CN106824500A - 弧面铺展流膜分选机 - Google Patents

Abstract

弧面铺展流膜分选机。本发明涉及一种重力和回转力联合作用下能对细粒难选矿物连续分选的设备。设备主要由驱动装置带动的旋转分选盘、给矿给水装置、接矿排矿装置组装构成，分选盘的上表面为曲率半径0.58～2.27m的圆球弧面，圆球弧面的外缘接有一圈与水平面成3～8º的环形斜面，环形斜面处装有一冲洗水管，冲洗水管处的分选盘下方的接矿槽依此间隔设置中矿、精矿和尾矿排矿口；分选盘的正上方设置分矿冲洗盘，该盘上部为锥面定盘，下部为装有转轴的动盘，给矿管口和给水管口对着定盘，定盘底部设置有一系列漏孔且正对动盘，动盘表面有一系列倾斜发散的挡板。本发明适宜0.2～0.037mm的微细粒级有价矿物的环保、高效、节能、连续分选。

Description

弧面铺展流膜分选机

技术领域

所属技术领域：发明涉及一种重力和回转力联合作用下能对有相对密度差的宽粒级矿物连续自主分选、并高效环保回收的选矿设备，特别适宜于粒级为0.2～0.037mm的微细粒有价矿物选别的弧面铺展流膜分选机。

背景技术

随着人类对矿产品的需求大幅度增加，矿石入选品位逐年降低，矿产资源的开采规模和强度日益增大，尾矿的产出量也随之不断攀升。尾矿是有待挖潜的宝藏，截至2010年，尾矿堆积量约110亿t，仅2010年尾矿排量就高达12亿t，大量尾矿库均达到服务年限，有的甚至在超期服役，给环境和人类的安全带来极大威胁。

尾矿中微细粒级矿物的含量大、矿泥多，且颗粒表面还残留大量的选矿药剂，随着堆存时间加长，氧化程度越严重，密度、可浮性、磁性、电性、化学反应性等也都会发生变化。微细颗粒具有比表面积大、表面活性强、化学反应快、吸附能力好、不宜分散和凝聚、沉降速度慢等特点，导致在分选、分离和富集的过程难以控制，药剂耗量大，成本高，有用组分的精矿品位和回收率不高等，据报道，全世界每年约有1/5的含钨矿物，1/3的磷酸盐矿物，1/6的含铜矿物以及1/10的铁（美国）、1/2的锡（玻利维亚）以及其它数以百万吨计的矿物均以原生、次生的形式损失在微细粒矿泥中，这些细泥中金属含量较为可观，但又因技术局限难以分选而被丢弃，使有限的矿产资源被浪费的同时，损失于尾矿中的金属也会对矿山周边环境造成不利影响。倘若借助一套全新的选冶技术将这部分有价资源回收，这一丰硕的经济价值将不亚于开发上千万座新矿山。

当今矿产资源日益贫细杂化，因此对原矿品位低，嵌布粒度细，组分复杂的难选矿石分选以及微细粒矿物分选技术从俨然成为选矿行业瞩目的焦点。“综合利用矿产资源，发展矿业循环经济，践行‘绿色选矿、变废为宝’的科学理念”成为矿山企业发展的主题。为回收损失于微细粒矿物中的大量的有价矿物，一系列环保创新型矿山选矿技术以及微细粒矿物和新老尾矿资源回收的整体解决方案应运而生。尾矿处理技术是新发展起来一种综合性的技术，人们对尾矿工程认识还很不系统，更难谈到深入。因此必须加强科学研究，从基础理论到实用技术上都要深入开展工作，研究新理论和新工艺，依靠科技进步开发新材料、研制新的设备。

重选回收尾矿中的细粒级有价元素具有选矿成本低、工艺流程简单、生产管理方便、无污染等特点，而选用高效的重选设备对实现有用矿物的回收至关重要。采用常规的选矿、矿物化学处理、浮选药剂开发、选矿设备开发、选冶联合等技术，难以对这部分资源高效分选，目前的尾矿资源利用的理论与技术体系，制约了尾矿的高效利用及相应的矿物加工理论与技术的拓展。要获得对大量尾矿经济有效的开发作用，必须开发出大处理量、高富集比、低能耗的新型分选设备或新工艺。

