CN101947492A

CN101947492A - 一种盘式结构永磁高梯度综合力场分选机

Info

Publication number: CN101947492A
Application number: CN 201010516218
Authority: CN
Inventors: 焦红光; 史长亮; 李沙; 李勇军; 王飞跃
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: CN101947492B

Abstract

一种盘式结构永磁高梯度综合力场分选机，它包括支架、设置在支架上的圆环形结构的支撑基板、通过环绕支撑基板圆周设置的多组减振弹簧、安装在支撑基板上方的磁盘、以间隙配合依次安装在磁盘上方的聚磁钉旋转圆盘和顶层圆环盘、以及安装在聚磁钉旋转圆盘下方的竖直向下延伸并穿过设置在磁盘中心位置处的导向轴套和支撑基板中心孔的传动轴，该传动轴的下端与驱动机构相结合；所述顶层圆环盘通过环绕其周边设置的连接件与磁盘相结合，所述磁盘的底面通过连接件与设置在支撑基板下方的振动电机相结合；在顶层圆环盘上方一侧设置有给料装置；在磁盘下方安装有非磁性物接料装置，且所述非磁性物接料装置的安装位置与给料装置的安装位置上下相对应。

Description

一种盘式结构永磁高梯度综合力场分选机

技术领域

本发明涉及一种弱磁性微细物料强磁选分选设备——盘式结构永磁高梯度综合力场分选机，具体指的是在分选过程中设有促使物料松散并依循磁力方向运动的机械振动盘式永磁高梯度磁选机；可适用于高岭土、蒙脱石、钾长石等非金属矿磁性物选别以及高炉喷吹煤粉磁选脱硫等领域。

背景技术

磁选是一种重要的选矿方法，它是利用矿物的磁性差异对矿物进行分离的。磁选机是矿物分选的关键设备。对于弱磁性矿物，采用强磁场磁选机，主要包括：电磁高梯度磁选机、永磁高梯度磁选机、超导磁选机。由于电磁和超导型高梯度磁选机较永磁高梯度磁选机存在造价成本贵、分选能耗高、设备自身庞大、繁琐等缺陷，所以我国对于永磁高梯度磁选机的研究较多，主要包括：北京矿冶研究总院，长沙矿冶研究院，鞍山设计院，赣州金环磁选设备有限公司等等，研究成果处于世界先进水平。本发明研制的振动盘式永磁高梯度分选机，也属于强磁场高梯度磁选机的范畴。

目前已应用的永磁高梯度磁选设备，大都是加聚磁介质并在聚磁介质表面产生高磁力吸附弱磁性粉体物料，这样就不可避免的造成聚磁介质的堵塞。为了促进物料松散，防止聚磁介质堵塞和改普分选效果，已提出一些改进方案。中南工业大学的陈荩、孙仲元、冯定五等人研制了平环永磁高梯度磁选机，该机采用波状磁场多极永磁磁系，内、外磁系均为磁铁铠装挤压并受内、外滚筒保护，和物料不直接接触。其中，内磁系为10个挤压磁系外加两个附加导料平磁极，挤压磁极的磁系包角为140⁰。设计内、外永磁磁系间隙可调，以适应不同物料对分选场强的要求；固定内筒和聚磁介质在一起，工作时和聚磁介质一起沿轴向振动，外筒固定不动。内筒安装在滑动轴承上，以便于密封和振动，聚磁介质采用不锈钢板网，将钢板网加工成长条状，在内筒上沿轴向成辐射状安装，钢板网两端嵌入筒体的端盖内并加以固定。该机是为弱磁性粉体的干式磁选作业工作而设计的。虽在聚磁介质的堵塞问题上采用了振动方式，但是聚磁介质的致密性导致分选不彻底，同时内筒沿轴向振动对永磁体也存在着损害，加快了退磁并最终导致分选场强达不到要求。

