CN109513476A - 磁性矿物的辊式破碎磁选磁系、设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿物破碎技术领域。一种磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，包括第一转辊、第二转辊和磁性单元；所述磁性单元布设在所述第一转辊或/和所述第二转辊中，并随所述第一转辊或/和所述第二转辊同步转动；在所述第一转辊和所述第二转辊的破碎转动过程中，磁性矿物在所述破碎间隙处受到所述磁性单元的单向作用力，所述单向作用力的方向指向所述第一转辊的轴心或指向所述第二转辊的轴心。本申请还公开了一种磁性矿物的辊式破碎磁选设备和方法。本发明进行磁性矿物的破碎时，在转辊径向方向上引入了磁场的作用，增大了矿物与转辊之间的压力，减轻了矿物沿转辊表面的滑动与滚动，提升破碎效率的同时延长了转辊的使用寿命。

Description

磁性矿物的辊式破碎磁选磁系、设备及方法

技术领域

本发明属于矿物破碎技术领域，具体设计一种磁性矿物的辊式破碎磁选磁系、设备及方法。

背景技术

图1为常规对辊破碎矿物的原理示意图。矿物经给料槽给入两转辊间隙的上方，两转辊相对转动，转辊间隙由上至下逐渐缩小，矿物在转辊的驱动下，逐渐向转辊间隙下方运动，随着转辊间隙的缩小，矿物所受到的压力逐渐增大，当压力达到矿物自身的强度极限时，矿物被破碎，并最终被破碎为最大尺寸接近于转辊间隙最小尺寸的矿物颗粒，自重力作用下自然滑落至底部矿仓排料。

矿物自上而下的运动驱动力为矿物自身重力以及转辊与矿物之间的摩擦力。矿物的自身重力保持不变，但是矿物与转辊表面的摩擦力主要取决于矿物与转辊表面的压力作用，在矿物破碎过程中矿物所受到的压力变化十分复杂，矿物与转辊间的摩擦力变化也十分剧烈。矿物最初滑落至转辊上时，矿物所受到的压力主要来源于矿物自身重力产生的反作用力，此时的摩擦力主要取决于矿物自身重力；当矿物随转辊向转辊间隙运动时，矿物之间产生挤压作用，矿物与转辊之间的压力也逐渐增大，矿物与转辊之间的摩擦力也逐渐增大；当矿物受到的摩擦力作用始终大于矿物挤压阻力作用时，矿物始终随转辊运动直至被破碎，而当矿物所受到的摩擦力达到矿物与转辊之间的滑动摩擦极限时（即挤压产生的阻力作用始终大于压力产生的摩擦动力作用），矿物与转辊表面产生滑动摩擦，此时矿物不随转辊同步运动，矿物与转辊产生剧烈的滑动摩擦不但加速了转辊磨损，矿物的破碎效率也随之下降。同时，部分类圆形矿物由于与转辊的接触面积较小，易与转辊之间产生滚动摩擦，也降低了矿物的破碎效率。

图2为常规对辊破碎中的转辊某一点上矿物受力平面展开原理示意图之一。其示出了转辊某一点上矿物受力平面展开原理示意图。将转辊表面上的矿物复杂受力分解合成于沿转辊表面径向与切向两个方向，周边矿物对矿物各个方向的压力合成沿径向的压力F，转辊对矿物的压力为N，由于矿物沿转辊径向不发生相对运动，压力N与F始终平衡，即在整个破碎过程中，始终N=F；矿物与转辊表面的摩擦力f为矿物运动的驱动力，其方向与转辊的运动方向一致，矿物所受到的复杂阻力合成于转辊表面的切向方向，用R表示，其方向与力f方向相反。

随着破碎过程的进行力f与F发生复杂的变化，正常破碎过程中，矿物在被破碎之前，其所受到的压力逐渐增大，矿物与转辊之间的摩擦力也逐渐增大，矿物与转辊之间“越贴越紧”，直到矿物被破碎；但是一旦破碎过程中遇到强度极高的“顽石”，就会使后续待破碎的矿石所受到的运动阻力R瞬间增大，以致于瞬间改变矿物的运动状态，将原本矿物所受静摩擦力转变为滑动摩擦力，矿物相对转辊反向运动，从而加剧转辊表面磨损，降低破碎效率。

