旋轉螺旋磁場磁選機的製作方法
2024-01-29 17:41:15
專利名稱：旋轉螺旋磁場磁選機的製作方法
技術領域：
一種磁性礦物分選設備，屬礦物磁選技術領域。
背景技術：
磁選是一種重要的選礦方法，它是利用礦物的磁性差異對礦物進行分離、富集的。對於強磁性礦物，採用弱磁場磁選機，對於弱磁性礦物，採用強磁場磁選機，磁選機是礦物磁選的關鍵設備。由於我國的鐵礦石品位低，雜質含量高，必須經過精細的磁選分離才能獲得合格的煉鐵原料，而國外的鐵礦石品位高，雜質含量少，有的開採出來後就可直接入爐冶煉，所以對於分選強磁性礦物的弱磁場磁選機的研究，國內進行得較多，研究成果處於世界先進水平。本發明研製的螺旋磁場磁選機，也屬於弱磁場磁選機的範疇。
鐵精礦的品位高低，雜質含量的多少，直接影響到煉鐵過程中的焦比，渣量，高爐利用係數等工藝參數，從而影響到冶煉成本和鋼鐵的質量，所以早在上世紀中期就提出了高爐煉鐵的精料方針。為了提高鐵精礦品位，降低雜質含量，國內在磁選方面做了大量的工作。磁選機是影響磁選精礦質量的重要設備，因此大多數的研究集中在磁選機方面。
溼式永磁筒式磁選機廣泛應用於生產之中，國內90％以上的鐵精礦都是由這種設備生產的，可以說是目前國內外最主要的弱磁場磁選設備。但這種設備因分選空間狹小，磁翻滾次數只有4～8次，沒有充分利用上升水衝力和重力的作用，磁選過程中磁包裹嚴重，精礦品位不高，雜質含量較高，因此，採用這種磁選機，高爐煉鐵的精礦方針難以實現。
磁重選礦機是一種利用重力、上升水衝力和磁力分選強磁性礦物的設備，主要由帶底錐的分選圓筒，位於分選圓筒中部的固定磁系，下部給水管，上部給礦筒，底部排礦口組成。磁性礦物在分選圓筒內的磁場中被磁化，形成磁團向下沉降，在磁場較弱的區域，磁團被上升水流打開，其中的脈石礦物被清洗出來，從上部排出，精礦從下部排出。這種磁選機利用了重力、磁力、上升水的衝力，但磁力的作用只是使磁性礦物形成磁團，通過加大礦粒的表觀粒度來增加沉降的速度。為了排出脈石，必須增加上升水流速度，而上升水流速度大時，磁團被打散，磁性礦物被衝起，從上部尾礦排出口排出，降低了精礦的回收率，因此要獲得高的鐵精礦品位，就只有犧牲鐵礦物的回收率。磁團聚重力分選機，磁力脫水槽均屬磁重選礦機一類，具有相同的特點。
斷續磁場磁選柱是同時利用磁力、重力、上升水衝力分選礦物的磁選機，主要由分選柱、電磁磁系組成，電磁線圈圍繞在分選柱外面，分選柱上部設有尾礦排出槽，下部設有精礦排出底鼓。礦漿由上部給入後，磁性礦物在電流產生的變化磁場的作用下，團聚與分散交替進行，上升水使其中的脈石礦物從上部尾礦排出口排出，而磁性礦粒在重力的作用下沉至下部底鼓成為精礦。這種設備的磁場也只是使磁性礦物團聚，使礦物下落的力也只有重力，且設備處理能力大時，分選柱直徑大，上升水流不均勻，產生的股流使大量的磁性礦物進入尾礦，回收率低。
脈衝振動磁場磁選機與斷續磁場磁選柱的結構相似，只是其電磁線圈自上而下分成多段，控制器使線圈電流自上而下依次通電斷電，形成自上而下的脈衝振動磁場。由於電流可調，磁場脈衝可根據入選礦石的性質加以優化，所以分選效果得到一定程度的提高。
