CN110180677B - 一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法 - Google Patents

Abstract

一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法,将现有技术中的电磁线圈式高梯度磁选机改造为永磁式高梯度磁选机，可应用于大多数的粗选或者弱磁选或者部分强磁精选的选矿流程中；去掉了电磁线圈及其控制系统，解决了现有技术中电磁线圈式高梯度磁选机耗能大的技术问题；去掉了现有技术中的电磁线圈式高梯度磁选机中结构复杂的冷却系统，简化了磁选机的复杂结构，在现有的电磁线圈式高梯度磁选机上进行改造，尤其是可以用于改造电磁线圈组、线圈外壳和冷却系统损坏的废旧磁选机，降低了重新采购设备的成本，其改造后的结构简单，降低了配件制造成本，其控制简便降低了设备的使用以及维护成本。

Description

一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法

技术领域

本发明涉及一种高梯度磁选机的改造方法，尤其是涉及一种用于从流体矿浆中进行磁选的高梯度磁选机的节能化改造。

背景技术

在人类矿物提取的历史上采用磁场对矿物质进行磁选已经有一百多年的历史，初期的磁选机由于理论和材料等基础科学发展的制约，并没有得到广泛的应用。从1855年开始采用电磁铁产生磁场后，磁选机的理论和实践才日趋完善，行业内涌现出了各种类型的工业用磁选设备，磁选法在铁矿的选矿方面才得到广泛的应用。在二十世纪六十年代以后，随着材料科学的不断发展，永磁材料的磁场强度越来越强，一些磁选机逐渐开始采用永磁体进行磁选，特别是弱磁选机逐渐永磁化。

高梯度磁选机是二十世纪六十年代末七十年代初发展起来的磁分离技术，其主要特点就是：将导磁的磁性介质填充在螺旋磁系的内腔中作为分选介质。由于磁选介质在磁化达到饱和状态时能产生很高的磁场梯度和强度，并具有很大的捕收面积，因而适应范围大，特别是用于对细微颗粒的捕收。参考附图1，在现有技术中的高梯度磁选机多采用的是电磁线圈组0-3用于产生磁场，其优点是控制方便、产生的磁场强度大，可以达到1.5T以上，并可以通过调整电流大小调整磁场强度，缺点也很明显，由于采用的是电磁线圈，其产生磁场时需要很大的电流，其耗电量巨大，是有名的“电老虎”，由于在矿物磁选领域并不是所有的磁选流程都需要使用1.5T以上的磁场进行磁选，因此，在很多粗选或者弱磁选的场合采用电磁线圈型高梯度磁选机往往是“大材小用”。而且，在线圈通电产生磁场的同时由于涡流效应等原因还会产生巨大的热量，必须控制发热量机器才能正常运行，采用电磁线圈磁选的高梯度磁选机均需要配备一套复杂的油冷或水冷循环系统0-7，同时，还需要一个巨大的带有油路结构且密封的外壳0-4用于盛装电磁线圈组0-3，这进一步提高了高梯度磁选机的复杂程度和制造成本。在现有技术中缺少一种能降低现有的高梯度磁选机能耗以及复杂度的改造方法。

发明内容

为了解决上述问题，由于在上文已经提到随着材料科学的不断发展，永磁材料的磁场强度越来越强，例如铷铁硼等磁性材料其可以达到1T左右的磁场强度，其完全可以应用于大多数的粗选或者弱磁选领域以及部分强磁选领域，本发明将永磁材料应用于高梯度磁选机中，设计出了一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法，其技术方案如下：

一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法，应用于电磁线圈式高梯度磁选机，所述电磁线圈式高梯度磁选机包括：上部管道、磁选腔、电磁线圈组、线圈外壳、支座、下部管道、冷却系统；其特征在于包括如下改装步骤：

(1)将所述电磁线圈式高梯度磁选机断电，将所述磁选腔内的矿浆排放干净，将所述冷却系统和所述线圈外壳内的冷却液排放干净，将与所述上部管道和所述下部管道连接的管路断开；