永磁高梯度磁选机运用较多的聚磁介质多为棒条、钢板网和钢毛等易堵塞材料，即使通过振动方式也很难彻底清除被粘附的磁性物料。基于此，2004年，长沙矿冶研究院与莫斯科矿业大学合作，研发了CRIMM型双箱往复式永磁高梯度磁选机，它在完成分选作业后，永磁体分选箱在气缸驱动下自动退出分选区域，而使用的多维聚磁介质通过冲洗水的作用方式清理被粘附的磁性物料，并于2006年开始在长石、霞石和高岭土等非金属矿除铁生产中应用，取得了良好的经济效益。但是，气动装置由四个气缸组成，增加了设备的繁琐结构。同时，类似于捷克的永磁高梯度磁选机，该机也采用了新型钕铁硼永磁大空腔对极窗框式磁体结构，闭合磁场均匀背景磁感应强度达0. 8T以上；加入聚磁介质在分选区域表面磁感应强度达1. 3T以上，磁场梯度达l06T/m以上；基本上满足高梯度磁选机的分选要求，但是在处理极弱磁性物料，如：煤粉中黄铁矿硫的脱除上聚磁介质并不能达到高性能指标。

基于以上研究，所属高梯度永磁磁选设备主要应从三个方面进行创新：一是关于聚磁介质的选取。保证不仅能在聚磁介质表面产生高梯度，满足极弱磁性物料的分选要求；同时，还要使得被吸附物料可以方便、彻底的脱落，简化分选工艺；二是设备的综合创新。永磁高梯度磁选设备因聚磁介质和永磁磁系要满足磁路的合理性设计而往往造成设备的繁琐，再加上给料装置及消除物料夹杂现象的振动装置，整台高梯度磁选机造价过高、能耗大，极不易控制，给使用厂家带来了不便；三是综合力场的使用。主要是针对使物料松散的振动力，在分选过程中，振动的同时，能否和磁力综合使得品位和回收率都较原有基础有所提高，分选效果佳，值得研究、推敲。

众所周知，目前市场上的盘式结构永磁高梯度磁选机不多，主要集中在电磁盘式高梯度磁选机和中、低场强永磁磁选机。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。同时，永磁盘式磁选机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现有技术中所存在的不足之处而研制一种盘式结构永磁高梯度综合力场分选机。该分选机可实现跳跃性给料，消除物料夹杂现象，满足高品位分选的要求；同时，在综合力场中加大了磁性物料被聚磁介质捕捉的可能性，使分选更彻底。可适用于高岭土、蒙脱石、钾长石等非金属矿磁性物选别以及高炉喷吹煤粉磁选脱硫等领域。

本发明的目的通过以下技术措施来实现：

本发明的盘式结构永磁高梯度综合力场分选机包括设置有四根支撑腿的支架、以水平方式设置在支架上的圆环形结构的支撑基板、通过环绕支撑基板圆周设置的多组减振弹簧以与支撑基板共轴线的方式安装在支撑基板上方的磁盘、以间隙配合并以与磁盘共轴线的方式依次安装在磁盘上方的聚磁钉旋转圆盘和顶层圆环盘、以及以与聚磁钉旋转圆盘共轴线的方式安装在聚磁钉旋转圆盘下方的竖直向下延伸并穿过设置在磁盘中心位置处的导向轴套和支撑基板中心孔的传动轴，该传动轴的下端与驱动机构相结合；所述顶层圆环盘通过环绕其周边设置的连接件与磁盘相结合，所述磁盘的底面通过连接件与设置在支撑基板下方的振动电机相结合；所述聚磁钉旋转圆盘上所设聚磁介质和磁盘盘面上所设置的扇形永磁钢位置相对应，构成的闭合回路；在顶层圆环盘上方一侧设置有给料装置；在磁盘下方安装有非磁性物接料装置，且所述非磁性物接料装置的安装位置与给料装置的安装位置上下相对应。

本发明中所述驱动机构包括涡轮减速机以及用于驱动涡轮减速机的电动机；所述聚磁介质是由若干个采用软铁材料制备而成的锥形结构或刀刃形结构的聚磁介质单体组成，并以环绕聚磁钉旋转圆盘中心呈多层环形排列的方式设置在环绕聚磁钉旋转圆盘的底面上，且每两相邻的环层间的聚磁介质单体呈间隔排列的方式设置，每两相邻的环层间隔距离为22mm，在聚磁钉旋转圆盘本体上加工有若干漏孔，该漏孔位于每两相邻的聚磁介质单体之间；所述聚磁介质单体的锥角为67⁰。

