CN114433353A - 一种基于铁尾矿品位的分级磁选装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于铁尾矿品位的分级磁选装置，包括机架，所述机架上方固定有进料仓，所述进料仓左侧有进料口，所述机架设置有位于进料仓下方的磁场方向为左右方向的电磁体，所述电磁体电连接有控制箱，所述控制箱用于控制电磁体的磁场强度；所述机架底部设置有出料仓，所述出料仓内设置有分隔挡板。和现有技术相比，通过磁吸力和重力的综合力场应用，可提高分选效率、或减弱堵塞，从而达到高效分选的目的。通过调节磁场强度的大小，改变磁吸力的大小，从而得到不同含铁量的铁尾矿，使铁尾矿能够按品位实现梯级分开，以发挥其最大效用，体积小重量轻，能耗低，比常导磁体节能90％。

Description

一种基于铁尾矿品位的分级磁选装置

技术领域

本发明属于铁尾矿分选技术领域，具体涉及一种基于铁尾矿品位的磁选装置。

背景技术

在我国目前的技术经济条件下，矿产开采在带来巨大效益的同时，也会产生大量的尾矿。堆积成山的尾矿会占用大量土地，造成严重的环境污染，甚至会产生地质灾害严重威胁人民生产生活的安全。据不完全统计，全世界每年排出的尾矿及废石在100亿t以上。我国黑色冶金矿山年排放尾矿量达1.5亿t。目前尾矿的回收再利用，主要是将铁尾矿用在铺路材料、矿区填料、土壤改良剂等方面。

现阶段铁尾矿的道路用技术，一般将其直接用于道路基层中，与其他固体废弃物的利用水平相比，铁尾矿中有价元素利用的不够充分。但是部分含铁量较高的铁尾矿，路用性质较好，可用于沥青面层中，并利用铁尾矿的微波吸热性能，达到道路融冰雪的目的，绿色环保，具有技术和经济上的可行性，能进一步提高铁尾矿的附加值。

因此，需要一种基于铁尾矿的含铁量对其进行筛分的分选设备，来实现铁尾矿的分梯级高效利用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于铁尾矿品位的分级磁选装置。基于电磁感应产生的磁场对铁尾矿中的磁性铁的磁吸力作用，使得含铁矿与不含铁矿料区分开；再基于电流、磁吸力和铁尾矿含铁量之间的关系，对不同含铁量的铁尾矿进行磁选，从而完成铁尾矿的分级筛选。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

一种基于铁尾矿品位的分级磁选装置，包括机架，所述机架上方固定有进料仓，所述进料仓左侧有进料口，所述机架设置有位于进料仓下方的磁场方向为左右方向的电磁体，所述电磁体电连接有控制箱，所述控制箱用于控制电磁体的磁场强度；所述机架底部设置有出料仓，所述出料仓内设置有分隔挡板。

进一步的，所述进料仓的底板呈左低右高倾斜设置，所述进料口的宽度尺寸为30mm。

进一步的，所述电磁体包含左环形超导线圈和右环形超导线圈，所述左环形超导线圈固定在机架左侧，所述右环形超导线圈固定在机架右侧。

进一步的，所述控制箱包含交流电源和电阻，所述电磁体、电阻和交流电源形成闭合回路；所述控制箱还包含控制器，所述控制器用于控制所述闭合回路的电流大小。

进一步的，所述出料仓设置有前导向横杆和后导向横杆，所述前导向横杆上开设有前导向滑槽，所述后导向横杆上开设有后导向滑槽；所述分隔挡板前后两端凸出设置的有圆柱形滑轮，所述圆柱形滑轮嵌入所述前导向滑槽和所述后导向滑槽中，所述分隔挡板通过圆柱形滑轮左右滑动将出料仓分隔成不同的分选通道。

进一步的，所述前导向横杆上还标有刻度线，用于确定分隔挡板的位置。

进一步的，所述左环形超导线圈和右环形超导线圈均由超导导线绕制。

进一步的，所述左环形超导线圈和所述右环形超导线圈的纵向宽度不小于进料口的长度，所述左环形超导线圈和所述右环形超导线圈之间的横向距离不小于进料口至分隔挡板竖向垂直方向的距离。

