CN102247932B - 多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机 - Google Patents

Abstract

一种多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机，它包括设置在螺旋分选装置进、出料口端的物料输送进、出风路管道，所述物料输送进风路管道的进口与风源装置、给料器相连，所述物料输送出风路管道的出口分别通过相应管路与磁性物收集装置、非磁性物收集装置相连通；所述螺旋分选装置包括圆柱形筒体、以螺旋布置的方式环绕圆柱形筒体外壁面设置的内层矩形磁钢、包覆在内层矩形磁钢外表面上的由导磁金属材料制备而成的圆柱筒形结构的内环螺旋基体、以共轴线的夹层套结构方式套装在内环螺旋基体外的圆柱筒形结构的外环螺旋基体、以与内层矩形磁钢相对应的螺旋布置的方式环绕外环螺旋基体外壁面设置的外层聚磁介质。

Description

多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机

技术领域

本发明涉及一种细粒物料分选装置，确切地说是将弱磁性成分从物料中分选出来的一种强磁选分选机——多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机。属于干法选矿技术领域；该磁选机结合离心力并配套风路系统，可专门针对高炉喷吹煤粉磁选脱硫，还可应用于高岭土、蒙脱石等非金属矿磁性物选别以及建材、陶瓷、磨料等行业的粉体物料提纯。

背景技术

目前，在建材、磨料等粉体行业中，列属于干法选矿技术领域的磁选设备，无论是永磁还是电磁，单磁极还是多磁极磁选机，物料分选过程中都存在着不同程度的缺陷。主要体现为以下几个方面的内容：

首先，在分选磁性物料与非磁性物料时对粒度匹配的要求存在着劣势。目前，大多数研究者把重点放在了磁选机本身的磁系设计及物料的磁性强弱程度上，尤其以微细粉物料为突出；其实，一个细小的问题易被忽略，即物料选前的分散性直接造成了分选效率的低下及精矿品位不高。专利号93214175.7公开一种磁选机，供料系统由振动给料器和负压带动的旋转式超细粉雾化器所组成，将超细粉物料与空气按一定比例充分混合，克服各种原因造成的聚团现象。但是，并没有清晰的阐述给料装置及给料分散的具体原理，在均匀送料及单颗粒分散性能方面还存在着不足与缺陷。 

其次，现在市场上的磁选设备在弱磁性粉体物料的分选方面都着重考虑综合力场的运用。根据市场调研，离心力作为一种易于实现的力而被大范围运用。离心力的大小，对于干粉状细粒物料尤其重要。适当的离心旋转速度能够使物料不粘结在转筒表面，从而不影响稀土磁系提供的磁场强度，使分选能够顺利持续下去。一般来说，应用离心选矿的磁选机多为筒式磁选机和纯离心力选矿机，而筒式机由于设备本身限制，磁力和离心力不能够很好的搭配、融合，即在有离心力的情况下因磁包角的范围而缺少磁块的配置，这样既减少了物料的翻转次数降低了品位，又丧失了综合力场的范畴，失去了设计初始的意义。王毅力在设计的锥筒分选机中采用旋转离心力的方式使物料一级级经过沿锥筒面排列的永磁体，使磁翻转现象加剧，分选物料更为彻底；但是离心力、重力和与锥筒面切向方向的磁力形成的综合力场在同等条件下必定小于沿圆环面的综合力场，所以在设计过程中，过多的强调了磁选机规格大小而或略了提升更好性能的优势。

同时，对于湿法离心选矿机来说，针对性地离心力过强反而将矿浆流在器壁处密实，缺少松度更不利于夹杂的脉石的剔除。专利号200820159271.1中指出，分选腔采用卧式结构便于物料分选后自动流出，且磁包角为360⁰，整个分选行程都在综合力场中实现，较以上所述磁选设备有了很大的改进。但是，物料的流进与流出单靠自身重力是达不到理想效果的，缺少送料及排料设计的合理性。况且，磁块规格在磁系设计中的配置并不合适，对于极弱磁性物料，如：煤中黄铁矿硫的脱除存在着很大的缺陷。

