CN109201306B - 一种基于磁悬浮的重力选矿装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于磁悬浮的重力选矿装置，该重力选矿装置包括入料混合箱、分选空间、脉动提升机构、第一出料机构以及第二出料机构；其中还包括有起到缓冲或储能作用的弹簧和缓冲垫。脉动提升机构利用电磁感性原理提供脉动提升动力并形成脉动水流，从而使矿物分散后按照密度进行分选；本发明具有操作精细可控、机械损耗小、适用范围广、床层干扰少、分选精度高以及能耗低等优点。

Description

一种基于磁悬浮的重力选矿装置

技术领域

本发明涉及一种重力选矿装置，特别涉及一种基于磁悬浮的重力选矿装置。

背景技术

重力选矿是按矿物密度差分选矿石的方法，在当代选矿方法中占有重要地位。重力选矿的优势在于它处理的矿石粒度广泛，它能够分选其他选矿法无能为力的粗粒矿石，重选设备一般来说结构相对简单、易于制造、生产中不耗用贵重的药剂，同时排出的废弃尾矿对环境也少污染。

重力选矿设备，简称重选设备，是利用不同矿物间的比重差异并借助于重力或离心力等将不同矿物进行分离而实现分选的设备统称。一般包括水力分级箱、摇床、螺旋溜槽、跳汰机、离心选矿机、重介质旋流器等选矿设备。然而这些重力选矿设备均采用传统的机械动力机构，存在耗能高、不易精确控制、零件磨损严重以及分选精度低等缺点，因此急需一种采用新型动力机构的重力选矿设备来克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁悬浮的重力选矿装置，该重力选矿装置包括入料混合箱、分选空间、脉动提升机构、第一出料机构以及第二出料机构。

所述分选空间为长方体容器结构且其长度方向两端分别开设有入料口和出料口，所述入料口与所述入料混合箱相连接；进一步所述分选空间包括靠近所述入料口的粗选段和靠近所述出料口的精选段；所述粗选段与所述精选段相接触部位的底部上设置有第一开口、所述精选段与所述出料口之间的底部上还设置有第二开口，所述第一开口连接所述第一出料机构、所述第二开口则连接所述第二出料机构。

所述粗选段和所述精选段的底部上等间距均匀开设有与所述分选空间宽度方向平行的多排通孔，每排所述通孔均包括有个多个通孔且相邻两排所述通孔之间呈交错排列，每个所述通孔的正下方均连接有所述脉动提升机构。

所述脉动提升机构包括基座、位于所述基座上方的筒体、与所述筒体上端部相连通的流量计、底部与所述流量计相连通的第一止回阀、缠绕在所述筒体上的电磁线圈、控制模块以及电源模块；所述筒体内部还包括有位于上端部的网状栅格、上下自由运动的永磁体以及四根一端固定在所述筒体底部上且另一端穿过所述永磁体上开设的四个定位孔并固定在所述网状栅格上的垂直导向绳索；所述筒体下端部上还设置有进水口且所述进水口依次与第二止回阀和供水主管相连接。所述筒体的下端部设置有缓冲垫，所述网状栅格下方还设置有弹簧。

优选地，所述入料混合箱在入口处设置有多个喷头且出口处设置有多个栅板。

优选地，所述永磁体为圆柱形汝铁硼永磁体。

优选地，所述流量计为超声波流量计。

优选地，任意两个相邻的所述定位孔与所述永磁体中心连线后得到的圆心角为直角。

优选地，所述电磁线圈的缠绕高度为所述筒体高度的1/2至3/4。

优选地，所述出料口则与梯形溜槽相连接。

优选地，所述分选空间整体采用金属钢板支撑且内侧铺设有耐磨砖。

优选地，所述分选空间为长方体容器结构且长宽比介于3:1～5:1之间。

优选地，所述分选空间的长度方向与水平面之间夹角为2～5度。

综上所述，本发明一种基于磁悬浮的重力选矿装置创造性的采用了电磁动力、双排轮卸料、截止阀等结构特征，具有操作精细可控、机械损耗小、适用范围广、床层干扰少、分选精度高以及能耗低等优点。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出本发明重力选矿装置的立体结构示意图；