和现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、采用在磁场主导下的多力场选矿技术，在原有的磁吸力基础上，在磁选设备设计中引入重力，这一有利于将物料分离的力学因素，通过磁吸力和重力的综合力场应用，将含铁的铁尾矿和不含铁的杂质分开，可提高分选效率、或减弱堵塞，从而达到高效分选的目的。

2、利用超导磁分离技术提升铁尾矿品位分级精度。通过调节磁场强度的大小，改变磁吸力的大小，进而根据不用含铁量铁尾矿的横向位移的距离差异，移动分隔挡板形成不同的分选通道，从而得到不同含铁量的铁尾矿，使铁尾矿能够按品味实现梯级分开，进而使不同品味的矿料用于不同的路面层中，以发挥其最大效用。

3、以电磁体作磁源，与常导磁选机相比还具有以下优点：高磁场强度可达到很高的高磁场梯度，其磁选强度可达到6～10T，而其他的磁选机磁场强度一般不超过2T；体积小重量轻，超导材料的电流密度比铜导线高二个数量级，因此使磁体体积和重量大大减小；能耗低，比常导磁体节能90％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的出料仓的局部放大图；

图4为本发明分选过程中铁尾矿的受力示意图；

以上图中：

1-机架；2-进料仓；3-进料口；4-控制箱；5-出料仓；6-分隔挡板；7-左环形超导线圈；8-右环形超导线圈；9-前导向横杆；10-后导向横杆；11-前导向槽；12-后导向槽；13-圆柱型滑轮。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。本发明装置的设计思路为：首先，根据含铁的铁尾矿和不含铁的杂质在磁吸力和重力的综合力场中的受力情况、运动形式的差异，将含铁的铁尾矿和不含铁的杂质快速分离；在此基础上，根据不同含铁量铁尾矿所受的不同磁吸力大小，对其运动轨迹曲线进行分析，最后确定装置的技术参数，实现对不同含铁量铁尾矿的分级磁选。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

一种基于铁尾矿品位的分级磁选装置，请参考图1和图2，包括机架1，所述机架1上方固定有进料仓2，所述进料仓2左侧有进料口3，所述机架1设置有位于进料仓2下方的磁场方向为左右方向的电磁体，所述电磁体电连接有控制箱4，所述控制箱4用于控制电磁体的磁场强度；所述机架1底部设置有出料仓5，所述出料仓5内设置有分隔挡板6。

进一步的，请参考图1，所述进料仓2的底板201呈左低右高倾斜设置，所述进料口的宽度尺寸为30mm。

进一步的，请参考图1，所述电磁体包含左环形超导线圈7和右环形超导线圈8，所述左环形超导线圈7固定在机架1的左侧，所述右环形超导线圈8固定在机架1的右侧。机架1内部在左环形超导线圈7和右环形超导线圈8之间产生磁场，从进料口3落料时不同铁含量的铁尾矿从所述磁场中经过。

进一步的，所述控制箱4包含交流电源和电阻，所述电磁体、电阻和交流电源形成闭合回路；所述控制箱4还包含控制器，所述控制器用于控制所述闭合回路的电流大小。通过调节闭合回路的电流大小从而控制电磁体的磁场强度大小，以实现控制电流大小从而控制电磁体产生不同强度的磁场使得从进料口3进来不同含铁量的铁尾矿在不同磁场强度和同等重力共同作用下的落体运动，不同含铁量的铁尾矿会落入出料仓5的不同位置，从而实现了不同含铁量的铁尾矿分离。

进一步的，请参考图1和图3，所述出料仓5设置有前导向横杆9和后导向横杆10，所述前导向横杆9上开设有前导向滑槽11，所述后导向横杆10上开设有后导向滑槽12；述分隔挡板6前后两端凸出设置的有圆柱形滑轮13，所述圆柱形滑轮13嵌入所述前导向滑槽11和所述后导向滑槽12中，所述分隔挡板6通过圆柱形滑轮13左右滑动将出料仓5分隔成不同的分选通道。分选通道将出料仓5隔离成两个，用来区分不同含铁量的铁尾矿，从而完成筛选。

