CN111558456B - 电磁场离心高梯度磁选机 - Google Patents

电磁场离心高梯度磁选机 Download PDF

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CN111558456B CN202010253142.4A CN202010253142A CN111558456B CN 111558456 B CN111558456 B CN 111558456B CN 202010253142 A CN202010253142 A CN 202010253142A CN 111558456 B CN111558456 B CN 111558456B
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    • B03C1/033—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit
    • B03C1/0335—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit using coils

Abstract

本发明涉及一种电磁场离心高梯度磁选机，属于矿山装备技术领域。该电磁场离心高梯度磁选机，包括机架、磁轭、激磁线圈、给矿给水装置、磁介质、电机固定座、冷却水分配器、电机、小皮带轮、溢流管、精尾矿收集装置、驱动机构、精尾矿分离装置、冷却水收集槽和皮带。本发明电磁场离心高梯度磁选机，可以实现高梯度磁场与离心力场在大的分选空间内有效协同分选，构建具有高度选择性分选功能的新型复合力场‑离心高梯度磁场；其处理量大，背景磁感应强度可达极限值2.0 T，可以适应工业生产应用的需要。

Description

电磁场离心高梯度磁选机
技术领域
本发明涉及一种电磁场离心高梯度磁选机，属于矿山装备技术领域。
背景技术
当前，高梯度磁选是分选富集弱磁性金属矿物或者从非金属矿原料中去除这类弱磁性矿物杂质的关键技术。但是，现有各种高梯度磁选技术的磁介质均采用（准）静态捕获模式，由于磁介质的磁捕获力强，在分选过程中容易捕获低品位磁性连生体矿物并夹杂部分脉石矿物，因此不能直接得到高品质磁性精矿产品，这限制了高梯度磁选技术在矿物深度精选领域的应用。磁介质动态捕获（如振动或旋转）是一种新的捕获模式，具有选择性强的优点，它可以获得高品质的磁性精矿产品。
磁介质旋转是一种具有高度选择性和工业开发应用前景的动态捕获新模式。自2010年我们申请首个离心高梯度磁选法专利以来，我们通过系统的理论分析、试验机研制和试验论证，证实了基于旋转磁介质离心高梯度磁选新方法分选细粒弱磁性矿（如赤铁矿和钛铁矿）的高度选择性和可行性，具有重要的开发应用价值。
专利申请号为2017104080598，一种旋转磁介质动态磁力捕获装置公开一种装置。该装置包括磁系、磁介质、磁介质固定件、分选筒、连接轴、电机、控制器、高速摄像仪、固定架、支撑架、机架、给料口、排料阀，磁系固定设置在机架上，分选筒设置在磁系中且固定设置在机架上，磁介质设置在磁介质固定件下端，磁介质固定件设置在分选筒内且与连接轴一端固定连接，连接轴另一端与电机的输出端固定连接，电机固定设置在固定架上，固定架活动设置在支撑架上，支撑架活动设置在磁系上，控制器设置在固定架上，高速摄像仪通过连杆设置在固定架的下方且设置在分选筒的侧上方，给料口设置在分选筒的下部侧壁，排料阀设置在分选筒的底端。该申请的装置主要用于实验室研究，但存在不是最优设计，扩大难度大等问题。
