CN111229458A - 应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法，所述方法为通过控制一包含有若干个分选腔的转环介质盒在呈卧式设置的超导磁体磁场中做循环的回转运动以实现连续给矿和分选，所述转环介质盒通过沿着一环形轨道运动而实现在超导磁体磁场中做循环的回转运动。本发明的方法，克服了螺线管超导磁体结构对分离系统给料及分选方式的制约，利用转环式结构实现超导磁选机的连续给矿(给矿不间断)和连续分选(收集精矿和收集尾矿不间断)，显著增加了设备处理量，用于非金属矿和金属矿磁选作业过程，避免堵塞和减少阀门磨损，保证超导磁选机的连续工业生产。

Description

应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法

技术领域

本发明属于矿浆磁选领域,尤其涉及一种应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法。

背景技术

目前广泛应用的超导磁选机为串罐往复式结构,这种结构最初是由英国人在20世纪初发明的。这种结构的超导磁选机,其分选结构主要由两个分选区和三个哑元区组成,矿浆由中心管经哑元区沿磁体轴线方向流入分选区,经过刚毛后由外套管流出分选区。 上述分选结构自20世纪末已被广泛采用,用于高岭土提纯除杂,现已有二十余套系统在全球运行。

串罐往复式分选结构的矿浆进出水道均为沿卧式超导磁体轴向方向,即平行水平面方向,且其在分选罐中的流动方向需经4次90度转折后方能流入套管流道。 这种复杂的流场布置决定了这种分选结构仅适用于高岭土等在水中分散性好的矿物作业。 当用于金属矿、长石、石英等密度较大或粒径较粗矿物分选时,极易造成设备堵塞。这导致全球范围内超导磁选机仅有用于高岭土分选的成功工业案例。

螺线管超导磁体是目前超导磁体实现工业化的唯一选择,由于磁体中的超导线圈电流密度极高,其受力也很大,只有螺线管型超导磁体中线圈受力相对均匀,出于制造难度和成本考虑,目前只有螺线管超导磁体可用于分离工业和医疗行业。 螺线管超导磁体是目前最成熟、造价最低的磁体结构形式,工业螺线管超导磁体可提供3-5T,最高可达6T 磁感应强度,相比常规电磁线圈1.5T以下的磁感应强度,其用于分选微细弱磁矿物具有巨大优势。螺线管超导磁体是一个中空圆柱型,其有效磁场区域位于圆柱体的中空内部,在分离工业中,由于超导线圈的结构形式和自身受力平衡等多方面原因,要实现连续作业有一定难度,目前市面上还没有可连续运行的超导磁选系统,超导磁选机在国际上一直也并无明显进展,目前唯一实现工业化的超导磁选机是用于高岭土分选的往复式间歇系统。

螺线管超导磁体目前仅有用于高岭土的成熟工业化设备的原因是多方面的,其中一个很重要的原因是:由于螺线管超导磁体的有效磁场区域在螺线管圆柱内部,要实现连续给矿、连续排矿和连续收集精矿作业在机械结构设计上存在一定困难。用于高岭土的串罐往复式超导磁选机也是一种间歇给矿的周期式运行设备。 而周期式运行涉及到大量的切换阀门(比如一会给矿,一会不给矿,一会给水,一会不给水),无法用于金属矿、长石、石英等非粘土矿分选,原因是因为高岭土粒径很细,质软,在水中分散性能优良,除了高岭土以外,长石、石英、所有的金属矿均不具备高岭土的这些物理性质,这些矿物如果用高岭土的阀门切换分选结构,阀门由于磨损会迅速损坏,而且一会给矿一会停矿极易导致管道堵塞;同时,用于高岭土的超导磁选系统矿浆在磁场内需沿水平方向流动,且矿浆流道有多个90度弯转,有别于高岭土极佳的流动性,金属矿、长石、石英极易发生沉积,进而导致堵塞。

磁选机实现正常作业一般需顺序实现磁场内给矿、磁场内清洗抛杂、磁场外冲洗卸矿三个环节。由于螺线管超导磁体特殊的磁场形式,现有高梯度磁选机的实现形式,无论是平环、立环均无法使用(平环和立环是目前最广泛使用的用于金属矿选矿的两种电磁磁选机实现形式,立环以赣州 SLON为代表,平环以长沙矿冶院的仿琼斯为代表)。故按照现有电磁高梯度磁选机设计的常规思维,或是现有行业通识,无法利用螺线管超导磁体内部强磁场实现连续给矿(给矿不间断)和连续分选(收集精矿和收集尾矿不间断)作业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可适用于长石、石英、金属矿等矿物分选且可实现可连续化矿物分选的应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法。

