CN107952587A - 一种填充填料摩擦板的摩擦电分选器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种填充填料摩擦板的摩擦电分选器，包括静电分选腔，静电分选腔为一个由绝缘材料制成的长方体形的四面腔体，静电分选腔的沿其长轴方向的相对的两个侧面上各设置有一块金属电极板，两块金属电极板分别通过导线与高压直流电源或大地相连，能够在静电分选腔内产生一个均匀的高压静电场；静电分选腔内部安装有若干块填料摩擦板，若干块填料摩擦板平行于静电分选腔的长轴方向，且彼此相互平行，且填料摩擦板的平行面不与金属电极板平行；静电分选腔上沿其长轴方向的一端设置有产品收集仓。本发明能够将包含至少两种不同组分的细粒度的粉体物料，尤其是粒度小于1000微米的粉体物料，连续、高效地分选成为至少两种产品。

Description

一种填充填料摩擦板的摩擦电分选器
技术领域
本发明属于固体颗粒分离技术领域，具体的涉及一种利用粒径小于1000微米的颗粒摩擦荷电特性的差异，连续性的将某一类电性质相似的固体颗粒从固体颗粒混合物中分选出来的一种填充填料摩擦板的摩擦电分选器。
背景技术
粉体物料具有更大的比表面积和反应活性，各行业中的许多工业原料通常需要被制成细粒粉体后方才使用。在某些应用场景中，由于物料中的某些组分将对后续作业产生不利的影响，因而希望在进入最终产品应用之前移除来提高利用效果。如：火力发电厂喷吹用煤粉中的黄铁矿、高岭土等杂质矿物和用于水泥和混凝土添加组分粉煤灰中的可燃炭；或是粉体物料中某些组分具有更高的价值，但其含量在原料中较低，需要将有用组分从原料中分选出来提高其有价值。如：从矿石原料中分选富集其中的磷矿、重晶石、钾盐等目的矿物。
浮选法是目前公认的最高效、应用最广泛的细粒物料分选方法，但浮选作业由于需要用水而造成后续水处理流程复杂，同时需要额外的投入来脱除产品中的水分，这在一定程度上限制了该方法的使用。摩擦电选是一种利用颗粒摩擦荷电特性的差异来分选微细粒混合物的干式分选方法，由于分选的目标矿物粒度较细、分选效果与颗粒表面的表面化学性质有关，因此也被称为“干浮选”，被认为是适用于细粒物料分选的一种最有效的干式解决方案。
专利CN101010681公开了的微细粒物料摩擦电选方法和装置，使用与电场线平行布置的若干摩擦棒与气流中的颗粒碰撞、摩擦来实现选择性带电实现分选的目的；
专利CN2745563Y公开了一种静电颗粒带电分选装置，装置使用栅状电极和高速转动的带电内辊筒来使混合颗粒选择性带电，而后给入静电场中进行分选；
专利CN 103736593公开了一种锯齿形微细粒物料摩擦电选机，使用Z型结构使物料在电场中实现边摩擦荷电边分选的目的。
目前摩擦电选技术研究的主流普遍采用气流作为介质携带物料进行荷电-分选，但使气流中携带的颗粒充分的选择性荷电是一件非常困难的事，且颗粒荷电后电荷又极易消散从而使物料带电不充分。从工业应用的角度来看现有技术和设备普遍存在颗粒带电效率低、选别效果差而导致设备处理能力低、经济性差等缺陷，尚不能满足工业应用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种填充填料摩擦板的摩擦电分选器，能够将包含至少两种不同组分的细粒度的粉体物料，尤其是粒度小于1000微米的粉体物料，连续、高效地分选成为至少两种产品。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种填充填料摩擦板的摩擦电分选器，包括静电分选腔，静电分选腔为一个由绝缘材料制成的长方体形的四面腔体，静电分选腔的沿其长轴方向的相对的两个侧面上各设置有一块金属电极板，两块金属电极板分别通过导线与高压直流电源或大地相连，能够在静电分选腔内产生一个均匀的高压静电场；静电分选腔内部安装有若干块填料摩擦板，若干块填料摩擦板平行于静电分选腔的长轴方向，且彼此相互平行，且填料摩擦板的平行面不与金属电极板平行；静电分选腔上沿其长轴方向的一端设置有产品收集仓。
所述高压静电场的强度为0-30Kv/cm可调。
所述静电分选腔上沿其长轴方向，远离产品收集仓的一端设置有给料装置。
所述填料摩擦板在与静电分选腔长轴垂直的方向上的截面与金属电极板所产生的高压静电场之间呈60～90°夹角。