公知的一種旋轉磁場磁選機，也是利用磁力、重力、上升水衝力分選礦物的設備。該設備主要由豎直安裝的轉動磁系，磁系外圍的環形分選區組成。轉動磁系是圓柱形的，磁體沿圓柱表面安裝成環形，當磁系轉動時，在磁系外圍的環形分選區中形成環形磁場。給礦從分選環中部給入，在環形磁場的作用下，磁性礦粒被磁化、團聚、沉降，磁系轉動產生的極性變化使磁團發生磁翻滾，從而使其中包裹的脈石被上升水衝洗出來並從上部排出成為尾礦，而磁性礦物沉降至底部成為精礦。這一設備的特點是轉動的磁系使磁場的極性變化變得可調，轉速越快，磁場極性變化得越快，磁團的磁翻滾就越快，易於使其中夾雜的脈石排出。但由於以下缺點，至使該設備沒有成功地應用於生產。
1、當磁場強度增加時，磁性礦物被吸到分選環的內壁上，不發生沉降，容易造成分選區堵塞；2、磁場弱時，上升水又將磁性礦物向上衝起，回收率下降；3、磁性礦物向下沉降的力只有重力，上升水流不敢加大，脈石難以排除，精礦品位不高；
4、分選區中各處的礦漿量不均勻，上升水速也不均勻，分選指標波動大。
目前公知的強磁性礦物磁選設備存在這樣那樣的不足，致使我國鐵礦磁選的整體水平仍然不高，難以真正實現高爐煉鐵的精料方針，因此，研製新型的複合力場磁選設備是國際國內該領域的必然趨勢。
發明內容
1、發明目的本發明的目的是為強磁性礦物的磁選分離提供一種分選精度高，精礦品位高，回收率高的旋轉螺旋磁場磁選機。
2、技術方案(1)組成結構圖1、2、3、4、5是本發明的組成結構圖。
由旋轉螺旋磁系1、環形分選柱2、給礦勻分器3、尾礦槽4、機架5、精礦槽6、傳動系統7組成。
旋轉螺旋磁系1由螺旋磁體8、磁體支承筒9、主軸10、上軸承座16、下軸承座21、大皮帶輪22組成，其結構如圖10所示。磁體支承筒9為透磁不導磁的非鐵質材料做成，通過上法蘭29和下法蘭30固定在主軸10上，主軸10通過上軸承座16和下軸承座21支承於機架5上，螺旋磁體8用銅螺栓或粘膠按螺旋線形狀固定在磁體支承筒9的表面，大皮帶輪22安裝在主軸10的下端。
環形分選柱2由透磁不導磁的非鐵質，可以是不鏽鋼、聚氨酯、玻璃鋼中的一種材料做成，由外圓筒17、內圓筒18、上升水包19、隔板27、分選單元格28(如圖6、7所示)組成。隔板27安裝於外圓筒17和內圓筒18之間的環形區，將外圓筒17和內圓筒18固定連接在一起，且將該環形區等分成多個分選單元格28，上升水包19固定在外圓筒17下部三分之二外，是一個環形連通器，進水管20設在上升水包19的外部，與上升水包19連通。外圓筒17與上升水包19連接處開有進水孔，該進水孔使上升水包與各個分選單元格28連通。在外圓筒17的中部開有多個進礦孔，分別與各分選單元格28連通。環形分選柱2固定在機架5上。
給礦勻分器3由攪拌桶14、攪拌葉片15、分礦格13、分礦管12組成。攪拌桶14為一圓形槽體，攪拌葉片15固定安裝於主軸10的上端，位於攪拌桶14內部，分礦格13是位於攪拌桶14外緣的多個等分格，分礦格13底部分別開有出礦孔，與分礦管12相連，分礦管12的上端接在分礦格底部，下端接在外圓筒17中部的進礦孔上。給礦勻分器3固定於機架5上(見圖1、2、3)。
尾礦槽4為一環形槽體，底部是傾斜的，尾礦口11位於尾礦槽4的最低處。尾礦槽4固定於機架5上。
機架5為形鋼電焊而成。
精礦槽6為一環形槽體，上部與環形分選柱2的底部連接，精礦槽6的環形區與環形分選柱2的分選區是相通的。精礦槽6的底部設有精礦口23。精礦槽16固定於機架5上。
傳動系統7由電機24、減速器25、小皮帶輪26(見圖6)組成。電機24、減速器25固定於機架5上。安裝於減速器25上的小皮帶輪26通過三角皮帶與主軸10的大皮帶輪22相連。