图2示意性示出本发明重力选矿装置的流程示意图；

图3示意性示出本发明重力选矿装置脉动提升机构的结构示意图；

图4示意性示出本发明重力选矿装置第一出料机构的结构示意图；

图5示意性示出本发明重力选矿装置的床层动态调整示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

图1示意性示出了本发明一种基于磁悬浮的重力选矿装置的立体结构示意图，该选矿装置主要包括：入料混合箱1、分选空间2、脉动提升机构3、第一出料机构4以及第二出料机构5。本发明一种基于磁悬浮的重力选矿装置利用垂直交变水流使原矿矿粒按相对密度分层并通过适当方法获取到三种产物，分别为密度大的重产物、密度小的轻产物以及密度位于重产物和轻产物之间的中产物，最终实现矿物分选目的；本发明一种基于磁悬浮的重力选矿装置广泛适用于非金属矿物或金属矿物的分选，例如煤炭、铁锰矿石、钨矿、锡矿、金矿及某些稀有金属矿石等等。

入料混合箱1，用于原矿物料与水进行混合的场所。具体地，原矿通过上游的给料器或皮带机给入到入料混合箱1内，同时入口处的多个喷头11均匀地向原矿中添加大量的清水或循环水，从而使得原矿完全浸泡在水中并充分湿润。优选地，在所述入料混合箱1的出口设置有多个栅板12，从而实现原矿与水的混合体能够均匀地流入到分选空间2中，进一步保证了分选空间2的分选效果。

分选空间2，提供了原矿的分选场所，原矿与水的混合体共同构成了位于分选空间2内的床层。如图1和图2所示，分选空间2的形状为长方体容器结构且长宽比介于3:1～5:1之间。分选空间2长度方向的两端分别开设有入料口21和出料口22，其中入料口21与所述入料混合箱1相连接、出料口22则直接与梯形溜槽6相连接。

分选空间2包括两个部分，其中靠近入料口21的为粗选段23、靠近出料口22的为精选段24。粗选段23与精选段24之间的底部在宽度方向上(或相接触部位的底部上)开设有用于排出重产物的第一开口25，精选段24与出料口22之间的底部在宽度方向上(或相接触部位的底部上)还开设有用于排出中产物的第二开口26，轻产物则从所述出料口22直接排出至梯形溜槽6中，进一步所述第一开口25连接第一出料机构4、第二开口26则连接第二出料机构5。

此外分选空间2粗选段23和精选段24的底部上等间距均匀开设有与宽度方向平行的多排通孔27，每排通孔27都包括有个多个通孔27且相邻两排通孔27之间呈交错排列；进一步每个通孔27的正下方均连接有脉动提升机构3、多排通孔27的正下方则连接有多排脉动提升机构3。

优选地，分选空间2整体采用金属钢板制成且内侧铺设有耐磨砖，从而提高了耐磨性和使用寿命；分选空间2在长度方向上的倾角为2～5度(即分选空间2长度方向与水平面之间的夹角为2～5度)，从而起到加速物料通过速度提高单位时间内的原矿分选量。

脉动提升机构3，位于所述通孔27的正下方、其端部与通孔27相连接且做密封处理，脉动提升机构3用于向上产生顶水并冲击位于分选空间2内由原矿组成的床层，从而使床层抬高并处于松散状态，进一步根据密度原理实现有效分选。

如图3所示，脉动提升机构3包括起到支撑作用的基座301、位于基座301上的筒体302、与筒体302上端部相连通的流量计303、底部与流量计303相连通的第一止回阀304以及缠绕在筒体302上的电磁线圈305。所述筒体302下端部上设置有进水口302a且该进水口302a依次与第二止回阀314和供水主管315相连接。

