CN1298431C - 淘析槽 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于将进给的颗粒混合物分类为两个或者更多部分的尖缩溜槽装置，其包括形成槽通道的具有一个倾斜底板(14)和一对会聚侧壁(16)的尖缩溜槽(12)，该槽通道的横截面从入口端(18)处的浅且宽改变为卸料端(20)处的较深且窄。当使槽往复以引起槽通道相对于沉降力(22，68)的交替的上下加速时，淘析流体通过底板(14)导入并穿过所述层(24)，从而通过该层中颗粒的差动加速和受阻沉降实现分类。还公开了该设备的离心形式。

Description

淘析槽
技术领域
本发明涉及尖缩溜槽(pinched sluice)装置以及用于将颗粒混合物分类为多个部分的方法。本发明适用于将矿浆分为浓缩浆部分和尾浆部分，但是并不局限于此类应用。
背景技术
以往，矿体被相对粗略地颗粒化，并且在许多情况下矿体由简单的重力装置(例如，洗矿槽、尖缩溜槽、锥体、螺旋体、筛选机、振动台和许多其他设备及其变形)进行简易分离。当依然以各种方式使用这些设备时，需要考虑到使产品等级改进并将适于加工正被处理的精细矿石或者较精细颗粒化的矿体的技术。
尖缩溜槽是厚层分离设备，其具有形成槽通道的向下倾斜的底板和相对的会聚侧壁，该槽通道从入口向出口在宽度上减少但在深度上增加。混合颗粒的进给浆以相对较薄层进给至入口端，并且当其流经该设备时转变为分离成轻质部分和重质部分的厚层。
发明内容
本发明目的在于提供一种改进的尖缩溜槽装置以及采用这种装置的颗粒分离方法。
从而，本发明提供了一种通过差动加速和沉降力影响下的沉降将进给颗粒混合物分类为两个或者更多部分的装置，包括：
一尖缩溜槽，其具有槽通道，该槽通道的横截面形状从进给入口端至卸料端发生变化，该进给入口端在平行于沉降力的方向上很浅而在垂直于沉降力的方向上很宽，该卸料端比进给入口端更深更窄，
进给装置，用于将进给混合物作为浅层分配至进给入口端，当所述层通过槽通道从所述入口端向所述卸料端行进时所述层的深度增加，
卸料装置，用于在所述卸料端从所述较深层卸出所述两个或者更多部分，
淘析装置，用于当该层通过槽通道从所述入口端向所述卸料端行进时，在基本上与沉降力相反的方向上通过该层产生淘析流体流，
往复驱动装置，用于引起槽通道相对于沉降力的交替上下加速，
从而通过交替该层中颗粒的加速和受阻沉降，所述交替加速和淘析一起引起所述颗粒混合物的分类。
优选地，所述往复驱动装置产生槽通道的截底往复。更为优选地，所述往复驱动装置产生槽通道的截底正弦波往复。
本发明另一方面提供了一种包括多个上述分类装置的尖缩溜槽分类单元，其包括与所述多个分类装置的往复驱动装置共有的中心驱动装置。
本发明还提供了一种通过差动加速和沉降力影响下的沉降将进给颗粒混合物分类为两个或者更多部分的方法，包括：
提供具有槽通道的尖缩溜槽，该槽通道的横截面形状从进给入口端至卸料端发生变化，该进给入口端在平行于沉降力的方向上浅而在垂直于沉降力的方向上宽，该卸料端比进给入口端更深更窄，
将进给混合物作为浅层分配至进给入口端，并使所述层通过槽通道从所述入口端向所述卸料端行进，从所述入口端至所述卸料端，所述层的深度在增加，
在所述卸料端从所述较深层卸出所述两个或者更多部分，
当该层通过槽通道从所述入口端向所述卸料端行进时，在基本上与沉降力相反的方向上通过该层产生淘析流体流，
通过引起槽通道相对于沉降力的交替上下加速而使该层往复运动，
