CN108325763A - 旋流分级柱及应用其对矿浆粗细颗粒分级的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旋流分级柱及应用其对矿浆粗细颗粒分级的方法，本发明的旋流分级柱包括机架，固定于机架上的底座，在底座上固定有水平状的支撑条，底座下连接细颗粒出口管道，细颗粒出口管道上安装有大阀门；在底座的上安装有筒状柱体，筒状柱体中布有同轴心线的筒状筛网，筒状筛网固定在网架上，网架的底部固定于支撑条上，在支撑条的中间部位的下方连接粗颗粒出口管道，粗颗粒出口管道上安装有小阀门；在筒状柱体的顶端配有上盖，上盖上布置有给矿管和进水管，上盖的中心设置有一通孔；在筒状筛网同轴心线上布置有一转轴，转轴的下部安装有叶片轴套，叶片轴套上布置有叶片，转轴由电机驱动，电机安装在机架上。本发明分级精度好、分级效率高。
Description
技术领域
本发明涉及选矿工艺中矿浆的粗细颗粒分级技术，具体是一种旋流分级柱及应用其对矿浆粗细颗粒分级的方法，特别适用于有色金属矿山选矿厂分级作业。
背景技术
分级装备广泛应用于矿石物料、煤炭、粮食及其他粒状物或粉状物的粗细颗粒分离。有色金属是国民经济发展的重要基础原材料，现代高新技术产业发展的关键支撑材料，广泛应用于电力、交通、建筑、机械、电子信息、航空航天、国防军工等领域。有色金属选矿工艺中通常利用分级装备与磨矿装备配合形成闭路循环磨矿-分级工艺，分级的作用在于将粗颗粒分离出来返回球磨机进行再磨，细颗粒进入选别系统得到分选。其中，常见分级精度不准、分级效率不高而导致循环负荷增大，造成粗粒欠磨，细粒过磨等问题。磨矿成本通常占据选矿厂成本的30％～40％，由于普遍存在的分级装备的分级精度不高，分级效率低，在闭路磨矿中，导致循环的返砂中细颗粒增加，进而导致磨矿负荷增加，同时细颗粒物料再次进入磨机被迫过度解离，以致部分细颗粒泥化，难选而跑尾，不利于选别作业，最终降低了有用矿物的回收率。
因此，分级是一道重要的选矿工序，关键在于提高其作业的分级精度和分级效率。实践证明，提高分级精度，可减少入选颗粒的粗粒级含量，控制选别系统的最大可选粒度，优化颗粒级配；提高分级效率有利于减少返砂夹细，降低返砂量(循环负荷)，进而提高磨机处理量，降低磨矿成本和渣浆泵能耗等。分级过程的精度和效率是否可靠，直接影响最终选矿产品的品位与回收率。
按-0.074mm颗粒计算，常规的水力旋流器和螺旋分级机的分级量效率一般小于75％和50％。在有色金属选矿工艺中，常见以下几种分级装备，1)筛网分级。原理是按粒度精确分级，如德瑞克高频振动筛、等厚筛、固定筛、直线振动筛、分级筛等，其特点是：分级精度高、筛网易堵孔、磨损严重、占地面积大、处理量小等。2)水力分级。原理是按沉降速度模糊分级，如螺旋分级机、水力分级机等，特点是：结构简单，运行成本低，适应能力强，占地面积大，分级精度低、分级效率低等。3)离心分级。原理是按径向速度差模糊分级，如krebsgmax旋流器、海王旋流器等，特点是：占地面积小，处理量大，分级效率较高，分级精度较低、能耗高，沉砂嘴易堵塞，使用条件严格，成本高等。4)筛分与水力分级结合。原理是粒度分级与沉降(离心)速度差分级结合，如三产品旋流分级筛、立式圆筒筛、螺旋管筛分机等，特点是：分级精度高、分级效率高，处理量不高、能耗较高，使用条件严格等。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋流分级柱及应用其对矿浆粗细颗粒分级的方法，以提高矿浆粗细颗粒的分级精度和分级效率。