旋轉螺旋磁系1安裝於環形分選柱2的內圓筒18內部，螺旋磁體8的外表面與內圓筒18的內表面間保持2～4毫米的間隙，以保證旋轉螺旋磁系1能在環形分選柱2的內部自由旋轉。給礦勻分器3安裝於環形分選柱2的上部，使給礦能自流進入分選單元格28的中部。尾礦槽4安裝於環形分選柱2的上部，使從分選單元格28上部排出的尾礦能自流進入，並自流從尾礦口11排出。精礦槽6安裝於環形分選柱2的下部，使從分選單元格下部排出的精礦能自流進入，並使其從下部的精礦口23自流排出。傳統系統7安裝於旋轉螺旋磁系1的下部。
(2)磁選機的工作過程電機、減速器通過皮帶輪帶動旋轉螺旋磁系轉動，攪拌葉片也隨之轉動。給入攪拌桶中的礦漿在攪拌葉片的攪拌下，從攪拌桶外緣溢流進入分礦格。再從分礦格通過分礦管進入分選單元格的中部。通過進水管上的閥門調節進入分選單元格中的上升水速，使非磁性的脈石礦物沿分選單元格上升，從分選單元格上部排出，進入尾礦槽，最後從尾礦口排出成為尾礦。由於分選單元格位於旋轉螺旋磁系的磁場中，磁性礦物進入分選單元格後，將在磁力作用下向內圓筒壁運動，並吸附於內圓筒壁上，又因為螺旋磁系是旋轉的，相對於每一個分選單元格而言，磁場由於螺旋磁系的旋轉自上而下運動，吸附於內圓筒壁上的磁性礦物在自上而下的磁場作用下，也自上而下運動，當磁性礦物在磁場的作用下從分選單元格中部運動到下部時，便進入精礦槽，最後從精礦口排出成為精礦。
給礦經給礦勻分器等分成多個部分，分別進入分選單元格進行分選，分選後的精礦與尾礦又分別匯合成為總的精礦和尾礦，所以進礦和出礦是混合的，但分選卻是單元化的。
旋轉螺旋磁系的磁體是由多塊組合而成，在每一個分選單元格中，螺旋磁系的旋轉不僅造成了自上而下的磁場，而且磁場的極性也在不停的變化，轉速越快，磁場自上而下的運動速度越快，極性變化的次數也越多。磁性礦物吸附於內筒壁上形成磁團，在自上而下的磁場作用下向下運動，同時極性變化使其發生強烈的磁翻滾，且這種磁翻滾的次數隨轉速的增加而增加，在磁滾的過程中，夾雜於其中的非磁性脈石礦物在上升衝洗水的洗滌下排除，並被向上衝起成為尾礦，這就實現了分選過程中的精選。
給礦是從分選單元格的中部進入的，其中的部分磁性礦物若被上升水衝起，進入分選單元格的上部，由於上部安裝了較強的磁體，所以被衝起的磁性礦物能被再次吸引至內圓筒壁上，隨自上而下運動的磁場向下運動而被回收，這就實現了分選過程中的掃選。
(3)設計參數的計算1)上升水速的計算上升水速ν＞νomax，而vomax=dmax(1-)g6]]>式中νomax——最大顆粒脈石礦物在礦漿中的自由沉降速度；dmax——最大顆粒脈石的當量直徑；δ1——脈石礦物的密度；ρ——礦漿密度；Ψ——介質(水)阻力係數；g——重力加速度。
2)磁場力HgradH>6v2-d(2-)d2]]>式中H——分選單元格內某點的磁場強度；gradH——分選單元格內該點的磁場梯度；
Ψ——介質(水)阻力係數；ν——上升水速；ρ——礦漿密度；δ2——磁性礦物密度；μ——介質(水)磁導率；χ——磁性礦物的體積磁化率；d——磁性礦物的粒度。
3)分選單元格的個數n=D50]]>式中n——分選單元格的個數；D——內圓筒直徑；4)螺旋磁體的螺距ho≈h式中ho——螺旋磁體的螺距；h——磁場有效作用深度。
5)磁系轉速no1h1dHgradH6-vh1]]>式中no——磁系轉速；hl——螺旋磁體導程；d——磁性礦粒或磁團粒度；HgradH——磁場力；ρ——礦漿密度；μ——介質(水)磁導率；χ——磁性礦物的體積磁化率；ν——上升水速；Ψ——介質(水)阻力係數。