更加优选地，脉动提升机构3还包括有位于基座301上方且筒体302底部相连通的净水盘310。此时的进水口310a则设置在所述净水盘310上，且该进水口310a依次与第二止回阀314和供水主管315相连接。净水盘310主要起到过滤清水或循环水中的杂质和细颗粒物，防止杂质和细颗粒物进入到筒体302中，且净水盘310与筒体302底端之间相连通。流量计303优选采用无阻碍流量计，例如超声波流量计和电磁流量计，从而减少提升过程中的阻力和降低能耗。

此外脉动提升机构3还包括向电磁线圈305和流量计303提供电能的电源模块311、用于实时获取流量计303的数据并及时做出相应逻辑判断和动作的控制单元316以及位于筒体302内部的圆柱形永磁体306、导向绳索308，进一步筒体302下端部还设置有用于降低永磁体306向下碰撞强度的缓冲垫309，此外在筒体302上端部安装有用于均匀导流的网状栅格313，从而保证了上升水流能够均匀通过流量计303以及流量监测数据的准确性。

具体地，所述脉动提升机构3从下至上依次包括基座301、净水盘310、筒体302、流量计303和第一止回阀304。筒体302为圆柱形且优先采用非金属材料制成(例如陶瓷材料等)，还包括缠绕在筒体302外表面的多股电磁线圈305(从筒体302的底端开始向上缠绕电磁线圈305)，所述电磁线圈305的缠绕高度大约为筒体302高度的1/2至3/4。筒体302内部还包括有设置在网状栅格313下方的弹簧307、上下自由运动的永磁体306以及四根一端固定在筒体302底部上且另一端穿过所述永磁体306上开设的四个定位孔306a并固定在网状栅格313上的垂直导向绳索308。此外任意两个相邻的定位孔306a与永磁体306中心连线后得到的圆心角为直角，永磁体306优选采用汝铁硼永磁体。

本发明脉动提升机构3还包括有与多个第二止回阀314相连通的供水主管315，用于经第二止回阀314和净水盘310向筒体302内补水。当筒体302内水没有充满前，供水主管315的水压P₀大于进水口310a处的水压P₃、第一止回阀304的最小开启水压P₁和第二止回阀314的最小开启水压P₂三者之和，即P₀>(P₁+P₂+P₃)，此时第二止回阀314处于开启状态、供水主管315则继续筒体302内补水直至充满为止；当筒体302内充满水时，供水主管315的水压P₀小于等于进水口310a处的水压P₃、第一止回阀304的最小开启水压P₁和第二止回阀314的最小开启水压P₂三者之和，即P₀≤(P₁+P₂+P₃)，此时第二止回阀314处于关闭状态则补水停止。

然后电源模块311开始向电磁线圈305供电，电磁线圈305通入电流后产生强磁场，从而利用强磁场和永磁体306之间产生的磁感应力驱动永磁体306在筒体302内沿导向绳索308向上做提升运动。在提升过程中永磁体306在电磁助力的作用下带动筒体302内水向上运动，从而形成顶水并冲开第一止回阀304，进一步顶水冲击床层提升分散并实现矿物分选。

优选地，还包括有用于避免导向绳索308直接与定位孔306a滑动摩擦的双滑轮机构317，进一步永磁体306在其四个定位孔306a两端的出口处开设有八个凹槽306b，该双滑轮机构317则嵌入在凹槽306b中并实现与导向绳索308的滑动摩擦的效果。具体地，双滑轮机构317包括两个水平间隙布置的滑轮和固定外壳318，导向绳索308穿过两个滑轮沟槽间的间隙，永磁体306在上下运动过程中利用导向绳索308与双滑轮机构317之间的滚动摩擦可以显著减少摩擦阻力并提高，进一步可延长永磁体306的使用寿命缩短永磁体306上下运动的时间以及减少能耗供应。