图3为常规对辊破碎中的转辊某一点上矿物受力平面展开原理示意图之二，其示出了另外一种影响破碎效率的工况，类圆形矿物与转辊的接触面积较小，当矿物与转辊表面间的压力较小，不足以抵消摩擦力f与矿物所受阻力R产生的转矩M时，矿物在转辊表面产生旋转滚动，从而降低了矿物的破碎效率。

由滑动摩擦的计算公式F=µN可知，当矿物与转辊表面的摩擦系数µ一定时，滑动摩擦力F随着矿物与转辊表面之间的压力N增大而增大，因此增加矿物与转辊表面的压力，可以有效增大矿物与转辊表面静摩擦力的上限，从而减轻矿物与转辊表面发生滑动摩擦对转辊的损伤，提升矿物的破碎效率。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种磁性矿物的辊式破碎磁选磁系、设备及方法，其结构设计合理，能够提升矿物与转辊之间的作用力，从而提高破碎效率，并实现矿物的分选。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，包括:第一转辊；第二转辊，所述第一转辊和所述第二转辊相对设置，并在所述第一转辊和所述第二转辊之间形成破碎间隙；以及磁性单元，所述磁性单元布设在所述第一转辊或/和所述第二转辊中，并随所述第一转辊或/和所述第二转辊同步转动；在所述第一转辊和所述第二转辊的破碎转动过程中，磁性矿物在所述破碎间隙处受到所述磁性单元的单向作用力，所述单向作用力的方向指向所述第一转辊的轴心或指向所述第二转辊的轴心。

根据本发明磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，优选地，所述磁性单元为至少两区段，在所述第一转辊和所述第二转辊内均布设有至少一区段所述磁性单元，且所述第一转辊和所述第二转辊内的磁性单元在所述破碎间隙处交替形成磁场。

根据本发明磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，优选地，所述磁性单元为两区段，两区段所述磁性单元分别设置在所述第一转辊和所述第二转辊内，且两区段的所述磁性单元的磁系包角均为180°。

根据本发明磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，优选地，所述磁性单元为呈环状的单一区段，并布设在所述第一转辊或所述第二转辊内；布设在所述第一转辊或所述第二转辊内的磁性单元的磁系包角为360°。

根据本发明磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，优选地，各区段的所述磁性单元包括多块沿周向呈异极交替排布的磁铁。

一种磁性矿物的辊式破碎磁选设备，包括:机架，在所述机架上设置有箱体，箱体的顶部设置有给料槽；如上述的磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，其布设在所述机架内，且所述给料槽与所述破碎间隙对应设置；动力组件，其驱动所述第一转辊和所述第二转辊转动；磁性矿物卸料单元，其实现所述第一转辊或/和所述第二转辊上的磁性矿物的卸料；以及磁性物料仓和非磁性物料仓。

根据本发明磁性矿物的辊式破碎磁选设备，优选地，所述磁性矿物卸料单元为电磁线圈，所述电磁线圈产生周期励磁电磁场，该周期励磁电磁场与对应的转辊上的磁性单元经过该电磁线圈的周期同步。

根据本发明磁性矿物的辊式破碎磁选设备，优选地，所述磁性矿物卸料单元包括卸料板，所述卸料板固定设置在所述机架上，所述卸料板的端部与所述第一转辊或/和所述第二转辊贴合。

一种磁性矿物的辊式破碎磁选方法，利用上述的磁性矿物的辊式破碎磁选设备进行的破碎磁性方法，包括以下步骤:

给料，磁性矿物进入破碎间隙，并在磁性单元的作用下，实现破碎；

破碎后的磁性物随磁性单元沿相应的转辊转动，非磁性物进入非磁性物料仓；

待破碎后的磁性物经过磁性矿物卸料单元时，完成卸料，且磁性物进入磁性物料仓。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本发明磁性矿物的辊式破碎磁选磁系和设备的结构设计，在进行磁性矿物的破碎时，在转辊径向方向上引入了磁场的作用，使磁性矿物矿物进入破碎区时，在磁力的作用下紧紧吸附于转辊表面，从而增大了矿物与转辊之间的压力，减轻了矿物沿转辊表面的滑动与滚动，提升破碎效率的同时延长了转辊的使用寿命。

