用於礦物和化合物分離及提純的溼式高梯度介電選機的製作方法

2023-05-10 05:27:16

專利名稱：用於礦物和化合物分離及提純的溼式高梯度介電選機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於礦物和化合物分離及提純的溼式高梯度介電選機，屬於礦山、化工 機械領域。二、 背景技術顆粒或粒狀物質的分離和提純是一個普遍的工程問題，涉及選礦、化學、化工、材料、 資源利用等諸多領域。顆粒成分往往比較複雜，具有不同的物理和化學性質，利用這些性質 的差異，可以對其進行分離或提純。例如，根據顆粒成分比重、磁化率、電導率的不同，在 工業上發展了重選、磁選、電選等分離技術。同樣，利用顆粒成分溶解度、表面張力的不同， 發展了萃取、浮選等分離技術。介電選，又稱介電分離，是一種最近興起的物理分離技術。它是在一定的液體介質中， 利用顆粒成分之間以及顆粒與液體介質之間介電常數的差異，使顆粒中待分離物在高梯度強 電場下向某一電極遷移，達到與其它物質和溶劑分離的目的。在中、低頻電場下，待分離物 發生正介電泳，即向電場梯度高、電力線密集的部位遷移。目前，介電分離在工程、化學、 生物領域均得到應用。在工程領域，介電分離已成功地用於種子乾式分選(實用新型專利CN 2431054Y、 CN2539383)，以及化合物分離。Jordan等人(《國外金屬選礦》，2002.11: 4) 設計兩種介電分離器， 一種為半連續式，無電介質，另一種為間歇式，內部填充電介質。兩 種介電分離器本質上都是間歇式的，處理量小，收集精礦極不方便，後者易堵塞。三、 發明內容本發明的目的在於提供一種解決不同介電常數的礦物或化合物顆粒的連續分離或提純， 處理物質品種多，收集精礦方便，分離物不易堵塞的用於礦物和化合物分離及提純的溼式高 梯度介電選機。技術解決方案本發明包括滾筒、電介質環、傳動裝置、槽體、內電極、外電極、超聲 波換能器、清洗管、給料箱、精料箱、排料口、支架和外殼，滾筒由傳動裝置帶動，並固定 在支架上，滾筒表面包覆有電介質環，槽體位於滾筒下方，內裝有工作溶劑，內電極固定在 滾筒內的軸上，沿滾筒底部圓周角布置，外電極安裝在槽體下表面，超聲波換能器安裝在內 電極表面或外電極表面或精料槽附近槽體下表面，其輻射面指向槽體，給料箱位於槽體前端，精料箱位於槽體末端，排料口位於槽體底部。所述的滾筒採用絕緣材料，由傳動裝置帶動。所述的電介質環由線狀、絲狀、條狀或棒狀電介質和隔板構成，電介質在電介質環中成 平行線狀或網狀分層排列，層與層之間通過隔板固定。電介質橫截面積小於100mm2，間距 0.5 10mm，電介質材料為金屬、鋯鈦酸鉛(PZT)、鈦酸鋇、鈦酸鍶、玻璃、樹脂中的一種 或多種。電介質環起聚集電力線、吸附料漿中目標顆粒的作用。所述的內電極和外電極構成一對平板電極，通過導線與高壓電源連接，從而在槽體之間 產生高壓電場，電極工作電場2 40kV/cm，電場頻率小於10MHz。外電極中部斷開，被排料 口分隔。電極用金屬板製造，並用絕緣材料密封、保護。所述的給料箱是待分離顆粒的料漿的加入和緩衝容器。所述的精料箱用於收集選別的目標顆粒，即精料。所述的排料口採用絕緣材料，用於排出非目標顆粒，即尾料。所述的槽體是料漿的分選空間，採用順流式結構，S卩，給料箱、精料箱布置在滾筒掃選 區的前端、末端，而尾料從槽體底部排出，其特點是給料方向與滾筒轉動方向同向。槽體採 用絕緣材料，其底板與滾筒表面的間距為15~80mm。所述的超聲波換能器是超聲波的發射裝置，其作用是向槽體輻射超聲波。超聲波換能器 選用壓電換能器或磁致伸縮換能器，頻率為10 120kHz。超聲波換能器可以布置在內電極或 外電極表面，其作用是對料漿起分散作用，促進待目標顆粒與其它物質解聚，也可布置在精 料槽附近槽體下表面，其作用是對清洗電介質環上的吸附物，促進其脫落進入精料箱。所述的超聲波發生器產生高頻電信號，由傳輸線輸入超聲波換能器，通過電能-機械能 轉換，產生高頻機械振蕩即超聲波。超聲波發生器可以在線布置，也可以離線布置。所述的清洗管內通工作溶劑，溶劑從管上密布的小孔噴出，清洗電介質環上殘留的吸附物。所述的支架作為框架，並支撐全機重量。 所述的外殼採用金屬板，起靜電防護作用。所述的工作溶劑為水、乙醇、甲醇、戊醇、丙酮、四氫呋喃、甲苯、二甲苯、氯苯、四 氯化碳、氯仿、煤油、硝基苯、甘油之中的一種或它們的混合物。本發明的特徵在於主體採用滾筒一槽體設計，使介電選機具有連續作業功能，保證了分選效率、產率；電介質環與滾筒結合併穿過電極對，獲得高梯度電場和高介電泳力，使可 選別的顆粒粒度變小、範圍變寬，精料收率提高；內電極或外電極表面安裝超聲波換能器， 實現了料漿的在線分散，提高了精料品位，精料槽附近的槽體下表面安裝超聲波換能器，以 及清洗管的採用，保證精料清洗方便、不易堵塞，提高了作業率。 本發明不僅適用於分選礦物顆粒，也適用於提純化合物粉末。四