(2)拆除所述冷却系统和所述电磁线圈式高梯度磁选机外部相关配件；

(3)拆除所述线圈外壳和所述电磁线圈组及其相关控制系统；

(4)在所述支座上安装上支撑架，在所述上支撑架上部安装提升装置，所述提升装置上的牵引绳处于收束状态；

(5)将所述上部管道暂时拆除，将螺旋管道由所述磁选腔外壳的上部向下套在所述磁选腔外壳上，所述螺旋管道通过所述上支撑架固定；

(6)将所述拆除的上部管道重新安装在所述磁选腔外壳上部并与所述磁选腔连通，在所述螺旋管道的下端出口处通过管道连接收集盘；

(7)在所述上部管道上连接相关管道阀门；在所述下部管道连接相关管道和阀门。

所述步骤(5)中还包括：将若干永磁体以N-S或者S-N的方式头尾相吸，从所述螺旋管道的顶部开口依次装入所述螺旋管道内，最后端的所述永磁体和所述提升装置上的所述牵引绳连接。

所述步骤(5)中的所述螺旋管道的横截面为C字形的开口圆截面，开口方向朝向所述磁选腔外壳，使得所述螺旋管道内的所述永磁磁体可以直接与所述磁选腔外壳的外壁紧密接触；所述螺旋管道最内层为滑动层，滑动层由高分子自润滑材料制成，或者采用油膜润滑，或者采用滚珠或者滚轮结构。

所述步骤(5)中的所述收集盘用于收集通过重力作用自由滑落到所述收集盘内的所述永磁磁体，其内部设置有收集槽，所述收集槽呈平面螺旋排列，用于引导所述永磁磁体排列成平面螺旋形，方便所述永磁磁体的收集和再次提升。

所述步骤(5)中的所述螺旋管道的螺旋倾角设为10°-60°，以方便所述永磁磁体通过重力作用自由滑落到所述收集盘内。

优选的，还包括步骤(8)，安装相关自动控制设备用于控制整个选矿周期内的所述提升装置的升降和各个阀门的开闭。

优选的，所述永磁磁体为球形、圆柱形或者胶囊形；所述永磁磁体采用铷铁硼、钐钴或永磁铁氧体等材料制成，通过更换不同的材料和/或不同数量和/或不同体积和/或不同形状的所述永磁体可以获得不同强度的磁场。

所述步骤(7)中管道连接方式具体为，所述上部管道上连接进料管和进料阀，连接进水管和进水阀；在所述下部管道上连接精矿出料管和精矿出料阀、连接尾矿出料管和尾矿出料阀；在所述精矿出料管出口设置精矿收集槽，在所述尾矿出料管出口设置尾矿收集槽。

其达到的有益效果为：采用该方法可以将现有技术中的电磁线圈式高梯度磁选机改造为永磁式高梯度磁选机，可应用于大多数的粗选或者弱磁选或者部分强磁精选的选矿流程中；去掉了电磁线圈及其控制系统，解决了现有技术中电磁线圈式高梯度磁选机耗能大的技术问题；去掉了现有技术中的电磁线圈式高梯度磁选机中结构复杂的冷却系统，降低了磁选机的复杂结构，在现有的电磁线圈式高梯度磁选机上进行改造，尤其是可以用于改造电磁线圈组、线圈外壳和冷却系统损坏的废旧磁选机，降低了重新采购设备的成本，其改造后的结构简单，降低了配件制造成本，其控制简便降低了设备的使用以及维护成本。

