CN108097455A - 超导磁选机并联分选腔及其实现均匀布水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超导磁选机并联分选腔及其实现均匀布水的方法，分选腔包含进水管、外套筒和设置在进水管和外套筒之间的分选腔；所述分选腔内均匀分布有若干个呈双数个数的并联的分选区，所述每个分选区内均设置有高梯度介质；在每两个分选区中间对应位置处，所述进水管上沿环形设有进水管水道；所述外套筒在环形上设有外套筒水道；所述所有分选区对应的进水管水道布水截面总面积、高梯度介质过水截面总面积和外套筒水道布水截面总面积，其中任意一个或多个的面积小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准。本发明布水均匀，可大大提高超导磁分离系统的处理精度和工业生产稳定性，保证超导磁选机的连续工业生产。

Description

超导磁选机并联分选腔及其实现均匀布水的方法
技术领域
本发明涉及一种矿浆磁选设备，尤其涉及一种超导磁选机并联分选腔及其实现均匀布水的方法。
背景技术
螺线管超导磁选机普遍采用往复式串罐分选结构，磁体是卧式放置的，磁体的轴线平行水平面，往复式串罐穿过磁体，分为两个工作区和三个哑元(磁平衡区)一个工作区在磁场内作业，同时另一个工作区在磁场外洗脱。这个结构是很多年前英国的专利，已经过期，奥图泰等国外超导磁选机厂家和江苏旌凯、山东华特等国内设备企业均采用这个分选结构。是目前公认的效率较高的分选形式。
螺线管超导磁体为卧式放置，磁体轴线平行水平面，磁体口径一般为200-1000mm，有效磁场区域沿轴线长度一般为600-1500mm。一般情况，用于高岭土等矿物除杂作业时，高梯度介质钢毛的滤深(矿浆流动方向的钢毛填充深度)不应超过100-300mm，滤深过长一方面对处理精度无明显益处，另一方面提高了冲洗的难度。上述往复式串罐分选结构一般均将单个工作区划分为4-12个并联分选腔。每个并联分选腔的滤深(矿浆流动方向的钢毛填充深度)一般为100-150mm，这样即将600-1500mm长度的工作区划分为4-12个并联腔。
通常的处理方式均是中心管给矿，外套筒出矿，在反冲环节，外套筒给水，中心管出尾矿。中心管进，外套筒出即为“正”，外套筒进，中心管出即为“反”。上述分选结构形式已较有较多应用。虽然每个并联腔的机械实现形式可以略有差别，但核心思想均为实现工作区的并联分腔。
上述并联串罐系统在工业运行过程中，一般选矿工艺包含以下几个环节：1)工作区位于磁场内给原矿，原矿经中心管布水至上述4-14个并联分选腔，分选腔中填充钢毛等高梯度介质；原矿中的铁、钛等磁性杂质被高梯度介质捕集，去除杂质的原矿变为精矿经外套筒汇集后流出工作区；2)在磁场外，已捕集磁性杂质的工作腔中通入清水，利用“正”“反”冲洗实现工作区的再生；3)运行一段时间后，在磁场外，向工作区泵入碳酸钠等清洗药剂，彻底清洗钢毛夹杂的杂质。为了提高磁场外冲洗水流量，进而提高冲洗水经过钢毛区的流速，系统设计过程中一般会注意降低管道的沿程水头损失，然而，对并联腔的均匀布水情况无论在文献及工业设备设计过程中均缺乏关注。上述三个主要的工艺环节均假设上述4-14个并联分选腔为均匀布水的，若不同并联腔布水不均，无论是给矿不均匀、还是冲洗及清洗药剂不均匀均会直接导致设备处理精度下降、夹杂严重、甚至堵塞。
无论是理论还是实际工业生产均表明，这种串罐并联结构较难实现均匀布水。
而布水不均匀可直接导致设备连续工业生产在短期内效率下降，导致精矿品质差，严重影响超导磁选机的连续工业生产。
发明内容
针对上述传统并联串罐系统布水不均的问题，本发明的目的提供一种改进的超导磁选机并联分选腔及其实现均匀布水的方法，进而可极大降低给矿、药剂清洗和场外冲洗环节并联串罐的布水不均匀性，提高选矿精度、避免堵塞。该超导磁选机并联分选腔的结构是基于利用水力学原理，经过大量的模拟计算和工业连续实验而得来的，可大大提高超导磁分离系统的处理精度和工业连续生产稳定性。
本发明是通过如下技术方案实现的：
超导磁选机并联分选腔，包含进水管、外套筒和设置在进水管和外套筒之间的分选腔；所述分选腔内均匀分布有若干个呈双数个数的并联的分选区，所述每个分选区内均设置有高梯度介质；在每两个分选区中间对应位置处，所述进水管上沿环形设有进水管水道；在每个分选区上与进水管水道所在侧相反的一侧对应位置上，所述外套筒在环形上设有外套筒水道，即有所述进水管水道与分选区的进浆口相通，所述外套筒水道与分选区出浆口相通，所述外套筒外形成有外套筒外回水流道，即从外套筒水道流出的水或浆体经外套筒外回水流道流出去；所述所有分选区对应的进水管水道布水截面总面积、高梯度介质过水截面总面积和外套筒水道布水截面总面积，其中任意一个或多个的面积小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准。
