CN109290059B - 绝缘介电泳矿石分选系统 - Google Patents

Abstract

公开了绝缘介电泳矿石分选系统，绝缘介电泳矿石分选系统包括预处理储存单元、第一泵和矿石分选单元，矿石分选单元包括配置成输入经由第一泵输送的矿粉悬浮液的矿粉悬浮液进口I、配置成输入电解液的电解液进口II、主流道和相对布置的导电板I和导电板II，主流道配置成汇合来自矿粉悬浮液进口I的矿粉悬浮液和来自电解液进口II的电解液以形成混合液，位于主流道的导电板I和导电板II分别连接电极I与电极II，导电板I和导电板II之间形成强梯度电场，所述电极I与电极II分别连接电源正负极，其中，混合液经由强梯度电场分选使得精选矿粉悬浮液经由精选导体矿粉悬浮液出口I与精选非导体矿粉悬浮液出口III输出、残留悬浮液经由残留悬浮液出口II输出。

Description

绝缘介电泳矿石分选系统

技术领域

本发明涉及一种矿石分选技术领域，特别是一种绝缘介电泳矿石分选系统。

背景技术

天然开采出的矿石因尺寸较大，杂质过多难以满足工业加工制造的要求，故此需对开采出的矿石进行一系列连续加工，即为选矿。选矿的处理分为选别前的准备工作，选别作业，选别后的脱水作业。分选的方法有重选、浮选、磁选、电选等。其中重选(即重力选矿法)，磁选、浮选为目前最常用的选矿方法，然此三种选矿方法均有其缺陷，如重选和浮选后的成品有用矿物含量较低，分选效率较差，为达要求需进行多次分选或采用其他方法精选，而磁选主要用来选别黑色金属矿石和稀有金属矿石，对分选的矿石有较强的选择性，不具有普遍适用性。因此，发展分选效率高、普遍适用性好的分选方式十分重要。

电选是利用各种矿物及物料电性质不同而进行分选的一种物理选矿方法。大致有摩擦电选、介电分选、强梯度等方式。其中摩擦电选是利用两种矿物相互接触或矿物与矿槽摩擦和碰撞，产生符号相反的电荷，然后给入高压电场中将矿石分开。此种方法对矿物磨损较大、且矿物摩擦带电效率较低，运输过程中矿物相互碰撞可抵消带电。而介电分选即在液体或空气介质中，因两种介电常数不同的矿粒或物料受非均匀电场影响，当矿粒的介电常数大于液体介质介电常数时，被吸引，反之，被排斥，从而分选矿石。工业采用的介电分选方式均有着电极直接接触介质，因电极高压放电，电解介质产生杂质气体等问题，给分选系统带来了许多安全隐患，增加了后处理的工序。同时工业上强梯度电选结构复杂，维持高压电场所需成本较高。综上，矿物电选方法面临分选效率低，电解介质产生杂质、结构复杂、成本较高等问题。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单高效、安全可靠且能够广泛适用的一种绝缘介电泳矿石分选系统。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种绝缘介电泳矿石分选系统包括，

预处理储存单元，其基于矿石颗粒混合预定电解溶液以制备待分选的矿粉悬浮液，

第一泵，所述矿粉悬浮液经由第一泵输送至矿石分选单元，

矿石分选单元，其包括，

矿粉悬浮液进口I，其配置成输入经由第一泵输送的矿粉悬浮液，

电解液进口II，其配置成输入电解液，

主流道，其配置成汇合来自矿粉悬浮液进口I的矿粉悬浮液和来自电解液进口II的电解液以形成混合液，

相对布置的导电板I和导电板II，位于主流道的导电板I和导电板II分别连接电极I与电极II，导电板I和导电板II之间形成强梯度电场，所述电极I与电极II分别连接电源正负极，其中，混合液经由强梯度电场分选使得精选矿粉悬浮液经由精选导体矿粉悬浮液出口I与精选非导体矿粉悬浮液出口III输出，残留悬浮液经由残留悬浮液出口II输出，

第二泵，来自残留悬浮液出口II的残留悬浮液经由第二泵循环进入电解液进口II。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，矿粉悬浮液进口I位于导电板I一侧，矿粉悬浮液进口I的流道宽度是电解液进口II流道宽度的1/2-1/5使得待分离的矿石颗粒靠近主流道中电极板I所在侧流经强梯度电场。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，矿石分选单元由绝缘材料制成。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，导电板I的尺寸为导电板II尺寸的1/50-1/200。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，绝缘介电泳矿石分选系统包括预处理部分，其包括，