如何制造具有工业应用前景的离心高梯度磁选机是重要难题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种电磁场离心高梯度磁选机。本发明是一种最优设计、可以工业应用的离心高梯度磁选技术装备-电磁场离心高梯度磁选机。本发明通过以下技术方案实现。
一种电磁场离心高梯度磁选机，包括机架1、磁轭2、激磁线圈3、给矿给水装置4、磁介质5、电机固定座6、冷却水分配器7、电机8、小皮带轮9、溢流管10、精尾矿收集装置11、驱动机构12、精尾矿分离装置13、冷却水收集槽14和皮带15，机架1顶部设有磁轭2，磁轭2内部空间隔成两部分，内部圆柱空间安装磁介质5，外部矩形环状空间安装激磁线圈3，磁介质5中间位置设有中心管，中心管管壁上设有均匀的孔槽，磁介质5中心管顶部连通给矿给水装置4的下部竖管且给矿给水装置4位于磁轭2上端，冷却水分配器7通过胶管连通激磁线圈3和冷却水收集槽14且冷却水分配器7固定在机架1上，机架1上设有电机固定座6，电机固定座6上设有电机8，电机8输出轴通过小皮带轮9和皮带15带动驱动机构12转动，驱动机构12中的旋转轴从磁轭2底部穿过且顶部连接磁介质5带动磁介质5旋转，磁轭2的底面设有出料孔，出料孔与位于磁轭2底部的精尾矿收集装置11连通，精尾矿收集装置11与位于机架1侧部的精尾矿分离装置13连通，磁轭2顶部设有溢流管10，溢流管10溢流端与精尾矿分离装置13顶部相通。
所述磁轭2包括上磁轭、中磁轭和下磁轭三个部件，在中磁轭内侧安装一块非导磁不锈钢环板并密封防水。
所述磁轭2的上磁轭中央包含一个独立、可以上下移动的磁极头。
所述给矿给水装置4上部为三通管，其中一个为进料管，一个为进水管，进料管、进水管上均设有气动蝶阀。
所述磁介质5的介质丝选用直径1-5 mm的不锈钢导磁圆棒，或不锈钢导磁钢网或者钢毛。
所述冷却水分配器7底部为进水管，顶部安装一压力水表，中部圆柱体引出若干个排水管并与激磁线圈3的空心导电管用胶管连接。
所述小皮带轮9和皮带15外部设有皮带罩16。
所述精尾矿收集装置11上部为中空圆柱体，最底部为一块环板与中空圆柱体形成倾斜环状的排料通道；在排料通道最高处设置一进水口，精尾矿收集装置11出口端依次设有蝶阀和气动蝶阀。蝶阀的作用是控制流量，气动蝶阀的作用是实现管的开启和关闭。
所述精尾矿分离装置13主体为一个长方形箱体，箱体内部上方设置一个摆斗，摆斗通过箱体侧边安装的气缸推动实现摆动，箱体底部下部设有两个倒锥斗，摆斗通过摆动分别与两个倒锥斗相通，其中一个倒锥斗为磁性产品收集斗，另一个倒锥斗为非磁性产品收集斗。
上述磁轭2内部空间背景磁感应强度0-1.8 T连续可调，磁介质5旋转产生的离心强度0-10g（g重力加速度）连续可调。
上述电磁场离心高梯度磁选机中给料物料适宜粒度范围0-1.0 mm，固体浓度10-50%。
该电磁场离心高梯度磁选机的工作原理为：
接通电源启动电机8，驱动机构12驱动磁介质5在磁轭2内部空间旋转建立离心力场。首先，关闭精尾矿收集装置11的气动蝶阀，自给矿给水装置4从进水管给水至要求液位，同时开启激磁线圈3的激磁电流至要求的背景磁感应强度，建立高梯度磁场与离心力场协同的离心高梯度磁场。然后，关闭自给矿给水装置4的进水管，开始自给矿给水装置4的进料管进行给料，物料进入磁介质5分选，开启精尾矿收集装置11的气动蝶阀；磁性颗粒被磁介质5捕获，而非磁性颗粒流入精尾矿收集装置11从精尾矿分离装置13的非磁性产品收集斗排出成为非磁性产品，期间保持溢流管10排料使磁轭2中液位足够，溢流管10中排出的非磁性颗粒流入到精尾矿分离装置13的摆斗中最终从非磁性产品收集斗中排出。最后，给料完成时关闭自给矿给水装置4的进料管，自给矿给水装置4进水管给水，同时降低激磁线圈3的激磁电流使背景磁感应强度降至要求水平，被磁介质5捕获的磁性颗粒流入精尾矿收集装置11从精尾矿分离装置13的磁性产品收集斗中排出成为磁性产品。当磁性颗粒排放干净，即完成一个分选周期，重新开始下一个分选周期。