所述填料摩擦板的材质为聚乙烯、聚碳乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚丙烯、有机玻璃、聚四氟乙烯、聚氯乙烯的一种。
所述填料摩擦板的纵向截面为直板、正弦波、方波、锯齿波的一种。
相邻的填料摩擦板之间的间距大于两倍最大待分选颗粒的直径。
所述产品收集仓至少包括一个目标产品收集仓和一个非目的产品收集仓。
所述目标产品收集仓和目的产品收集仓分别靠近两块金属电极板。
所述产品收集仓还包括中间仓，位于目标产品收集仓和目的产品收集仓之间。
有益效果：与现有摩擦电选机相比，本发明具有以下优点：
1)填料摩擦板安装在静电分选腔内，颗粒的荷电与分选过程同时进行。颗粒成分组成不同的颗粒与摩擦板在静电场中碰撞、摩擦荷电后带上不同的电荷，在静电场中受到两个相反方向的静电力的作用；
2)由于填料摩擦板与电场线呈60～90°夹角，因此受到静电作用的颗粒在往极板方向运动的过程中会继续不断地与填料摩擦板表面摩擦碰撞，可以再次进行摩擦荷电，起到多次精选/扫选的作用；
3)填料摩擦板的形式可以是直板、正弦波、方波、锯齿波等，优选为正弦波。正弦波形式的填料摩擦板构成的弯曲通道不仅增加了填料摩擦板的摩擦表面积同时强制改变颗粒的运动路径，延长了颗粒在电厂内的分选时间同时使物料在通过静电分选腔的过程中有更多的机会与摩擦板碰撞、摩擦带电；
4)设置于静电分选空间内的填料摩擦板可根据需要多层布置，有效提高分选物料与摩擦板的碰撞、摩擦概率，有效提高单台设备处理效率；
5)由于不需要单独在分选装置前部设置单独的荷电装置，可使设备安装更加灵活；
7)可根据需要设置2个或多个产品收集仓，中间仓内的物料可以返回到原料中进行再次分选。
附图说明
图1是本发明的正视图；
图2是本发明的侧视图；
图3是图1的A-A向剖面；
图4是几种不同形状的填料摩擦板的纵向剖面图；
图5是物料颗粒在两块填料摩擦板之间竖直运动的运动轨迹示意图；
图6是两种不同性质的颗粒在两块填料摩擦板之间水平运动的轨迹示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1和图2，一种填充填料摩擦板的摩擦电分选器，包括静电分选腔6，静电分选腔6为一个由绝缘材料制成的长方体形的四面腔体，静电分选腔6的沿其长轴方向的相对的两个侧面上各设置有一块金属电极板3，两块金属电极板3分别通过导线与高压直流电源或大地相连，能够在静电分选腔6内产生一个均匀的高压静电场，高压静电场的强度为0-30Kv/cm可调；静电分选腔6内部安装有若干块填料摩擦板2，若干块填料摩擦板2平行于静电分选腔6的长轴方向，且彼此相互平行，且填料摩擦板2的平行面不与金属电极板3平行；静电分选腔6上沿其长轴方向的一端设置有产品收集仓。
静电分选腔6上沿其长轴方向，远离产品收集仓的一端设置有给料装置1。
填料摩擦板2在与静电分选腔6长轴垂直的方向上的截面与金属电极板3所产生的高压静电场之间呈60～90°夹角。
本发明中，静电分选腔6可以为如图1和2所示的其长轴与水平面垂直，即竖直设置，也可以是其长轴与水平面平行，即平卧设置，或者相对水平面倾斜设置。若静电分选腔6为如图1和2所示的竖直设置，则填料摩擦板2的横截面与金属电极板3所产生的高压静电场之间呈60～90°夹角，分选时，待分选颗粒靠重力或/和风力自上而下降落，在静电分选腔6内的相邻填料摩擦板2之间摩擦荷电，直到在重力或/和风力的作用下离开电场进入目标产品收集仓4和非目的产品收集仓5；若静电分选腔6为平卧设置，则填料摩擦板2的纵向截面与金属电极板3所产生的高压静电场之间呈60～90°夹角，分选时，待分选颗粒靠沿着静电分选腔6的风力，自给料装置1向产品收集仓运动，在静电分选腔6内的相邻填料摩擦板2之间摩擦荷电，直到在风力的作用下离开电场进入目标产品收集仓4和非目的产品收集仓5。
填料摩擦板2的材质为聚乙烯、聚碳乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚丙烯、有机玻璃(亚克力)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯的一种。
如图4所示，填料摩擦板2的纵向截面为直板、正弦波、方波、锯齿波的一种，优选为正弦波。