圖1為本發明高梯度介電選機正剖圖；圖2為本發明高梯度介電選機A-A面側剖圖；圖3為本發明高梯度介電選機絲狀電介質環的表面局部圖；圖4為本發明高梯度介電選機網狀電介質環的表面局部圖。五具體實施方式
實施例1參照附圖l、 2，本發明高梯度介電選機由滾筒l、電介質環2、傳動裝置3、槽體4、內 電極5、外電極6、超聲波換能器7、清洗管8、給料箱9、精料箱IO、排料口 11、支架12、 外殼13組成。滾筒1採用聚氯乙烯筒，用調速電機帶動；電介質環3由螺絲狀電介質並排疊壓而成，中間用環氧樹脂隔板15分隔，如附圖3所 示，隔板與絲狀電介質垂直，電介質材料為不鏽鋼絲，其直徑lmm，間距3mm;槽體4底板用環氧樹脂板，底板與滾筒表面間距45mm，內裝工作溶劑酒精；內電極5、外電極6採用紫銅板，包角115° ，偏角8° ，用環氧樹脂密封，通過導線與 直流高壓電源正極、負極相連，電極工作電場15kV/cm。高壓電源離線布置；超聲波換能器7安裝在內電極表面和靠近精料箱的槽體下表面，採用磁致伸縮換能器， 頻率為40kHz，功率為40W。換能器相互並聯，沿滾筒l軸向排列，通過傳輸線與超聲波發 生器相連。超聲波發生器離線布置，額定功率2kW， 10%-100%連續可調；清洗管8採用聚氯乙烯管；給料箱9、精料箱10採用不鏽鋼板；排料口 ll採用環氧樹脂板；支架12用普通鋼焊接而成；外殼13為鐵皮；整機除電極外的所有金屬、料漿全部接地保護。本發明的工作流程為將顆粒料烘乾，然後與工作溶劑均勻混合，配成料漿；開啟高壓 電源發生器、超聲波發生器，料漿自給料箱9進入槽體4，在介電泳力作用下，料漿中介電 常數大於溶劑的顆粒被吸附到電介質環2上，滾筒1及電介質環2在傳動裝置3的帶動下旋轉，並離開內電極5作、外電極6作用區，在超聲波換能器7以及清洗管8溶劑的清洗作用下，電介質環2上的吸附物進入精料箱10，成為精料；而料漿中介電常數小於溶劑的顆粒受排斥作用，在溶劑攜帶下逆滾筒l轉動方向運動，最後從排料口ll排出，成為尾料。實施例2參照附圖l、 2，本發明高梯度介電選機由滾筒l、電介質環2、傳動裝置3、槽體4、內 電極5、外電極6、超聲波換能器7、清洗管8、給料箱9、精料箱IO、排料口ll、支架12、 外殼13組成。滾筒l用環氧樹脂板製造，用調速電機控制；電介質環2由網狀電介質14疊壓而成，中間用環氧樹脂隔板15分隔，如附圖4所示， 隔板沿圓周方向布置，電介質材料為不鏽鋼絲，其直徑2mm，網孔為矩形，尺寸為4x4mm 槽體4底板用聚氯乙烯板，底板與滾筒表面間距30mm，內裝酒精一二甲苯混合溶劑；內電極5、外電極6採用紫銅板，包角110° ，偏角10° ，用環氧樹脂密封，通過導線 與交流高壓電源相連，電極工作電場30kV/cm，電場頻率lkHz。高壓電源離線布置；超聲波換能器7安裝在外電極表面和靠近精料箱的槽體下表面，採用磁致伸縮換能器， 頻率為50kHz，功率為50W。換能器相互並聯，沿滾筒l軸向排列，通過傳輸線與超聲波發 生器相連。超聲波發生器離線布置，額定功率3kW， 10%-100%連續可調；清洗管8採用不鏽鋼管；排料口 ll採用聚氯乙烯板；給料箱9、精料箱10、支架12、外殼13同實施例1;整機除電極外的所有金屬、料漿全部接地保護。 本發明的工作流程同實施例1。實施例3參照附圖l、 2，本發明高梯度介電選機由滾筒l、電介質環2、傳動裝置3、槽體4、內電極5、外電極6、超聲波換能器7、清洗管8、給料箱9、精料箱IO、排料口ll、支架12、 外殼13組成。滾筒1同實施例1。電介質環2由棒狀電介質和隔板構成，隔板沿圓周方向包裹在滾筒表面，隔板豎立、相 互平行，電介質棒兩端固定在隔板或滾筒側板上，沿滾筒軸向平行排列，並覆蓋滾筒表面。 電介質棒直徑x長-0)2xl20mm2，間距4mm。電介質材料採用PZT。槽體4底板用環氧樹脂板，底板與滾筒表面間距60mm，內裝工作溶劑戊醇；內電極5、外電極6採用鋁板，包角12(T ，偏角8° ，用絕緣漆密封，通過導線與交流 高壓電源相連，電極工作電場5kV/cm，電場頻率10kHz。高壓電源離線布置；超聲波換能器7安裝在內電極表面和靠近精料箱的槽體下表面，採用壓電換能器，頻率 為80kHz，功率為60W。換能器相互並聯，沿滾筒l軸向排列，通過傳輸線與超聲波發生器 相連。超聲波發生器離線布置，額定功率3kW， 10%-100%連續可調；給料箱9、精料箱10、排料口 11、支架12、外殼13同實施例1;整機除電極外的所有金屬、料漿全部接地保護。本發明的工作流程同實施例1。