上述没有具体描述结构的电磁场离心高梯度磁选机部件为常规的能实现其功能的部件。
本发明的有益效果是：
（1）本发明电磁场离心高梯度磁选机，可以实现高梯度磁场与离心力场在大的分选空间内有效协同，构建高度选择性分选的新型复合力场-离心高梯度磁场；其处理量大，背景磁感应强度可达极限值2.0 T，可以适应工业生产应用的需要。
（2）本发明电磁场离心高梯度磁选机，机械结构新颖，背景磁感应强度、离心强度、给料速度、分选周期等技术参数均可以连续调节，可以适应不同性质物料，可以有效应用于从矿浆中高度选择性分选富集或去除弱磁性矿物。
附图说明
图1是本发明剖视示意图；
图2是本发明侧视示意图；
图3是本发明CenMag300型电磁场离心高梯度磁选机实物图。
图中：1-机架，2-磁轭，3-激磁线圈，4-给矿给水装置，5-磁介质，6-电机固定座，7-冷却水分配器，8-电机，9-小皮带轮，10-溢流管，11-精尾矿收集装置，12-驱动机构，13-精尾矿分离装置，14-冷却水收集槽，15-皮带，16-皮带罩。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1和2所示，该电磁场离心高梯度磁选机，包括机架1、磁轭2、激磁线圈3、给矿给水装置4、磁介质5、电机固定座6、冷却水分配器7、电机8、小皮带轮9、溢流管10、精尾矿收集装置11、驱动机构12、精尾矿分离装置13、冷却水收集槽14和皮带15，机架1顶部设有磁轭2，磁轭2内部空间隔成两部分，内部圆柱空间安装磁介质5，外部矩形环状空间安装激磁线圈3，磁介质5中间位置设有中心管，中心管管壁上设有均匀的孔槽，磁介质5中心管顶部连通给矿给水装置4的下部竖管且给矿给水装置4位于磁轭2上端，冷却水分配器7通过胶管连通激磁线圈3和冷却水收集槽14且冷却水分配器7固定在机架1上，机架1上设有电机固定座6，电机固定座6上设有电机8，电机8输出轴通过小皮带轮9和皮带15带动驱动机构12转动，驱动机构12中的旋转轴从磁轭2底部穿过且顶部连接磁介质5带动磁介质5旋转，磁轭2的底面设有出料孔，出料孔与位于磁轭2底部的精尾矿收集装置11连通，精尾矿收集装置11与位于机架1侧部的精尾矿分离装置13连通，磁轭2顶部设有溢流管10，溢流管10的溢流端与精尾矿分离装置13顶部相通。
其中磁轭2包括上磁轭、中磁轭和下磁轭三个部件，在中磁轭内侧安装一块非导磁不锈钢环板并密封防水；磁轭2的上磁轭中央包含一个独立、可以上下移动的磁极头；给矿给水装置4上部为三通管，其中一个为进料管，一个为进水管，进料管、进水管上均设有气动蝶阀；磁介质5的介质丝选用直径1-5mm的不锈钢导磁圆棒；冷却水分配器7底部为进水管，顶部安装一压力水表，中部圆柱体引出若干个排水管并与激磁线圈3的空心导电管用胶管连接；小皮带轮9和皮带15外部设有皮带罩16；精尾矿收集装置11上部为中空圆柱体，最底部为一块环板与中空圆柱体形成倾斜环状的排料通道；在排料通道最高处设置一进水口，精尾矿收集装置11出口端依次设有蝶阀和气动蝶阀，其中蝶阀的作用是控制流量，气动蝶阀的作用是控制开和关；精尾矿分离装置13主体为一个长方形箱体，箱体内部上方设置一个摆斗，摆斗通过箱体侧边安装的气缸推动实现摆动，箱体底部下部设有两个倒锥斗，摆斗通过摆动分别与两个倒锥斗相通，其中一个倒锥斗为磁性产品收集斗，另一个倒锥斗为非磁性产品收集斗。