本发明中所述磁盘为圆环结构，在其圆环面的上平面上以环形拼接、挤压排列的方式安装由多块扇形永磁磁钢构建而成的环形主磁系；且所述主磁系为沿圆环分布时形成345⁰磁包角的开口环（即少布置一块15⁰的扇形永磁钢），使得聚磁钉旋转圆盘上的聚磁介质每次转到非磁区时，所吸附的磁性物料在磁力为0的条件下，依自身重力掉落。

所述振动电机是由呈45⁰对称固定在所述磁盘的下方两个振动电机组成。

本发明中在所述磁盘与顶层圆环盘之间的空间内、环绕所述磁盘上平面设置的扇形永磁磁钢和聚磁钉旋转圆盘周边设置有由环形密封壁构成的密封空腔。

本发明中所述四根支撑腿的支架为稳恒整机所需最主要结构，特别是通过四点圆周对称性布置，可满足在振动电机的振动作用下，整机分选物料时平稳运行；四根支撑腿的倾斜角度为6⁰。

本发明中所述的电动机、涡轮减速机、传动轴构成本装置的动力传动结构；其中，传动轴的可在电动机动力源驱动下带动聚磁钉旋转圆盘顺时针、低速旋转。

本发明中所述振动电机、圆环形结构的支撑基板、减振弹簧、磁盘共同构建成本装置的振动系统；当振动电机上下振动时，可通过减振弹簧的作用使磁盘产生上下微小振幅；同时，扇形永磁磁钢和聚磁介质构成的闭合回路，满足磁力线在顶尖附近集中，和振动力同方向，达到了综合力场的运用。

本发明中所述给料装置可使得物料经过顶层圆环盘、聚磁钉旋转圆盘上所预设的漏孔，靠聚磁钉旋转圆盘的离心力和自身重力直接掉入分选空间内落至扇形永磁磁钢表面，并在振动系统的振动下，物料有一定程度的轻微振动，使得在分选区域物料呈跳跃式吸附，既解决了物料的松散问题，同时振动方向又结合磁力方向形成综合力场提升了吸附物料的品位，经过分选空间掉下的物料在密封空间内只可进入非磁性物接料斗，实现磁选分离。

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、物料可通过给料装置直接给料，在自身重力、聚磁钉旋转圆盘的离心力作用下实现均匀入料并直接流经分选区域，不需要任何提供输料装置及动力源装置，降低了造价及能耗，大大简化了设备机械结构。

3、散落的物料在密封的分选空间里可通过振动系统使得物料在磁力及振动力的综合作用下实现跳跃式给料，既消除了目前市场上物料夹杂分选不均的问题，又实现了吸附物料品位的提升，实现了该装置的综合价值。

4、所用聚磁钉旋转圆盘一改以往盘式结构的特点，在固定聚磁介质的同时，又间隔布置多个漏孔，在顺时针旋转作用下，又无形中为物料加入了离心力，避免了物料粘结在圆盘表面，使分选更彻底，可适用于极弱磁性微细粒物料分选。

5、本发明使用的聚磁介质为锥形结构或刀刃形结构软铁，一改以往的钢板网、钢毛等聚磁介质极易堵塞、磁场梯度不高问题，在一个分选周期内，聚磁介质所吸附极弱磁性物料可靠自身重力掉落，实现连续化作业。

6、根据钕铁硼永磁体的性质，运用特殊的聚磁手段进行优化设计，扇形磁钢环形挤压布置，并构建磁包角预设非磁力区，背景磁场强度>0.4T。

附图说明

图1为本发明的主体结构示意图。

图2为图1的俯视示意图（无聚磁介质）。

图3为本发明聚磁钉旋转圆盘及锥形聚磁介质（辅助磁极）的主图。

图4为图3的俯视图。

图5为综合力场受力示意图。

图中序号：1、支架（设置有四根支撑腿的支架）；2、电动机；3、涡轮减速机；4、传动轴；5、振动电机；6、圆环支撑基板；7、减振弹簧；8、磁盘；9、长头螺栓；10、给料装置；11、顶层圆环盘；12、聚磁钉旋转圆盘；13、聚磁介质；14、密封空腔；15、扇形永磁钢；16、非磁性物接料装置；17、非磁区；18、漏孔结构；19、磁力；20、振动力；21、单个磁性颗粒；22、自身重力。