本发明的技术方案：
一种旋流分级柱，包括机架，固定于机架上的圆环底座，在圆环底座的内圆处固定有水平状的支撑条，圆环底座的内圆下方连接细颗粒出口管道，细颗粒出口管道上安装有大阀门；在圆环底座的上部安装有筒状柱体，筒状柱体中布置有同轴心线的筒状筛网，筒状筛网固定在网架上，网架的底部固定于支撑条上，在支撑条的中间部位的下方连接粗颗粒出口管道，粗颗粒出口管道上安装有小阀门；在筒状柱体的顶端配有上盖，上盖上布置有给矿管和进水管，上盖的中心设置有一通孔；在筒状筛网同轴心线上布置有一转轴，转轴的下部安装有叶片轴套，叶片轴套上布置有叶片。
所述的转轴包括上轴和下轴，上轴和下轴通过法兰盘连接在一起，转轴由电机驱动，电机安装在机架上。
所述的圆环底座的上端面设置有一环状定位凸台，筒状柱体的底部设置有一圆环块，圆环块内边缘设置与定位凸台配合的环状直角卡槽，定位凸台与直角卡槽之间布置有一环状密封垫；筒状柱体的圆环块通过紧固件与圆环底座连接。
所述的机架为靠背椅结构，圆环底座依靠外边缘设置的六个均匀分布的方形耳挂通过紧固件固定于机架的坐位，转轴的上部穿过上盖的中心通孔后依靠轴承和轴承座通过紧固件安装于机架的靠背位。
所述的网架包括环状块、铅垂状钢条、环状钢条、定位销，网架的上部固定的环状块的外圆紧贴筒状柱体的内壁，环状块的内圆上均匀地布置有六根铅垂状钢条，铅垂状钢条的底端连接有定位销，定位销插入支撑条上的销孔，在六根铅垂状钢条的底部固定有一水平环状钢条，筒状筛网通过紧固件固定于六根铅垂状钢条的内侧。
所述的筒状筛网的孔径为0.10～0.45mm。
所述支撑条由在同一水平面上并由中心向外均匀发散的六根支撑横条组成，横条的发散端与底座的内圆处焊接连成一体；销孔布置在六根支撑横条的中间部位与粗颗粒出口管道入口边缘的连接处。
所述的叶片为平板型，沿长度方向包括三段结构，靠近根部为梯形段，尖部为半圆弧，中部为弧形段。
叶片的安装关系：叶片尖部相对于叶片根部向下倾斜8～12°同时整个叶片沿旋转方向向前倾斜8～12°，叶片尖部与筒状筛网的水平间距为3～5cm。
所述的叶片轴套的同一圆周层上均匀布置三支叶片，沿叶片轴套的轴向共布置10～15层叶片，各叶片的安装方位和角度是一致的，各层叶片的间距为3～5cm。
圆环底座、支撑条、筒状柱体、筒状筛网、网架、上盖、转轴、叶片轴套、环状密封垫的轴心线重合。
应用旋流分级柱对矿浆粗细颗粒分级的方法，包括以下步骤：
A步骤，加水调至进出平衡状态：通过进水管将水加入到筒状筛网的内侧，使旋流分级柱内水位低于筒状筛网顶端5～10cm，将大阀门和小阀门调至打开状态，使得进水与出水平衡，始终保持水位低于筒状筛网顶端5～10cm；
B步骤，运行装备：将电源开关调至“ON”状态，旋转电机变频器按钮，将转轴转速调至800r/min～1000r/min；
C步骤，加入矿浆，运行分级作业：将质量浓度15％～35％的矿浆，通过给矿管加入到筒状筛网的内侧，使矿浆加入的流量等于进水管的入水流量，同时关闭进水管，保持液面平衡；矿浆中的粗细颗粒在高速旋转的叶片作用下得到分级；细颗粒矿浆穿过筒状筛网网孔并从细颗粒出口管道排出，粗颗粒矿浆从粗颗粒出口管道排出，分别用粗细颗粒收集器收集矿浆；