作为优选，所述分选腔均匀分成4-12个呈双数个数的并联的分选区。更优地，所述分选腔均匀分成10个并联的分选区。
作为优选，所述高梯度介质为钢毛。
作为优选，所述进水管水道和外套筒水道限流的实现方式是：沿着管道环形方向均匀打圆孔或打条形孔，所有孔的过流截面积之和小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准。
作为优选，高梯度介质过水截面限流的实现方式是：在高梯度介质边上添加一块或多块限流板，所有限流板上所有孔的过流截面积之和小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准，使高梯度介质过水截面总水阻大于系统中任何一点的水阻，同时保证使高梯度介质过水截面水阻均匀化。
作为优选，所述高梯度介质边缘设置有限流板，所述所有分选区对应的进水管水道布水截面总面积、限流板过水截面总面积和外套筒水道布水截面总面积，其中任意一个或多个的面积小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准。
上述超导磁选分离方法，同时或单独减小所有进水管布水截面总面积、高梯度介质过水截面总面积、外套筒布水截面总面积，使上述过水截面的水阻大于进水管截面或外套筒外回水流道截面上的水阻，以其中数值大者为准，即使上述过水截面的水阻成为系统不可忽略的水阻位点由此而产生压力迫使浆体均匀分布。即保证所有分选区上述三个截面，或其中一个截面的截面积等于或小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准。
本发明的有益效果是：
本发明的分离装置利用水力学原理，采用巧妙简洁的布水机械结构，通过过水截面积不同形成的压力迫使浆体均匀分布，可极大降低给矿、药剂清洗和场外冲洗环节并联串罐的布水不均匀性，有效提高选矿精度，避免堵塞，可大大提高超导磁分离系统的处理精度和工业生产稳定性，保证超导磁选机的连续工业生产。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。
图1为背景技术中螺旋管超导磁分选机并联串罐结构的布水结构下的流场压力分布图；
图2为图1条件下得到的不同分腔流量估算图；
图3为本发明实施例超导磁选机并联分选腔所在的超导磁选机工作区用串罐结构整体示意图；
图4为本发明实施例超导磁选机并联分选腔的结构示意图；
图5是图4条件下得到的不同分腔的流量估算图；
其中，1-进水管；2-外套筒；3-进水管水道；4-外套筒水道；5-钢毛。
具体实施方式
如图1所示为背景技术中螺旋管超导磁分选机并联串罐结构的布水结构下的流场压力分布图；图2所示为图1的分腔流量估算图。
如图3所示为本发明超导磁选机并联分选腔所在的超导磁选机工作区用串罐结构整体示意图。
如图4所示，超导磁选机并联分选腔，其特征在于，包含进水管1、外套筒2和设置在进水管1和外套筒2之间的分选腔；所述分选腔内均匀分布有4-12个并联的分选区，所述每个分选区内均设置有钢毛5，所述钢毛的边缘设置有限流板，在每两个分选区中间对应位置处，所述进水管1上沿环形设有进水管水道3，在每个分选区上进水管水道3所在侧相反的一侧对应位置上，所述外套筒2在环形上设有外套筒水道4，所述进水管水道3与分选腔进料口相通，所述外套筒水道4与分选腔出料口相通，所述外套筒外形成有外套筒外回水流道，所述所有分选区的进水管水道3布水截面总面积、限流板过水截面总面积和外套筒水道4布水截面总面积，其中任意一个或多个的面积小于进水管1截面积或外套筒2外回水流道截面积。如图5所示，为上述条件下得到的不同腔的流量估算图。
所述进水管水道和外套筒水道限流的实现方式是：沿着管道环形方向均匀打圆孔或打条形孔，所有孔的过流截面积之和小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准。
所有限流板上所有孔的过流截面积之和小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准，使高梯度介质过水截面总水阻大于系统中任何一点的水阻，同时保证使高梯度介质过水截面水阻均匀化。
上述超导磁选机并联分选腔实现均匀布水的方法，同时或单独减小所有进水管布水截面总面积、高梯度介质过水截面总面积、外套筒布水截面总面积，使上述过水截面的水阻大于进水管截面或外套筒外回水流道截面上的水阻，以其中数值大者为准，即使上述过水截面的水阻成为系统不可忽略的水阻位点由此而产生压力迫使浆体均匀分布。即保证所有分选区上述三个截面，或其中一个截面的截面积等于或小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准。