近年来，研制现代化、高效、结构简单、运转平稳、连续作业的微细粒选矿设备成为国内外选矿技术开发的研究热点。在数千种重选设备和重选技术中，流膜类重选设备和流膜分选技术脱颖而出。流膜选矿是具有一定浓度的颗粒群在极薄的流体介质层中松散、分层的过程。但一直以来流膜类重选设备和流膜分选技术在国内外的开发研究和应用甚为缺乏和不成熟。现有的一些选矿设备投资大，生产效率低，选矿效果差，浪费了许多宝贵的矿物资源。且设备大多采用间断式生产方式，设备常因给料-停料-分料-卸料等间断循环生产导致设备故障率极高，辅助设备复杂，给矿量、给矿浓度的变化对分选效果影响较灵敏，适应性差，能耗高，生产过程不能连续给排矿，生产处理能力低下，严重影响选矿效果。传统的矿泥重设备主要有横流皮带溜槽、摇动翻床、矿泥摇床、螺旋分级机和跳汰机等流膜类和跳汰类重选设备，只在单一重力作用下工作，对较小颗粒的分选速度和精确性极低且易造成细粒级精矿的流失，而且由于处理能力低、占地面积大、能耗高等原因，回收效果都不理想。

近年来流膜分选技术及设备的研究和开发都得到了大力发展。流膜分选技术包含等距流膜和铺展流膜两种，目前国内外大多采用矿泥摇床，皮带溜槽、斜槽分选机、和均槽等等距流膜分选设备，分选过程中流膜厚度不变；锥面流膜选矿机采用斜面流膜选矿方式，在圆锥面上实现矿物分离的设备。矿浆流在圆锥面从上到下逐渐铺展变薄，形成的流膜流速逐渐减缓，有利于宽粒级矿物的分选。

流膜重选设备是矿浆借助设备的特有形状，形成毫米级的流膜，在薄流膜中实现有用矿物和脉石的有效分选。矿物在流膜内所受分选力除了重力和流体动压力外，还借助了设备表面的摩擦力，使得矿物颗粒更好的松散、分层、分带展开，这类设备分带明显，产品的截取及质量控制更为容易。

悬振锥面选矿机是目前一种主要针对有比重差异的新型微细粒矿物资源经济高效绿色回收的前沿设备。其能够对矿泥进行高效选别，很大程度上突破了现有重选设备对细粒和微细粒矿物回收的局限，这种设备特别适宜处理-0.074mm的微细颗粒矿物，很大程度上提高了难选的细粒和微细粒矿泥的富集比。但是发明人在使用中发现，悬振锥面选矿机是多重复合力场作用下的矿物精选设备，采用高频振动和旋转两大运动系统，设备运动相对复杂，较难实现多层化结构设置，处理能力提升空间有限。

综上所述，铺展流膜重选技术理论和实践的进一步研究和完善，对微细粒矿泥矿物技术的推动有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种弧面铺展流膜分选机，是一种环保、高效、节能、能连续自主工作的铺展流膜类重选设备,特别适宜0.2～0.037mm的微细粒级有价矿物的分选。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：整个设备主要由驱动装置带动的旋转分选盘、给矿给水装置、接矿排矿装置组装构成，分选盘的上表面为曲率半径0.58～2.27m的圆球弧面，圆球弧面的外缘接有一圈与水平面成3～8 º的环形斜面，环形斜面处装有一冲洗水管，冲洗水管处的分选盘下方的接矿槽依此间隔设置中矿、精矿和尾矿排矿口；分选盘的正上方设置分矿冲洗盘，该盘上部为锥面定盘，下部为装有转轴的动盘，给矿管口和给水管口对着定盘，定盘底部设置有一系列漏孔且正对动盘，动盘表面有一系列倾斜发散的挡板。

所述的分选盘圆球弧面的外缘的环形斜面上设置有一层粗燥面矿物沉积区，沉积区与分选盘圆球弧面分选区的水平长度之比为1:5～7，圆球弧面分选区的垂直高度为曲率半径的1/4～1/2。

在所述的分矿冲洗盘的定盘上方由固定的挡板分隔为给矿区和给水区（高度以分隔开水和矿浆即可，约10～15cm）, 动盘表面的倾斜发散挡板与其内侧切向的倾斜角度呈45º，挡板高度30～35mm。

分矿冲洗盘的挡板由两片独立的可调挡板组装而成，可用来调节给矿给水的区域大小，以提高设备对不同特性矿物的广泛适应性。

二层以上分选盘安装在驱动装置的垂直旋转主轴上，分选盘对应的给矿给水装置和接矿排矿装置数量相同，可以进行多层化设置，减少占地面积，增加设备的处理能力。

分矿冲洗盘为锥面的上下分离结构，上部为定盘，下部为动盘，动盘的转轴通过轴套安装，置于分选盘面的正中心上端，定盘中设置的挡板用来调节给矿给水的区域大小，以提高设备对不同特性矿物的广泛适应性，定盘底部的漏孔浆状物料漏到下面的动盘上，由于动盘表面有一系列倾斜发散的挡板，会促使矿浆一边矿浆均匀流到下面的圆球弧面分选盘上，一边处于旋转状态，更进一步地保证了矿浆均匀地在弧面分选盘上形成有利于分选的矿浆流膜。

