CN103586128B - 旋流磁选柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选矿装置，尤其是一种旋流磁选柱。本发明提供了一种适用于贫细杂磁性铁矿和铁尾矿的旋流磁选柱，包括磁体，还包括呈螺旋形的螺旋管，所述螺旋管的两端分别为进口和出口，所述螺旋管安装在所述磁体产生的磁场范围中。由于设置有螺旋管，因此经水分散后的矿浆在磁场内的路程显著增长，磁性矿粒在螺旋管中运动时，持续的收到磁体的磁场作用，并逐渐聚集到螺旋管靠近磁体的一侧，这样长距离的分选使得磁性矿粒能够更彻底的分离出来，完全满足贫细杂磁性铁矿和铁尾矿的分选要求。螺旋管占用的空间较小，消耗的水也较少。磁体可以采用电磁体，这样可以根据需要变化磁场大小，利于实时控制。

Description

旋流磁选柱

技术领域

本发明涉及一种选矿装置，尤其是一种旋流磁选柱。

背景技术

随着我国工业经济的发展，基础设施建设和城镇化的不断推进，能源和原材料压力越来越大，节能高效的开发我国储量丰富但品位较低的铁矿石资源尤其是铁尾矿的综合利用成为了矿物加工领域研究的重点和热点。

弱磁性的铁矿与非磁性的脉石的分离问题是选矿技术中的一大难题。由于弱磁性铁矿物的磁性较弱，通常采用强磁性设备，借助重力、水力和磁力联合作用实现磁性矿石与非磁性脉石的分离，设备种类较多且应用是比较广的。

目前比较常用的设备就是磁选柱，例如中国专利，申请号为93228152.4的磁选柱，其主要包括给矿斗、溢流槽、上支撑脚、柱体、磁系、给水管、底鼓、下支撑脚、精矿排矿管和控制阀，其磁系是由控制电源和励磁线圈构成。该磁选柱的分选过程为：给入矿浆由给矿斗经给矿管进入磁选柱中上部,经给矿分散水充分分散,磁性矿粒,特别是单体磁铁矿颗粒在由上而下的磁场力作用下,团聚与分散反复交替进行,再加上由下而上的切向上升水流的冲洗、淘汰作用,使夹杂于其中的单体脉石和中、贫连生体由上升水流带动上升,由上部溢流槽溢出成为尾；磁铁矿颗粒,包括单体磁铁矿颗粒和磁铁矿富连生体,在连续向下的磁场力及磁链有效重力的作用下,不为上升水流所冲带,而是向下运动,经精矿分散水进一步淘洗后,由下部精矿排矿管排出成为高品位磁铁矿精矿。

在上述装置中，由于矿浆仅沿柱体轴向运动，磁铁矿仅在较短的路程中受到磁系的筛选，即磁铁矿仅在柱体长度的路程受到了磁系的筛选，这就导致磁系的作用时间不足，而如果加长柱体，又会造成整个装置的体积增大，用水量激增。因此目前这种装置主要针对的是矿石性质较简单，铁品位较高，嵌布较粗的铁矿石。不能满足位低嵌布细的磁性铁矿石。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于贫细杂磁性铁矿和铁尾矿的旋流磁选柱。

本发明解决其技术问题所采用的旋流磁选柱，包括磁体，还包括呈螺旋形的螺旋管，所述螺旋管的两端分别为进口和出口，所述螺旋管安装在所述磁体产生的磁场范围中。

进一步的是，所述磁体呈环形并将所述螺旋管同轴包围在内。

进一步的是，所述磁体呈柱状，所述螺旋管螺旋缠绕在磁体上。

进一步的是，所述磁体包括电磁励磁磁系和励磁电源，所述电磁励磁磁系和励磁电源之间电连接。

进一步的是，在贴近磁体的一侧螺旋管内壁上，沿螺旋管轴线间隔设置若干个凸起。凸起的形状并不局限于球状，也可以是其它形状，其作用是产生湍流，使得在强磁场中形成团聚的矿物定时分散开来，清洗磁链，冲出其中夹杂的脉石。