權利要求
1.用於礦物和化合物分離及提純的溼式高梯度介電選機，其特徵在於包括滾筒(1)、電介質環(2)、傳動裝置(3)、槽體(4)、內電極(5)、外電極(6)、超聲波換能器(7)、清洗管(8)、給料箱(9)、精料箱(10)、排料口(11)、支架(12)、外殼(13)，滾筒(1)由傳動裝置(2)帶動，並固定在支架(12)上，滾筒(1)表面包覆有電介質環(2)，槽體(4)位於滾筒(1)下方，內裝有工作溶劑，內電極(5)同定在滾筒(1)內的軸上，沿滾筒底部圓周角布置，外電極(6)安裝在槽體(4)下表面，超聲波換能器(7)安裝在內電極(5)表面或外電極(6)表面或精料箱(10)附近槽體(4)下表面，其輻射面指向槽體(4)，給料箱(9)位於槽體(4)前端，精料箱(10)位於槽體末端，排料口(11)位於槽體(4)底部，外殼(13)將滾筒(1)、電介質環(2)、給料箱(9)、精料箱(10)密封。
2. 根據權利要求1所述的用於礦物和化合物分離及提純的溼式高梯度介電選機，其特徵在丁電介 質環(2)由線狀、絲狀、條狀或棒狀電介質(14)和隔板(15)構成。
3.根據權利要求2所述的用於礦物和化合物分離及提純的溼式高梯度介電選機，其特徵在於電介質 (14)在電介質環(2)中成平行線狀或網狀分層排列，層與層之間通過隔板(15)固定。
4.根據權利要求2或3所述的用於礦物和化合物分離及提純的溼式高梯度介電選機，其特徵在於電 介質(14)橫截面積小，100mm2，間距0.5 10mm。
5. 根據權利要求1或2或3所述的用於礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機，其特徵在於 電介質(14)為金屬、鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、鈦酸鍶、玻璃、樹脂材料中的一種或多種。
6. 根據權利要求1所述的用於礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機，其特徵在於滾筒(1) 和槽體(4)採用絕緣材料。
7. 根據權利要求1所述的用丁礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機，其特徵在於內電極(5)、 外電極(6)的工作電場為2~40kV/cm。
8. 根據權利要求7所述的用於礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機，其特徵在於電場的頻 率為0 10kHz。
9. 根據權利要求1所述的ffl於礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機，其特徵在於超聲波換能器(7)採用磁致伸縮換能器或壓電換能器，丄作頻率為10-120kHz。
10.根據權利要求1所述的用於礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機，其特徵在於工作溶劑為水、乙醇、甲醇、戊醇、丙酮、四氫呋喃、甲苯、二甲苯、氯苯、四氯化碳、氯仿、煤油、硝基苯、甘油之中 的一種或它們的混合物。
全文摘要
本發明涉及一種用於礦物和化合物分離及提純的溼式高梯度介電選機，屬於礦山、化工機械領域。特點是滾筒由傳動裝置帶動，並固定在支架上，滾筒表面包覆有電介質環，槽體位於滾筒下方，內裝有工作溶劑，內電極固定在滾筒內軸上，沿滾筒底部圓周角布置，外電極安裝在槽體下表面，超聲波換能器安裝在內電極表面或外電極表面或精料槽附近槽體下表面，其輻射面指向槽體，並與超聲波發生器相連，給料箱位於槽體前端，精料箱位於槽體末端，排料口位於槽體底部。本發明具有分選效率高、連續作業、不易堵塞等特點，可分離和提純不同介電常數的顆粒，適用於選礦、化工提純、資源回收以及相關領域。
文檔編號B03C7/06GK101214469SQ20071030621
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月31日 優先權日2007年12月31日
發明者張邦文, 李保衛 申請人:內蒙古科技大學