在永磁体306上升过程中，流量计303实时监测并记录下整个提升过程中的水流的流量数据并传输至控制单元316。具体地，流量值Q在上升过程中先是逐步加大直至达到峰值Q_f，然后在弹簧307的反弹阻力作用下流量值Q再逐步减小直至为零，流量峰值Q_f的大小可通过电源模块311控制电磁线圈305流入电流大小来进行调整。当流量值Q为零或负值时弹簧307被压缩的，电源模块311则可切断向电磁线圈305供电。此时磁感应力消失，永磁体306在自身重力和弹簧307恢复力作用下迅速沿导向绳索308下降并碰撞在缓冲垫309上，至此永磁体306完成一个床层提升周期，同时对应地在分选空间2床层中也产生了一个完整的脉动水流周期，此时的弹簧307和缓冲垫309起到了缓冲和储能的作用，进一步促进了能耗的降低。然后电源模块311恢复向电磁线圈305供电并进入下一次的床层提升周期。进一步同排脉动提升机构3同时产生提升运动、多排脉动提升机构3依次按顺序产生提升运动并最终在床层中产生连续的脉动水流，从而实现矿物的脉动有效分选。

永磁体306的一个床层提升周期大约需要2至3秒时间(包括上升和下降过程)，其提升频率则大约为20至30次/分钟；所述永磁体306的提升顶水使床层能够产生40至120毫米的振动幅度，确保满足原矿床层的分选要求。进一步通过电源模块311控制流入电磁线圈305的电流大小来调整永磁体306的床层提升周期以及床层的振动幅度，从而具有操作精细可控、适用范围广等优点。

第一出料机构4，位于所述第一开口25的正下方且用于及时排出床层中最下层的重产物(密度较大的产物)。如图4所示，第一出料机构4主要包括设置在分选空间2粗选段23的第一浮标43、双排轮卸料装置41以及将卸料收集并导向至刮板机或皮带机等运输装置上的第一溜槽42，第一溜槽42同时还起到了固定和封闭所述双排轮卸料装置的作用，其中双排轮卸料装置41包括提供动力输出的主动排料轮411和被动转动的从动排料轮412。

主动排料轮411和从动排料轮412结构和尺寸相同且呈水平交叉布置，其中且主动排料轮411包括主动轮轴411a和多个主动叶片411b，同样从动排料轮412包括从动轮轴412a和多个从动叶片412b。主动轮轴411a和从动轮轴412a的平行布置且长度与所述第一开口25的长度(或分选空间2的宽度)相一致，主动轮轴411a和从动轮轴412a的两端与第一溜槽42相连接固定且优选采用密封轴承连接。主动叶片411b和从动叶片412b分别沿着主动轮轴411a和从动轮轴412a的长度方向布置且整体呈辐射状布置，此外主动叶片411b和从动叶片412b两端部与第一溜槽42之间进行密封处理，从而尽可能地减少漏液现场的发生。

主动轮轴411a在转动过程中通过其上的主动叶片411b带动从动叶片412b以及从动轮轴412a同步转动，在转动过程中，总是存在一片主动叶片411b和一片从动叶片412b两两交叉接触并紧密贴合在一起，确保重产物能够分批次间隔地进入到第一溜槽42中，从而减小了对床层分选效果的干扰和不利影响。分选空间2床层的最底层(重产物层)在通过第一开口25后进入到主动排料轮411和从动排料轮412的上部中间，同时在主动叶片411b和从动叶片412b转动过程中进入到第一溜槽42中，进一步可通过调整主动轮轴411a的转动速度来加大或减少单位时间内重产物的通过量，具体可根据第一浮标43监测到的床层中重产物层厚度值来决定转速大小。

第二出料机构5，位于所述第二开口26的正下方且用于及时排出床层中中产物。第二出料机构5包括单排轮卸料装置51、设置在分选空间2精选段24的第二浮标53以及将卸料导向刮板机或皮带机等运输装置上的第二溜槽52，其中单排轮卸料装置51转动速度根据第一浮标43监测到床层中的中产物层厚度值来调整。

