CN202238334U - 硅藻土选矿用层流离心选矿机 - Google Patents
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Abstract
一种硅藻土选矿用层流离心选矿机，包括支架、电机及动力传动装置、电器控制装置，其特征在于：在支架上安装有主轴，主轴上安装有转鼓；转鼓由底盘和转筒组成，转筒为由耐磨板材制成的中空截圆锥体，转筒直径小的一端与底盘连接；转鼓外安装有护罩，转筒直径大的一端底部有与护罩相连接的集液槽；集液槽下面安装有出料机构；在支架的上部安装有进料机构并通过进料管伸向转鼓的底盘内侧；支架上还安装有冲洗机构，冲洗机构由伸向转鼓内的冲洗管和给水电磁阀组成。本实用新型在料浆受到离心力、斜面流膜层间斥力和轴向液流动力的综合作用下，硅藻土和粘土可进行有效的分离，选矿分离效果好，生产效率高、并且可以连续工业化生产。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种用于硅藻土矿选矿用的层流离心选矿机，属于矿山加工设备领域。
背景技术：
硅藻土是一种具有天然纳米孔分布、比表面积大、堆密度小、主要成分为无定型SiO2的天然硅质多孔矿物，广泛应用于啤酒、饮料、饮水、医药生化制品等的过滤以及水污染治理、空气调湿和净化、涂料、农药和杀虫剂载体、道路沥青改性剂、炸药密度调节剂、橡塑和造纸功能填料等领域，是一种与现代工业和人类环保、健康产业密切相关的宝贵非金属矿资源。但是，在已发现或探明的硅藻土资源中大多数为中、低品质的粘土质或含粘土类杂质的硅藻土矿，可以不经选矿直接加工高档助滤剂和填料的优质硅藻土资源只占探明储量的15％左右。因此，综合利用中、低品位硅藻土资源是硅藻土开发利用的必然发展趋势。
综合利用中、低品位硅藻土资源的必由之路是对其进行选矿提纯。因为低品位的粘土质硅藻土矿或含粘土硅藻土矿不能用来生产高性能和高附加值的硅藻土制品。虽然过去20年，选矿技术有了显著进步，但低品位硅藻土矿中硅藻与粘土的分选关键技术仍有待突破。目前的低品位硅藻土选矿方法分为物理法和化学法两种。其中有代表性的物理选矿法是以CN1184714A发明专利为基础的重力沉降工艺。这种重力沉降工艺采用现场混凝土结构的沟槽进行硅藻土与粘土的分离，这是一种半机械化的分离设施，不仅占地面积大，而且生产效率低；发明专利CN101596490A公开了一种干、湿法集成选矿工艺，该工艺采用卧式螺旋卸料沉降式离心机，用离心沉降方式连续分离硅藻土和粘土，但所采用的卧式螺旋卸料沉降式离心机是一种化工行业用于微细粒物料浓缩、脱水用的标准设备，该设备虽然占地面积小、机械化程度高、可实现连续生产，但因为筒体的高速(3000rpm)旋转以及螺旋在筒体内的差速旋转，硅藻土中的细沙粒对螺旋的磨损严重，影响分选的安全性和可靠性；同时因卧式螺旋沉降式离心机的分选在高度紊流流场中进行，影响硅藻土的分选精度和回收率。因此，探索一种高效的中低品位的硅藻土矿的选矿方法并据此设计出结构合理的选矿机械成为解决该问题的关键。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种硅藻土选矿用层流离心选矿机，用于中低品位的硅藻土矿选矿中硅藻土与粘土矿物的分选。本实用新型与现有技术相比具有处理量大、单位能耗低及操作环境好。
本实用新型的目的是这样实现的：一种硅藻土选矿用层流离心选矿机，包括支架、电机及动力传动装置、电器控制装置，其特征在于：在支架上安装有主轴，主轴上安装有转鼓；转鼓由底盘和转筒组成，转筒为由耐磨板材制成的中空截圆锥体，转筒直径小的一端与底盘连接；转鼓外安装有护罩，转筒直径大的一端底部有与护罩相连接的集液槽；集液槽下面安装有出料机构；在支架的上部安装有进料机构并通过进料管伸向转鼓的底盘内侧；支架上还安装有冲洗机构，冲洗机构由伸向转鼓内的冲洗管和给水电磁阀组成。