再者，物料在分选腔中的粘结现象也是选矿过程中面临的难题。因矿物的粘结，造成分选效率极低和聚磁介质的堵塞以及带来后续处理工艺的繁琐性。很多研究者在处理此类问题时，多以振动源提供振动力的形式使物料分散，专利96220250.9公开的“细粉物料感应式磁选机”，也是在考虑前期设备堵塞的问题上增添了振动源装置，但是分选效果并不理想。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。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，使退磁加快并最终导致分选场强达不到要求。因此，唯一有效解决办法是在物料选前从源头上控制，即寻求一种选前、选中使被选物料充分分散的方式和途径。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中存在的不足之处以及针对高炉喷吹煤粉脱硫降灰而研制一种多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机。本发明的磁选机在磁块规格选取、磁系设计、布置方式、送料方式的处理、物料选前的考虑、综合力场的运用、设备造价等各种因素都给予了充分考虑；尤其是在物料选前的分散及新磁系设计达到的综合力场的全程应用。该机可实现风路系统给料，使物料在选前处于颗粒分散状态，增大被分选的可能性，同时流经外置磁系使得分选物料中混杂的一些强磁性颗粒被剔除；扫选后物料顺风进入永磁磁系以螺旋排列形成的磁力螺旋分选腔内，受到重力、离心力、风力、磁力综合力场的作用因磁性质、密度差异而在路径上进行偏离，黄铁矿因密度大、磁性较强沿分选强外壁从出风口进入磁性物收集装置中，合格精粉则因密度小、磁性弱从出风口进入非磁性物收集装置中，从而完成一次分选。

本发明的目的通过以下技术措施来实现：

本发明的多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机包括螺旋分选装置，设置在螺旋分选装置的磁力螺旋分选腔进、出料口端的物料输送进、出风路管道，所述物料输送进风路管道的进口通过连接管路与风源装置以及给料器相连，所述物料输送出风路管道的出口分别通过相应管路与磁性物收集装置、非磁性物收集装置相连通；所述螺旋分选装置包括圆柱形筒体、以螺旋布置的方式环绕圆柱形筒体外壁面设置的内层矩形磁钢、包覆在内层矩形磁钢外表面上的由导磁金属材料制备而成的圆柱筒形结构的内环螺旋基体、以共轴线的夹层套结构方式套装在内环螺旋基体外的圆柱筒形结构的外环螺旋基体、以与内层矩形磁钢相对应的螺旋布置的方式环绕外环螺旋基体外壁面设置的外层聚磁介质，并由内环螺旋基体与外环螺旋基体之间的夹层环腔以及在由内层矩形磁和外层聚磁介质构建成的螺旋主体磁系的磁力作用下构成磁力螺旋分选腔；所述物料输送进风路管道的横截面呈矩形结构，在其上、下面以直线形式排布的方式设置有用作扫选的由矩形磁钢和聚磁介质构成的辅助磁系（目的是为了实现煤粉中物料的预分选特性，使得一部分强磁性颗粒先被选出，不会造成磁力螺旋分选腔内聚磁介质的堵塞，所述此套辅助磁系作为过渡装置在磁体有效设计提供的背景场强下，融合预选设备于一体，可拓宽多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机的适用范围。），在所述物料输送出风路管道的下面以直线形式排布的方式设置有用作扫选的矩形磁钢，且所述矩形磁钢与所述内层矩形磁钢相衔接，所述聚磁介质与所述外层聚磁介质相衔接。

本发明中所述外螺旋基体通过环绕圆柱形筒体以均布的方式设置的若干个长头螺栓与圆柱形筒体相固接、并通过磁力稳恒在内螺旋基体外侧。所述物料输送出风路管道的出口通过磁腔法兰分别通过磁性物出料管、非磁性物出料管与磁性物收集装置、非磁性物收集装置相连通。

本发明中所述的风源装置由罗茨风机构成，在用于连接罗茨风机送风口与所述物料输送进风路管道的连接管路间设置有稳流控制传感器，且该连接管路与所述物料输送进风路管道间通过由圆变方接头、磁腔法兰构成的连接件相结合。

本发明中所述螺旋主体磁系构建的磁力螺旋分选腔为多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机的主体结构，提供螺旋分选空间，在重力、离心力、风力、磁力的共同作用下形成综合力场，实现物料分选路径的偏离，达到煤粉中磁性物与非磁性物分离目的。

本发明中所述综合力场主要指的是指煤粉物料在分选腔内所受的磁力场和风力场以及圆环内运动轨迹时的离心力场、重力场而行成的综合力场，因煤粉物料中颗粒密度不同及磁性差异，会明显造成两种运动趋势，贴近外螺旋基体运动的磁性颗粒群和贴近内螺旋基体运动的非磁性颗粒群，最终在物料输送出风路管道出口处磁性颗粒群沿分选腔外壁（外环螺旋基体）进入磁性物收集装置中，非磁性颗粒群沿分选腔内壁（内环螺旋基体）进入非磁性物收集装置中，完成一次分选。