长石、石英等分金属矿和赤铁矿、黄铜矿等金属矿磁选作业过程中极易发生沉淀，且工业生产必须实现连续作业。本发明在螺线管超导磁体特殊机械和磁场形式的基础上，一方面提出了垂直进料的实现形式，另一方面更创造性地提出了转环式连续给矿分选逻辑和机械系统。

磁体是螺线管超导磁体，卧式摆放，磁体中心轴线与地面平行。超导磁体内部有效磁场中的磁力线也是水平的，与地面平行。

传统的磁选机给矿逻辑是：给矿-场内清洗-场外排矿（收集精矿），本申请涉及的给矿逻辑是：给矿-场内清洗-场外排矿循环进行，和传统的磁选机是不一样的。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法，所述方法为通过控制一包含有若干个分选腔的转环介质盒在呈卧式设置的超导磁体10磁场中做循环的回转运动以实现连续给矿和分选，所述超导磁体10磁场内的上部、转环介质盒上方，设有给矿口1和位于给矿口1两侧的左侧场内冲洗口2和右侧场内冲洗口3，所述超导磁体10磁场内的下部、转环介质盒下方，设有无磁矿收集水道8.2和有磁矿收集水道9.2，所述超导磁体10外、在转环介质盒上方，依次设有场外一次冲洗卸料口4和场外二次冲洗卸料口5，所述转环介质盒通过沿着一环形轨道15运动而实现在超导磁体10磁场中做循环的回转运动，具体过程是：转环介质盒里的高梯度介质在超导磁体磁场中经过给矿口1给矿，经左或右侧场内冲洗口场内清洗后离开磁场，然后在场外一次冲洗卸料口4冲洗卸矿，再由场外二次冲洗卸料口5冲洗卸矿，上述两个步骤根据转环介质盒的移动循环进行。

因转环介质盒是连续的环形的、是不断移动的，所以转环介质盒上任一分选腔在对其给矿的同时可以实现场内清洗，即该分选腔前端在给矿时，其后端正在场内冲洗口下方接受清洗除杂，因而实现连续对其给矿不间断，由此保证了给矿的连续性而不必考虑经常开启、关闭大量阀门的问题，极大地减少了阀门的磨损和避免了可能出现的管道堵塞。

作为优选，所述超导磁体10是螺线管超导磁体，固定在一底座20上。

作为优选，所述环形轨道15设置在一固定支撑架16上。更优地，所述环形轨道15设置在护板11上，所述护板11设置在所述固定支撑架16上。

作为优选，所述转环介质盒可沿环形轨道15转动的具体方式是：转环介质盒由电机13传动输送链轮12，带动介质盒轴承14在环形轨道15上移动以实现能在超导磁体10中可双向回转移动。

作为优选，所述转环介质盒为跑道型，其中装填钢棍、介质网、刚毛等高梯度介质，随着转环介质盒的移动，转环介质盒由超导磁体不断被分为场内分选区6和场外分选区7两种分选区域；场外分选区7区域的高梯度介质依次经过场外一次冲洗卸料口4和场外二次冲洗卸料口5卸矿。高梯度介质排布方式是垂直磁力线，且垂直于矿浆流动方向，高梯度介质是做成一个一个的整体结构，优选做成连续斗式、或轴向双斗式、或多斗式，然后依次装在中间那条回转运动的分选腔上的。

作为优选，所述转环介质盒为纵向长≥7米、回转半径1.5-2米的跑道型转环介质盒。

场外一次冲洗卸料口4和场外二次冲洗卸料口5均在超导磁体场外，作为优选，在50Gs线外，50Gs是磁场强度，50Gs以外认为磁场非常弱，在这里设置有磁冲洗用于收集有磁矿。

作为优选，场外一次冲洗卸料口4和场外二次冲洗卸料口5分别位于转环介质盒出磁场端和转回段。

作为优选，所述给矿口1连接进矿管1.1，所述左侧场内冲洗口2连接左侧场内冲洗水管2.1，右侧场内冲洗口3连接右侧场内冲洗水管3.1，场外一次冲洗卸料口4连接场外一次冲洗卸料水管4.1，场外二次冲洗卸料口5连接场外二次冲洗卸料水管5.1。