本实用新型的目的还可以这样实现：转鼓的转筒内壁坡度为0.5～3.5度，长度与直径比为0.4～1.2。
进料机构由电磁铁吸引装置、进料管接头、回流管、固定槽和摆动槽组成；固定槽内有一隔板将其分为两部分，一部分与进料管接头连通，另一部分与回流管连通，摆动槽下口在电磁铁吸引装置的牵引下分别摆向固定槽中连通进料管接头的部分或摆向固定槽中连通回流管的部分，完成进料或回流作业。
出料机构由电磁铁吸引装置、精矿管、尾矿管、固定槽和摆动槽组成；固定槽内有一隔板将其分为两部分，一部分与精矿管连通，另一部分与尾矿管连通，摆动槽下口在电磁铁吸引装置的牵引下分别摆向固定槽中连通精矿管的部分或摆向固定槽中连通尾矿管的部分，完成精矿或尾矿出料作业。
电器控制装置包括转鼓转速调控装置、给料调控装置和给料与冲洗时间调控装置；转鼓转速调控装置采用励磁调速或变频器调速控制装置；给料调控装置采用电磁流量计的显示数值控制给料阀门的开启角度调整给料量以调控选矿机内矿浆的流速和流态；给料与冲洗时间调控装置采用由设计程序控制时间继电器指挥电磁铁吸引装置，实现断电与复位周期性进行给料、回流和出料，并控制电磁阀进行周期性给水冲洗过程。
本实用新型的有益效果是：硅藻土矿料浆通过进料机构进入转鼓，在高速旋转下且由于转鼓的转筒内壁带有一定坡度，硅藻土矿料浆受到离心力、斜面流膜层间斥力和轴向液流动力的综合作用下，硅藻土和粘土可进行有效的分离，选矿分离效果好，生产效率高、并且可以连续工业化生产。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是图1右视图。
图3是图1俯视图。
图4是进料机构主视图。
图5是图4左视图。
图6是图4俯视图。
图7是出料机构结构示意图
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图示标号部件名称为：
给料管1；进料机构2；转筒3；底盘4；进料管5；给水电磁阀6；冲洗管7；轴承8；主轴9；支架10；集液槽11；电机12；出料机构13；电机皮带轮14；皮带15；主轴皮带轮16；轴承座17；护罩18；电磁铁吸引装置19；进料管接头20；回流管21；固定槽22；摆动槽23；精矿管24；尾矿管25。
硅藻土选矿用层流离心选矿机，包括支架10、电机12及动力传动装置、电器控制装置，在支架10上安装有主轴9，主轴9上安装有转鼓；转鼓由底盘4和转筒3组成，转筒3为由耐磨板材制成的中空截圆锥体，转筒3直径小的一端与底盘4连接；转鼓外安装有护罩18，转筒3直径大的一端底部有与护罩18相连接的集液槽11；集液槽11下面安装有出料机构13；在支架10的上部安装有进料机构2并通过进料管5伸向转鼓的底盘4内侧；支架10上还安装有冲洗机构，冲洗机构由伸向转鼓内的冲洗管7和给水电磁阀6组成。转鼓的转筒3内壁坡度为0.5～3.5度，长度与直径比为0.4～1.2。
进料机构2由电磁铁吸引装置19、进料管接头20、回流管21、固定槽22和摆动槽23组成；固定槽22内有一隔板将其分为两部分，一部分与进料管接头20连通，另一部分与回流管21连通，摆动槽23下口在电磁铁吸引装置19的牵引下分别摆向固定槽22中连通进料管接头20的部分或摆向固定槽22中连通回流管21的部分，完成进料或回流作业。
出料机构13由电磁铁吸引装置19、精矿管24、尾矿管25、固定槽22和摆动槽23组成；固定槽22内有一隔板将其分为两部分，一部分与精矿管24连通，另一部分与尾矿管25连通，摆动槽23下口在电磁铁吸引装置19的牵引下分别摆向固定槽22中连通精矿管24的部分或摆向固定槽22中连通尾矿管25的部分，完成精矿或尾矿出料作业。