从而通过交替该层中颗粒的加速和受阻沉降，所述交替加速和淘析一起引起所述颗粒混合物的分类。
优选地，所述槽通道由至少一个底板和一对相对侧壁形成并且其中所述淘析装置在槽通道的底板中具有多个淘析流体入口。
在该装置的一种形式中，沉降力是重力，槽通道底板从所述入口端向所述卸料端向下倾斜。
该装置的另一形式安装为绕旋转轴转动，从而沉降力是作用在层中颗粒上的表观离心力。
在该离心形式中，槽通道的底板是槽通道的外周壁，并且往复驱动装置引起槽通道交替的径向向外和径向向内的加速。
优选地，所述往复步骤包括引起槽通道的截底往复。更为优选地，该槽的往复具有截底正弦波波形，包括引起所述差动受阻沉降的所述波形的下冲程、截断和引起所述差动加速的所述波形的上冲程。
优选地，槽通道的往复振幅从所述入口端向所述卸料端增加。
附图说明
结合附图，下面将对本发明进一步的优选实施方式进行说明，附图中：
图1是根据第一实施例的重力槽的俯视示意图；
图2是图1的槽沿轴2-2的示意性主视剖面；
图3是槽通道和淘析腔结构的较详细的主视剖面；
图4和5分别为示出槽的往复驱动机构的俯视图和主视图；
图6是另一往复机构的主视示意图；
图7示出槽的截底正弦波振动图形；
图8是根据第二实施例的离心槽的主视剖面；
图9是根据第三实施例的离心槽的主视剖面；以及
图10是图9的离心槽的滚筒结构的示意性透视图。
具体实施方式
图1和2示意性示出根据本发明第一实施例的重力槽装置10。
该装置的尖缩溜槽通道12包括底板14和一对会聚侧壁16。底板14从入口端18向出口20向下倾斜，所以从入口端18向出口20，通道的剖面形状的宽度减少，而其深度(相对于重力沉降力22的方向)增加。优选地，底板的倾斜角度和侧壁的会聚角度选择为使得沿槽通道12的长度方向具有大致不变的截面积。
作为浅层24向槽入口进给包括不同质量和/或密度颗粒的混合物的进给浆(feed pulp)。随着该浆向着出口端20流下倾斜底板时，沿槽通道的横截面，该层的横截面变得更深更窄。
如图3所示，该通道的底板14由穿孔板或者其他具有淘析孔25的适当的穿孔材料制成，其中淘析孔25与底板下的淘析腔26连通。穿孔板由厚重粗纺帆布或者透液性纺织塑料片材的薄片28覆盖。所述片材可通过轨条扣件或者其他适当的紧固装置进行固定。
淘析流体(例如，水或者空气)受压经由流体入口30进入该腔室，并且穿过淘析孔25和薄片28并向上穿过层24，以通过颗粒的差动受阻沉降使浆分层，而使轻质部分到达顶部。
可将淘析腔26分成两个或者更多区域，例如一低压区域26a和一高压区域26b，其具有取决于区域上方槽通道中浆层厚度的不同淘析流体压力。
槽的出口端20具有用于将分层的浆层分离成不同部分的分离器以及用于所分离部分的卸料出口。图3中示出适当的分离和卸料装置，其中高度可调堰32将所分层的层分离为轻质部分34和重质部分，其中轻质部分34溢出堰并通过槽通道的开口端卸出，重质部分通过浓缩卸料口36卸出。
槽也具有往复驱动装置，其一般表示为38，下面将参照附图4-7对其进行说明，其与淘析相结合，以通过颗粒的交替差动加速和受阻沉降来进行高效分离。
通过位于邻近槽入口端的橡胶垫枢轴(rubber mounted pivot)40来安装槽通道，并且通过强张力弹簧44促使卸料端向截止部件(bottoming block)42下降。
往复驱动装置38包括利用可调节偏心轮48驱动曲柄的电机46，偏心轮上连接有连接件50，连接件50连接于L形枢转凸轮52，该枢转凸轮驱动槽通道上下往复移动。弹簧44促使槽抵住凸轮。