进一步的是，还包括铁精矿出口和尾矿出口，所述铁精矿出口和尾矿出口均与螺旋管的出口相连，铁精矿出口位于贴近磁体的一侧螺旋管壁上，尾矿出口位于远离磁体的一侧螺旋管壁上。

进一步的是，还包括旋流抛尾装置，所述旋流抛尾装置包括进浆管、沉砂出口、溢流出口以及呈上大下小的锥形筒体，所述进浆管沿锥形筒体的切线设置在锥形筒体的上部，所述沉砂出口设置在锥形筒体的底部，所述溢流出口设置在锥形筒体的顶部并位于锥形筒体的轴线上，所述螺旋管的进口与溢流出口相连通。进浆管、沉砂出口和溢流出口都设置有压力监测装置，连接于计算机，即时调控各部分压力，保证生产稳定性。在沉砂出口处设置有阀门，利用阀门对其进行控制。

进一步的是，所述螺旋管内的流向是由下向上。即螺旋管的进口在下，出口在上。

进一步的是，所述旋流抛尾装置设置有两个；所述螺旋管设置有两根，两根螺旋管互相间隔缠绕在磁体上，其中一根螺旋管的进口与其中一个旋流抛尾装置的溢流出口相连通，另一根螺旋管的进口与另一个旋流抛尾装置的溢流出口相连通。

进一步的是，所述旋流抛尾装置还包括冲洗管，所述冲洗管安装在锥形筒体上。旋流抛尾装置内可以通过冲洗管加入一定量冲洗水，调节旋流场内部力场分布。

本发明的有益效果是：由于设置有螺旋管，因此经水分散后的矿浆在磁场内的路程显著增长，磁性矿粒在螺旋管中运动时，持续的收到磁体的磁场作用，并逐渐聚集到螺旋管靠近磁体的一侧，这样长距离的分选使得磁性矿粒能够更彻底的分离出来，完全满足贫细杂磁性铁矿和铁尾矿的分选要求。螺旋管占用的空间较小，消耗的水也较少。磁体可以采用电磁体，这样可以根据需要变化磁场大小，利于实时控制。螺旋管内的凸起可以使得含铁粗精矿矿浆在运动中不断产生湍流，使得在强磁场中形成团聚的矿物定时分散开来，清洗磁链，冲出其中夹杂的脉石。同时，利用旋流抛尾装置可以实现大粒级脉石的预先抛除，为螺旋管提供更优的分离原料。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是旋流抛尾装置在工作时的原理图；

图中零部件、部位及编号：磁体1、螺旋管2、进口3、出口4、凸起5、铁精矿出口6、尾矿出口7、旋流抛尾装置8、进浆管9、沉砂出口10、锥形筒体11、零速包络面12、溢流出口13、溢流14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括磁体1，还包括呈螺旋形的螺旋管2，所述螺旋管2的两端分别为进口3和出口4，所述螺旋管2安装在所述磁体1产生的磁场范围中。在进口3和出口4均可以设置阀门以控制矿浆流量。磁体1可以采用永磁体和电磁体，推荐采用电磁体，所述磁体1包括电磁励磁磁系和励磁电源，所述电磁励磁磁系和励磁电源之间电连接。电磁体1的励磁线圈层数为70—100层。螺旋管2与磁体1的相对位置可以按实际情况设定，推荐螺旋管2紧贴磁体1，即所述磁体1呈环形并将所述螺旋管2同轴包围在内；或者所述磁体1呈柱状，所述螺旋管2螺旋缠绕在磁体1上。在进行贫细杂磁性铁矿和铁尾矿的选矿时，首先利用抛尾装置将大粒级脉石的预先抛除，抛尾装置推荐采用本申请的旋流抛尾装置8，当然也可以采用其它类型的抛尾装置。