电器控制装置包括转鼓转速调控装置、给料调控装置和给料与冲洗时间调控装置；转鼓转速调控装置采用励磁调速或变频器调速控制装置；给料调控装置采用电磁流量计的显示数值控制给料阀门的开启角度调整给料量以调控选矿机内矿浆的流速和流态；给料与冲洗时间调控装置采用由设计程序控制时间继电器指挥电磁铁吸引装置，实现断电与复位周期性进行给料、回流和出料，并控制电磁阀进行周期性给水冲洗过程。
本实用新型机械部分参见图1、图2、图3，包括由固定在支架上的电机12及动力传动装置电机皮带轮14、主轴皮带轮16、皮带15，支架10、轴承座17、轴承8、主轴9、连接在主轴上的转鼓(由底盘4和固定在底盘上转筒3构成)、固定在支架上的护罩18、集液槽11、给料管1、进料机构2、进料管5和出料机构13、冲洗管7、冲洗电磁阀6等组成。参见图4、图5、图6，进料机构2由摆动槽23、固定槽22、电磁铁吸引装置19、进料管接头20、回流管21构成。参见图7，出料机构与进料机构结构大致相同，也是由摆动槽23、固定槽22、电磁铁吸引装置19组成，底部为精矿管24、尾矿管25不同于进料机构。护罩18为安全防护设施，防止矿浆飞溅。集液槽11收集分选后的精矿或尾矿矿浆。
由电机12带动电机皮带轮16，经皮带15带动主轴皮带轮14旋转，主轴皮带轮14带动主轴9转动，主轴9带动转鼓(由底盘4和转筒3构成)高速旋转，达到规定要求的转速后，控制系统控制进料机构2中的进料管接头20开始给料，矿浆进入转筒3后，受离心力的影响，硅藻土与粘土分离，硅藻土在离心力的作用下被甩到转筒3内壁上，粘土随液流溢流出转筒3，进入集液槽11，流入出料机构13，经尾矿管25流出，进行收集处理。给料一定时间后，控制系统控制进料机构2停止给料，原料浆经进料机构2中的回流管21流回原处，同时控制系统打开给水电磁阀6，高压水经冲洗管7喷入转筒3内壁上，冲洗一定时间后，将沉积到转筒3内壁上的硅藻土冲洗下来，冲洗后的精矿浆液流入出料机构13，经精矿管24流出，进行收集压滤。此时控制系统关闭给水电磁阀6，停止冲洗。同时控制进料机构2中的进料管接头20再次开始给料，依此循环下一个选矿周期。
转鼓由底盘4和转筒3用螺栓连接组成。
进料机构由摆动槽23、固定槽22、电磁铁吸引装置19、进料管接头20、回流管21组成，通过电磁铁通电吸引特性，驱动摆动槽23摆动，实现进料和分料回流动作。
出料机构由摆动槽23、固定槽22、电磁铁吸引装置19、精矿管24、尾矿管25组成，通过电磁铁通电吸引特性，驱动摆动槽摆动，实现尾矿出料和精矿出料动作。
电器控制装置共有3套，其中1)通过励磁调速或变频器调速控制并调整转鼓转速，达到离心分离因数可调的要求，对不同品质的硅藻土原矿采用不同的转速(400～2000转/分)，满足离心分离的选矿要求，更加有利于选矿品位和选矿效率的提高；2)选矿给料量是通过电磁流量计的显示数值来控制给料阀门的开启角度来调整给料量的大小，以调控选矿机内矿浆的流速和流态。3)通过可调时间继电器控制并调整给料时间、给料与冲洗间隔时间、冲洗出料时间、冲洗出料与给料间隔时间，来调整最佳生产工况，提高生产效率以及选矿品位，最终达到稳定、高效、连续化的工业化生产。具体工序为：由时间继电器指挥执行机构(设计程序控制)——电磁铁通电吸引及断电复位，周期性地进行给料和出料工作并控制电磁阀进行周期性的给水冲洗过程。
工作原理及工作过程：
工作原理：励磁调速(或变频调速)电机通过皮带带动主轴及转鼓高速旋转，料浆通过进料机构进入转鼓，因转鼓的转筒内壁带有一定坡度，所以矿料料浆在离心力、斜面流膜层间斥力、轴向液流动力的共同作用下，料浆中的硅藻等重质矿物在转鼓内壁做螺旋式运动时逐渐沉积在转鼓的转筒内壁上，粘土等轻质矿物在转鼓内壁做螺旋式运动时跟随低浓度矿液流出转鼓的转筒内壁，进入集液槽，成为尾矿，经出料机构排出；沉积在转鼓内壁上的硅藻等重质矿物经高压水冲洗脱离转鼓的转筒内壁后，进入集液槽成为精矿液，也经过出料机构排出。