D步骤，停止装备运行：停止给矿管加入矿浆，从进水管补加水，保持液面平衡，直到旋流分级柱内为清水为止，关闭进水管，等待出水流尽为止；再旋转电机变频器按钮，将转轴的旋转速度调至0，将电源开关调至“OFF”状态，将大阀门和小阀门调至关闭状态；
E步骤，分级效率的测定：将粗颗粒矿浆和细颗粒矿浆分别取样，经过滤、烘干、称重、缩分、干矿取样、筛网检查分级、筛上筛下颗粒称重环节，套用分级的量效率和质效率公式计算不同粒级的分级效率，得到分级指标。
本发明的旋流分级柱相对于水力分级设备和离心分级设备而言，具有分级精度高、分级效率高等特点；相对于筛网分级设备而言，具有占地面积小、能耗小、分级效率高的特点；整机具有容易制造、容易组装、处理量大、不易堵孔、操作方便等特点。
附图说明
图1是本发明的旋流分级柱的结构示意图。
图2为图1中A的放大图。
图3为本发明旋流分级柱的圆环底座、支撑条的结构示意图。
图4为本发明旋流分级柱的网架的结构示意图。
图5为本发明的实施例中旋流分级柱的叶片结构示意图。
图6为本发明的旋流分级柱的叶片与叶片轴套的布置关系图。
图中：1圆环底座，2支撑条，3细颗粒出口管道，4大阀门，5筒状柱体，6筒状筛网，7网架，8粗颗粒出口管道，9小阀门，10上盖，11给矿管，12进水管，13叶片轴套，14叶片，15上轴，16下轴，17法兰盘，18电机，19轴承，20轴承座，21定位凸台，22直角卡槽，23环状密封垫，24圆环底座的方形耳挂，25环状块，26铅垂状钢条(横截面为方形)，27环状钢条(横截面为方形)，28定位销，29销孔，30叶片根部梯形段，31叶片中部弧形段，32叶片尖部半圆弧，33通过转轴中心的水平线，34叶片对称轴线，35与叶片根部平行且与轴套外圆相切线，36轴套外圆相切的水平线，37圆环块，图中箭头为旋转方向。
具体实施方式
如图1所示，一种旋流分级柱，包括机架，固定于机架上的圆环底座1，在圆环底座1的内圆处固定有水平状的支撑条2，圆环底座1的内圆下方连接细颗粒出口管道3，细颗粒出口管道3上安装有大阀门4；在圆环底座1的上部安装有筒状柱体5，筒状柱体5中布置有同轴心线的筒状筛网6，筒状筛网6固定在网架7上，网架7的底部固定于支撑条2上，在支撑条2的中间部位的下方连接粗颗粒出口管道8，粗颗粒出口管道8上安装有小阀门9；在筒状柱体5的顶端配有上盖10，上盖10上布置有给矿管11和进水管12，上盖10的中心设置有一通孔；在筒状筛网6同轴心线上布置有一转轴，转轴的下部安装有叶片轴套13，叶片轴套13上布置有叶片14。
转轴包括上轴15和下轴16，上轴15和下轴16通过法兰盘17连接在一起，转轴由电机18驱动。
如图2所示，圆环底座1的上端面设置有一环状定位凸台21，筒状柱体5的底部设置有一圆环块37，环状块37内边缘设置与定位凸台21配合的环状直角卡槽22，定位凸台21与直角卡槽22之间布置有一环状密封垫23。筒状柱体5的圆环块37通过紧固件螺栓与圆环底座1连接。
机架为靠背椅状，圆环底座1依靠外边缘设置的六个均匀分布的方形耳挂24通过紧固件螺栓固定于机架的坐位，转轴的上部穿过上盖的中心通孔后依靠轴承19和轴承座20通过紧固件螺栓安装于机架的靠背位。
如图4所示，网架7包括环状块25、铅垂状钢条26、环状钢条27、定位销28组成，网架7的上部固定有环状块25，环状块25的外圆紧贴筒状柱体5的内壁，环状块25的内圆上均匀地布置有六根铅垂状钢条26，铅垂状钢条26的底端连接有定位销28，定位销插入支撑条2上的销孔29，在六根铅垂状钢条26的底部固定有一水平环状钢条27，筒状筛网6通过螺栓固定于六根铅垂状钢条26的内侧。