附图说明

图1为电磁线圈式高梯度磁选机主要结构图；

图2为改造后的节能型高梯度磁选机主要结构图；

图3为改造后的节能型高梯度磁选机加载磁场时的螺旋管道刨面图；

图4为改造后的节能型高梯度磁选机加载磁场时的磁选部刨面图以及螺旋管道和磁选腔壁局部放大图；

图5为改造后的节能型高梯度磁选机消除磁场时收集盘主刨面图；

图6(a)为加载磁场时收集盘俯视图，图6(b)为消除磁场时收集盘俯视图；

图7为永磁磁体形状和连接方式示意图；

图8为改造流程图；

图9为采用双螺旋结构的改造后的节能型高梯度磁选机主要结构图；

0、电磁线圈式高梯度磁选机；0-1、上部管道；0-2、磁选腔；0-3、电磁线圈组；0-4、线圈外壳；0-5、支座；0-6、下部管道；0-7、冷却系统；

1、机架；1-1、下部底座；1-2、上支撑架；

2、磁选部；2-1、磁选腔壁；2-2、磁选介质；

3、磁系；3-1、螺旋管道；3-2、收集盘；3-2-1、收集槽；3-3、牵引绳；3-4、提升装置；3-5、永磁磁体；

4、进料管；4-1、进料阀；

5、进水管；5-1、进水阀；

6、精矿出料管；6-1、精矿出料阀；

7、尾矿出料管；7-1、尾矿出料阀；

8、尾矿收集槽；9、精矿收集槽；

具体实施方式

实施例一

参照附图2，一种经过改造的选矿用节能型高梯度磁选机，包括机架1、磁选部2、磁系3和管道系统以及收集部；机架1包括下部底座1-1和上支撑架1-2。

磁选部2安装于下部底座1-1上，磁系3通过上支撑架1-2固定安装在磁选部2的外部；磁选部2为内部中空的腔体结构，具有磁选腔壁2-1，其采用导磁或顺磁材料制成，例如导磁不锈钢；在磁选部2的磁选腔中设置有磁选介质2-2，磁选介质2-2为间隔充填的齿板介质、间隔充填的圆棒介质、紧密充填的球形介质、紧密充填的网状介质或者紧密充填的钢毛介质。

参照附图2-4，磁系3包括螺旋管道3-1、收集盘3-2、牵引绳3-3、提升装置3-4和永磁磁体3-5；螺旋管道3-1贴合在磁选部2外部呈紧密螺旋上升排列，螺旋倾角设为10°-60°，以方便在永磁磁体3-5通过重力作用自由滑落到收集盘3-2内；螺旋管道3-1内部紧密顺序排列有若干个永磁磁体3-5，螺旋管道3-1的横截面为C字形的开口圆截面，开口方向朝向磁选部2，使得螺旋管道3-1内的永磁磁体3-5可以直接与磁选部2的外壁紧密接触；螺旋管道3-1最内层为滑动层，滑动层由高分子自润滑材料制成，例如聚四氟乙烯或者聚甲醛等材料，或者采用油膜润滑，或者采用滚珠或者滚轮结构。

参照附图4、5、7，永磁磁体3-5为球形、圆柱形或者胶囊形，每个永磁磁体3-5头尾以N-S或者S-N的形式相互吸引，最前部的永磁磁体3-5与牵引绳3-3连接在一起，每个螺旋管道3-1中的永磁磁体3-5都通过其横截面为C字形的开口圆截面的开口和磁选部2的外壁接触，永磁磁体3-5采用铷铁硼、钐钴、永磁铁氧体等材料制成，通过更换不同的材料和/或不同数量和/或不同体积和/或不同形状的永磁体以获得不同强度的磁场。

提升装置3-4安装在上支撑架1-2的上部，用于拉动或者释放牵引绳3-3，从而实现提升或者释放永磁磁体3-5，牵引绳3-3通过螺旋管道3-1顶部的开口伸入螺旋管道3-1的内部和最前部的永磁磁体3-5连接，提升装置3-4优选为电动绞盘，在特殊情况下其还可以是手动绞盘。

参照附图5-6，收集盘3-2，用于收集通过重力作用自由滑落到收集盘3-2内的永磁磁体3-5，其内部设置有收集槽3-2-1，收集槽3-2-1呈平面螺旋排列，用于引导永磁磁体3-5排列成平面螺旋形，方便永磁磁体3-5的收集和的再次提升。

参照附图2-5，管道系统由进料管4、进料阀4-1、进水管5、进水阀5-1、精矿出料管6、精矿出料阀6-1、尾矿出料管7和尾矿出料阀7-1组成；磁选部2的磁选腔上部和进料管4以及进水管5连通，进料阀4-1安装于进料管4上用于控制进料，进水阀5-1安装于进水管5上用于控制进水；磁选部2的磁选腔下部和精矿出料管6和尾矿出料管7连通，精矿出料阀6-1安装于精矿出料管6上用于控制精矿出料，尾矿出料阀7-1安装于尾矿出料管7上用于控制尾矿出料。