本电磁场离心高梯度磁选机实物图如图3所示。从图3中可以看出电磁场离心高梯度磁选机已经被生产制造。
某难选赤铁矿原矿，颗粒细度-200目占93.21%，-400目占70%，铁品位29.03%。采用CenMag300型离心高梯度磁选机，在背景磁感应强度0.7 T、3 mm磁介质、磁介质的离心强度6.5g和给料速度30 L/周期条件下，经本实施例得到的电磁场离心高梯度磁选机进行一次离心高梯度磁选，分选指标见下表1。
表1 CenMag300离心高梯度磁选机分选难选细粒赤铁矿指标
Figure 1766DEST_PATH_IMAGE002
从表1可以看出，在较低背景磁感应强度0.7 T下，一次CenMag300离心高梯度磁选就可得到高达88.18%的铁回收率，将磁性产品铁品位达到41.46%，而非磁性产品铁品位低于10%，综合分选效率达到45.17%。由此可知，本发明制造得到的电磁场离心高梯度磁选机（CenMag300）完全能进行工业化应用。
某磁选钛铁矿原矿的钛粗精矿，颗粒细度-200目占80%，-400目占42%，TiO2品位17.77%。采用CenMag300离心高梯度磁选机，在背景磁感应强度0.6 T、3 mm磁介质、磁介质的离心强度6.5g和给料速度30 L/周期条件下，经本实施例得到的电磁场离心高梯度磁选机进行一次离心高梯度磁选，分选指标见下表2。
表2 CenMag300离心高梯度磁选机分选细粒钛铁矿指标
Figure 981224DEST_PATH_IMAGE004
从表2可以看出，经过CenMag300离心高梯度磁选一次分选后，在TiO2回收率较高75.24%情况下，可将磁性产品TiO2品位大幅提升至28.15%；同时，该磁选机能抛弃50%以上的脉石矿物，显著减少后续精选处理矿量。由此可知，本发明制造得到的电磁场离心高梯度磁选机（CenMag300）完全能进行工业化应用。
实施例2
如图1和2所示，该电磁场离心高梯度磁选机，包括机架1、磁轭2、激磁线圈3、给矿给水装置4、磁介质5、电机固定座6、冷却水分配器7、电机8、小皮带轮9、溢流管10、精尾矿收集装置11、驱动机构12、精尾矿分离装置13、冷却水收集槽14和皮带15，机架1顶部设有磁轭2，磁轭2内部空间隔成两部分，内部圆柱空间安装磁介质5，外部矩形环状空间安装激磁线圈3，磁介质5中间位置设有中心管，中心管管壁上设有均匀的孔槽，磁介质5中心管顶部连通给矿给水装置4的下部竖管且给矿给水装置4位于磁轭2上端，冷却水分配器7通过胶管连通激磁线圈3和冷却水收集槽14且冷却水分配器7固定在机架1上，机架1上设有电机固定座6，电机固定座6上设有电机8，电机8输出轴通过小皮带轮9和皮带15带动驱动机构12转动，驱动机构12中的旋转轴从磁轭2底部穿过且顶部连接磁介质5带动磁介质5旋转，磁轭2的底面设有出料孔，出料孔与位于磁轭2底部的精尾矿收集装置11连通，精尾矿收集装置11与位于机架1侧部的精尾矿分离装置13连通，磁轭2顶部设有溢流管10，溢流管10的溢流端与精尾矿分离装置13顶部相通。
其中磁轭2包括上磁轭、中磁轭和下磁轭三个部件，在中磁轭内侧安装一块非导磁不锈钢环板并密封防水；磁轭2的上磁轭中央包含一个独立、可以上下移动的磁极头；给矿给水装置4上部为三通管，其中一个为进料管，一个为进水管，进料管、进水管上均设有气动蝶阀；磁介质5的介质丝选用钢毛；冷却水分配器7底部为进水管，顶部安装一压力水表，中部圆柱体引出若干个排水管并与激磁线圈3的空心导电管用胶管连接；小皮带轮9和皮带15外部设有皮带罩16；精尾矿收集装置11上部为中空圆柱体，最底部为一块环板与中空圆柱体形成倾斜环状的排料通道；在排料通道最高处设置一进水口，精尾矿收集装置11出口端依次设有蝶阀和气动蝶阀，其中蝶阀的作用是控制流量，气动蝶阀的作用是控制开和关；精尾矿分离装置13主体为一个长方形箱体，箱体内部上方设置一个摆斗，摆斗通过箱体侧边安装的气缸推动实现摆动，箱体底部下部设有两个倒锥斗，摆斗通过摆动分别与两个倒锥斗相通，其中一个倒锥斗为磁性产品收集斗，另一个倒锥斗为非磁性产品收集斗。