筒状筛网6是用泰勒标准筛面围成柱形制成，筛孔直径为0.351mm；
支撑条2由在同一水平面上并由中心向外均匀发散的六根支撑横条组成，横条的发散端与底座1的内圆处焊接连成一体；销孔29布置在六根支撑横条的中间部位与粗颗粒出口管道8入口边缘的连接处。
如图5所示，叶片14的具体结构为：叶片14为平板型，厚度为2mm；沿长度方向包括三段结构，靠近根部为梯形段30，尖部为半圆弧32，中部为弧形段31。根部梯形段30的顶边长15.0mm，底边长18.4mm，高47.0mm；尖部半圆弧32的半径为4mm；中部弧形段31由对称的半径为130mm的两个弧段组成，高度为25.0mm；叶片尖部与筒状筛网6的水平距离为4cm。
如图6所示，叶片14的安装关系为：叶片尖部相对于叶片根部向下倾斜10°同时整个叶片沿旋转方向向前倾斜10°，即通过转轴中心的水平线33与叶片对称轴线34在铅垂面上共面且夹角(β角)为10°，与叶片根部平行且与轴套外圆相切线35和轴套外圆相切的水平线36在铅垂面上共面且夹角(α角)为10°。
叶片轴套13的同一圆周层上均匀布置三支叶片，沿叶片轴套13的轴向共布置12层叶片，各叶片的安装方位和角度是一致的，各层叶片的间距为4cm。叶片轴套13与转轴的下部由穿透两者的紧固件螺栓固定。
电机18外接变频器与开关，变频器用于调控转轴的旋转速度，电机18安装在机架上。
圆环底座1、支撑条2、筒状柱体5、筒状筛网6、网架7、上盖10、转轴(含上轴15和下轴16)、叶片轴套13、环状密封垫23的轴心线重合。
应用旋流分级柱对矿浆粗细颗粒分级的方法，包括以下步骤：
A步骤，加水调至进出平衡状态：通过进水12管将水加入到筒状筛网6的内侧，使旋流分级柱内水位低于筒状筛网6顶端5～10cm，将大阀门4和小阀门9调至打开状态，使得进水与出水平衡，始终保持水位低于筒状筛网顶端5～10cm；
B步骤，运行装备：将电源开关调至“ON”状态，旋转电机变频器按钮，将转轴转速调至800r/min～1000r/min；
C步骤，加入矿浆，运行分级作业：将质量浓度15％～35％的矿浆，通过给矿管11加入到筒状筛网的内侧，使矿浆加入的流量等于进水管的入水流量，同时关闭进水管12，保持液面平衡；矿浆中的粗细颗粒在高速旋转的叶片14作用下得到分级；细颗粒矿浆穿过筒状筛网6网孔并从细颗粒出口管道3排出，粗颗粒矿浆从粗颗粒出口管道8排出，分别用粗细颗粒收集器收集矿浆；
D步骤，停止装备运行：停止给矿管11加入矿浆，从进水管12补加水，保持液面平衡，直到旋流分级柱内为清水为止，关闭进水管12，等待出水流尽为止；再旋转电机变频器按钮，将转轴的旋转速度调至0，将电源开关调至“OFF”状态，将大阀门4和小阀门9调至关闭状态；
E步骤，分级效率的测定：将粗颗粒矿浆和细颗粒矿浆分别取样，经过滤、烘干、称重、缩分、干矿取样、筛网检查分级、筛上筛下颗粒称重环节，套用分级的量效率和质效率公式计算不同粒级的分级效率，得到分级指标。
实施例1：
采用本发明装置和方法分级江西省某大型国有企业铜矿山选矿厂水力旋流器的溢流产品(本实施例的原矿)。原矿组成的有用矿物以黄铜矿、黄铁矿为主，脉石矿物以石英、方解石磁铁矿、赤铁矿为主。原矿密度为3.25g/cm3，原矿粒度组成见表1。
表1：
| 粒级/mm | 产率/％ | 筛下累计产率/％ |
