撑机架顶部的驱动电机(10)相结合，且所述旋转圆盘(9)的直径大于组成永磁磁钢组(15)的两组矩形磁钢的最大外缘。

6.根据权利要求1所述的旋转盘式高梯度永磁磁选机，其特征在于：所述磁性物接料斗(21)位于永磁磁钢组(15)的正下方，其水平长度大于旋转圆盘(9)的直径。

7.根据权利要求1所述的旋转盘式高梯度永磁磁选机，其特征在于：所述永磁磁钢组(15)与辅助磁极的磁路设计为闭合磁路，形成N-S-N-S回路。

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