CN108940599A - 一种颗粒静电分选系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化摩擦荷电的颗粒静电分选系统，属于静电分选技术领域，解决了现有技术中摩擦电选机的分选效率较差、有价组分回收率低以及分选电场单一、灵活性差的问题。上述颗粒静电分选系统包括给料机、荷电单元、高压静电分离单元、集料槽、脉冲供风单元和布风单元；给料机、荷电单元、高压静电分离单元和收集单元依次连接，脉冲供风单元通过布风单元从荷电单元的侧壁将脉冲气流给入荷电单元的内部。上述颗粒静电分选系统可用于颗粒的静电分选。

Description

一种颗粒静电分选系统

技术领域

本发明涉及一种静电分选技术，具体涉及一种强化摩擦荷电的颗粒静电分选系统。

背景技术

摩擦电选是一种基于物料颗粒摩擦荷电特性差异的微细粒级矿物的干法分选方法，利用两种矿粒互相接触、碰撞和摩擦，或使之与某种材料做成的给矿槽摩擦，产生大小不同且符号相反的电荷，然后给入到高压电场中，由于矿粒带电大小和符号不同，产生的运动轨迹也明显不同，从而使两种矿物分离。

现有技术中，摩擦电选机存在颗粒荷电量小、荷电状态不稳定且极易消散和反转、微细颗粒团聚现象严重等问题，导致分选效率较差，有价组分回收率较低。

此外，现有摩擦电选系统中，多数仅设置一组高压电源，用于控制极板电压，不能根据微细矿物实际分选过程的进行及时调整电压，因此存在灵活性较差的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种强化摩擦荷电的颗粒静电分选系统，解决了现有技术中摩擦电选机的分选效率较差、有价组分回收率低以及分选电场单一、灵活性差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种颗粒静电分选系统，包括给料机、荷电单元、高压静电分离单元、集料槽、脉冲供风单元和布风单元；给料机、荷电单元、高压静电分离单元和收集单元依次连接，脉冲供风单元通过布风单元从荷电单元的侧壁将脉冲气流给入荷电单元的内部。

进一步地，荷电单元包括摩擦介质、联接口、物料输送管和管道。管道的进料口与给料机的出料口连接，管道的出料口通过联接口与物料输送管连接，摩擦介质位于管道内。

进一步地，物料输送管沿径向的横截面积大于管道与联接口连接处的截面面积。

进一步地，管道倾斜放置。

进一步地，管道与竖直方向的夹角为15°～75°。

进一步地，高压静电分离单元包括多组分选极板以及用于为分选极板供电的高压电源；沿逐渐远离荷电单元的出料口的方向，分选极板内的电场强度逐渐增大。

进一步地，高压电源的数量为一个，分选极板包括正极板和负极板，正极板与负极板相对于高压静电分离单元的轴线对称布置；依次串联的多个正极板与一个高压电源连接，依次串联的多个负极板与一个高压电源连接；沿逐渐远离荷电单元的出料口的方向，多个正极板与竖直方向的夹角逐渐增大。

进一步地，高压电源的数量为多个，分选极板与高压电源一一对应，沿逐渐远离荷电单元的出料口的方向，高压电源的供电电压逐渐增大。

进一步地，脉冲供风单元包括风机、风包、流量计、蝶阀、变频器和电机；风机、风包、流量计和蝶阀依次连接，通过蝶阀的气体给入布风单元；电机通过变频器驱动蝶阀周期性旋转，使得气流通过蝶阀后变成脉冲气流。

进一步地，布风单元包括预先布风室和介质布风层，气体经脉冲供风单元处理后依次通过预先布风室和介质布风层与荷电单元的内部连通。所述预先布风室和介质布风层，介质布风层与荷电单元之间均设有钛合金微孔挡板。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

a)本发明提供的颗粒静电分选系统中设有脉冲供风，使得进入荷电单元的荷电区内的气流为脉冲气流，微细混合颗粒在脉冲气流的作用下，在荷电区内做无规则的上下往复运动，增加微细混合颗粒的扰动，使其与摩擦介质不断发生碰撞和摩擦作用，从而强化了微细混合颗粒与摩擦介质的接触面积，同时可以延长微细混合颗粒在荷电区内的停留时间，从而有利于微细混合颗粒在荷电区的充分荷电。