本发明的分选原理：利用矿粒密度和粒度的不同，矿浆在运动选别过程中矿物颗粒主要受到矿浆重力、分选盘面回转力和摩擦力、冲洗水冲涮等力的联合作用，旋转主轴带动分选盘面做回转运动，矿浆由分矿冲洗盘进入到回转的弧面分选盘面，使得矿浆呈扇形逐渐展开形成矿浆流膜，实现了弧面铺展流膜选矿。矿浆中矿物颗粒能否有效地按密度、粒度分层，取决于分选弧面上颗粒群的悬浮松散程度，本发明的矿浆在分选过程中矿粒群的运动遵循铺展流膜分选原理，矿浆在极薄的流体介质层中受到自身流体的剪切分散压和设备回转运动的剪切分散压的共同作用进而强化了微细矿粒的悬浮、松散、分层和富集过程。

根据铺展流膜微细粒重力选矿理论，矿浆流在分选面流淌过程中形成一种特殊的分选床层—流化床，速度梯度很大，流膜厚度由厚逐渐变薄，流速随之逐渐降低，过程中流化床持续保持松散状态避免了床层板结。矿浆流态从紊流-弱紊流-层流逐渐变化，矿浆流膜在分选弧面上主要呈层流流态，这种流态特征有利于宽粒级物料中不同粒度颗粒的分选，对处理粒度不均匀的难选细粒和微细粒矿泥物料有很大优势，更为微细粒级矿物按密度分选提供了必要条件。

本发明的工作过程：本发明的主要选别工作部件是安装在旋转主轴上的弧面分选盘，辅助部件是用轴承支撑在弧面分选盘正上端的分矿冲洗盘。分选时，电机带动弧面分选盘的旋转主轴旋转，主轴带动安装在其上的弧面分选盘快速旋转。将一定浓度的物料和冲洗水以适度的强度通过给矿管和给水管给到分矿冲洗盘的给矿区和给水区（根据所分选物料的不同特性，适度调节好两块挡板间构成的分隔区域，来控制给矿区和给水区的区域大小）。分矿冲洗盘借助矿浆和水的作用力进而快速旋转，分矿冲洗盘的动盘下侧周边设置的漏料口使矿浆和冲洗水迅速被均匀地铺展到弧面分选盘的铺展流膜分选区上并形成弧面铺展流膜，矿物颗粒受到矿浆重力、分选盘面回转力和摩擦力、冲洗水冲涮等力的联合作用。在极薄的流体介质层中，自身流体的剪切分散压和设备回转运动的剪切分散压强化了微细矿粒床层在弧面分选盘面的悬浮、松散、分层过程，矿浆流在弧面从上到下逐渐铺展变薄，流膜的速度也逐渐减缓，矿浆流态从紊流-弱紊流-层流逐渐变化，流淌过程中形成一种特殊的分选床层—流化床，流化床持续保持松散状态避免了床层板结。矿粒群通过弧面分选盘转动搬运在铺展流膜分选区实现松散、分层。中矿和尾矿等轻矿物较慢沉降并悬浮在重矿物颗粒的上层，其所受盘面的摩擦力相对于重矿物颗粒小，以一定的差速随盘面旋转，在分矿冲洗水的作用下以相对于重矿物较快的运动速度最先排入到中、尾矿排出口；重矿物受设备回转力和重力的影响大，较快沉降至弧面分选盘面并贴着盘面，在分矿冲洗水和重力的作用下随盘面一起运动沉积于环形斜面的矿物沉积区，精矿最终在洗涤水管的作用下进入精矿排出口，实现不同微细粒矿物的连续分选回收。

发明的有益效果：

巧妙地利用轻重矿物离心力及重力的差异进行分选。设备通过离心力强制增加矿物的离心加速度，矿物的比重差被数十倍的放大，提高了细粒级矿物分选的粒度下限，离心力的作用强化了重选过程，缩短了分选时间，处理能力增加，适用范围增大，可对各种原矿金属中的有用矿物、各种金属矿物尾矿中的有用矿物以及所有金属原矿筛选后的尾矿作进一步的综合回收利用。