矿石破碎单元，其配置成破碎矿石至预定粒径范围，

粗分单元，其连接矿石破碎单元，所述粗分单元经由离心、筛分或过滤对已破碎的矿石进行粗分，将小于预定粒径的矿石颗粒输送到预处理储存单元，大于预定粒径的矿石颗粒经由研磨单元研磨后输入预处理储存单元，

研磨单元，其研磨大于预定粒径的矿石颗粒，并将小于预定粒径的矿石颗粒输送至预处理储存单元。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，预处理部分包括用于处理粗分单元中分离出杂质的杂质处理单元。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，绝缘介电泳矿石分选系统包括后处理部分，其包括，

过滤单元，其过滤精选矿粉悬浮液出口I输出精选矿粉悬浮液以获得精选矿粉，

清洗单元，其清洗所述精选矿粉，

脱水单元，其脱水所述精选矿粉，

干燥单元，其干燥所述精选矿粉。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，矿粉悬浮液进口I位于电解液进口II上方且矿粉悬浮液进口I的流道宽度是电解液进口II流道宽度的1/4。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，电源为直流电源或交流电源，绝缘介电泳矿石分选系统通过调整电源频率与电压大小、流道尺寸和/或流速调节分选的矿石颗粒的粒径。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，电极I以及电极II均不与混合液接触。

在本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，电解液应当具有良好的导电性，且与被选矿物不相溶，不反应，推荐使用与被选矿物同种的电解液，不引入其他杂质，简化后处理工序。

在本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，电极浸润在电解液以替代导电板I和导电板II，所述电解液传递强电场，电极浸润位置远离主流道。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统对矿石进行充分的预处理，在分离所需矿物与杂质，掺入相应电解液制备矿物颗粒悬浮液的同时，对杂质进行无污染处理，工序简单高效且环保。制备的矿物颗粒悬浮液泵送至矿石分选液，进行绝缘介电泳分离，通过“上窄下宽”的特殊流道进口结构以及电极结构设计，同时除导电板外其余流道均采用绝缘材料，确保在相对较低电压提供下，于窄导电板处形成强梯度电场，亦促使待分离矿石颗粒流经电场梯度最强烈的区域；除此之外，矿石分选室采用电极与矿石分选槽分离的设计，避免电极电解风险。对于即定的流道尺寸，可根据多种的矿石物性设计流道入口速度与电源电压与频率，具有普遍适用性。分选完成后残余的电解液亦泵送回矿石分选室，实现电解液循环使用，降低成本、提高分选效率。分选后纯度极高的矿石送入干燥室进行清洗、脱水干燥处理，输出符合要求的精选矿石。

本发明通过设计矿石分选系统的流程框架，简洁高效的处理矿石，循环使用电解液，对杂质进行无污染处理，达到节能减排的目的；提出并设计了新的矿石分选方法，达到高效分选矿石，不仅规避了电极电解溶液的风险，还对大多矿石种类普遍适用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的绝缘介电泳矿石分选系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的绝缘介电泳矿石分选系统的矿石分选室结构示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的绝缘介电泳矿石分选系统的结构示意图，一种绝缘介电泳矿石分选系统包括，

预处理储存单元，其基于矿石颗粒混合预定电解溶液以制备待分选的矿粉悬浮液，

第一泵，所述矿粉悬浮液经由第一泵输送至矿石分选单元，

矿石分选单元，其包括，

矿粉悬浮液进口I，其配置成输入经由第一泵输送的矿粉悬浮液，

电解液进口II，其配置成输入电解液，

主流道，其配置成汇合来自矿粉悬浮液进口I的矿粉悬浮液和来自电解液进口II的电解液以形成混合液，

相对布置的导电板I和导电板II，位于主流道的导电板I和导电板II分别连接电极I与电极II，导电板I和导电板II之间形成强梯度电场，所述电极I与电极II分别连接电源正负极，其中，混合液经由强梯度电场分选使得精选矿粉悬浮液经由精选导体矿粉悬浮液出口I与精选非导体矿粉悬浮液出口III输出，残留悬浮液经由残留悬浮液出口II输出，

第二泵，来自残留悬浮液出口II的残留悬浮液经由第二泵循环进入电解液进口II。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，矿粉悬浮液进口I位于导电板I一侧，矿粉悬浮液进口I的流道宽度是电解液进口II流道宽度的1/2-1/5，使得待分离的矿石颗粒靠近主流道中电极板I所在侧，流经强梯度电场。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，矿石分选单元由绝缘材料制成。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，导电板I的尺寸为导电板II尺寸的1/50-1/200。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，绝缘介电泳矿石分选系统包括预处理部分，其包括，