如图5所示，示意性示出了本发明一种基于磁悬浮的重力选矿装置床层在一个提升周期内动态调整的分选过程，其中S为顶水的行程曲线、C为床层的动态变化过程；具体整个过程可分为三个阶段：初始提升阶段t0、松散分选阶段t1和最后压实阶段t2，其中初始提升阶段t0床层在顶水的作用下由紧密开始逐步提升并逐步松散、松散分选阶段t1床层处于松散状态并满足按照密度大小进行分选的条件、最后压实阶段t2床层由松散逐步分层压实。

综上所述，本发明一种基于磁悬浮的重力选矿装置创造性的采用了电磁动力、双排轮卸料、截止阀等结构特征，具有操作精细可控、机械损耗小、适用范围广、床层干扰少、分选精度高以及能耗低等优点。

所述附图仅为示意性的并且未按比例画出。虽然已经结合优选实施例对本发明进行了描述，但应当理解本发明的保护范围并不局限于这里所描述的实施例。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种基于磁悬浮的重力选矿装置，该重力选矿装置包括：入料混合箱、分选空间、脉动提升机构、第一出料机构以及第二出料机构；其中，

所述分选空间为长方体容器结构且其长度方向两端分别开设有入料口和出料口，所述入料口与所述入料混合箱相连接；进一步所述分选空间包括靠近所述入料口的粗选段和靠近所述出料口的精选段；所述粗选段与所述精选段相接触部位的底部上设置有第一开口、所述精选段与所述出料口之间的底部上还设置有第二开口，所述第一开口连接所述第一出料机构、所述第二开口则连接所述第二出料机构；

所述粗选段和所述精选段的底部上等间距均匀开设有与所述分选空间宽度方向平行的多排通孔，每排所述通孔均包括有多个通孔且相邻两排所述通孔之间呈交错排列，每个所述通孔的正下方均连接有所述脉动提升机构；

所述脉动提升机构包括基座、位于所述基座上方的筒体、与所述筒体上端部相连通的流量计、底部与所述流量计相连通的第一止回阀、缠绕在所述筒体上的电磁线圈、控制模块以及电源模块；所述筒体内部还包括有位于上端部的网状栅格、上下自由运动的永磁体以及四根一端固定在所述筒体底部上且另一端穿过所述永磁体上开设的四个定位孔并固定在所述网状栅格上的垂直导向绳索；所述筒体下端部上还设置有进水口且所述进水口依次与第二止回阀和供水主管相连接；

所述筒体的下端部设置有缓冲垫，所述网状栅格下方还设置有弹簧。

2.根据权利要求1所述的基于磁悬浮的重力选矿装置，其特征在于：所述入料混合箱在入口处设置有多个喷头且出口处设置有多个栅板。

3.根据权利要求1所述的重力选矿装置，其特征在于：所述永磁体为圆柱形汝铁硼永磁体。

4.根据权利要求1所述的重力选矿装置，其特征在于：所述流量计为超声波流量计。

5.根据权利要求1所述的重力选矿装置，其特征在于：任意两个相邻的所述定位孔与所述永磁体中心连线后得到的圆心角为直角。

6.根据权利要求1所述的重力选矿装置，其特征在于：所述电磁线圈的缠绕高度为所述筒体高度的1/2至3/4。

7.根据权利要求1所述的重力选矿装置，其特征在于：所述出料口则与梯形溜槽相连接。

8.根据权利要求1所述的重力选矿装置，其特征在于：所述分选空间整体采用金属钢板支撑且内侧铺设有耐磨砖。

9.根据权利要求8所述的重力选矿装置，其特征在于：所述分选空间为长方体容器结构且长宽比介于3:1～5:1之间。

10.根据权利要求9所述的重力选矿装置，其特征在于：所述分选空间的长度方向与水平面之间夹角为2～5度。

Images