参见图1和图2，本磁选柱在工作时，将加压矿浆(矿浆浓度27%-33%、喷嘴入口压力P=0.07-0.2MPa)由进浆管9给入,矿浆切线方向喷射进入旋流抛尾装置8的锥形筒体11。在高速旋流状态下，固体颗粒与水混合成悬浮状态，矿浆在“松散”的悬浮状态下，更有利于提高分选指标。高速的料浆液体遇到锥形筒体11的器壁后被迫作旋回运动,而固体矿粒由于自身的惯性较大，运动中与液体分开。固体矿粒中，粗颗粒惯性力大，可以突破水力阻力靠近器壁运动,而细小颗粒惯性力较小,未及靠近锥形筒体11的器壁即随料浆作旋回运动。后续给料的不断推动下,料浆同时做继续向下和回转运动,固体颗粒随之产生惯性离心力。

惯性离心力公式：F=mv²/R (1-1)

根据公式1-1，粗颗粒受的离心力较细颗粒矿物大，这就导致了粗颗粒不断贴紧旋流部内壁高速运动，同时受到内部表面很大的摩擦力作用，导致不断向下运动，而细小的颗粒由于较轻，留在了锥形筒体11的中心区域。从锥形筒体11中心到锥形筒体11的内壁，形成了固体颗粒粒级的不断增大。

料浆的这种离心运动倾向使得旋流抛尾装置8内的流体流动呈双螺旋结构，如图1中的螺旋形所示，其具体形成过程为:旋流抛尾装置8内部存在着轴向速度,轴向速度从器壁到中心存在由大变小再增大的过程,其方向是由负变正的过程,中间存在一个零速点,若干个零速点形成了零速包络面12，即图2所示,在其外部悬浮液强烈旋转,并同时沿着器壁向下做螺旋运动,形成向下的外螺旋流;外螺旋流在向下的运动过程中,由于锥形筒体11的横截面积渐渐收缩,流动阻力增大,到达沉砂出口10附近后,迫使外旋流中除部分流体从底流口流出外,大部分流体转而向上运动,在内部形成向上的回流,即内螺旋流,并从溢流出口13流出。在旋流抛尾装置8内的旋转流场中,矿浆悬浮液中的大颗粒在离心力的作用下容易沉降到器壁附近,并随外旋流从底流口排出;细颗粒由于沉降速度较小,来不及沉降到器壁,或无法突破粘性阻力,随着大部分液体形成的内旋流从溢流出口13排出。向下的旋流主要含有大量粗颗粒脉石，经沉砂出口10排出；向上的旋流含有经过预先富集的细粒铁粗精矿。铁粗精矿矿浆经溢流出口13进入强磁分选部分，即进入到螺旋管2中。在强磁分选部分，进螺旋管2呈螺旋上升状态盘绕在强磁介质的磁体周围，高速运动的含铁粗精矿矿浆随螺旋上升的螺旋管2不断旋转上升的过程中，受到强磁场的磁场力的作用,形成磁链。含铁矿物形成的磁链不断的贴近螺旋管2贴近磁介质的管壁进行螺旋上升运动，在图1中为内侧管壁，而脉石和水，在螺旋管2内远离磁介质的外侧运动。在贴近螺旋管2的管壁的内侧部位，每隔一段，会有一个稍微突起的金属疙瘩，即凸起5，其主要作用是使得含铁粗精矿矿浆在运动中不断产生湍流，使得在强磁场中形成团聚的矿物定时分散开来，清洗磁链，冲出其中夹杂的脉石。含铁粗精矿矿浆在运动中团聚与分散状态交替进行,再加上上升水流动力的冲洗淘汰作用,使夹杂于其中的单体脉石及中、贫连生体不断被上升水流带动上升,最后尾矿由矿浆管外侧的尾矿出口7排出，含铁矿物由于受到的强磁场力和高速运动的惯性，经过尾矿口，运行至铁精矿出口6排出。