本发明的工作原理如下：

在待分选物料从给料器中给入时，通过罗茨风机供风使风路管道中的物料流经圆变方接头控制的进料口，在圆变方接头打开的情形下，物料进入物料输送进风路管，在辅助磁系进行扫选、剔除强磁性颗粒后物料进入磁力螺旋分选腔内进行精选；在风力的不断输送作用下，物料沿磁力螺旋分选腔的布置方式为运动轨迹（即螺旋主体磁系的旋向），最终在物料输送出风路管道出口处分为两路分别通过相应管路与磁性物收集装置、非磁性物收集装置相连通。具体讲：黄铁矿沿磁力螺旋分选腔外壁进入磁性物收集装置中，而合格精粉沿磁力螺旋分选腔内壁进入非磁性物收集装置中，完成一次分选。同时，稳流控制传感器可以数据显示调节风速大小，从而控制物料待分选时的初速度；在整套风路系统中，磁腔法兰主要用于满足磁力螺旋分选腔的密闭性，保证物料不受其它外力的影响，提高分选精度。

本发明的有益结果如下：

1、通过开环风路送料，使物料在选前尽量处理单颗粒分散状态，增加单颗粒受力的均匀性；同时，可根据不同物料的物性差异相应的调节风力大小，使得在磁力螺旋分选腔内风力更为合理的配合磁力及离心力形成综合力场，满足物料分选品位的提升。

2、针对物料选前混入强磁性颗粒造成分选过程中聚磁介质堵塞的问题，融入了选前预选设备的功效，即通过直线型布置的辅助磁系过渡装置，使物料进入综合力场分选腔之前先进行弱磁选强磁性颗粒的分选，达到了一机多效的目的，使设备性价比及综合分选性能方面都得到了改善。

3、一改以往分选圆环体系中永磁磁系小包角布置的方式，通过磁路设计及前期试验积累，制造了360⁰高梯度圆环永磁磁系，在离心力存在的情况下，始终提供相应的磁力，使分选物料的品位得到进一步提升；同时，风力与物料呈混合状态在圆环腔内运动，自然就有离心力的影响，从而省去了外环需运转提供离心力的动力源装置，大大降低了能耗。

4、设计永磁磁钢在内圆环基体上，聚磁介质在外圆环基体上，这样理论上形成了一种新的分选粉体物料的原理，即：磁性物料的受力是沿着风流的方向，所受的磁力是风向力和垂直于磁钢的合力，当风力推进粉体时，密度大的颗粒受离心力会大，这样与磁力合力的方向吻合，最终会沿着风路通道的外圆环方向运行。

5、多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机可专门针对高炉喷吹煤粉磁选脱硫，从而为干法永磁脱硫技术领域指引了更好的前进方向。

附图说明

图1为本发明的主体结构示意图。

图2为图1的A向视图。

图3为图1中螺旋分选装置部分的放大图。

图4为综合力场受力示意图。

图中序号：1、罗茨风机；2、稳流控制传感器；3、给料器；4、非磁性物出料管；5、磁性物出料管；6、磁腔法兰；7、主磁系中的内层矩形磁钢；8、磁力螺旋分选腔；9、圆柱形筒体；10、长头螺栓；11、内螺旋基体；12、外螺旋基体；13、主磁系中的外层聚磁介质；14、机座；15、辅助磁系中矩形永磁钢；16、辅助磁系中聚磁介质；17、物料输送进风路管道；18、圆变方接头；19、磁性物收集装置；20、非磁性物收集装置；21、整机机座；22、风力；23、离心力（小）；24、离心力（大）；25、磁力；26、重力（顺磁性物料）。

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、3所示，本发明的多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机包括螺旋分选装置，设置在螺旋分选装置的磁力螺旋分选腔进、出料口端的物料输送进、出风路管道，所述物料输送进风路管道17的进口通过连接管路与由罗茨风机1构成风源装置以及设置在所述连接管路间的给料器3相连，在用于连接罗茨风机送风口与所述物料输送进风路管道17的连接管路间还设置有稳流控制传感器2，且该连接管路与所述物料输送进风路管道间通过由圆变方接头18、磁腔法兰6构成的连接件相结合；所述物料输送出风路管道的出口通过磁腔法兰分别通过磁性物出料管5、非磁性物出料管4与磁性物收集装置19、非磁性物收集装置20相连通；所述螺旋分选装置包括圆柱形筒体9、以螺旋布置的方式环绕圆柱形筒体外壁面设置的内层矩形磁钢7、包覆在内层矩形磁钢外表面上的由导磁金属材料制备而成的圆柱筒形结构的内环螺旋基体11、以共轴线的夹层套结构方式套装在内环螺旋基体11外的圆柱筒形结构的外环螺旋基体12、以与内层矩形磁钢7相对应的螺旋布置的方式环绕外环螺旋基体12外壁面设置的外层聚磁介质13，并由内环螺旋基体11与外环螺旋基体12之间的夹层环腔以及在由内层矩形磁钢7和外层聚磁介质13构建成的螺旋主体磁系的磁力作用下构成磁力螺旋分选腔8，其中所述外螺旋基体12通过环绕圆柱形筒体9以均布的方式设置的若干个长头螺栓10与圆柱形筒体9相固接、并通过磁力稳恒在内螺旋基体11外侧；所述物料输送进风路管道17的横截面呈矩形结构，在其上、下面以直线形式排布的方式设置有用作扫选的由矩形磁钢15和聚磁介质16构成的辅助磁系，在所述物料输送出风路管道的下面以直线形式排布的方式设置有用作扫选的矩形磁钢15，且所述矩形磁钢15与所述内层矩形磁钢7相衔接，所述聚磁介质16与所述外层聚磁介质13相衔接。