转鼓是选矿机的核心部件，其各项技术参数是保证硅藻土层流离心选矿机平稳高速运行、实现硅藻精土(硅藻)与粘土快速、高效分离的主要因素。转鼓的转筒采用由耐磨钢板、耐磨防腐铝板或特制耐磨涂层玻璃钢或选用其他重量轻、强度高、耐磨耐腐、易加工的材料制成中空高强度截圆锥体，以保证能耗较低。转鼓直径一般为300～3000mm。转鼓的转筒壁厚应均匀一致，内壁应光滑，表面不能有大于0.5mm的凸起或凹陷，内表面粗糙度不大于25μm，坡度应均匀一致，转筒中心与主轴应保证同轴度。转鼓的旋转速度可达到400～2000转/分，分离因数可达100～1000。提高转数，精矿产率及回收率均相应提高；但转数过高，对转鼓制造精度，消耗动能、排矿难度都要提高，故应适当选择确定。因此转鼓在高速旋转时不能有颤动或不平稳现象(需控制动平衡的不平衡量)。转鼓的转筒内壁坡度为0.5～3.5，长径比(转鼓长度与转鼓平均直径比)为0.4～1.2。转鼓的转筒筒壁小头一端的法兰采用高强度螺栓均匀布置固定在底盘上，并加固弹簧垫圈。转鼓应可靠稳定的固定在主轴上，主轴两端用宽系列圆柱滚子调心轴承支承安装于支架上。
硅藻原土经破碎、擦洗、筛分制浆后，进入硅藻土选矿用层流离心选矿机旋转的转鼓内，矿浆在离心力、斜面流膜层间斥力及轴向液流动力的联合作用下，硅藻精土按粒度大小依序沉积在转鼓的转筒内壁，微细粒粘土则随溢流排出，从而实现硅藻精土与粘土矿物的分离。
工作过程：硅藻原土经破碎、擦洗、筛分制浆后，首先启动硅藻土选矿用层流离心选矿机的调速电机，转鼓按照设定的分离因数达到规定转数后，通过控制机构，由时间继电器控制电磁铁或浆液电磁阀使执行机构给料，启动渣浆泵将浆料送入进料机构进料口，在选矿机的料浆上料管安装有电磁流量计，控制系统中根据流量数值调整浆液阀开启的角度来实现控制流量的大小；再经进料管进入转鼓内，此时浆液在转鼓内离心力作用的同时，沿转鼓的坡度方向作螺旋式旋转运动。在高速旋转形成的离心力、斜面流膜层间斥力和轴向液流动力的综合作用下硅藻精土与粘土分离，粒径较大的硅藻精土均匀沉积在转鼓的转筒内壁上成为精矿，粒径较小的粘土等随浆液沿转鼓的坡度方向——转鼓直径大的一端溢流出转鼓成为尾矿，经出料机构的尾矿管口排出。给料一定时间后，通过控制机构的时间继电器控制电磁铁或浆液电磁阀使执行机构停止给料，此时进料机构的摆动槽移位到回流管口上方，出料机构的摆动槽移位到精矿管上方，料浆沿回流管进入另一台选矿机进行选矿或回流至浆液罐，同时通过控制机构的时间继电器控制给水电磁阀使执行机构高压进水阀门打开，将沉积在转鼓的转筒内壁上硅藻精土冲洗下来，经出料机构的精矿管口排出。给水冲洗一定时间后，再次通过控制机构的时间继电器控制电磁铁或浆液电磁阀使执行机构给料，此时进料机构的摆动槽回位到进料管接头上方，同时出料机构的摆动槽回位到尾矿管口上方，循环往复，重复上述步骤，进行连续化选矿作业。
时间继电器设定参数为：给料时间60～180s后冲洗精矿卸料10～60s，间歇5～10s；再开始给料进行下一个工作周期。每个工作周期75s～250s。
本实用新型的技术方案与现有技术的对比：
现有非金属选矿工艺和设备是采用物理选矿法中的自然重力沉降工艺和带有坡度的混凝土结构沟槽。这种利用自然重力沉降工艺采用露天现场混凝土结构的沟槽进行硅藻土与粘土的分离，不仅具有占地面积大、生产效率低、选矿品位不易控制、污染环境等难以克服的缺点。而且受温度影响，北方等地区在冬季难以维持正常的连续化生产。而本实用新型采用调速电机驱动转鼓做高速旋转，强化重力分选效果，缩短了沉降时间。离心沉降时间是自然沉降时间的1/100～1/1000，这样生产效率提高了100～1000倍，并且选矿品位稳定，操作简单，劳动强度低，不受季节和占地面积的影响，实现了连续工业化生产。