重矿物颗粒受到离心力和重力的影响大，向弧面分选盘面贴附沉积，且越接近内壁它的切向速度就越大，促使颗粒产生更大的离心力，它就更快沉降至弧面分选盘面并贴着盘面，在分矿冲洗水和重力的作用下随盘面一起运动沉积于矿物沉积区；轻矿物较慢沉降并悬浮在重矿物颗粒的上层，其所受盘面的摩擦力相对于重矿物颗粒小，以一定的差速随盘面旋转，在分矿冲洗水的作用下以相对于重矿物较快的运动速度最先排入到中、尾矿排出口，轻重矿物形成较大的差速运动，流膜矿床更好的松散、分层且床层不易板结，分选效率得到提高，更利于不同特性的宽粒级矿物颗粒分选。

分矿冲洗盘的盘面下侧周边的一系列沿盘切面的漏料口，迅速将矿浆和水均匀给入到弧面分选盘面上，分矿冲洗盘的动盘借助矿浆和水的联合作用力进而快速旋转，以使矿浆更为迅速均匀地铺展到铺展流膜分选区形成弧面铺展流膜。矿浆在极薄的流体介质层中受到自身流体的剪切分散压和设备回转运动的剪切分散压的共同作用进而强化了微细矿粒的悬浮、松散、分层和富集过程，弧面铺展流膜分选机的分选效果显著提高。

本发明的弧面铺展流膜分选机在分选过程中，矿浆流态从紊流-弱紊流-层流逐渐变化，矿浆流膜在分选弧面上主要呈层流流态，这种流态特征有利于宽粒级物料中不同粒度颗粒的分选，在处理粒度不均匀物料有很大优势，更为微细粒级矿物按密度分选提供了必要条件。

分矿冲洗盘的动盘上侧设置有两块组装的分矿冲洗区域挡板，可通过调节挡板间的区域大小来控制给矿区和给水区的区域大小，可依据不同粒度矿物特性适度地加以调节，设备的广泛适应性显著提高。

针对现有离心设备水耗高的难题，本发明分选过程耗水量较少，通过矿浆自流就能实现自主排矿，同时它属于重选设备，有别于浮选，不依赖于任何化学药剂，无环境污染的顾虑，既免除了水耗成本、节省能源、减少了操作费用，又实现低能环保，是选矿厂低能环保的理想设备。

相较于传统矿泥分选设备，本发明的分矿冲洗盘构造合理、设计精巧，设备的耗能部件只有弧面分选盘，辅助的分矿冲洗盘借助矿浆和水的作用力回转运动，其余零部件均固定不动，结构紧凑，且设备的主要零构件均为通用部件，与我国选厂大量使用的零件相同，设备和零部件造价低，易于实现设备更新。

本发明的设备结构设计合理、设备结构及部件衔接简单、设备占地面积小；设备立式运转，重心与旋转轴在同一竖直方向上，因此运行平稳可靠、产生震动和噪音较小、运行故障小、机械故障率低、维修工作量少、工艺过程稳定；设备基础要求低、安装和操作简单、便于使用者操作、管理维护，维护成本低，降低了劳动强度，提高了工作效率，大幅度降低了基建投资，是贫细杂微细粒难选矿物实现有效分选的最佳选择。

附图说明

图1为本发明的主视示意图。

图2为本发明的俯视示意图。

图3为本发明中的分矿冲洗盘的主视示意图。

图4为本发明中的分矿冲洗盘的俯视示意图。

图中：1-分矿冲洗盘、1.1-定盘、1.2-动盘、2-挡板、3-给矿管、4-给水管、5-冲洗水管、6-旋转主轴、7-接矿槽、8-精矿排矿口、9-中矿排矿口、10-尾矿排矿口、11-矿槽支架、12-电机、13-支架、14-机座、15-分选盘（铺展流膜分选区Ⅰ区）、16-环形斜面（矿物沉积区Ⅱ区）、Ⅲ-给矿区、Ⅳ-给水区、17-漏孔、18-转轴、19-轴套、20-挡板。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，具体实施方式已经在技术方案中作过清楚、完整说明，不再赘述。