通过绕位于浅入口端的枢轴点40枢转该槽，槽的往复移动的幅度沿槽的长度方向通常与层深度成比例地增大。
截止部件42定位为限制槽移动的下冲程，从而槽的往复移动遵循截底正弦波波形，后面将参照图7对其进行说明。
图6示出适于同时驱动多个槽单元的往复机构的另一种结构。中心曲柄54具有一从动件56，其驱动通向槽12的各个环形组件(circular bank)的推杆58的径向阵列(为了便于表示，仅示出一个槽)。通过压缩弹簧60或者橡胶元件向曲柄从动件偏置各个推杆，并且各推杆在其端部具有锥形驱动件62，该驱动件与橡胶垫枢轴64的表面啮合，以在曲柄转动时驱动各个槽上下往复移动。绕中心曲柄驱动的多个槽的结构使得通过曲柄来平衡作用力。
图6的结构也包括用于将槽向下偏置的张力弹簧44或者橡胶，以及用于截去图7中所示的往复移动的截止部件42。
参照图7，当槽到达波的顶点并在张力弹簧44的影响下开始下冲程时，淘析流体依然向上流动并且该浆经历差动受阻沉降，其中浆中较高密度的颗粒将要比较低密度的颗粒更快地开始沉降。较高密度和较低密度的颗粒都将快速达到自由沉降速度(terminal velocity)，在该速度时较高密度颗粒和较低密度颗粒将以类似的速率连续沉降。
槽的下冲程由截止部件42突然吸收，导致槽快速减速。优选地，截止部件定位为基本上在正弦波的中点处吸收下冲程，在该点处冲程速度最高并且从而减速度最大，但是截止部件的位置是可调节的以适应于正被处理的颗粒系统。类似地，在该点上凸轮处于其最大向上速度，在此速度下凸轮重新与槽接触，从而在上冲程开始时最大化槽的向上加速。
由于利用淘析流体将使单位质量具有更大表面积的较低密度颗粒加速离开而致使高质量颗粒的集结，所以下冲程结束并且上冲程开始时槽的快速加速导致浆层中颗粒的不同加速。
另外，颗粒相对较快地达到自由沉降速度，一旦达到自由沉降速度将很少得到进一步分层，从而需要设备高效运行以使颗粒在加速下比在自由沉降速度下占用尽可能大的时间比例。为了实现这一点，脉冲频率应尽可能的高但不导致产生气穴现象。可相信的是，高冲程频率可在大气压力下采用图1至6的重力槽结构得以实现，并且进一步增加的频率可通过对槽通道中浆上方的空间进行增压来实现。在未示出的实施例中，此类增压可通过在压力下导入淘析流体并密封槽通道的顶部来实现，依靠横穿受限卸料出口的压力降低以将槽通道保持在正压下。
从而，当采用截头振动模式增加颗粒经历差动加速的时间相对于在自由沉降速度下所花的时间的比率时，脉冲和淘析的结合通过交替的颗粒受阻沉降和差动加速导致浆的分类。
在另一未示出的实施例中，通过采用形成于槽通道的固定底盘和移动底板之间的可变容积淘析腔，层的淘析可自身脉动，其中固定底盘和移动底板具有绕其边缘的柔性密封。在槽腔脉冲的上冲程上，淘析腔充满淘析流体；而在下冲程上，该流体被排入槽通道中。
图8示出槽的偏心形式，其中该槽安装为绕旋转轴66高速旋转并且作用在浆上的沉降力是表观离心力68，而不是重力。
离心槽的结构原理和运行原理与上述参照图1-6描述的槽类似，除了考虑到沉降力基本上径向向外而不是向下作用而重新调整了槽通道和往复驱动装置以外。从而，多个类似槽通道排列在平衡的圆周阵列上(仅示出一个)，每个均具有入口端70和出口端72，其中入口端为沿周向宽但径向浅，而出口端为径向深但周向窄。
为各个槽箱78分配浆进给部件74和淘析流体进给部件76，箱的往复绕枢轴点96枢转并且经由中心曲柄80和推杆82结构驱动。该箱通过强张力弹簧84顶着曲柄径向向外偏置，并且其径向向内的行程受截止部件86的限制，截止部件86类似于上述重力槽的截止部件。