(4)與公知技術相比本發明具有的優點和積極效果1)單元格分選，保證了高的分選精度給礦經給礦勻分器被分成很多個單元進行獨立的分選，每一個分選單元格的處理量為0.2～1噸/小時。由於分選單元格斷面小，其中的礦量、水量能均勻分布，避免了常規磁選機中股流的產生，所以可進行穩定、精密的分選。常規大型磁選機的分選指標始終低於實驗室小型磁選機的指標，這是一個重要的原因。本發明的進礦、排礦雖然是大型化的，但分選過程卻是單元化的，小型化的，所以可以獲得實驗室設備的優良指標和分選精度。
2)精礦品位高常規的磁選機由於結構限制，磁性礦物磁翻滾的次數一般只有幾次和十幾次，如廣泛使用的溼式永磁筒式磁選機的磁極數為4～6，磁翻滾的次數也只有4～6次。而本發明的分選區中，磁場極性的變化決定於磁體極數和磁系轉速，磁性礦物從進入分選區到精礦槽期間，可發生幾十次甚至上百次的磁翻。這非常有利於其中夾雜的非磁性礦物的排除。此外上升水速與磁場力是一對可互相補充的參數，為了使粗粒脈石排出，可加大上升水速，如果此時細粒磁性礦物被衝起，可增加磁場力來加以控制，所以可獲得很高的精礦品位。
3)精礦回收率高對於利用磁力、重力、上升水衝力進行分選的常規磁選設備，回收率與精礦品位是一對難以協調的矛盾，即要想獲得高的精礦品位，就難以保證回收率，相反要想保證回收率，精礦品位就不可能太高。這是由於在這些常規的磁選設備中，磁力的作用只是使磁性礦物磁化，磁性礦物進入精礦區後，向下沉降的力只有重力，而重力是不變的，當上升水速加大時，雖然可衝出部分的脈石礦物，但細粒的磁性礦物因重力小，也會被衝出成為尾礦，而要使細粒磁性礦物不被衝起，只有降低上升水速，此時其中的粗粒脈石又不能被衝起，最後進入精礦造成精礦品位不高。本發明的磁場是自上而下運動的，磁性礦物除受重力外，更重要的是受向下的磁力作用，而磁力是可調的，為了使粗粒脈石被衝起，可加大上升水速，此時只要加大磁場力就可保證細粒磁性礦物不被衝起，所以既保證了高的精礦品位，也保證了高的回收率，這是本發明的一個重要特點。
4)適用於強磁性礦物的粗選、精選和掃選。
由於磁場力是根據上升水速，礦物磁性等參數設計的，所以該發明可用來進行磁性礦物的粗選、精選、掃選，只是粗選和掃選時適當降低上升水速，精選時適當增加上升水速即可。
四
圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10是本發明的組成結構圖。
圖1為正視剖面圖，圖中1為旋轉螺旋磁系，2為環形分選柱，3為給礦勻分器，4為尾礦槽，5為機架，6為精礦槽，7為傳動系統，8為螺旋磁體，9為磁體支承筒，10為主軸，11為尾礦口，12為分礦管，13為分礦格，14為攪拌桶，15為攪拌葉片，16為上軸承座，17為外圓筒，18為內圓筒，19為上升水包，20為進水管，21為下軸承座，22為大皮帶輪，23為精礦槽，24為電機，25為減速器。
圖2為正視外形圖。
圖3為俯視圖。
圖4為側視圖，圖中26為小皮帶輪。
圖5為側視局部剖面圖。
圖6為圖1的B-B剖面，圖中27為隔板，28為分選單元格。
圖7為圖1的C-C剖面。
圖8為圖1的D-D剖面。
圖9為圖1的E-E剖面。
圖10為旋轉螺旋磁系三維示意圖，圖中29為上法蘭，30為下法蘭。