由上述工作过程可以看出，本旋流磁选柱并不需要额外的能量，只需利用加压矿浆的初始能量即可，并且也不需要加入额外的水，这样既节约能源，也节约了水资源。矿浆需要经历旋流抛尾装置8和螺旋管2的两级漫长的分选，这使得矿浆能够充分的受力磁场的作用，其分选能力极高，完全适用于贫细杂磁性铁矿和铁尾矿。

本发明还可以多磁选柱整合设计，即如图1所示，所述旋流抛尾装置8设置有两个；所述螺旋管2设置有两根，两根螺旋管互相间隔缠绕在磁体上，其中一根螺旋管的进口与其中一个旋流抛尾装置的溢流出口相连通，另一根螺旋管的进口与另一个旋流抛尾装置的溢流出口相连通。这种设计可以同时处理两路的加压矿浆，但是仅需一个磁体1即可。当然，也可以设置两个以上的旋流抛尾装置8和螺旋管2。

旋流抛尾装置8的进浆管9、沉砂出口10和溢流出口13都设置有压力监测装置，连接于计算机，即时调控各部分压力，保证生产稳定性。在沉砂出口10处设置有阀门，利用阀门对其进行控制。旋流抛尾装置8还包括冲洗管，所述冲洗管安装在锥形筒体上，冲洗管根据计算机中的各部分压力参数，向旋流抛尾装置内加入一定量冲洗水，调节旋流场内部力场分布。根据矿石性质的变化也可在螺旋管2内加入一定的上升或下降的冲洗水，清洗精矿，以便获得指标更好的精矿产品。

Claims (6)

1.旋流磁选柱，包括磁体(1)，其特征在于：还包括呈螺旋形的螺旋管(2)，所述螺旋管(2)的两端分别为进口(3)和出口(4)，所述螺旋管(2)安装在所述磁体(1)产生的磁场范围中；所述磁体(1)呈柱状，所述螺旋管(2)螺旋缠绕在磁体(1)上；在贴近磁体(1)的一侧螺旋管(2)内壁上，沿螺旋管(2)轴线间隔设置若干个凸起(5)；还包括旋流抛尾装置(8)，所述旋流抛尾装置(8)包括进浆管(9)、沉砂出口(10)、溢流出口以及呈上大下小的锥形筒体(11)，所述进浆管(9)沿锥形筒体(11)的切线设置在锥形筒体(11)的上部，所述沉砂出口(10)设置在锥形筒体(11)的底部，所述溢流出口设置在锥形筒体(11)的顶部并位于锥形筒体(11)的轴线上，所述螺旋管(2)的进口(3)与溢流出口相连通。

2.如权利要求1所述的旋流磁选柱，其特征在于：所述磁体(1)包括电磁励磁磁系和励磁电源，所述电磁励磁磁系和励磁电源之间电连接。

3.如权利要求1所述的旋流磁选柱，其特征在于：还包括铁精矿出口(6)和尾矿出口(7)，所述铁精矿出口(6)和尾矿出口(7)均与螺旋管(2)的出口(4)相连，铁精矿出口(6)位于贴近磁体(1)的一侧螺旋管(2)壁上，尾矿出口(7)位于远离磁体(1)的一侧螺旋管(2)壁上。

4.如权利要求1所述的旋流磁选柱，其特征在于：所述螺旋管(2)内的流向是由下向上。

5.如权利要求1所述的旋流磁选柱，其特征在于：所述旋流抛尾装置(8)设置有两个；所述螺旋管(2)设置有两根，两根螺旋管(2)互相间隔缠绕在磁体(1)上，其中一根螺旋管(2)的进口(3)与其中一个旋流抛尾装置(8)的溢流出口相连通，另一根螺旋管(2)的进口(3)与另一个旋流抛尾装置(8)的溢流出口相连通。

6.如权利要求1所述的旋流磁选柱，其特征在于：所述旋流抛尾装置(8)还包括冲洗管，所述冲洗管安装在锥形筒体(11)上。