收集部包括尾矿收集槽8和精矿收集槽9，精矿收集槽9用于收集精矿出料管6排出的精矿，尾矿收集槽8用于收集尾矿出料管7排出的尾矿

该装置的工作原理及控制方法为：

在开始磁选时，首先通过提升装置3-4带动牵引绳3-3将磁系3中的若干排列成串的永磁磁体3-5沿螺旋管道3-1提升到螺旋管道3-1的顶部，此时磁系3在磁选部2的磁选腔中形成磁场，并将磁选部2磁选腔中的磁选介质2-2磁化，使其磁化到达饱和状态，形成高梯度磁场。

然后打开进料管4上的进料阀4-1，打开尾矿出料管7上的尾矿出料阀7-1，进水管5上的进水阀5-1和精矿出料管6上的精矿出料阀6-1保持关闭，此时待磁选的矿浆(浓度为20％-50％)由进料管4慢速流入磁选部2的磁选腔中，矿浆中的磁性颗粒被吸附在已经被磁化的磁选介质2-2(例如钢毛)上，其余的矿浆通过尾矿出料管7的尾矿出料阀7-1排出到尾矿收集槽8中，此为给矿阶段；

在经过一段时间后，磁选介质2-2上的磁性颗粒吸附接近饱和，关闭进料阀4-1，进料管4停止给料，打开进水管5上的进水阀5-1，加入清水将附着在磁选介质2-2上的非磁性颗粒冲洗出去，冲洗出的浆料同样从尾矿出料管7的尾矿出料阀7-1排出到尾矿收集槽8中，此为漂洗阶段；

最后，关闭尾矿出料管7的尾矿出料阀7-1，通过提升装置3-4释放牵引绳3-3，磁系2中排列成串的永磁磁体3-5沿螺旋管道3-1向下滑落至收集盘3-2中，此时磁选部2的磁选腔中的磁场消失，磁选介质2-2逐渐消磁失去磁性，再次打开进水管5上的进水阀5-1，通入高压清水对磁选介质2-2进行清洗，将磁选介质2-2上的磁性颗粒冲洗下来，打开精矿出料管6上的精矿出料阀6-1，磁性颗粒由精矿出料阀6-1排出到精矿收集槽9中，此为冲洗阶段。

完成上述过程即实现了一个工作周期，在完成该周期的工作后，即可从头开始下一个周期的选矿，整个过程可通过控制系统按程序进行，或者在特殊条件下可以通过人力手动完成。完成一个磁选周期需要20～30分钟。

实施例二

一种将现有技术中的选矿用电磁线圈式高梯度磁选机改造为实施例一中的选矿用节能型高梯度磁选机的改造方法，参考附图1-9，该方法应用于电磁线圈式高梯度磁选机0，其包括：上部管道0-1、磁选腔0-2、电磁线圈组0-3、线圈外壳0-4、支座0-5、下部管道0-6、冷却系统0-7；该方法具有如下改装步骤：

(1)将电磁线圈式高梯度磁选机0断电，将磁选腔0-2内的矿浆排放干净，将冷却系统0-7和线圈外壳0-4内的冷却液(例如油或水)排放干净，将与上部管道0-1和下部管道0-6连接的管路断开；

(2)拆除冷却系统0-7和电磁线圈式高梯度磁选机0外部相关配件；

(3)拆除线圈外壳0-4和电磁线圈组0-3及其相关控制系统；

(4)在支座0-5上安装上支撑架1-2，在上支撑架1-2上部安装提升装置3-4，提升装置3-4上的牵引绳3-3处于收束状态；

(5)将上部管道0-1暂时拆除，将螺旋管道3-1由磁选腔0-2外壳的上部向下套在磁选腔0-2外壳上，螺旋管道3-1通过上支撑架1-2固定；将若干永磁体3-5以N-S或者S-N的方式头尾相吸，从螺旋管道3-1的顶部开口依次装入螺旋管道3-1内，最后端的永磁体3-5和提升装置3-4上的牵引绳3-3连接；

(6)将拆除的上部管道0-1重新安装在磁选腔0-2外壳上部并与磁选腔0-2连通，在螺旋管道3-1的下端出口处通过管道连接收集盘3-2；

(7)在上部管道0-1上连接进料管4和进料阀4-1，连接进水管5和进水阀5-1；在下部管道0-6上连接精矿出料管6和精矿出料阀6-1、连接尾矿出料管7和尾矿出料阀7-1；在精矿出料管6出口设置精矿收集槽9，在尾矿出料管7出口设置尾矿收集槽8。