某石英原料，颗粒细度40-80目，Fe2O3含量0.18%，要求Fe2O3含量降低至0.08%以下。采用CenMag300离心高梯度磁选机，在1.5mm磁介质、背景磁感应强度1.5 T、磁介质的离心强度3.65g和给料速度18 L/周期条件下，经本实施例得到的电磁场离心高梯度磁选机进行一次离心高梯度磁选，分选指标见下表3。
表3 CenMag300离心高梯度磁选机分选提纯石英指标
产品名称 产率/% Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量/% Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>回收率/%
磁性产品 5.32 2.23 65.81
非磁性产品 94.68 0.065 34.19
给 料 100.0 0.18 100.0
从表3可以看出，经CenMag300离心高梯度磁选一次分选，可得产率94.68%和FeO3含量0.065%的合格非磁性产品，说明本发明制备得到的磁场离心高梯度磁选机（CenMag300）可用于石英砂的高效除铁作业。由此可知，本发明制造得到的电磁场离心高梯度磁选机（CenMag300）完全能进行工业化应用。
实施例3
如图1和2所示，如图1和2所示，该电磁场离心高梯度磁选机，包括机架1、磁轭2、激磁线圈3、给矿给水装置4、磁介质5、电机固定座6、冷却水分配器7、电机8、小皮带轮9、溢流管10、精尾矿收集装置11、驱动机构12、精尾矿分离装置13、冷却水收集槽14和皮带15，机架1顶部设有磁轭2，磁轭2内部空间隔成两部分，内部圆柱空间安装磁介质5，外部矩形环状空间安装激磁线圈3，磁介质5中间位置设有中心管，中心管管壁上设有均匀的孔槽，磁介质5中心管顶部连通给矿给水装置4的下部竖管且给矿给水装置4位于磁轭2上端，冷却水分配器7通过胶管连通激磁线圈3和冷却水收集槽14且冷却水分配器7固定在机架1上，机架1上设有电机固定座6，电机固定座6上设有电机8，电机8输出轴通过小皮带轮9和皮带15带动驱动机构12转动，驱动机构12中的旋转轴从磁轭2底部穿过且顶部连接磁介质5带动磁介质5旋转，磁轭2的底面设有出料孔，出料孔与位于磁轭2底部的精尾矿收集装置11连通，精尾矿收集装置11与位于机架1侧部的精尾矿分离装置13连通，磁轭2顶部设有溢流管10，溢流管10的溢流端与精尾矿分离装置13顶部相通。
其中磁轭2包括上磁轭、中磁轭和下磁轭三个部件，在中磁轭内侧安装一块非导磁不锈钢环板并密封防水；磁轭2的上磁轭中央包含一个独立、可以上下移动的磁极头；给矿给水装置4上部为三通管，其中一个为进料管，一个为进水管，进料管、进水管上均设有气动蝶阀；磁介质5的介质丝选用不锈钢导磁钢网；冷却水分配器7底部为进水管，顶部安装一压力水表，中部圆柱体引出若干个排水管并与激磁线圈3的空心导电管用胶管连接；小皮带轮9和皮带15外部设有皮带罩16；精尾矿收集装置11上部为中空圆柱体，最底部为一块环板与中空圆柱体形成倾斜环状的排料通道；在排料通道最高处设置一进水口，精尾矿收集装置11出口端依次设有蝶阀和气动蝶阀，其中蝶阀的作用是控制流量，气动蝶阀的作用是控制开和关；精尾矿分离装置13主体为一个长方形箱体，箱体内部上方设置一个摆斗，摆斗通过箱体侧边安装的气缸推动实现摆动，箱体底部下部设有两个倒锥斗，摆斗通过摆动分别与两个倒锥斗相通，其中一个倒锥斗为磁性产品收集斗，另一个倒锥斗为非磁性产品收集斗。