运行原理：上述并联串罐系统在工业运行过程中，选矿工艺包含以下几个环节：1)工作区位于磁场内给原矿，原矿经中心管布水至上述4-12个并联分选腔，分选腔中填充高梯度介质；原矿中的铁、钛等磁性杂质被高梯度介质捕集，去除杂质的原矿变为精矿经外套筒外回水流道汇集后流出工作区；2)在磁场外，已捕集磁性杂质的工作腔中通入清水，利用“正”“反”冲洗实现工作区的再生；3)运行一段时间后，在磁场外，向工作区泵入碳酸钠等清洗药剂，彻底清洗钢毛夹杂的杂质。同时或单独减小所有进水管布水截面总面积、高梯度介质过水截面总面积、外套筒布水截面总面积，使上述过水截面的水阻大于进水管截面或外套筒外回水流道截面上的水阻，以其中数值大者为准，即使上述过水截面的水阻成为系统不可忽略的水阻位点，即保证所有分选区上述三个截面，或其中一个截面的截面积等于或小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准，可使得因为压力的关系迫使水流均匀，最终实现布水均匀的目的。
实施例1
500mm口径，有效磁场区长度1200mm超导磁选机，分为10个分选腔，每个分选腔有效钢毛区长度100mm；进水管内管径150mm，截面积为17662.5mm2，外套筒外回水流道间隔30mm，折算截面积约为20000mm2。若不经流场优化，10个腔的给矿流场压力分布如图1所示，10个腔的给矿流量估算如图2所示。利用本专利提供的技术方案，大幅减小外套筒水道布水截面积至小于3000mm2，5组外套筒水道布水截面积总和小于15000mm2,此时10个腔的流量估算如图5所示。同时，经工程实践表明，上述改造极大改善了10个分选腔的给矿均匀性。
实施例2
500mm口径，有效磁场区长度1200mm超导磁选机，分为10个分选腔，每个分选腔有效钢毛区长度100mm；进水管内管径150mm，截面积为17662.5mm2，外套筒外回水流道间隔30mm，折算截面积约为20000mm2。若不经流场优化，10个腔的给矿流场压力分布如图1所示，10个腔的给矿流量估算如图2所示。利用本专利提供的技术方案，在10个腔的钢毛横截面上添加阻流板，阻流板上打直径5mm过水小孔，所有过水小孔总的过水截面积为1500mm2，10个并联腔阻流板总的过水截面积为15000mm2。经工程实践表明，上述改造极大改善了10个分选腔的给矿均匀性。。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.超导磁选机并联分选腔,其特征在于，包含进水管、外套筒和设置在进水管和外套筒之间的分选腔；所述分选腔内均匀分布有若干个呈双数个数的并联的分选区，所述每个分选区内均设置有高梯度介质；在每两个分选区中间对应位置处，所述进水管上沿环形设有进水管水道；在每个分选区上与进水管水道所在侧相反的一侧对应位置上，所述外套筒在环形上设有外套筒水道，所述外套筒外形成有外套筒外回水流道；所述所有分选区对应的进水管水道布水截面总面积、高梯度介质过水截面总面积和外套筒水道布水截面总面积，其中任意一个或多个的面积小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准。
2.根据权利要求1所述的超导磁选机并联分选腔，其特征在于，所述分选腔内均匀分布有4-12个呈双数个数的并联的分选区。
3.根据权利要求1所述的超导磁选机并联分选腔，其特征在于，所述高梯度介质为钢毛。
4.根据权利要求1所述的超导磁选机并联分选腔，其特征在于，所述进水管水道和外套筒水道限流的实现方式是：沿着管道环形方向均匀打圆孔或打条形孔，所有孔的过流截面积之和小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准。
5.根据权利要求1所述的超导磁选机并联分选腔，其特征在于，高梯度介质过水截面限流的实现方式是：在高梯度介质边上添加一块或多块限流板，所有限流板上所有孔的过流截面积之和小于进水管截面积或外套筒外回水流道截面积，以其中数值小者为准，使高梯度介质过水截面总水阻大于系统中任何一点的水阻，同时保证高梯度介质过水截面水阻均匀化。
6.根据权利要求1所述的超导磁选机并联分选腔实现均匀布水的方法，其特征在于，同时或单独减小所有进水管布水截面总面积、高梯度介质过水截面总面积、外套筒布水截面总面积，使上述过水截面的水阻大于进水管截面或外套筒外回水流道截面上的水阻，以其中数值大者为准。
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