硅藻土选矿用层流离心选矿机的选矿特点与在平面重力溜槽中进行的流膜选矿、卧式螺旋卸料沉降式离心机是有重大区别的。离心选矿机与自动溜槽相比，提高了选分后硅藻精土的品位并可实现连续化、大规模的生产。与卧式螺旋卸料沉降式离心机相比，克服了卧螺离心机运行中细沙粒对螺旋的磨损影响及紊流流场中的分选精度低、回收率低的问题。硅藻土选矿用层流离心选矿机成为硅藻土矿连续化生产、处理量大、生产效率高、单位能耗低及操作环境好的理想设备，具有广阔的市场前景。
Claims (5)
1.一种硅藻土选矿用层流离心选矿机，包括支架(10)、电机(12)及动力传动装置、电器控制装置，其特征在于：在支架(10)上安装有主轴(9)，主轴(9)上安装有转鼓；转鼓由底盘(4)和转筒(3)组成，转筒(3)为由耐磨板材制成的中空截圆锥体，转筒(3)直径小的一端与底盘(4)连接；转鼓外安装有护罩(18)，转筒(3)直径大的一端底部有与护罩(18)相连接的集液槽(11)；集液槽(11)下面安装有出料机构(13)；在支架(10)的上部安装有进料机构(2)并通过进料管(5)伸向转鼓的底盘(4)内侧；支架(10)上还安装有冲洗机构，冲洗机构由伸向转鼓内的冲洗管(7)和给水电磁阀(6)组成。
2.根据权利要求1所述的硅藻土选矿用层流离心选矿机，其特征在于：转鼓的转筒(3)内壁坡度为0.5～3.5度，长度与直径比为0.4～1.2。
3.根据权利要求1或2所述的硅藻土选矿用层流离心选矿机，其特征在于：进料机构(2)由电磁铁吸引装置(19)、进料管接头(20)、回流管(21)、固定槽(22)和摆动槽(23)组成；固定槽(22)内有一隔板将其分为两部分，一部分与进料管接头(20)连通，另一部分与回流管(21)连通，摆动槽(23)下口在电磁铁吸引装置(19)的牵引下分别摆向固定槽(22)中连通进料管接头(20)的部分或摆向固定槽(22)中连通回流管(21)的部分，完成进料或回流作业。
4.根据权利要求1或2所述的硅藻土选矿用层流离心选矿机，其特征在于：出料机构(13)由电磁铁吸引装置(19)、精矿管(24)、尾矿管(25)、固定槽(22)和摆动槽(23)组成；固定槽(22)内有一隔板将其分为两部分，一部分与精矿管(24)连通，另一部分与尾矿管(25)连通，摆动槽(23)下口在电磁铁吸引装置(19)的牵引下分别摆向固定槽(22)中连通精矿管(24)的部分或摆向固定槽(22)中连通尾矿管(25)的部分，完成精矿或尾矿出料作业。
5.根据权利要求1或2所述的硅藻土选矿用层流离心选矿机，其特征在于：电器控制装置包括转鼓转速调控装置、给料调控装置和给料与冲洗时间调控装置；转鼓转速调控装置采用励磁调速或变频器调速控制装置；给料调控装置采用电磁流量计的显示数值控制给料阀门的开启角度调整给料量以调控选矿机内矿浆的流速和流态；给料与冲洗时间调控装置采用由设计程序控制时间继电器指挥电磁铁吸引装置，实现断电与复位周期性进行给料、回流和出料，并控制电磁阀进行周期性给水冲洗过程。
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Cited By (7)
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2011
- 2011-08-09 CN CN2011202865703U patent/CN202238334U/zh not_active Expired - Lifetime
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