参见图1、2、3、4，整个设备主要由驱动装置带动的旋转分选盘15、给矿给水装置、接矿排矿装置组装构成，分选盘15的上表面为曲率半径0.58～2.27m的圆球弧面，圆球弧面的外缘接有一圈与水平面成3～8 º的环形斜面16，环形斜面16处装有与其转动方向一致的冲洗水管5，在冲洗水管15处的分选盘下方的接矿槽7依此间隔设置中矿排矿口9、精矿中矿排矿口8和尾矿排出口10，分选盘15的正上方布置带转轴的分矿冲洗盘1，分矿冲洗盘1为锥面的上下分离结构，上部为定盘1.1，下部为动盘1.2，动盘1.2的转轴18通过轴套19安装，给矿管3出口正对分定盘1.1的中心，给水管4倾斜对着定盘1.1，定盘1.1的底部均匀分布设置有一系列漏孔17，漏孔17下方正对着动盘1.2，动盘1.2的表面固定有一系列倾斜发散的挡板20。当给矿管3和给水管4向分矿冲洗盘1供料时，矿料进入给矿区Ⅲ，水进入给水区Ⅳ，料浆具有一定的冲力，促使分矿冲洗盘1的动盘1.2转动，将矿料和水通过挡板20形成的倾斜漏料口呈鱼鳞波状均匀地分散在下面的分选盘15的铺展流膜分选区Ⅰ区上，圆球弧面的分选盘15在旋转主轴6带动下转动，使表面的矿浆受到重力、分选盘面回转力和摩擦力、冲洗水冲涮等力的联合作用，有效地按密度、粒度分层，实现微细粒级有价矿物的分选。

分选盘15的外缘所连接的环形斜面16为矿物沉积区Ⅱ区，上表面设置有一层粗燥面矿物沉积区，有利于比重较重的金属微矿粒在上面滞留，矿物沉积区Ⅱ与分选盘15的铺展流膜分选区Ⅰ的水平长度之比为1:5～7，分选盘15的圆球弧面的垂直高度为其曲率半径的1/4～1/2，使微细粒级矿物的分选效果更好。分矿冲洗盘1的上方由固定的挡板2分隔为给矿区Ⅲ和给水区Ⅳ，挡板2由两片独立的可调挡板组装而成，可根据所选矿物的具体情况来调节给矿给水的区域大小，以提高设备对不同特性矿物的广泛适应性。多层分选盘1安装在驱动装置的垂直旋转主轴6上，分选盘1其对应的给矿给水装置和接矿排矿装置可以进行多层化设置，形成层层叠加的状态，从而减少分选机的占地面积，增加设备的处理能力。

分矿冲洗盘１的动盘1.2的转轴18通过轴套19装配，置于分选盘15的正中心上端，分矿冲洗盘1动盘1.1的底部均匀设置一系列漏孔17，下部的动盘1.2表面则设置一系列倾斜发散的挡板20，从而构成了一系列切向斜流道，在动盘1.2的沿盘成为倾斜漏料口，因此，在给矿管3和给水管4中矿浆料冲击下动盘1.2一边旋转、一边将矿浆均匀分散到下面设置的圆球弧面分选盘15上，分矿冲洗盘1的动盘1.2无需提供额外的动力。

Claims (5)

1.一种弧面铺展流膜分选机，由驱动装置带动的旋转分选盘、给矿给水装置、接矿排矿装置组装构成，其特征是：分选盘的上表面为曲率半径0.58～2.27m的圆球弧面，圆球弧面的外缘接有一圈与水平面成3～8 º的环形斜面，环形斜面处装有一冲洗水管，冲洗水管处的分选盘下方的接矿槽依此间隔设置中矿、精矿和尾矿排矿口；分选盘的正上方设置分矿冲洗盘，该盘上部为锥面定盘，下部为装有转轴的动盘，给矿管口和给水管口对着定盘，定盘底部设置有一系列漏孔且正对动盘，动盘表面有一系列倾斜发散的挡板。

2.按权利要求1所述的弧面铺展流膜分选机，其特征是：分选盘圆球弧面的外缘的环形斜面上设置有一层粗燥面矿物沉积区，沉积区与分选盘圆球弧面分选区的水平长度之比为1:5～7，圆球弧面分选区的垂直高度为曲率半径的1/4～1/2。

3.按权利要求2所述的弧面铺展流膜分选机，其特征是：在分矿冲洗盘上方的定盘由内设的挡板分隔为给矿区和给水区，动盘表面的倾斜发散挡板与其内侧切向的倾斜角度呈45º，挡板高度为30～35mm。

4.按权利要求３所述的弧面铺展流膜分选机，其特征是：分矿冲洗盘的挡板由两片独立的可调挡板组装而成。

5.按权利要求３所述的弧面铺展流膜分选机，其特征是：二层以上分选盘安装在驱动装置的垂直旋转主轴上，分选盘配置与其数量相同的给矿给水装置和接矿排矿装置。