(8)安装相关自动控制设备用于控制整个选矿周期内的提升装置3-4的升降和各个阀门的开闭。

实施例三

参见附图9，一种增强型选矿用低功耗节能型高梯度磁选机，其在实施例1的基础上再增加了一个螺旋管道3-1及其相配套的收集盘3-2、牵引绳3-3、提升装置3-4和永磁磁体3-5，采用双层螺旋管道，两个螺旋管道旋向相反、两个螺旋管道3-1中的永磁磁体3-5头尾吸引极性顺序相反，以便磁系3可以在磁选部2的磁选腔中产生同向叠加的磁感线，用于提高在磁选部2的磁选腔中形成磁场的强度，其工作原理和控制方法与实施例1中的相同。

上述仅为发明的较佳实施例及所运用技术原理，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，容易想到的变化或替换实施方式，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法，应用于电磁线圈式高梯度磁选机，所述电磁线圈式高梯度磁选机包括：上部管道、磁选腔、电磁线圈组、线圈外壳、支座、下部管道、冷却系统；其特征在于包括如下改装步骤：

(1)将所述电磁线圈式高梯度磁选机断电，将所述磁选腔内的矿浆排放干净，将所述冷却系统和所述线圈外壳内的冷却液排放干净，将与所述上部管道和所述下部管道连接的管路断开；

(2)拆除所述冷却系统和所述电磁线圈式高梯度磁选机外部相关配件；

(3)拆除所述线圈外壳和所述电磁线圈组及其相关控制系统；

(4)在所述支座上安装上支撑架，在所述上支撑架上部安装提升装置，所述提升装置上的牵引绳处于收束状态；

(5)将所述上部管道暂时拆除，将螺旋管道由所述磁选腔外壳的上部向下套在所述磁选腔外壳上，所述螺旋管道通过所述上支撑架固定；

(6)将拆除的所述上部管道重新安装在所述磁选腔外壳上部并与所述磁选腔连通，在所述螺旋管道的下端出口处通过管道连接收集盘；

(7)在所述上部管道上连接相关管道阀门；在所述下部管道连接相关管道和阀门；

所述步骤(5)中还包括：将若干永磁体以N-S或者S-N的方式头尾相吸，从所述螺旋管道的顶部开口依次装入所述螺旋管道内，最后端的所述永磁体和所述提升装置上的所述牵引绳连接。

2.根据权利要求1所述的一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法，其特征在于：所述步骤(5)中的所述螺旋管道的横截面为C字形的开口圆截面，开口方向朝向所述磁选腔外壳，使得所述螺旋管道内的所述永磁体可以直接与所述磁选腔外壳的外壁紧密接触；所述螺旋管道最内层为滑动层，滑动层由高分子自润滑材料制成，或者采用油膜润滑，或者采用滚珠或者滚轮结构。

3.根据权利要求1所述的一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法，其特征在于：所述步骤(6)中的所述收集盘用于收集通过重力作用自由滑落到所述收集盘内的所述永磁体，其内部设置有收集槽，所述收集槽呈平面螺旋排列，用于引导所述永磁体排列成平面螺旋形，方便所述永磁体的收集和再次提升。

4.根据权利要求1所述的一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法，其特征在于：所述步骤(5)中的所述螺旋管道的螺旋倾角设为10°-60°，以方便所述永磁体通过重力作用自由滑落到所述收集盘内。

5.根据权利要求1所述的一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法，其特征在于：还包括步骤(8)，安装相关自动控制设备用于控制整个选矿周期内的所述提升装置的升降和各个阀门的开闭。

6.根据权利要求1所述的一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法，其特征在于：所述永磁体为球形、圆柱形或者胶囊形；所述永磁体采用铷铁硼、钐钴或永磁铁氧体材料制成，通过更换不同的材料和/或不同数量和/或不同体积和/或不同形状的所述永磁体可以获得不同强度的磁场。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种选矿用高梯度磁选机节能化改造方法，其特征在于：所述步骤(7)中管道连接方式具体为，所述上部管道上连接进料管和进料阀，连接进水管和进水阀；在所述下部管道上连接精矿出料管和精矿出料阀、连接尾矿出料管和尾矿出料阀；在所述精矿出料管出口设置精矿收集槽，在所述尾矿出料管出口设置尾矿收集槽。

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