作为优选，所述给矿口1、左侧场内冲洗口2、右侧场内冲洗口3为固定在超导磁体壁上的。

作为优选，所述给矿口1、左侧场内冲洗口2、右侧场内冲洗口3的结构为多排布水孔、水槽或水管。

作为优选，所述给矿口1位于超导磁体10中部，左侧场内冲洗口2、右侧场内冲洗口3等距地设置在给矿口1两边。

无磁组分在场内冲洗收集，并在转环下方通过无磁矿收集水道8.2收集，场外的无磁矿接矿槽可以有多种布置形式，作为优选，无磁矿收集水道8.2相对于水平面，斜度值5-90度，以避免积矿。

作为优选，所述无磁矿收集水道8.2和有磁矿收集水道9.2一起组成位于超导磁体10磁场内的排矿通道并设置在转环介质盒下方，且无磁矿收集水道8.2位于有磁矿收集水道9.2下方，所述无磁矿收集水道8.2连接无磁矿收集槽8，所述有磁矿收集水道9.2连接有磁矿收集槽9。

工作原理：

分选的过程就把原矿变成了有磁矿和无磁矿，各自收起来分选就结束了。

因为有磁矿有两部分，故根据磁性强弱，一部分在磁场50Gs以外即超导磁体磁场外的地方接，一部分在超导磁体10磁场内磁场强一些的地方接。

之所以无磁矿收集水道8.2位于有磁矿收集水道9.2下方，是因为：卧式超导螺线管磁体，中心点的磁场最高的，向两边逐渐降低，在磁体口上取决于磁体设计，一般有6000-10000Gs的磁场。根据待分选矿物性质，在磁场最强的地方落下的矿都是无磁矿，故无磁矿是在这个横放的圆柱体形超导磁场的中心接的，因为这个圆柱体的超导磁体的外圈不能打洞，所以这些在中心接的无磁矿也得在磁体外才能收集。而有磁矿是在磁场内弱一些的地方开始接，根据矿物不同，在6000-20000Gs的地方开始接，而这个点在圆柱形的超导磁体内部，而后直接连通到无磁矿收集槽8.2和有磁矿收集水道9.2这两个水道有重合，无磁矿收集水道8.2在有磁矿收集水道9.2下方。

本发明的有益效果是：

本发明的方法，基于螺线管超导磁体提出了用于长石、石英、金属矿分离的连续化分离方法，克服了螺线管超导磁体结构对分离系统的制约，利用转环式结构实现了超导磁选机的连续给矿(给矿不间断)和连续分选(收集精矿和收集尾矿不间断)，让其不但可应用于长石、石英等非金属矿和赤铁矿、黄铜矿等金属矿磁选作业过程，可有效避免堵塞和减少阀门磨损，保证超导磁选机可连续长时间进行工业生产，更重要的是实现了磁选机的连续生产，显著增加了设备处理量，实用性极强，具有巨大的经济效应，值得推广。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图2中A-A向的剖视图。

具体实施方式

如图1-3所示，所述方法为通过控制一包含有若干个分选腔的转环介质盒在呈卧式设置的超导磁体磁场中做循环的回转运动以实现连续给矿和分选，所述超导磁体磁场内的上部、转环介质盒上方，设有给矿口1和位于给矿口1两侧的左侧场内冲洗口2和右侧场内冲洗口3，所述超导磁体磁场内的下部、转环介质盒下方，设有无磁矿收集水道8.2和有磁矿收集水道9.2，所述超导磁体外、在转环介质盒上方，依次设有场外一次冲洗卸料口4和场外二次冲洗卸料口5，所述转环介质盒通过沿着一环形轨道15运动而实现在超导磁体磁场中做循环的回转运动，具体过程是：转环介质盒里的高梯度介质在超导磁体磁场中经过给矿口1给矿，经左或右侧场内冲洗口场内清洗后离开磁场，然后在场外一次冲洗卸料口冲洗卸矿，再由场外二次冲洗卸料口冲洗卸矿，上述两个步骤根据转环介质盒的移动循环进行。