如图4所示，本发明中所述螺旋主体磁系构建的磁力螺旋分选腔8为多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机的主体结构，提供螺旋分选空间，在重力26、磁力25、风力22、离心力（小）23、离心力（大）24的共同作用下形成综合力场，实现物料分选路径的偏离，达到煤粉中磁性物与非磁性物分离目的。

如图1所示，本发明中的机座14在固定圆柱形筒体9的同时，也起着固定内螺旋基体11作用。

如图1、4所示，给定煤粉物料在本发明中所述综合力场中，主要指的是指煤粉物料在分选腔内8所受的磁力（场）25和风力（场）22以及圆环内运动轨迹时的离心力（场）23、24，重力（场）26而行成的综合力场，因煤粉物料中颗粒密度不同及磁性差异，会明显造成两种运动趋势，贴近外螺旋基体12运动的磁性颗粒群和贴近内螺旋基体11运动的非磁性颗粒群，最终在风路管道出口处磁性颗粒群沿分选腔外壁进入磁性物收集装置19中，非磁性颗粒群沿分选腔内壁进入非磁性物收集装置20中。

Claims (4)

1.一种多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机，其特征在于：所述磁选机包括螺旋分选装置，设置在螺旋分选装置的磁力螺旋分选腔进、出料口端的物料输送进、出风路管道，所述物料输送进风路管道的进口通过连接管路与风源装置以及给料器（3）相连，所述物料输送出风路管道的出口分别通过相应管路与磁性物收集装置（19）、非磁性物收集装置（20）相连通；所述螺旋分选装置包括圆柱形筒体（9）、以螺旋布置的方式环绕圆柱形筒体外壁面设置的内层矩形磁钢（7）、包覆在内层矩形磁钢外表面上的由导磁金属材料制备而成的圆柱筒形结构的内环螺旋基体（11）、以共轴线的夹层套结构方式套装在内环螺旋基体（11）外的圆柱筒形结构的外环螺旋基体（12）、以与内层矩形磁钢（7）相对应的螺旋布置的方式环绕外环螺旋基体（12）外壁面设置的外层聚磁介质（13），并由内环螺旋基体（11）与外环螺旋基体（12）之间的夹层环腔以及在由内层矩形磁钢（7）和外层聚磁介质（13）构建成的螺旋主体磁系的磁力作用下构成磁力螺旋分选腔（8）；所述物料输送进风路管道（17）的横截面呈矩形结构，在其上、下面以直线形式排布的方式设置有用作扫选的由矩形磁钢（15）和聚磁介质（16）构成的辅助磁系，在所述物料输送出风路管道的下面以直线形式排布的方式设置有用作扫选的矩形磁钢（15），且所述矩形磁钢（15）与所述内层矩形磁钢（7）相衔接，所述聚磁介质（16）与所述外层聚磁介质（13）相衔接。

2.根据权利要求1所述的多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机，其特征在于：所述外环螺旋基体（12）通过环绕圆柱形筒体（9）以均布的方式设置的若干个长头螺栓（10）与圆柱形筒体（9）相固接、并通过磁力稳恒在内环螺旋基体（11）外侧。

3.根据权利要求1所述的多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机，其特征在于：所述物料输送出风路管道的出口通过磁腔法兰（6）后，又分别通过磁性物出料管（5）、非磁性物出料管（4）与磁性物收集装置（19）、非磁性物收集装置（20）相连通。

4.根据权利要求1所述的多力场螺旋离心永磁高梯度磁选机，其特征在于：所述的风源装置由罗茨风机（1）构成，在用于连接罗茨风机送风口与所述物料输送进风路管道的连接管路间设置有稳流控制传感器（2），且该连接管路与所述物料输送进风路管道间通过由圆变方接头（18）、磁腔法兰（6）构成的连接件相结合。

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