当槽箱转动并径向往复时，供给浆中的颗粒分离为重质部分(heaviesfraction)，其经由重质套管88排出槽箱的卸料端72进入重质部分洗矿槽90。轻质部分径向向内穿过堰92进入轻质部分洗矿槽94。
通过离心槽的快速旋转，颗粒受到高的表观离心力作用并且将会促进颗粒的分离。此外，希望在产生气穴现象之前以高于重力槽的频率(例如约50Hz或者更高频率)往复驱动离心槽是可能的，以进一步促进分离。
图9和10示出偏心槽的进一步实施例。图9是通过偏心槽的垂直截面，图10是槽的滚筒的示意性透视图。
参照图10，槽的滚筒100是通过滚筒部件102的周向排列而形成的，其中滚筒部件可由铸造金属或者其他适当的刚性坚硬材料制成。各个滚筒部件102具有筒壁部分104，其形成具有底板106和侧壁108的槽通道105，其中当该槽通道变得更深时，底板106和侧壁108从入口(底)端向出口(顶)端会聚。
聚亚安酯或者其他适当的弹性材料制成的滚筒衬垫与滚筒部件的内表面贴合。
为提供淘析而对各个槽通道的底板部106进行穿孔。适当的装置可包括双层底板部，通常如图8所示，或者衬垫内表面上的多孔或穿孔陶瓷或其他材料的插入件，或者通过形成可传输淘析流体的多孔材料衬垫的底板部。
每个滚筒部件102的底部具有枢轴110和杠杆112机构。
参照图9，滚筒100经由枢轴110安装至基座111上，该基座111适于类似于国际专利申请WO 99/08795中公开的离心跳汰机中所采用的驱动和进给机构。
槽机构具有支承滚筒驱动电机114的框架、曲柄驱动电机116、固定洗矿槽机构118和筒盖120以及滚筒主轴122，该主轴122支承在轴承中以绕转轴124旋转。
主轴由滚筒驱动电机通过滚筒驱动轮126和滚筒驱动带127驱动。带有曲柄130的曲轴128安装在滚筒主轴内以在轴承中独立旋转，其用于往复移动各滚筒部件的各个推杆132。
进给颗粒混合物通过进给管134供入旋转容器的底部并通过离心作用向外移动至槽通道105的宽的浅入口端。淘析流体(通常为水)通过水入口136供入并向外穿过基座111中的开口以与各槽通道的底板中的淘析装置连通。
各滚筒部件102具有作用在其杠杆112上的各自的推杆138。曲柄130连续往复移动推杆138，该推杆是弹性偏置的以与曲柄130上的凸轮跟随器保持接触。
滚筒100的旋转径向向外偏置各个滚筒部件和其各自的槽通道，该偏置受一个或者更多限制环142a和142b限制，所述限制环限制滚筒部件102的向外行程和/或杠杆112的向内行程。限制环142a、142b实现与前述实施例的截止部件类似的功能，即截断滚筒部件的往复移动。
从而，在往复循环的一半中，杠杆112将由其推杆138向外推，使得各个滚筒部件往复。在余下的循环中，滚筒部件的往复移动被限制环截断并且杠杆与推杆分离。
如上所述，产生在层中的颗粒的分类，重质部分由重质洗矿槽144收集，而轻质部分流向堰146内进入轻质部分洗矿槽147。
当绕滚筒圆周连续产生滚筒部件的往复运动时，各个滚筒部件相比于其相邻的部件在其往复序列中仅轻微地向前或者向后，从而限制对滚筒衬垫在相邻筒部件的连接处的物理要求。
在图9的离心槽驱动机构的改进中，可固定而不驱动曲柄130，以使得各滚筒部件在滚筒的每圈转动中往复一次。
在本说明书中，词语“包含”应理解为“开放”的含义，即为“包括”，并且从而不局限于其“封闭”的含义，即不是“仅由...组成”的含义。相应的含义将被认为是对应于词语“包含、由...组成以及其明显包括”。