因转环介质盒是连续的环形的、是不断移动的，所以转环介质盒上任一分选腔在对其给矿的同时可以实现场内清洗，即该分选腔前端在给矿时，其后端正在场内冲洗口下方接受清洗除杂，因而实现连续对其给矿不间断，由此保证了给矿的连续性而不必考虑经常开启、关闭大量阀门的问题，极大地减少了阀门的磨损和避免了可能出现的管道堵塞。

所述超导磁体是螺线管超导磁体，固定在一底座20上。

所述环形轨道15设置在一固定支撑架16上。更优地，所述环形轨道15设置在护板11上，所述护板11设置在所述固定支撑架16上。

所述转环介质盒可沿环形轨道15转动的具体方式是：转环介质盒由电机13传动输送链轮12，带动介质盒轴承14在环形轨道15上移动以实现能在超导磁体10中可双向回转移动。

所述转环介质盒为跑道型，其中装填钢棍、介质网、刚毛等高梯度介质，随着转环介质盒的移动，转环介质盒由超导磁体不断被分为场内分选区6和场外分选区7两种分选区域；场外分选区7区域的高梯度介质依次经过场外一次冲洗卸料口4和场外二次冲洗卸料口5卸矿。高梯度介质排布方式是垂直磁力线，且垂直于矿浆流动方向，高梯度介质是做成一个一个的整体结构，优选做成连续斗式、或轴向双斗式、或多斗式，然后依次装在中间那条回转运动的分选腔上的。

所述转环介质盒为纵向长≥7米、回转半径1.5-2米的跑道型转环介质盒。

场外一次冲洗卸料口4和场外二次冲洗卸料口5均在超导磁体场外，作为优选，在50Gs线外，50Gs是磁场强度，50Gs以外认为磁场非常弱，在这里设置有磁冲洗用于收集有磁矿。

场外一次冲洗卸料口4和场外二次冲洗卸料口5分别位于转环介质盒出磁场端和转回段。

所述给矿口1连接进矿管1.1，所述左侧场内冲洗口2连接左侧场内冲洗水管2.1，右侧场内冲洗口3连接右侧场内冲洗水管3.1，场外一次冲洗卸料口4连接场外一次冲洗卸料水管4.1，场外二次冲洗卸料口5连接场外二次冲洗卸料水管5.1。

所述给矿口1、左侧场内冲洗口2、右侧场内冲洗口3为固定在超导磁体壁上的。

所述给矿口1、左侧场内冲洗口2、右侧场内冲洗口3的结构为多排布水孔、水槽或水管。

所述给矿口1位于超导磁体10中部，左侧场内冲洗口2、右侧场内冲洗口3等距地设置在给矿口1两边。

无磁组分在场内冲洗收集，并在转环下方通过无磁矿收集水道8.2收集，场外的无磁矿接矿槽可以有多种布置形式，无磁矿收集水道8.2相对于水平面，斜度值5-90度，以避免积矿。

所述无磁矿收集水道8.2和有磁矿收集水道9.2一起组成位于超导磁体10磁场内的排矿通道并设置在转环介质盒下方，且无磁矿收集水道8.2位于有磁矿收集水道9.2下方，所述无磁矿收集水道8.2连接无磁矿收集槽8，所述有磁矿收集水道9.2连接有磁矿收集槽9。

分选的原理就是指在分选的过程中把原矿变成了有磁矿和无磁矿，再各自收起来，分选就结束了。

因为有磁矿有两部分，故根据磁性强弱，一部分在磁场50Gs以外即超导磁体磁场外的地方接，一部分在超导磁体10磁场内磁场强一些的地方接。

之所以无磁矿收集水道8.2位于有磁矿收集水道9.2下方，是因为：卧式超导螺线管磁体，中心点的磁场最高的，向两边逐渐降低，在磁体口上取决于磁体设计，一般有6000-10000Gs的磁场。根据待分选矿物性质，在磁场最强的地方落下的矿都是无磁矿，故无磁矿是在这个横放的圆柱体形超导磁场的中心接的，因为这个圆柱体的超导磁体的外圈不能打洞，所以这些在中心接的无磁矿也得在磁体外才能收集。而有磁矿是在磁场内弱一些的地方开始接，根据矿物不同，在6000-20000Gs的地方开始接，而这个点在圆柱形的超导磁体内部，而后直接连通到无磁矿收集槽8.2和有磁矿收集水道9.2这两个水道有重合，无磁矿收集水道8.2在有磁矿收集水道9.2下方。