本申请还能够对磁性矿物在破碎完成后进行进一步的磁选，从而使得破碎和磁选工序合二为一，大大提高了整个生产系统的工作效率，本申请磁性单元的异极交替排布，使得矿物吸附转辊紧密，磁系安装难度大大降低，同时在旋转过程中，对后续分选矿物过程中，交替排布的结构设计，能够大大减小磁性物中的非磁性物的夹杂，提高分选的质量。

本申请对磁性单元的两区段设置，使得两转辊中均形成180°的磁系包角，配合磁性矿物卸料单元的结构设计，其一方面保障了矿物的高效卸料，另一方面避免磁性物与转辊之间的滑动摩擦，提高转辊的使用寿命，降低设备的负荷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为常规对辊破碎矿物的原理示意图。

图2为常规对辊破碎中的转辊某一点上矿物受力平面展开原理示意图之一。

图3为常规对辊破碎中的转辊某一点上矿物受力平面展开原理示意图之二。

图4为根据本发明实施例的磁性矿物在转辊上某点受力平面展开原理图。

图5为根据本发明实施例的第一转辊内的磁性单元的结构示意图。

图6为根据本发明实施例的第二转辊内的磁性单元的结构示意图。

图7为根据本发明实施例的第一转辊和第二转辊的相对位置布置结构示意图之一。

图8为根据本发明实施例的第一转辊和第二转辊的相对位置布置结构示意图之二。

图9为根据本发明实施例的磁性矿物破碎磁选的结构示意图之一。

图10为根据本发明实施例的磁性矿物破碎磁选的结构示意图之二。

图11为根据本发明实施例的磁性矿物的辊式破碎磁选设备的结构示意图。

图中序号：

100为机架、110为给料槽、120为箱体；

210为第一转辊、220为第二转辊；

300为磁性单元；

410为磁性物料仓、420为非磁性物料仓；

500为磁性矿物、510为磁性物、520为非磁性物；

601为电磁线圈一、602为电磁线圈二、603为卸料板。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术特征和技术效果更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。

如图4所示，磁场对磁性矿物产生的磁力为F1，在转辊表面对矿物产生反作用力F1´使得矿物与转辊表面之间的压力增加，从而减轻了矿物与转辊表面的滑动，提升破碎效率，延长了转辊的使用寿命。

基于以上原理分析，本申请提供了一种磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，包括第一转辊210、第二转辊220和磁性单元300，第一转辊210和第二转辊220相对设置，并在第一转辊210和第二转辊220之间形成破碎间隙；磁性单元300布设在第一转辊210或/和第二转辊220中，并随第一转辊210或/和第二转辊220同步转动；在第一转辊210和第二转辊220的破碎转动过程中，磁性矿物500在破碎间隙处受到磁性单元300的单向作用力，单向作用力的方向指向第一转辊的轴心或指向第二转辊的轴心。

对于其磁性单元具体的布置形式，本实施例给出以下几种形式：

①磁性单元为至少两区段，在第一转辊210和第二转辊220内均布设有至少一区段磁性单元300，且第一转辊210和第二转辊220内的磁性单元300在破碎间隙处交替形成磁场。

本实施例附图中给出的具体结构为：磁性单元300为两区段，两区段磁性单元分别设置在第一转辊210和第二转辊220内，且两区段的磁性单元的磁系包角均为180°。

具体的，本发明首先在单个转辊内部加入包角为180度的磁系，如图5所示，磁系固定于转辊的内表面，呈N极与S极交互均匀布置；然后在另外一个转辊中布置同样包角为180度的磁系，磁系固定于转辊的内表面，呈N极与S极交互均匀布置，如图6所示。两转辊在磁系包角的边缘处磁系极性相反，即图5中转辊磁系边缘磁极为S极，而附图6中转辊磁系边缘磁极极性为N极。