b)本发明提供的颗粒静电分选系统中还设有布风单元，脉冲供风单元提供的脉冲气流通过布风单元能够变得较为均匀稳定，均匀稳定的脉冲气流给入荷电区内，可以避免气流强烈扰动对微细混合颗粒运动的不利影响。

c)本发明提供的颗粒静电分选系统中，多个正极板的倾斜角度逐渐增大。这样，倾斜角度较小的分选极板内部的电场强度大，可以用于强化精矿和尾矿颗粒的分离；倾斜角度较大的分选极板内部的电场强度小，使荷电量差异在一定范围的颗粒能够进入相同的集料槽，并尽可能地将荷电量小或几乎不荷电的颗粒收集到中间的集料槽。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一提供的颗粒静电分选系统的结构示意图。

附图标记：

1-给料机；2-出料口；3-管道；4-摩擦介质；5-介质布风层；6-预先布风室；7-联接口；8-物料输送管；9-第一分选正极板；10-第二分选正极板；11-第三分选正极板；12-集料槽；13-蝶阀；14-电机；15-变频器；16-流量计；17-第一分选负极板；18-第二分选负极板；19-第三分选负极板；20-高压电源；21-风包；22-风机。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

实施例一

本实施例提供了一种颗粒静电分选系统，包括给料机1(例如，螺旋给料机)、荷电单元、高压静电分离单元、集料槽12、脉冲供风单元和布风单元。其中，给料机1、荷电单元、高压静电分离单元和收集单元依次连接，脉冲供风单元通过布风单元从荷电单元的侧壁将脉冲气流给入荷电单元的内部。

实施时，微细混合颗粒通过给料机1送入荷电单元，通过给料机1可以控制给料速度，使物料均匀给入；微细颗粒在自身重力作用下沿管道3壁面运动，脉冲供风单元通过布风单元从荷电单元的侧壁将脉冲气流给入荷电单元的内部，脉冲气流与荷电单元内部的微细混合颗粒相互作用，使得微细混合颗粒在荷电单元中做上下往复运动；在运动过程中，微细混合颗粒与荷电单元内的摩擦介质4发生碰撞和摩擦，使得具有不同介电性质的颗粒会带上正负相反的电荷，当脉冲气流的气速降低时，充分荷电的微细混合颗粒在自身重力和气体浮力共同作用下向下运动，进入高压静电分离单元。在高压静电分离单元的静电场作用下，荷正电的微细颗粒向负极一侧运动，荷负电的微细颗粒向正极一侧运动，从而落入不同的集料槽12，完成微细混合颗粒的分选。

与现有技术相比，本实施例提供的颗粒静电分选系统中设有脉冲供风，使得进入荷电单元的荷电区内的气流为脉冲气流，微细混合颗粒在脉冲气流的作用下，在荷电区内做无规则的上下往复运动，增加微细混合颗粒的扰动，使其与摩擦介质4不断发生碰撞和摩擦作用，从而强化了微细混合颗粒与摩擦介质4的接触面积，同时可以延长微细混合颗粒在荷电区内的停留时间，从而有利于微细混合颗粒在荷电区的充分荷电。

此外，上述颗粒静电分选系统中还设有布风单元，脉冲供风单元提供的脉冲气流通过布风单元能够变得较为均匀稳定，均匀稳定的脉冲气流给入荷电区内，可以避免气流扰动对微细混合颗粒运动的不利影响。

为了进一步强化微细颗粒摩擦荷电，增强颗粒在荷电单元内的往复运动，脉冲气流的频率可以控制在5Hz以下的范围内。

具体来说，上述荷电单元包括摩擦介质4、联接口7、物料输送管8和管道3，管道3的进料口与给料机1的出料口2连接，管道3的出料口通过联接口7与物料输送管8连接，摩擦介质4位于管道3内。其中，管道3可以为长方体绝缘管，物料输送管8可以为长方体管道。

为了降低荷电后的颗粒向下运动的阻力，物料输送管8沿径向的横截面积大于管道3与联接口7连接处的截面面积。这样，颗粒从空间相对较小的管道3进入空间相对较大的物料输送管8，颗粒之间的距离相对增大，从而能够降低荷电后的颗粒向下运动的阻力，减少颗粒之间的相互作用，使得颗粒能够在静电场的作用下实现高效分选。

为了能够自由地将微细混合颗粒输送至物料输送管8，可以将管道3倾斜放置，也就是说，管道3与竖直方向的夹角需要大于0°且小于90°，这样，微细混合颗粒在管道3内与摩擦介质4充分摩擦荷电后，可以在合适的脉冲气流和自身重力共同作用下自由地向物料输送管8运动，而无需添加额外的输送设备。