矿石破碎单元，其配置成破碎矿石至预定粒径范围，

粗分单元，其连接矿石破碎单元，所述粗分单元经由离心、筛分或过滤对已破碎的矿石进行粗分，将小于预定粒径的矿石颗粒输送到预处理储存单元，大于预定粒径的矿石颗粒经由研磨单元研磨后输入预处理储存单元，

研磨单元，其研磨大于预定粒径的矿石颗粒，并将小于预定粒径的矿石颗粒输送至预处理储存单元。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，预处理部分包括用于处理粗分单元中分离出杂质的杂质处理单元。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，绝缘介电泳矿石分选系统包括后处理部分，其包括，

过滤单元，其过滤精选矿粉悬浮液出口I输出精选矿粉悬浮液以获得精选矿粉，

清洗单元，其清洗所述精选矿粉，

脱水单元，其脱水所述精选矿粉，

干燥单元，其干燥所述精选矿粉。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，矿粉悬浮液进口I位于电解液进口II上方且矿粉悬浮液进口I的流道宽度是电解液进口II流道宽度的1/4。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，电源为直流电源或交流电源，绝缘介电泳矿石分选系统通过调整电源频率与电压大小、流道尺寸和/或流速调节分选的矿石颗粒的粒径。

在所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，电极I以及电极II均不与混合液接触。

为了进一步理解本发明，在一个实施例中，一种绝缘介电泳矿石分选系统包括预处理、介电泳分选以及后处理三部分。

所述的部分，其中，预处理部分包括：

矿石破碎室1，将开采出的原石进行初步破碎，一定程度控制颗粒大小，暴露所需矿物颗粒，

粗分室2，连接着矿石破碎室l经由离心、筛分或过滤等物理方法对已被破碎的原矿进行粗分，将小于预定粒径的矿石颗粒输送到预处理储存室6，大于预定粒径的矿石颗粒经由研磨室3研磨后输入预处理储存室6，

研磨室3，对经由粗分室2筛分后的矿石颗粒进行进一步研磨，并将小于预定粒径的矿石颗粒输送至预处理储存室6，

预处理储存室6，储存粗分室2以及研磨室3处理后的矿石颗粒，并依照需分离的矿物种类加入对应的电解溶液，将制备好的待分选矿粉悬浮液经泵1泵送至矿石分选室，

杂质处理室7，对粗分室2中分离出的杂质颗粒进行无污染处理，并进行掩埋；

介电泳分选部分包括：

矿石分选室4，其包括经由预处理储存室6产生的矿粉悬浮液进口I 8，电解液进口II 18，精选导体矿粉悬浮液出口I 12、精选非导体矿粉悬浮液出口III15以及残留悬浮液出口II 13；

后处理部分包括：

干燥室5，对精选后的矿物进行清洗、过滤、脱水干燥等后处理，输出符合预设标准的精选矿，回收所用电解液。

在本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，电解液的选择应当具有良好的导电性，且与被选矿石不相溶，不反应。

图2是根据本发明一个实施例的绝缘介电泳矿石分选系统的矿石分选室示意图，在本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，所述矿石分选室4包括由预处理储存室6产生的矿粉悬浮液进口I 8，电解液进口II 18，两股液流汇入主流道9，跨越导电板I 11和导电板II 17间由直流或交流电源14经电极I 10与电极II 16产生的强梯度电场，矿石分选后分别流向精选导体矿粉悬浮液出口I 12、精选非导体矿粉悬浮液出口III15以及残留悬浮液出口II 13。介电泳是依赖矿粉颗粒的导电性、介电常数、颗粒直径等物性进行分选的。一些导电性良好的矿粉在电场中受到吸引力，由出口I输出，另若需分选导电性能差的无机非金属矿粉，其在电场作用下受到的是排斥力，由出口III输出。

在本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，矿石分离室的进口I8的流道宽度应是进口II 18流道宽度的1/2-1/5，以确保待分离的矿石颗粒靠主流道中电极板I 11所在侧，流经强梯度电场区域。

在本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，矿石分选器除导电板I 11和导电板II 17外均为不导电材料；

在本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中矿石分离室中电极I10以及电极II 11通过导电板I 11以及导电板II 17产生电场，不直接与矿石颗粒以及电解液接触。

在本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中矿石分离室的导电板I11以及电极I 10的尺寸需为导电板II 17以及电极II 16尺寸的1/50-1/200，尺寸相差越大，于小尺寸导电板处形成的电场梯度越大，矿石颗粒收到的电场力亦越大，分选效率越高。