然后将两个转辊按附图7所示的位置安装布置，磁系在转至两转辊间隙处恰好形成N极与S极相接的磁系结构。两转辊相向同步转动，从一个转辊的磁系转至转辊间隙恰好与另一转辊形成N极与S极相接的磁系结构（附图7所示）开始，旋转180度后，另一转辊磁系恰好旋转至转辊间隙与即将转出转辊间隙的转辊磁系形成N极与S极相接的磁系结构，如附图8所示。

经过以上转辊磁系设计，两转辊在转动过程中，两转辊间隙处始终有磁场的作用，从而保证了进入转辊间隙待破碎的磁性矿物都能够受到磁场产生的磁力作用，从而吸附于转辊上。即当左侧转辊磁系转至转辊间隙时，磁性矿物吸附于左侧转辊表面，完成破碎后，磁性矿物随转辊转离间隙；此时右侧转辊磁系转至磁辊间隙将磁性矿物吸附于转辊表面上，完成破碎后同时将破碎后的磁性矿物转离转辊间隙。

②磁性单元为呈环状的单一区段，并布设在第一转辊或第二转辊内；布设在第一转辊或第二转辊内的磁性单元的磁系包角为360°，具体的，环状的单一区段的磁性单元包括多块沿周向呈异极交替排布的磁铁，其布设在其中一转辊内，另一转辊上不布置磁性单元。

如图7-11所示，本申请还公开了一种磁性矿物的辊式破碎磁选设备，包括机架100、磁性矿物的辊式破碎磁选磁系、动力组件、磁性矿物卸料单元、磁性物料仓410和非磁性物料仓420，在机架100上设置有箱体120，箱体120的顶部设置有给料槽110；磁性矿物500的辊式破碎磁选磁系布设在机架内，且给料槽110与破碎间隙对应设置；动力组件驱动第一转辊和第二转辊转动；磁性矿物卸料单元实现第一转辊210或/和第二转辊220上的磁性矿物的卸料。

本实施例中采用的磁性单元的布置形式为上述的第①种形式，故下述的磁性矿物卸料单元描述、以及附图中的结构表示均为与之对应的设置形式，其磁性矿物卸料单元为电磁线圈，电磁线圈产生周期励磁电磁场，该周期励磁电磁场与对应的转辊上的磁性单元经过该电磁线圈的周期同步。

具体的，在两转辊的外侧设计卸除磁性矿物用的高压电磁场，如附图9、附图10所示。

附图9、附图10示出了本发明中磁性矿物破碎分选的过程。在附图9中，待破碎的磁性矿物吸附于左侧转辊表面上，随着两转辊的相对转动，矿物被带至转辊间隙挤压破碎，破碎后的磁性矿物继续吸附于左侧转辊之上，随着转辊一同转离转辊间隙，如附图10所示，当左侧转辊的磁场旋转至高压电磁场作用范围内时，电磁线圈一601通电启动电磁强磁场，转辊上的磁性矿物被强磁场捕获脱离转辊，并持续不断的吸附于电磁线圈一601上，随着转辊的持续转动，当左侧转辊由附图10中的位置再一次旋转至附图9中的位置时，电磁线圈一601断电，高压电磁场关闭，磁性矿物由高压电磁线圈一上脱落，进入磁性矿物料仓。

而当右侧转辊磁场旋转至转辊间隙时，如附图10所示，待破碎的矿物吸附于右侧转辊之上，随着两转辊的相对转动，矿物被带至转辊间隙挤压破碎，破碎后的磁性矿物继续吸附于右侧转辊之上，随着转辊一同转离转辊间隙，如附图9所示，当右侧转辊的磁场旋转至高压电磁场作用范围内时，电磁线圈二602通电启动电磁强磁场，转辊上的磁性矿物被强磁场捕获脱离转辊，并持续不断的吸附于电磁线圈二602上，随着转辊的持续转动，当右侧转辊由附图9中的位置再一次旋转至附图10中的位置时，电磁线圈二602断电，高压电磁场关闭，磁性矿物由电磁线圈二602上脱落，进入磁性物料仓。

被破碎后的非磁性矿物，沿转辊间隙自然下落至非磁性物料仓，即尾矿仓。电磁线圈一601与电磁线圈二602启停交替进行，即高压线圈1启动时，高压电磁线圈二关闭；而高压电磁线圈一关闭时，高压电磁线圈二启动，其启停周期与转辊的转动周期相同，通过本发明中的设计，磁性矿物在被破碎的同时，破碎后的磁性矿物与非磁性矿物得到了分离。