考虑到管道3的倾斜角度过大，会导致微细混合颗粒在荷电区内的停留时间过短，因此，上述管道3与竖直方向的夹角可以控制在15°～75°之间。这样，不仅能够使其在合适的脉冲气流和自身重力共同作用下自由地向物料输送管8运动，还可以保证细微混合颗粒能够与摩擦介质4充分摩擦荷电。

为了进一步保证微细混合颗粒在荷电内的停留时间足够长，上述管道3与竖直方向的夹角可以控制在30°～60°之间。

对于高压静电分离单元的结构，具体来说，其可以包括多组分选极板、位于分选极板内侧的绝缘挡料板以及用于为分选极板供电的高压电源20，绝缘挡料板与集料槽12构成密封的墙体，沿逐渐远离荷电单元的出料口的方向，分选极板内的电场强度逐渐增大，从而在高压静电分离单元内部产生不同梯度的电场强度，电场强度较小的分选极板(即靠近荷电单元出料口的分选极板)可以用于强化精矿和尾矿颗粒的分离，电场强度较大的分选极板(即远离荷电单元出料口的分选极板)可以用于尽可能地将荷电量小或几乎不荷电的颗粒收集到中间的集料槽12。通过上述结构的高压静电分离单元能够实现带有不同电荷性质微细混合颗粒在高压静电分离区的有效分选。

对于不同梯度的电场强度的产生方式，具体来说，可以有以下两种。

其中一种方式，高压电源20的数量可以为一个，分选极板包括正极板和负极板，依次串联的多个正极板与一个高压电源20连接，依次串联的多个负极板与一个高压电源20连接，正极板与负极板相对于高压静电分离单元的轴线对称布置，沿逐渐远离荷电单元出料口的方向，多个正极板与竖直方向的夹角逐渐增大，也就是说，多个正极板的倾斜角度逐渐增大。这样，倾斜角度较小的分选极板内部的电场强度大，可以用于强化精矿和尾矿颗粒的分离；倾斜角度较大的分选极板内部的电场强度小，使荷电量差异在一定范围的颗粒能够进入相同的集料槽12，并尽可能地将荷电量小或几乎不荷电的颗粒收集到中间的集料槽12。

需要说明的是，对于正极板的倾斜角度α，可以根据实际分选条件的要求进行调节，其操作范围为0°≤α＜90°。同样地，对于正极板和负极板之间的间距也可以根据实际分选条件的要求进行调节，高压电源20的型号和量程可以根据实际需求选择。

示例性地，分选极板的数量可以为3组(第一分选极板、第二分选极板和第三分选极板)，第一分选极板包括竖直设置的第一分选正极板9以及与第一分选正极板9对称布置的第一分选负极板17，同样地，第二分选极板包括第二分选正极板10以及与第二分选正极板10对称布置的第二分选负极板18，第三分选极板包括第三分选正极板11以及与第三分选正极板11对称布置的第三分选负极板19。其中，第一分选正极板9与第一分选负极板17形成的静电区为静电分离区，主要作用是强化精矿和尾矿颗粒的分离；第二分选正极板10于第二分选负极板18形成的静电区为电选区，其主要作用是产生一定梯度的电场，使荷电量差异在一定范围的颗粒能够进入相同的集料槽12；第三分选正极板11与第三分选负极板19形成的静电区也为电选区，其主要作用是尽可能将荷电量小或几乎不荷电的颗粒收集到集料槽12。

另外一种方式，高压电源20的数量可以为多个，分选极板与高压电源20一一对应，正极板和负极板分别与相应的高压电源20连接，沿逐渐远离荷电单元的出料口的方向，高压电源20的供电电压逐渐增大。采用多个高压电源20产生不同梯度的电场强度，可以通过灵活调节每个分选极板对应的高压电源20的电压，精确地调整分选极板内部的电场强度从而适应不同特性物料颗粒的分选，进而改善了分选效果，提高了有价组分回收率。

需要说明的是，为了能够提高电场强度梯度，可以选择上述两种方式相结合，也就是说，高压电源20的数量可以为多个，分选极板与高压电源20一一对应，正极板和负极板分别与相应的高压电源20连接，分选极板包括正极板和负极板，正极板与负极板相对于高压静电分离单元的轴线对称布置，沿逐渐远离荷电单元的出料口的方向，多个正极板与竖直方向的夹角逐渐增大。