五具體實施例方式實施例一使用地點釩鈦磁鐵礦精選處理礦石釩鈦磁鐵礦粗精礦處理能力40噸/小時粗精礦品位Fe48.00％本機技術參數設計為1、旋轉螺旋磁系直徑為1500毫米，高度為1500毫米，磁體為稀土釹鐵硼和鐵氧體混合磁體，螺距為90毫米，螺旋頭數為8，表面磁場強度為3000奧斯特。
2、環形分選柱外徑1580毫米，內徑1520毫米，高度1700毫米，分選單元格個數為95。
3、電機功率5.5KW，旋轉螺旋磁系轉速在15～40轉/分之間可調。
4、上升水速可調。
選出的精礦品位Fe53.5％，回收率97.5％。
實施例二使用地點磁鐵礦礦石粗選處理礦石磁鐵礦原礦處理能力100噸/小時原礦品位Fe30.00％本機技術參數設計為1、旋轉螺旋磁系直徑為2000毫米，高度為1500毫米，磁體為稀土釹鐵硼和鐵氧體混合磁體，螺距為90毫米，螺旋頭數為10，表面磁場強度為3500奧斯特。
2、環形分選柱外徑2080毫米，內徑2020毫米，高度1800毫米，分選單元格個數為125。
3、電機功率7.5KW，旋轉螺旋磁系轉速在10～30轉/分之間可調。
4、上升水速可調。
選出的精礦品位Fe64％，回收率85％。
權利要求
1.一種旋轉螺旋磁場磁選機，其特徵是其由旋轉螺旋磁系(1)、環形分選柱(2)、給礦勻分器(3)、尾礦槽(4)、機架(5)、精礦槽(6)、傳動系統(7)組成，旋轉螺旋磁系(1)由螺旋磁體(8)、磁體支承筒(9)、主軸(10)、上軸承座(16)、下軸承座(21)、大皮帶輪(22)組成，磁體支承筒(9)為透磁不導磁的非鐵質材料做成，通過上法蘭(29)和下法蘭(30)固定在主軸(10)上，主軸(10)通過上軸承座(16)和下軸承座(21)支承於機架(5)上，螺旋磁體(8)用銅螺栓或粘膠按螺旋線形狀固定在磁體支承筒(9)的表面，大皮帶輪(22)安裝在主軸(10)的下端，環形分選柱(2)由透磁不導磁的非鐵質材料做成，由外圓筒(17)、內圓筒(18)、上升水包(19)、隔板(27)、分選單元格(28)組成，隔板(27)安裝於外圓筒(17)和內圓筒(18)之間的環形區，將外圓筒(17)和內圓筒(18)固定連接在一起，且將該環形區等分成多個分選單元格(28)，上升水包(19)固定在外圓筒(17)下部三分之二外，是一個環形連通器，進水管(20)設在上升水包(19)的外部，與上升水包(19)連通，外圓筒(17)與上升水包(19)連接處開有進水孔，該進水孔使上升水包與各個分選單元格(28)連通，在外圓筒(17)的中部開有多個進礦孔，分別與各分選單元格(28)連通，環形分選柱(2)固定在機架(5)上，給礦勻分器(3)由攪拌桶(14)、攪拌葉片(15)、分礦格(13)、分礦管(12)組成，攪拌桶(14)為一圓形槽體，攪拌葉片(15)固定安裝於主軸(10)的上端，位於攪拌桶(14)內部，分礦格(13)是位於攪拌桶(14)外緣的多個等分格，分礦格(13)底部分別開有出礦孔，與分礦管(12)相連，分礦管(12)的上端接在分礦格底部，下端接在外圓筒(17)中部的進礦孔上，給礦勻分器(3)固定於機架(5)上，尾礦槽(4)為一環形槽體，底部是傾斜的，尾礦口(11)位於尾礦槽(4)的最低處，尾礦槽(4)固定於機架(5)上，機架5為形鋼電焊而成，精礦槽(6)為一環形槽體，上部與環形分選柱(2)的底部連接，精礦槽(6)的環形區與環形分選柱(2)的分選區是相通的，精礦槽(6)的底部設有精