在本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统中，电极浸润在电解液以替代导电板I和导电板II，所述电解液传递强电场，电极浸润位置远离主流道。该实施例无需导电板I与II，通过将电极浸润在电解液，通过电解液传递强电场，电极浸润位置远离通道，从而隔离电极电极的危害。

在本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统的优选实施例中，可根据需分离矿物的具体电学物性与粒径，以及流道尺寸，调整入口流速，交流电源频率与电压大小，实现普适性与针对性矿石分选。

工业实用性

本发明所述的绝缘介电泳矿石分选系统可以在矿石分选域制造并使用。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (7)

1.一种绝缘介电泳矿石分选系统，其包括，

预处理储存单元，其基于矿石颗粒混合预定电解溶液以制备待分选的矿粉悬浮液，

第一泵，所述矿粉悬浮液经由第一泵输送至矿石分选单元，

矿石分选单元，其包括，

矿粉悬浮液进口Ⅰ，其配置成输入经由第一泵输送的矿粉悬浮液，

电解液进口Ⅱ，其配置成输入电解液，

主流道，其配置成汇合来自矿粉悬浮液进口Ⅰ的矿粉悬浮液和来自电解液进口Ⅱ的电解液以形成混合液，矿粉悬浮液进口Ⅰ位于导电板Ⅰ一侧，矿粉悬浮液进口Ⅰ的流道宽度是电解液进口Ⅱ流道宽度的1/2-1/5，上窄下宽的流道进口结构使得待分离的矿石颗粒靠近主流道中导电板Ⅰ所在侧，流经强梯度电场，

相对布置的导电板Ⅰ和导电板Ⅱ，位于主流道的导电板Ⅰ和导电板Ⅱ分别连接电极Ⅰ与电极Ⅱ，导电板Ⅰ和导电板Ⅱ之间形成强梯度电场，所述电极Ⅰ与电极Ⅱ分别连接电源正负极，其中，混合液经由强梯度电场分选使得精选矿粉悬浮液经由精选导体矿粉悬浮液出口Ⅰ与精选非导体矿粉悬浮液出口Ⅲ输出、残留悬浮液经由残留悬浮液出口Ⅱ输出，电极Ⅰ以及电极Ⅱ均不与混合液接触，矿石分选单元中除导电板Ⅰ和导电板Ⅱ外均为不导电材料，

第二泵，来自残留悬浮液出口Ⅱ的残留悬浮液经由第二泵循环进入电解液进口Ⅱ，

后处理部分，其包括，

过滤单元，其过滤精选导体矿粉悬浮液出口Ⅰ输出的精选导体矿粉悬浮液以获得精选导体矿粉，

清洗单元，其清洗所述精选导体矿粉，

脱水单元，其脱水所述精选导体矿粉，

干燥单元，其干燥所述精选导体矿粉。

2.根据权利要求1所述的绝缘介电泳矿石分选系统，其中，电极浸润在电解液以替代导电板Ⅰ和导电板Ⅱ，所述电解液传递强电场，电极浸润位置远离主流道。

3.根据权利要求1所述的绝缘介电泳矿石分选系统，其中，导电板Ⅰ的尺寸为导电板Ⅱ尺寸的1/50-1/200。

4.根据权利要求1所述的绝缘介电泳矿石分选系统，其中，绝缘介电泳矿石分选系统包括预处理部分，其包括，

矿石破碎单元，其配置成破碎矿石至预定粒径范围，

粗分单元，其连接矿石破碎单元，所述粗分单元经由离心、筛分或过滤对已破碎的矿石进行粗分，将小于预定粒径的矿石颗粒输送到预处理储存单元，大于预定粒径的矿石颗粒经由研磨单元研磨后输入预处理储存单元，

研磨单元，其研磨大于预定粒径的矿石颗粒，并将小于预定粒径的矿石颗粒输送至预处理储存单元。

5.根据权利要求4所述的绝缘介电泳矿石分选系统，其中，预处理部分包括用于处理粗分单元中分离出杂质的杂质处理单元。

6.根据权利要求1所述的绝缘介电泳矿石分选系统，其中，矿粉悬浮液进口Ⅰ位于电解液进口Ⅱ上方且矿粉悬浮液进口Ⅰ的流道宽度是电解液进口Ⅱ流道宽度的1/4。

7.根据权利要求1所述的绝缘介电泳矿石分选系统，其中，电源为直流电源或交流电源，绝缘介电泳矿石分选系统通过调整电源频率与电压大小、流道尺寸和/或流速调节分选的矿石颗粒的种类和粒径。

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