虽然已对本发明的具体实施例进行了说明，但是显而易见的是，对于本发明技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明实质性特征下本发明可由其他具体形式实施。从而，应该在所示的所有方面中考虑本实施例和示例但并不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求表示而不是由前述说明表示，并且从而在权利要求的同等结构的含义和范围内的所有改变将涵盖在其中。应该进一步理解的是，除非出现相对的表示，在此对公知现有技术的任何参考均不构成这种认可，即该现有技术由与本发明相关的技术领域的技术人员所公知。

Claims (38)

1.一种通过差动加速和沉降力影响下的沉降将进给的颗粒混合物分类为两个或者更多部分的分类装置，包括：
尖缩溜槽，其具有槽通道，该槽通道的横截面形状从进给入口端至卸料端发生变化，该进给入口端在平行于沉降力的方向上浅而在垂直于沉降力的方向上宽，该卸料端比进给入口端更深更窄，
进给装置，用于将进给的混合物作为浅层分配至进给入口端，当所述层通过槽通道从所述入口端向所述卸料端行进时所述层的深度增加，
卸料装置，用于在所述卸料端从所述较深层卸出所述两个或者更多部分，
淘析装置，用于当该层通过槽通道从所述入口端向所述卸料端行进时，在与沉降力相反的方向上通过该层产生淘析流体流，
往复驱动装置，用于引起槽通道相对于沉降力交替的上下加速，
从而通过交替该层中颗粒的加速和受阻沉降，所述交替加速和淘析一起引起所述颗粒混合物的分类。
2.如权利要求1所述的分类装置，其中所述槽通道是由至少一个底板和一对相对侧壁形成的，并且其中所述淘析装置在槽通道的所述底板中包括多个淘析流体入口。
3.如权利要求2所述的分类装置，其中所述淘析流体入口与所述底板下方的增压的淘析流体腔相连通。
4.如权利要求3所述的分类装置，其中所述淘析流体腔被分成两个或者更多区域，并且其中向邻近槽卸料端的材料厚层提供淘析流体的第一所述区域比向邻近槽入口端的材料薄层提供淘析流体的第二所述区域具有更大的淘析流体压力。
5.如权利要求1所述的分类装置，其中所述槽通道具有从进给入口端向卸料端相对于沉降力以向下角度倾斜的底板。
6.如权利要求5所述的分类装置，其中所述槽通道具有一对从进给入口端向卸料端会聚的相对侧壁。
7.如权利要求6所述的分类装置，其中底板的所述向下角度和所述一对相对侧壁的会聚角度导致沿槽通道具有不变的横截面积。
8.如权利要求1所述的分类装置，其中所述往复驱动装置适于产生槽通道的往复振幅，该振幅从所述入口端向所述卸料端增加。
9.如权利要求8所述的分类装置，其中槽通道的往复振幅与层的深度成比例地增加。
10.如权利要求9所述的分类装置，其中所述槽通道的往复绕邻近入口端的枢轴点枢转。
11.如权利要求10所述的分类装置，其中槽的所述卸料端相对往复凸轮偏置。
12.如权利要求1所述的分类装置，其中所述往复驱动装置产生槽通道的截底往复。
13.如权利要求12所述的分类装置，其中所述往复驱动装置产生槽通道的截底正弦波往复。
14.如权利要求12所述的分类装置，其中截去所述截底往复以在最大向下速度的点上吸收槽通道的下冲程。
15.如权利要求14所述的分类装置，其中所述截底往复包括引起所述差动受阻沉降的下冲程、截断和引起所述差动加速的上冲程。
16.如权利要求1所述的分类装置，其中所述沉降力是重力。
17.如权利要求1所述的分类装置，其中所述槽通道安装为绕旋转轴转动，从而所述沉降力为作用在层中颗粒上的表观离心力。