对于脉冲供风单元的结构，具体来说，其可以包括风机22、风包21、流量计16(例如，转子流量计)、蝶阀13、变频器15和电机14，风机22、风包21、流量计16和蝶阀13依次连接，通过蝶阀13的气流给入布风单元，电机14通过变频器15驱动蝶阀13周期性旋转，使得气流通过蝶阀13后成为脉冲气流，这样，可以根据分选需要产生频率和波形不同的脉冲气流。鼓风机22产生的压缩空气给入风包21，经稳压和除尘等预处理后作为气体源，并通过流量计16控制风量。气体经流量计16通过电机14控制的蝶阀13，电机14的转速由变频器15控制，蝶阀13在电机14作用下产生周期性的旋转，进而产生脉冲气流的效应，使得气流通过蝶阀13后变成脉冲气流；蝶阀13的开合频率由变频器15的频率设置确定。

对于布风单元的结构，具体来说，其可以包括预先布风室6和介质布风层5，脉冲供风单元的出风口依次通过预先布风室6和介质布风层5与荷电单元的内部连通。其中，预先布风室6主要起到缓冲气流的作用，介质布风层5主要起到均匀分布气流的作用，避免气流不均匀造成物料颗粒与摩擦介质4碰撞不够充分。所述预先布风室和介质布风层，介质布风层与荷电单元之间均设有钛合金微孔挡板。

示例性地，介质布风层5内的充填介质主要以≤0.5mm的细颗粒为主，颗粒流动性好，密度均匀稳定，通常选取石英砂作为介质布风层5的充填介质。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种颗粒静电分选系统，其特征在于，包括给料机、荷电单元、高压静电分离单元、集料槽、脉冲供风单元和布风单元。

所述给料机、荷电单元、高压静电分离单元和收集单元依次连接，所述脉冲供风单元通过布风单元从荷电单元的侧壁将脉冲气流给入荷电单元的内部。

2.根据权利要求1所述的颗粒静电分选系统，其特征在于，所述荷电单元包括摩擦介质、联接口、物料输送管和管道。

所述管道的进料口与给料机的出料口连接，所述管道的出料口通过联接口与物料输送管连接，所述摩擦介质位于管道内。

3.根据权利要求2所述的颗粒静电分选系统，其特征在于，所述物料输送管沿径向的横截面积大于管道与联接口连接处的截面面积。

4.根据权利要求2所述的颗粒静电分选系统，其特征在于，所述管道倾斜放置。

5.根据权利要求4所述的颗粒静电分选系统，其特征在于，所述管道与竖直方向的夹角为15°～75°。

6.根据权利要求1所述的颗粒静电分选系统，其特征在于，所述高压静电分离单元包括多组分选极板以及用于为分选极板供电的高压电源；

沿逐渐远离荷电单元的出料口的方向，所述分选极板内的电场强度逐渐增大。

7.根据权利要求6所述的颗粒静电分选系统，其特征在于，所述高压电源的数量为至少一个，所述分选极板包括正极板和负极板，正极板与负极板相对于高压静电分离单元的轴线对称布置；

依次串联的多个正极板与高压电源连接，依次串联的多个负极板与高压电源连接；

沿逐渐远离荷电单元的出料口的方向，多个正极板与竖直方向的夹角逐渐增大。

8.根据权利要求6所述的颗粒静电分选系统，其特征在于，所述高压电源的数量为多个，所述分选极板与高压电源一一对应，沿逐渐远离荷电单元的出料口的方向，所述高压电源的供电电压逐渐增大。

9.根据权利要求1所述的颗粒静电分选系统，其特征在于，所述脉冲供风单元包括风机、风包、流量计、蝶阀、变频器和电机；

所述风机、风包、流量计和蝶阀依次连接，所述通过蝶阀的气体给入布风单元；

所述电机通过变频器驱动蝶阀周期性旋转，使得气流通过蝶阀后变成脉冲气流。

10.根据权利要求1所述的颗粒静电分选系统，其特征在于，所述布风单元包括预先布风室和介质布风层，所述气体经脉冲供风单元处理后依次通过预先布风室和介质布风层与荷电单元的内部连通；所述预先布风室和介质布风层，介质布风层与荷电单元之间均设有钛合金微孔挡板。