本发明的方法，基于螺线管超导磁体提出了用于长石、石英、金属矿分离的连续化分离方法，克服了螺线管超导磁体结构对分离系统的制约，利用转环式结构实现了超导磁选机的连续给矿(给矿不间断)和连续分选(收集精矿和收集尾矿不间断)，让其不但可应用于长石、石英等非金属矿和赤铁矿、黄铜矿等金属矿磁选作业过程，可有效避免堵塞和减少阀门磨损，保证超导磁选机可连续长时间进行工业生产，更重要的是实现了磁选机的连续生产，显著增加了设备处理量，实用性极强，具有巨大的经济效应，值得推广。

以上所述，仅为本发明的具体实施方法，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法，其特征在于，所述方法为通过控制一包含有若干个分选腔的转环介质盒在呈卧式设置的超导磁体（10）磁场中做循环的回转运动以实现连续给矿和分选，所述超导磁体（10）磁场内的上部、转环介质盒上方，设有给矿口(1)和位于给矿口(1)两侧的左侧场内冲洗口（2）和右侧场内冲洗口（3），所述超导磁体（10）磁场内的下部、转环介质盒下方，设有无磁矿收集水道（8.2）和有磁矿收集水道（9.2），所述超导磁体（10）外、在转环介质盒上方，依次设有场外一次冲洗卸料口（4）和场外二次冲洗卸料口（5），所述转环介质盒通过沿着一环形轨道（15）运动而实现在超导磁体（10）磁场中做循环的回转运动，具体过程是：转环介质盒里的高梯度介质在超导磁体磁场中经过给矿口(1)给矿，经左或右侧场内冲洗口场内清洗后离开磁场，然后在场外一次冲洗卸料口（4）冲洗卸矿，再由场外二次冲洗卸料口（5）冲洗卸矿，上述两个步骤根据转环介质盒的移动循环进行。

2.根据权利要求1所述的应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法，其特征在于，所述转环介质盒为跑道型，其中装填高梯度介质，转环介质盒由超导磁体分为场内分选区（6）和场外分选区（7）两种分选区域，场外分选区（7）区域的高梯度介质在场外一次冲洗卸料口（4）和场外二次冲洗卸料口（5）卸矿。

3.根据权利要求1所述的应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法，其特征在于，所述转环介质盒为纵向长≥7米、回转半径1.5-2米的跑道型转环介质盒。

4.根据权利要求1所述应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法，其特征在于，所述转环介质盒可沿环形轨道（15）转动的具体方式是：所述转环介质盒由电机（13）传动输送链轮（12），带动介质盒轴承（14）在环形轨道（15）上移动以实现能在超导磁体（10）中双向回转移动，所述环形轨道（15）设置在一固定支撑架（16）上。

5.根据权利要求1所述的应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法，其特征在于，所述给矿口(1)连接进矿管(1.1)，所述左侧磁场内冲洗口(2)连接左侧场内冲洗水管(2.1)，右侧场内冲洗口(3)连接右侧场内冲洗水管(3.1)，场外一次冲洗卸料口(4)连接场外一次冲洗卸料水管(4.1)，场外二次冲洗卸料口(5)连接场外二次冲洗卸料水管(5.1)。

6.根据权利要求1所述的应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法，其特征在于，所述给矿口(1)位于超导磁体(10)磁场区域内，左侧场内冲洗口(2)、右侧场内冲洗口(3)等距地设置在给矿口(1)两边。

7.根据权利要求1所述的应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法，其特征在于，场外一次冲洗卸料口(4)和场外二次冲洗卸料口(5)均设置在磁场50Gs线外。

8.根据权利要求1所述的应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法，其特征在于，场外一次冲洗卸料口(4)和场外二次冲洗卸料口(5)分别位于转环介质盒出磁场端和转回段。

9.根据权利要求1所述的应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法，其特征在于，所述有磁矿收集水道（9.2）和无磁矿收集水道（8.2）一起组成位于超导磁体（10）磁场内的排矿通道并设置在转环介质盒下方，且有磁矿收集水道(9.2)位于无磁矿收集水道(8.2)上方，所述有磁矿收集水道(9.2)连接有磁矿收集槽(9)，所述无磁矿收集水道(8.2)连接无磁矿收集槽(8)。

10.根据权利要求1所述的应用转环结构实现连续给矿、分选的超导磁选方法的磁选方法，其特征在于，所述超导磁体（10）是螺线管超导磁体，固定在一底座（20）上。

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