| -0.833+0.351 | 10.98 | 100.00 |
| -0.351+0.147 | 13.04 | 89.02 |
| -0.147+0.074 | 17.70 | 75.98 |
| -0.074 | 58.28 | 58.28 |
| 总计 | 100.00 |
采用本发明装置，分级的操作步骤如下：
按A步骤：保持水位液面低于筒状筛网上部端10cm，并保持进出水平衡；
按B步骤：将中心轴转速调至800r/min；
按C步骤：由给矿管加入矿浆(质量浓度为20％，加入速度以干矿计量为2kg/min)，颗粒经分级后分别用粗细颗粒收集器收集矿浆，矿浆持续加入时间为30min；
按D步骤：停止矿浆加入，由进水管补加水保持液面平衡，运行一段时间后，再关闭进水管，等待出水流尽，将中心轴速度调至0，将开关调至“OFF”；
按E步骤：分别按程序取样、制样，计算量效率和质效率指标。
实施例1的计算结果见表2。
表2：
根据表2，粒级为-0.351mm颗粒的分级量效率和分级质效率指标达到95.12％和95.12％，粒级为-0.147mm颗粒的分级量效率和分级质效率指标达到97.08％和52.21％，粒级为-0.074mm颗粒的分级量效率和分级质效率指标达到98.16％和34.69％。指标效果良好。
实施例2：
本实施例的原矿同实施例1。
采用本发明装置，分级的操作步骤如下：
A步骤同实施例1；
按B步骤：将中心轴转速调至1000r/min；
按C步骤：由给矿管加入矿浆(质量浓度为35％，加入速度以干矿计量为4kg/min)，矿浆持续加入时间为30min；
D步骤和E步骤同实施例1。
实施例2的计算结果见表3。
表3：
| 粒级/mm | 原矿产率/％ | 细颗粒产品/％ | 粗颗粒产品/％ | Ε质效率/％ | Ε量效率/％ |
| -0.351 | 89.02 | 100.00 | 50.42 | 87.45 | 87.45 |
| -0.147 | 75.98 | 85.69 | 38.65 | 42.22 | 89.50 |
| -0.074 | 58.28 | 68.95 | 19.25 | 34.46 | 92.91 |
根据表3，粒级为-0.351mm颗粒的分级量效率和分级质效率指标达到87.45％和87.45％，粒级为-0.147mm颗粒的分级量效率和分级质效率指标达到89.50％和42.22％，粒级为-0.074mm颗粒的分级量效率和分级质效率指标达到92.91％和34.46％。指标效果良好。
上述试验仅为本发明的实施例，并非依次限制本发明的保护范围，故：凡是依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种旋流分级柱，其特征是：包括机架，固定于机架上的圆环底座，在圆环底座的内圆处固定有水平状的支撑条，圆环底座的内圆下方连接细颗粒出口管道，细颗粒出口管道上安装有大阀门；在圆环底座的上部安装有筒状柱体，筒状柱体中布置有同轴心线的筒状筛网，筒状筛网固定在网架上，网架的底部固定于支撑条上，在支撑条的中间部位的下方连接粗颗粒出口管道，粗颗粒出口管道上安装有小阀门；在筒状柱体的顶端配有上盖，上盖上布置有给矿管和进水管，上盖的中心设置有一通孔；在筒状筛网同轴心线上布置有一转轴，转轴的下部安装有叶片轴套，叶片轴套上布置有叶片。
2.根据权利要求1所述的一种旋流分级柱，其特征是：所述的转轴包括上轴和下轴，上轴和下轴通过法兰盘连接在一起，转轴由电机驱动，电机安装在机架上。