为了进一步的保障磁性物的卸料，其磁性矿物卸料单元还包括卸料板603，卸料板603固定设置在机架上，卸料板的端部与第一转辊或/和第二转辊贴合。

本申请还公开了一种磁性矿物的辊式破碎磁选方法，利用上述的磁性矿物的辊式破碎磁选设备进行的破碎磁性方法，包括以下步骤:

给料，磁性矿物500进入破碎间隙，并在磁性单元的作用下，实现破碎；

破碎后的磁性物510随磁性单元沿相应的转辊转动，非磁性物520进入非磁性物料仓420；

待破碎后的磁性物经过磁性矿物卸料单元时，完成卸料，且磁性物410进入磁性物料仓410。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

本文中术语“和/或”表示可以存在三种关系。例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (9)

1.一种磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，其特征在于，包括:

第一转辊；

第二转辊，所述第一转辊和所述第二转辊相对设置，并在所述第一转辊和所述第二转辊之间形成破碎间隙；以及

磁性单元，所述磁性单元布设在所述第一转辊或/和所述第二转辊中，并随所述第一转辊或/和所述第二转辊同步转动；

在所述第一转辊和所述第二转辊的破碎转动过程中，磁性矿物在所述破碎间隙处受到所述磁性单元的单向作用力，所述单向作用力的方向指向所述第一转辊的轴心或指向所述第二转辊的轴心。

2.根据权利要求1所述的磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，其特征在于，所述磁性单元为至少两区段，在所述第一转辊和所述第二转辊内均布设有至少一区段所述磁性单元，且所述第一转辊和所述第二转辊内的磁性单元在所述破碎间隙处交替形成磁场。

3.根据权利要求2所述的磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，其特征在于，所述磁性单元为两区段，两区段所述磁性单元分别设置在所述第一转辊和所述第二转辊内，且两区段的所述磁性单元的磁系包角均为180°。

4.根据权利要求1所述的磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，其特征在于，所述磁性单元为呈环状的单一区段，并布设在所述第一转辊或所述第二转辊内；布设在所述第一转辊或所述第二转辊内的磁性单元的磁系包角为360°。

5.根据权利要求2-4任一所述的磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，其特征在于，各区段的所述磁性单元包括多块沿周向呈异极交替排布的磁铁。

6.一种磁性矿物的辊式破碎磁选设备，其特征在于，包括:

机架，在所述机架上设置有箱体，箱体的顶部设置有给料槽；

如权利要求1-5任一所述的磁性矿物的辊式破碎磁选磁系，其布设在所述机架内，且所述给料槽与所述破碎间隙对应设置；

动力组件，其驱动所述第一转辊和所述第二转辊转动；

磁性矿物卸料单元，其实现所述第一转辊或/和所述第二转辊上的磁性矿物的卸料；以及

磁性物料仓和非磁性物料仓。

7.根据权利要求6所述的磁性矿物的辊式破碎磁选设备，其特征在于，所述磁性矿物卸料单元为电磁线圈，所述电磁线圈产生周期励磁电磁场，该周期励磁电磁场与对应的转辊上的磁性单元经过该电磁线圈的周期同步。

8.根据权利要求6或7所述的磁性矿物的辊式破碎磁选设备，其特征在于，所述磁性矿物卸料单元包括卸料板，所述卸料板固定设置在所述机架上，所述卸料板的端部与所述第一转辊或/和所述第二转辊贴合。

9.一种磁性矿物的辊式破碎磁选方法，其特征在于，利用权利要求6-8任一所述的磁性矿物的辊式破碎磁选设备进行的破碎磁性方法，包括以下步骤:

给料，磁性矿物进入破碎间隙，并在磁性单元的作用下，实现破碎；

破碎后的磁性物随磁性单元沿相应的转辊转动，非磁性物进入非磁性物料仓；

待破碎后的磁性物经过磁性矿物卸料单元时，完成卸料，且磁性物进入磁性物料仓。