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、图2所示，本发明的盘式结构永磁高梯度综合力场分选机包括设置有四根支撑腿的支架1、以水平方式设置在支架上的圆环形结构的支撑基板6、通过环绕支撑基板6圆周设置的多组减振弹簧7以与支撑基板6共轴线的方式安装在支撑基板6上方的磁盘8、以间隙配合（间隙配合的作用是为了满足聚磁钉旋转圆盘平稳转动的需要）并以与磁盘8共轴线的方式依次安装在磁盘8上方的聚磁钉旋转圆盘12和顶层圆环盘11、以及以与聚磁钉旋转圆盘12共轴线的方式安装在聚磁钉旋转圆盘下方的竖直向下延伸并穿过设置在磁盘中心位置处的导向轴套和支撑基板中心孔的传动轴4，该传动轴4的下端与由涡轮减速机3和电动机2组成的驱动机构相结合；所述顶层圆环盘11通过环绕其周边设置的连接件与磁盘8相结合，所述磁盘8的底面通过连接件与设置在支撑基板6下方的振动电机5相结合；所述聚磁钉旋转圆盘12上所设聚磁介质13和磁盘8盘面上所设置的扇形永磁钢15位置相对应，构成的闭合回路；在顶层圆环盘11上方一侧设置有给料装置10；在磁盘8下方安装有非磁性物接料装置16，且所述非磁性物接料装置16的安装位置与给料装置10的安装位置上下相对应；所述顶层圆环盘11与磁盘8之间通过环绕其周边设置的长头螺栓9结合在一起。

本发明中所述磁盘8为圆环结构，在其圆环面的上平面上以环形拼接、挤压排列的方式安装由多块扇形永磁磁钢15构建而成的环形主磁系；且所述主磁系为沿圆环分布时形成345⁰磁包角的开口环（即少布置一块15⁰的扇形永磁钢），使得聚磁钉旋转圆盘上的聚磁介质每次转到非磁区时，所吸附的磁性物料在磁力为0的条件下，依自身重力掉落。

所述振动电机5是由呈45⁰对称固定在所述磁盘8的下方两个振动电机组成。

本发明中在所述磁盘8与顶层圆环盘11之间的空间内、环绕所述磁盘8上平面设置的扇形永磁磁钢15和聚磁钉旋转圆盘12周边设置有由环形密封壁构成的密封空腔14（即密封空腔14的直径与聚磁钉旋转圆盘12的直径相当）。

如图3、图4所示，本发明中所述聚磁介质13是由若干个采用软铁材料制备而成的锥形结构结构的聚磁介质单体组成，并以环绕聚磁钉旋转圆盘12中心呈多层环形排列的方式设置在环绕聚磁钉旋转圆盘的底面上，且每两相邻的环层间的聚磁介质单体呈间隔排列的方式设置，每两相邻的环层间隔距离为22mm，在聚磁钉旋转圆盘本体上加工有若干漏孔18，该漏孔18位于每两相邻的聚磁介质单体之间；所述聚磁介质单体的锥角为67⁰，该结构具有高导磁和磁力线聚集性能。

如图4所示，对于单个磁性物料颗粒21、磁力19和振动力20同方向，自身重力22因颗粒质量极小，颗粒极易向聚磁介质附近运动，达到了综合力场的运用。

本发明的具体操作步骤如下所述：

1、打开电机控制柜，接通线路，使振动电机5、电动机2运行。

2、将制备好的干燥、细粒物料（球磨、烘干），缓慢、均匀的给入给料装置，流经顺时针旋转运动的聚磁钉旋转圆盘12，可循聚磁钉旋转圆盘12的间隔漏孔结构18进入聚磁介质13和扇形永磁钢15之间的间隙形成的分选空间。