进一步的，请参考图3所述前导向横杆10上还标有刻度线，用于确定分隔挡板6的位置。根据计算出来的数值调整分隔挡板6到相应的位置，完成分选通道的调整，从而在出料仓5获得不同含铁量的铁尾矿。

进一步的，所述左环形超导线圈7和右环形超导线圈8均由超导导线绕制。与常导磁选机相比还具有以下优点：高磁场强度可达到很高的高磁场梯度，其磁选强度可达到6～10T，而其他的磁选机磁场强度一般不超过2T；体积小重量轻，超导材料的电流密度比铜导线高二个数量级，因此使磁体体积和重量大大减小；能耗低，比常导磁体节能90％。

进一步的，所述左环形超导线圈7和所述右环形超导线圈8的纵向宽度不小于进料口3的长度，所述左环形超导线圈7和所述右环形超导线圈8之间的横向距离不小于进料口2至分隔挡板6竖向垂直方向的距离。

以上实施例中，一种基于铁尾矿品位的分级磁选装置使用步骤如下：

首先根据对铁尾矿含铁量的分级需求，通过公式一到公式八，计算得出在合适的磁场强度下不同含铁量铁尾矿的水平位移距离；再通过移动嵌入在导向滑槽内的圆柱形滑轮，将分隔挡板滑动到相应位置，形成分选通道，将出料仓分成两个；

再将控制箱的电源开关打开，通过调控键位把电磁体的磁场强度调至相应大小；

然后将待分级的铁尾矿倒入进料仓右侧，铁尾矿颗粒在倾斜的进料仓底板上平缓滑至左侧的进料口；

铁尾矿颗粒从进料口落下后，受到磁吸力和重力的综合力场作用，不同含铁量的铁尾矿颗粒产生不同的抛物线运动轨迹，含铁量较低的铁尾矿颗粒落入到分隔挡板左侧的出料仓内，含铁量较高的铁尾矿颗粒落入到分隔挡板右侧的出料仓内；

最后将分选完后的铁尾矿颗粒从各自的出料口移出，得到了两种含铁量档位的铁尾矿，即完成了基于铁尾矿品位的分级磁选。

一、铁尾矿的受力分析

重力：

公式一：G＝mg

式中：m—矿粒质量；g—重力加速度；

公式二:磁性颗粒在磁场中所受磁力的磁吸力：

F＝u·k·V_磁·H·grad(H)

式中：u—真空磁导率；k—矿粒体积磁化率；V_磁—磁性颗粒的体积；H—磁场强度；grad(H)—磁场强度梯度

二、铁尾矿的运动轨迹分析

假定铁尾矿在磁吸力和重力作用下的运动方式为平抛运动，其运动轨迹为抛物线，如图4所示。铁尾矿颗粒的位移、速度、加速度与时间的关系为：

公式三：h＝1/2gt²

公式四：a＝F/m

公式五：s＝1/2at²

式中：h—垂直位移；S—水平位移；a—磁吸力加速度；g—重力加速度；t—时间；m—铁尾矿质量；V—速度；F—磁吸力。

由于重力作用，铁尾矿颗粒从进料口下落至出料口所用时间：

公式六：

由于磁吸力作用，铁尾矿颗粒在水平方向上的磁吸力加速度：

公式七：

因

铁尾矿颗粒在水平方向上的位移：

公式八：

3、不同含铁量铁尾矿的磁选分离基本条件

公式九：S₁＞S₂

式中：S₁—含铁量较高铁尾矿在水平方向上的位移；

S₂—含铁量较低铁尾矿在水平方向上的位移。

假设分级需求为分选出含铁量为0—10％和10％以上的两档铁尾矿。

首先根据公式六计算铁尾矿颗粒在重力作用下垂直下落所需要的时间t(进料口22至出料仓顶部的垂直距离h为10m，重力加速度g取9.8m/s²，计算得t＝0.45s)；再根据公式二、公式七计算铁尾矿颗粒在磁吸力作用下的磁吸力加速度a(真空磁导率u取4Π×10^{- 7}N/A²，矿粒体积磁化率k取0.2，磁性颗粒的体积V_磁＝铁尾矿颗粒体积V×含铁量x，本例x＝10％，出料仓的横向间距l为1m，铁尾矿密度ρ取3×10³kg/m³)；然后选取合适的磁场强度，本例选取磁场强度为1T，最后根据公式八计算铁尾矿颗粒在水平方向上的位移S，计算得出S＝0.54m(在选取磁场强度H时，应控制铁尾矿颗粒在水平方向上的位移S保持在0—1m的范围内)。