相邻的填料摩擦板2之间相互平行，并有较小的间距D，D≥2dmax，即大于两倍最大待分选颗粒的直径。
产品收集仓至少包括一个目标产品收集仓4和一个非目的产品收集仓5；目标产品收集仓4和目的产品收集仓5分别靠近两块金属电极板3。
此外，产品收集仓还包括中间仓，位于目标产品收集仓4和目的产品收集仓5之间；中间仓内的物料可以返回到原料中进行再次分选。
下面以如图1和2所示的静电分选腔6为竖直设置为例，对本发明的填充填料摩擦板的摩擦电选分选器的工作过程进行详细描述。在工作时，微细粒矿物颗粒经给料装置1从分选器一端进入到静电分选腔6内的相邻的填料摩擦板2之间，如图5中a所示。
在竖直方向上：如图5所示，选用正弦波形式的填料摩擦板2时，物料在重力或气流带动下在平行放置的两块填料摩擦板2之间运动时，颗粒因惯性速度和重力的作用，在电场中与填料料摩擦板2上翻滚运动、摩擦荷电，直到在重力或风力的作用下离开电场进入目标产品收集仓4和非目的产品收集仓5，成为产品。
在水平方向上：如图6所示，由于填料摩擦板2的特殊结构设计，物料进入电场中平行放置的相邻的填料摩擦板2之间时与填料摩擦板2材料表面发生碰撞、摩擦荷电，由于颗粒表面功函数的差异，不同物质的颗粒带上不同的电荷，随即受到电场力的作用向而具有相反的方向的加速度而往相反的方向运动，直到再次碰到填料摩擦板2，如图6中b所示，而后颗粒因惯性速度和电场力作用，继续在填料料摩擦板2上翻滚运动、摩擦荷电，达到精选/扫选的效果，直到最终两种不同性质的物料到达两侧极板处，同时在重力或风力的作用下离开电场进入目标产品收集仓4和非目的产品收集仓5，成为两种不同的产品，从而实现不同组分物料的分离。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种填充填料摩擦板的摩擦电分选器，其特征在于：包括静电分选腔(6)，静电分选腔(6)为一个由绝缘材料制成的长方体形的四面腔体，静电分选腔(6)的沿其长轴方向的相对的两个侧面上各设置有一块金属电极板(3)，两块金属电极板(3)分别通过导线与高压直流电源或大地相连，能够在静电分选腔(6)内产生一个均匀的高压静电场；静电分选腔(6)内部安装有若干块填料摩擦板(2)，若干块填料摩擦板(2)平行于静电分选腔(6)的长轴方向，且彼此相互平行，且填料摩擦板(2)的平行面不与金属电极板(3)平行；静电分选腔(6)上沿其长轴方向的一端设置有产品收集仓。
2.根据权利要求1所述的填充填料摩擦板的摩擦电分选器，其特征在于：所述高压静电场的强度为0-30Kv/cm可调。
3.根据权利要求1所述的填充填料摩擦板的摩擦电分选器，其特征在于：所述静电分选腔(6)上沿其长轴方向，远离产品收集仓的一端设置有给料装置(1)。
4.根据权利要求1所述的填充填料摩擦板的摩擦电分选器，其特征在于：所述填料摩擦板(2)在与静电分选腔(6)长轴垂直的方向上的截面与金属电极板(3)所产生的高压静电场之间呈60～90°夹角。
5.根据权利要求1所述的填充填料摩擦板的摩擦电分选器，其特征在于：所述填料摩擦板(2)的材质为聚乙烯、聚碳乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚丙烯、有机玻璃、聚四氟乙烯、聚氯乙烯的一种。
6.根据权利要求1所述的填充填料摩擦板的摩擦电分选器，其特征在于：所述填料摩擦板(2)的纵向截面为直板、正弦波、方波、锯齿波的一种。
7.根据权利要求1、5、6任一所述的填充填料摩擦板的摩擦电分选器，其特征在于：相邻的填料摩擦板(2)之间的间距大于两倍最大待分选颗粒的直径。
8.根据权利要求1所述的填充填料摩擦板的摩擦电分选器，其特征在于：所述产品收集仓至少包括一个目标产品收集仓(4)和一个非目的产品收集仓(5)。
9.根据权利要求8所述的填充填料摩擦板的摩擦电分选器，其特征在于：所述目标产品收集仓(4)和目的产品收集仓(5)分别靠近两块金属电极板(3)。
10.根据权利要求8所述的填充填料摩擦板的摩擦电分选器，其特征在于：所述产品收集仓还包括中间仓，位于目标产品收集仓(4)和目的产品收集仓(5)之间。
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