3、在分选空间内，物料经过振动电机5的振动作用，会在密封空腔14内轻微上下运动，从外力上增加物料和聚磁介质13接触的可能性，使消除物料夹杂，使聚磁介质13高品位的吸附磁性物料。

4、经过步骤3，非磁性物料直接落至和磁盘8相接的非磁性物接料装置16，而聚磁介质13吸附的磁性物料在聚磁钉旋转圆盘12的转动下，每次经过非磁区17时，在自身重力下直接掉落至指定的容器。

5、依步骤3、4，可完全实现物料的一个自动化分选周期。分选时间的控制，可通过聚磁钉旋转圆盘12的转速及振动力20大小来控制物料在环形主磁系表面静止时间来确定。待分选结束，关闭控制柜，断开电路。

Claims

1.一种盘式结构永磁高梯度综合力场分选机，其特征在于：所述分选机包括支架（1）、以水平方式设置在支架上的圆环形结构的支撑基板（6）、通过环绕支撑基板（6）圆周设置的多组减振弹簧（7）以与支撑基板（6）共轴线的方式安装在支撑基板（6）上方的磁盘（8）、以间隙配合并以与磁盘（8）共轴线的方式依次安装在磁盘（8）上方的聚磁钉旋转圆盘（12）和顶层圆环盘（11）、以及以与聚磁钉旋转圆盘（12）共轴线的方式安装在聚磁钉旋转圆盘下方的竖直向下延伸并穿过设置在磁盘中心位置处的导向轴套和支撑基板中心孔的传动轴（4），该传动轴（4）的下端与驱动机构相结合；所述顶层圆环盘（11）通过环绕其周边设置的连接件与磁盘（8）相结合，所述磁盘（8）的底面通过连接件与设置在支撑基板（6）下方的振动电机（5）相结合；所述聚磁钉旋转圆盘（12）上所设聚磁介质（13）和磁盘（8）盘面上所设置的扇形永磁钢（15）位置相对应，构成闭合回路；在顶层圆环盘（11）上方一侧设置有给料装置（10）；在磁盘（8）下方安装有非磁性物接料装置（16），且所述非磁性物接料装置（16）的安装位置与给料装置（10）的安装位置上下相对应。

2.根据权利要求1所述的盘式结构永磁高梯度综合力场分选机，其特征在于：所述驱动机构包括涡轮减速机（3）以及用于驱动涡轮减速机（3）的电动机（2）。

3.根据权利要求1所述的盘式结构永磁高梯度综合力场分选机，其特征在于：所述聚磁介质（13）是由若干个采用软铁材料制备而成的锥形结构或刀刃形结构的聚磁介质单体组成，并以环绕聚磁钉旋转圆盘（12）中心呈多层环形排列的方式设置在环绕聚磁钉旋转圆盘的底面上，且每两相邻的环层间的聚磁介质单体呈间隔排列的方式设置，每两相邻的环层间隔距离为22mm，在聚磁钉旋转圆盘本体上加工有若干漏孔（18），该漏孔（18）位于每两相邻的聚磁介质单体之间。

4.根据权利要求3所述的盘式结构永磁高梯度综合力场分选机，其特征在于：所述聚磁介质单体的锥角为67⁰。

5.根据权利要求1所述的盘式结构永磁高梯度综合力场分选机，其特征在于：所述磁盘（8）为圆环结构，在其圆环面的上平面上以环形拼接、挤压排列的方式安装有由多块扇形永磁磁钢（15）构建而成的环形主磁系；且所述主磁系为沿圆环分布时形成345⁰磁包角的开口环。

6.根据权利要求1所述的盘式结构永磁高梯度综合力场分选机，其特征在于：所述振动电机（5）是由呈45⁰对称固定在所述磁盘（8）的下方两个振动电机组成。

7.根据权利要求1所述的盘式结构永磁高梯度综合力场分选机，其特征在于：在所述磁盘（8）与顶层圆环盘（11）之间的空间内、环绕所述磁盘（8）上平面设置的扇形永磁磁钢（15）和聚磁钉旋转圆盘（12）周边设置有由环形密封壁构成的密封空腔（14）。