18.如权利要求17所述的分类装置，其中槽通道的底板是槽通道的外周壁并且往复驱动装置引起槽通道的交替径向向外和径向向内加速。
19.如权利要求1所述的分类装置，其中所述卸料装置包括可调节分离器，以调节所述两个或者更多部分之间的分离。
20.如权利要求19所述的分类装置，其中所述可调节分离器包括高度可调堰。
21.一种包括多个如权利要求1所述的分类装置的尖缩溜槽分类单元，包括：与所述多个分类装置的往复驱动装置共有的中心驱动装置。
22.如权利要求20所述的尖缩溜槽分类单元，其中所述多个分类装置绕所述中心驱动装置排列。
23.如权利要求22所述的尖缩溜槽分类单元，其中所述沉降力是重力。
24.如权利要求22所述的尖缩溜槽分类单元，其中所述多个分类装置的槽通道安装为绕共同旋转轴旋转，从而所述沉降力是作用在层中颗粒上的表观离心力。
25.如权利要求24所述的尖缩溜槽分类单元，其中所述多个分类装置以平衡的周向阵列方式排列。
26.如权利要求24所述的尖缩溜槽分类单元，其中槽通道的底板是槽通道的外周壁，并且往复驱动装置引起槽通道的交替径向向外和径向向内加速。
27.一种通过差动加速和沉降力影响下的沉降将进给的颗粒混合物分类为两个或者更多部分的方法，包括：
提供具有槽通道的尖缩溜槽，该槽通道的横截面形状从进给入口端至卸料端发生变化，该进给入口端在平行于沉降力的方向上浅而在垂直于沉降力的方向上宽，该卸料端比进给入口端更深更窄，
将进给混合物作为浅层分配至进给入口端，并使所述层通过槽通道从所述入口端向所述卸料端行进，从所述入口端至所述卸料端，所述层的深度在增加，
在所述卸料端从所述较深层卸出所述两个或者更多部分，
当该层通过槽通道从所述入口端向所述卸料端行进时，在与沉降力相反的方向上通过该层产生淘析流体流，
通过引起槽通道相对于沉降力的交替上下加速而使该层往复运动，
从而通过交替该层中颗粒的加速和受阻沉降，所述交替加速和淘析一起引起所述颗粒混合物的分类。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述淘析步骤包括通过槽通道底板中的多个淘析流体入口将所述淘析流体导入所述层中。
29.如权利要求27所述的方法，其中所述往复步骤包括以一振幅往复驱动所述槽通道，所述振幅从所述入口端向所述卸料端增大。
30.如权利要求29所述的方法，其中槽通道的往复振幅与该层的深度成比例地增大。
31.如权利要求29所述的方法，其中所述槽通道的往复绕邻近入口端枢轴点枢转。
32.如权利要求27所述的方法，其中所述往复步骤包括引起槽通道的截底往复。
33.如权利要求32所述的方法，其中所述往复步骤包括引起槽通道的截底正弦波往复。
34.如权利要求32所述的方法，其中所述往复的截断包括在最大向下速度的点上吸收槽通道的下冲程的步骤。
35.如权利要求32所述的方法，其中所述截底往复包括引起所述差动受阻沉降的下冲程、截断和引起所述差动加速的上冲程。
36.如权利要求27所述的方法包括绕旋转轴旋转所述槽通道，从而所述沉降力是作用在该层中颗粒上的表观离心力。
37.如权利要求36所述的方法包括绕所述旋转轴旋转多个所述槽通道。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述多个槽通道以平衡的周向阵列方式排列。
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