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种电磁场离心高梯度磁选机，其特征在于：包括机架（1）、磁轭（2）、激磁线圈（3）、给矿给水装置（4）、磁介质（5）、电机固定座（6）、冷却水分配器（7）、电机（8）、小皮带轮（9）、溢流管（10）、精尾矿收集装置（11）、驱动机构（12）、精尾矿分离装置（13）、冷却水收集槽（14）和皮带（15），机架（1）顶部设有磁轭（2），磁轭（2）内部空间隔成两部分，内部圆柱空间安装磁介质（5），外部矩形环状空间安装激磁线圈（3），磁介质（5）中间位置设有中心管，中心管管壁上设有均匀的孔槽，磁介质（5）中心管顶部连通给矿给水装置（4）的下部竖管且给矿给水装置（4）位于磁轭（2）上端，冷却水分配器（7）通过胶管连通激磁线圈（3）和冷却水收集槽（14）且冷却水分配器（7）固定在机架（1）上，机架（1）上设有电机固定座（6），电机固定座（6）上设有电机（8），电机（8）输出轴通过小皮带轮（9）和皮带（15）带动驱动机构（12）转动，驱动机构（12）中的旋转轴从磁轭（2）底部穿过且顶部连接磁介质（5）带动磁介质（5）旋转，磁轭（2）的底面设有出料孔，出料孔与位于磁轭（2）底部的精尾矿收集装置（11）连通，精尾矿收集装置（11）与位于机架（1）侧部的精尾矿分离装置（13）连通，磁轭（2）顶部设有溢流管（10），溢流管（10）溢流端与精尾矿分离装置（13）顶部相通。
2.根据权利要求1所述的电磁场离心高梯度磁选机，其特征在于：所述磁轭（2）包括上磁轭、中磁轭和下磁轭三个部件，在中磁轭内侧安装一块非导磁不锈钢环板并密封防水。
3.根据权利要求2所述的电磁场离心高梯度磁选机，其特征在于：所述磁轭（2）的上磁轭中央包含一个独立、上下移动的磁极头。
4.根据权利要求1所述的电磁场离心高梯度磁选机，其特征在于：所述给矿给水装置（4）上部为三通管，其中一个为进料管，一个为进水管，进料管、进水管上均设有气动蝶阀。
5.根据权利要求1所述的电磁场离心高梯度磁选机，其特征在于：所述磁介质（5）的介质丝选用直径1-5 mm的不锈钢导磁圆棒，或不锈钢导磁钢网或者钢毛。
6.根据权利要求1所述的电磁场离心高梯度磁选机，其特征在于：所述冷却水分配器（7）底部为进水管，顶部安装一压力水表，中部圆柱体引出若干个排水管并与激磁线圈（3）的空心导电管用胶管连接。
7.根据权利要求1所述的电磁场离心高梯度磁选机，其特征在于：所述小皮带轮（9）和皮带（15）外部设有皮带罩（16）。
8.根据权利要求1所述的电磁场离心高梯度磁选机，其特征在于：所述精尾矿收集装置（11）上部为中空圆柱体，最底部为一块环板与中空圆柱体形成倾斜环状的排料通道；在排料通道最高处设置一进水口，精尾矿收集装置（11）出口端依次设有蝶阀和气动蝶阀。
9.根据权利要求1所述的电磁场离心高梯度磁选机，其特征在于：所述精尾矿分离装置（13）主体为一个长方形箱体，箱体内部上方设置一个摆斗，摆斗通过箱体侧边安装的气缸推动实现摆动，箱体底部下部设有两个倒锥斗，摆斗通过摆动分别与两个倒锥斗相通，其中一个倒锥斗为磁性产品收集斗，另一个倒锥斗为非磁性产品收集斗。
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