礦口(23)，精礦槽(16)固定於機架(5)上，傳動系統(7)由電機(24)、減速器(25)、小皮帶輪(26)組成，電機(24)、減速器(25)固定於機架(5)上，安裝於減速器(25)上的小皮帶輪(26)通過三角皮帶與主軸(10)的大皮帶輪(22)相連，旋轉螺旋磁系(1)安裝於環形分選柱(2)的內圓筒(18)內部，螺旋磁體(8)的外表面與內圓筒(18)的內表面間保持2～4毫米的間隙，以保證旋轉螺旋磁系(1)能在環形分選柱(2)的內部自由旋轉，給礦勻分器(3)安裝於環形分選柱(2)的上部，使給礦能自流進入分選單元格(28)的中部，尾礦槽(4)安裝於環形分選柱(2)的上部，使從分選單元格(28)上部排出的尾礦能自流進入，並自流從尾礦口(11)排出，精礦槽(6)安裝於環形分選柱(2)的下部，使從分選單元格下部排出的精礦能自流進入，並使其從下部的精礦口(23)自流排出，傳統系統(7)安裝於旋轉螺旋磁系(1)的下部。
2.根據權利要求1所述的磁選機，其特徵是環形分選柱用不鏽鋼、聚氨酯、玻璃鋼中的一種材料製成。
3.根據權利要求1所述的磁選機，其特徵是上升水流的流速按下式計算ν＞νomax，而vomax=dmax(1-)g6]]>式中νomax——最大顆粒脈石礦物在礦漿中的自由沉降速度；dmax——最大顆粒脈石的當量直徑；δ1——脈石礦物的密度；ρ——礦漿密度；Ψ——介質阻力係數；g——重力加速度。
4.根據權利要求1所述的磁選機，其特徵是旋轉螺旋磁場的磁場力按下式計算HgradH>6v2-d(2-)d2]]>式中H——分選單元格內某點的磁場強度；gradH——分選單元格內該點的磁場梯度；Ψ——介質阻力係數；ν——上升水速；ρ——礦漿密度；δ2——磁性礦物密度；μ——介質磁導率；χ——磁性礦物的體積磁化率；d——磁性礦物的粒度。
5.根據權利要求1所述的磁選機，其特徵是分選單元格的個數按下式計算n=D50]]>式中n——分選單元格的個數；D——內圓筒直徑。
6.根據權利要求1所述的磁選機，其特徵是螺旋磁體的螺距按下式確定ho≈h式中ho——螺旋磁體的螺距；h——磁場有效作用深度。
7.根據權利要求1所述的磁選機，其特徵是磁系轉速按下式計算no1h1dHgradH6-vh1]]>式中no——磁系轉速；hl——螺旋磁體導程；d——磁性礦粒或磁團粒度；HgradH——磁場力；ρ——礦漿密度；μ——介質磁導率；χ——磁性礦物的體積磁化率；ν——上升水速；Ψ——介質阻力係數。
全文摘要
旋轉螺旋磁場磁選機，一種磁性礦物分選設備，其由旋轉螺旋磁系、環形分選柱、給礦勻分器、尾礦槽、精礦槽、機架及傳動系統組成。旋轉螺旋磁系通過上下法蘭固定在主軸上，由安裝於主軸上的傳動系統帶動旋轉。環形分選柱的環形區被等分成若干個分選單元格，與給礦勻分器內部分成的等數目的分礦格相連。含磁性礦物的礦漿由給礦勻分器進入分選單元格，在上升水流和自上而下運動磁場的作用下被獨立的分選，每一個分選單元格相當於一個小型的磁選機，可以進行穩定、精密的分選，保證了高的分選精度。礦物在分選過程中由於磁場極性的變化，可發生幾十次甚至上百次的磁翻滾，獲得了高的精礦品位及回收率，更好的完成對磁性礦物的粗選、精選和掃選。
文檔編號B03C1/00GK1442232SQ0311767
公開日2003年9月17日 申請日期2003年4月9日 優先權日2003年4月9日
發明者文書明 申請人:昆明理工大學