计算完成后，移动嵌入在导向滑槽内的圆柱形滑轮，参照刻度线，将分隔挡板滑动到0.54m处，形成分选通道，将出料仓分成两个；再将控制面板箱的电源开关打开，通过调控键位把电磁体的磁场强度调至；然后将待分级的铁尾矿倒入进料仓右侧，铁尾矿颗粒在倾斜的进料仓的底板上平缓滑至左侧的进料口；铁尾矿颗粒从进料口落下后，受到磁吸力和重力的综合力场作用，不同含铁量的铁尾矿颗粒产生不同的抛物线运动轨迹，含铁量为0—10％的铁尾矿颗粒落入到分隔挡板左侧的出料仓内，含铁量在10％以上的铁尾矿颗粒落入到分隔挡板右侧的出料仓内；最后将分选完后的铁尾矿颗粒分别从左右两个出料口内移出，得到含铁量为0—10％和10％以上的两种铁尾矿，即完成了基于铁尾矿品位的分级磁选。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本发明的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于铁尾矿品位的分级磁选装置，其特征在于，包括机架(1)，所述机架上方固定有进料仓(2)，所述进料仓(2)左侧有进料口(3)，所述机架(1)设置有位于进料仓(2)下方的磁场方向为左右方向的电磁体，所述电磁体电连接有控制箱(4)，所述控制箱(4)用于控制电磁体的磁场强度；所述机架(1)底部设置有出料仓(5)，所述出料仓(5)内设置有分隔挡板(6)。

2.根据权利要求1所述的基于铁尾矿品位的分级磁选装置，其特征在于，所述进料仓(2)的底板(201)呈左低右高倾斜设置，所述进料口(3)的宽度尺寸为30mm。

3.根据权利要求1所述的基于铁尾矿品位的分级磁选装置，其特征在于，所述电磁体包含左环形超导线圈(7)和右环形超导线圈(8)，所述左环形超导线圈(7)固定在机架(1)的左侧，所述右环形超导线圈(8)固定在机架(1)的右侧。

4.据权利要求1所述的基于铁尾矿品位的分级磁选装置，其特征在于，所述控制箱(4)包含交流电源和电阻，所述电磁体、电阻和交流电源形成闭合回路；所述控制箱(4)还包含控制器，所述控制器用于控制所述闭合回路的电流大小。

5.根据权利要求1所述的基于铁尾矿品位的分级磁选装置，其特征在于，

所述出料仓(5)上设置有前导向横杆(9)和后导向横杆(10)，所述前导向横杆上开设有前导向滑槽(11)，所述后导向横杆上开设有后导向滑槽(12)；所述分隔挡板(6)前后两端凸出设置有圆柱形滑轮(13)，所述圆柱形滑轮(13)嵌入所述前导向滑槽(11)和所述后导向滑槽中(12)，所述分隔挡板(6)通过所述圆柱形滑轮(13)左右滑动将出料仓(5)分隔成不同的分选通道。

6.根据权利要求6所述的基于铁尾矿品位的分级磁选装置，其特征在于，所述前导向横杆(9)上还标有刻度线。

7.根据权利要求3所述的基于铁尾矿品位的分级磁选装置，其特征在于，所述左环形超导线圈(7)和右环形超导线圈(8)均由超导导线绕制。

8.根据权利要求3所述的基于铁尾矿品位的分级磁选装置，其特征在于，所述左环形超导线圈(7)和所述右环形超导线圈(8)的直径大于进料口(3)的前后方向的尺寸，所述左环形超导线圈(7)和所述右环形超导线圈(8)之间的距离大于出料仓左右方向的尺寸。

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