3.根据权利要求1所述的一种旋流分级柱，其特征是：所述的圆环底座的上端面设置有一环状定位凸台，筒状柱体的底部设置有一圆环块，圆环块内边缘设置与定位凸台配合的环状直角卡槽，定位凸台与直角卡槽之间布置有一环状密封垫；筒状柱体的圆环块通过紧固件与圆环底座连接。
4.根据权利要求1所述的一种旋流分级柱，其特征是：所述的机架为靠背椅结构，圆环底座依靠外边缘设置的六个均匀分布的方形耳挂通过紧固件固定于机架的坐位，转轴的上部穿过上盖的中心通孔后依靠轴承和轴承座通过紧固件安装于机架的靠背位。
5.根据权利要求1所述的一种旋流分级柱，其特征是：所述的网架包括环状块、铅垂状钢条、环状钢条、定位销，网架的上部固定的环状块的外圆紧贴筒状柱体的内壁，环状块的内圆上均匀地布置有六根铅垂状钢条，铅垂状钢条的底端连接有定位销，定位销插入支撑条上的销孔，在六根铅垂状钢条的底部固定有一水平环状钢条，筒状筛网通过紧固件固定于六根铅垂状钢条的内侧。
6.根据权利要求1所述的一种旋流分级柱，其特征是：所述支撑条由在同一水平面上并由中心向外均匀发散的六根支撑横条组成，横条的发散端与底座的内圆处焊接连成一体；销孔布置在六根支撑横条的中间部位与粗颗粒出口管道入口边缘的连接处。
7.根据权利要求1所述的一种旋流分级柱，其特征是：所述的叶片为平板型，沿长度方向包括三段结构，靠近根部为梯形段，尖部为半圆弧，中部为弧形段。
8.根据权利要求1所述的一种旋流分级柱，其特征是：叶片的安装关系：叶片尖部相对于叶片根部向下倾斜8～12°同时整个叶片沿旋转方向向前倾斜8～12°，叶片尖部与筒状筛网的水平间距为3～5cm。
9.根据权利要求1所述的一种旋流分级柱，其特征是：所述的叶片轴套的同一圆周层上均匀布置三支叶片，沿叶片轴套的轴向共布置10～15层叶片，各叶片的安装方位和角度是一致的，各层叶片的间距为3～5cm。
10.应用权利要求1所述的旋流分级柱对矿浆粗细颗粒分级的方法，包括以下步骤：
A步骤，加水调至进出平衡状态：通过进水管将水加入到筒状筛网的内侧，使旋流分级柱内水位低于筒状筛网顶端5～10cm，将大阀门和小阀门调至打开状态，使得进水与出水平衡，始终保持水位低于筒状筛网顶端5～10cm；
B步骤，运行装备：将电源开关调至“ON”状态，旋转电机变频器按钮，将转轴转速调至800r/min～1000r/min；
C步骤，加入矿浆，运行分级作业：将质量浓度15％～35％的矿浆，通过给矿管加入到筒状筛网的内侧，使矿浆加入的流量等于进水管的入水流量，同时关闭进水管，保持液面平衡；矿浆中的粗细颗粒在高速旋转的叶片作用下得到分级；细颗粒矿浆穿过筒状筛网网孔并从细颗粒出口管道排出，粗颗粒矿浆从粗颗粒出口管道排出，分别用粗细颗粒收集器收集矿浆；
D步骤，停止装备运行：停止给矿管加入矿浆，从进水管补加水，保持液面平衡，直到旋流分级柱内为清水为止，关闭进水管，等待出水流尽为止；再旋转电机变频器按钮，将转轴的旋转速度调至0，将电源开关调至“OFF”状态，将大阀门和小阀门调至关闭状态；
E步骤，分级效率的测定：将粗颗粒矿浆和细颗粒矿浆分别取样，经过滤、烘干、称重、缩分、干矿取样、筛网检查分级、筛上筛下颗粒称重环节，套用分级的量效率和质效率公式计算不同粒级的分级效率，得到分级指标。
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