自生介质矿物分选机的制作方法

专利名称：自生介质矿物分选机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种分选机，尤其是指一种在水介质中具有相同 密度不同粒度或相同粒度不同密度颗粒的沉降速度不同而对微细颗粒 群加以分离的自生介质矿物分选机。
背景技术：
水力分级设备已经广泛应用于矿物分级领域，先后出现了锥形分 级器、旋流分级器、多级串联槽型分级器、螺旋分级器、干扰床分选 机等设备类型。在上述部分水力分级设备中，如干扰床分选机等，充 分应用了流化床这样一种形式来进行分离、分选，使固体粉末或细小 颗粒能够以流体的方式流动而形成所谓的流化床，产生流化床的介质 可以是气体和液体，其应用比较广泛，如在锅炉、石油化工、医药、 矿业等领域，而在对矿物精选的领域则集中在干扰床分选机方面。所 述的干扰床分选机是一种利用水作为介质的水力分级设备，目前的应 用体现在对煤炭微细颗粒的分选。
在干扰床分选机中，有一种称为自生介质矿物分选机的设备，即 是矿物颗粒仅与水形成流化床而不需加入任何其他介质，依靠矿物颗 粒与水形成的具有一定密度的悬浮体而对矿物自身进行分选的设备。
干扰床分选机包括一个方形或圆形桶体，水从底部导入桶内并向 上流动，物料从桶体上部中心给入，沉降快的颗粒从底部排料口排出， 上升水流携带轻、细颗粒溢流而出被收集后作为溢流产品。被分选的 物料进入桶内后，根据其自身粒度大小和密度大小进行沉降，各自的 沉降速度与上升水流速度的差异形成上下不同的流动方向，而沉降速 度与上升水流速度接近的物料群则在桶内形成比较稳定的干扰层，致 使干扰床内细小的组织间隙阻碍着细小颗粒的沉降而被迫从上部溢流 而出。从上述干扰床分选机的原理可见，维持高效率分选的必要条件是 保证分选机内稳定的流动条件，流动条件的任何改变或者扰动都会造 成物料的错配(即本应溢流的物料沉降，而应沉降的物料溢流)，以致 造成效率的损失。
而从干扰床分选机的结构来看，影响流动条件的稳定性主要体现 在入料、排料、顶水等装置上。
目前的干扰床分选机由于采用入料井方式直接入料到分选桶内， 通常使用一垂直管道通过横向导入物料的方式实现，插入深度多在溢 流堰下三分之一处，导致加入的物料对分选桶内流体的干扰，同时， 随着物料进入的水大部分也会溢流而出，致使入料井附近水流上升速 度要大于其他部位，会在分选桶内形成另外的干扰层面，尤其是当入
料量需要较大、入料带入的水量大于顶水流量时，更加重了对分选效 果的影响。
排料的平稳与否同样影响着流体的稳定，传统的干扰床分选机排 料机构采用梭型阀结构，对应排料口全部打开时的梭型阀的行程一般 小于10毫米，致使控制难度加大，通常的情况是全开或全关，由于作 用距离短，对干扰床层的影响是显而易见的；同时，鉴于梭型阀结构 的自身缺陷，还造成系统停止时分选机内水的漏出以及物料的漏出， 导致大量物料损失，给整个生产系统造成不平衡。
从顶水的稳定对流动条件的影响上来看，包括两方面， 一是在供 水压力稳定的情况下，顶水是否沿桶体横断面均匀分布，二是在供水 水压不稳定的情况下，是否能够自动维持其稳定。传统的干扰床分选 机在这两方面都存在问题为了保证顶水沿桶体横断面均匀分布，采 用沿桶壁每隔120度均匀布置三个分配管，三个分配管各自穿入顶水 分配盘下方，通过分配盘上众多的顶水孔将顶水导入桶内。然而实践 和理论研究都证明，仅靠桶壁外侧的三个分配管是不足以保证顶水的 均匀的；而当供水压力波动时，更没有其他的控制措施。
另外，传统的干扰床分选机顶水阀门开闭大小需手动调节，不能 真正实现全自动控制，无人执守；在顶水压力发生变化时，顶水流量 不能实现自动调节，从面影响了顶水的上升速度，对分选效果产生了不利影响。底流排料阔执行机构结构复杂，底流放料装置由于在选材 和结构上的原因，可调节性差，不能实现连续排料，从而使溢流产品 质量波动范围加大；另外，底流排料阔门与执行机构的连接杆一般有2 米多长，没有导向装置，很难自定中心，容易发生跑偏，影响阀门开 闭和放料，同时，底流排料阀门大多采用耐磨陶瓷材料，质地缺乏弹 性，停车时底流阀关闭不严，密闭性差，泄漏严重，造成物料损失。
因此，尽管干扰床分选机在矿物分级、分选方面应用较多，但仍 存在效率低、处理量低的问题。

实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是，提供一 种自生介质矿物分选机，可以稳定可靠地工作，提高处理量和分选效 率。
为解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种自生介质矿物分 选机，包括主桶体、给料装置、溢流装置、顶水装置、排料装置和控 制系统，其中，所述给料装置将物料送至主桶体内，所述顶水装置使 水从主桶体的底部向上运动，与由给料装置送入的部分物料形成干扰 层，通过干扰层而沉降的物料由排料装置排出，位于干扰层上方的物 料由溢流装置收集，所述控制系统控制上述各装置的自动、平稳运行， 所述排料装置包括位于主桶体底部的底流口和位于底流口内的钟形排 料阔，所述钟形排料阀的上表面直径小于下表面直径，并且上表面与 侧表面具有圆弧过渡，所述底流口的侧壁上部具有一轴向突出部位， 当钟形排料阀向上运动到该处时，该突出部位与钟形排料阀的上表面 形成一周线接触，当钟形排料阀向下运动时，钟形排料阀的侧表面与 底流口的侧壁之间的空隙形成一倾斜环形流道。
本实用新型的排料装置采用独特的钟型结构，独特的阀内排料流 道设计，调节性好，实现了连续、稳定地排料，减小了由于排料造成 的波动范围，增加了控制精度，使得自生介质矿物分选机可以稳定可 靠地工作，大大提高了分选效率和处理量。
其中，所述钟形排料阀的外表面或整体采用弹性材料，例如为聚胺脂材料。另外，所述突出部位的内侧壁与突出于底流口侧壁的底面 呈直角关系。由于钟形排料阀富于弹性，与其接触的部位为一直角结 构，更加增加了密封性，使阀门的调节性能趋于完美，并且具备自定 中心的作用，不可能发生跑偏，不会影响阀门的开闭和放料。
所述给料装置包括释能箱、切线导向管和入料桶，所述物料在释 能箱内进行减压，减压后的物料经切线导向管进入入料桶，所述入料 桶的下端插置在主桶体内，将物料送入主桶体。
更好地，所述的入料桶内从上到下布置多个不同角度的缓冲板， 用于缓冲从切线导向管进入的物料，进而降低物料的入料速度对主桶 体内稳定流体的干扰。
在上述装置中，所述顶水装置包括顶水储能分配带，多个折流 板，多个顶水分配管和顶水分配器，顶水储能分配带环绕主桶体的侧 壁设置在主桶体的中部，并通过入水口与外部水供应装置连接；所述 多个折流板的底边设置在主桶体的底部，侧边与所述主桶体的侧壁连 接，将所述主桶体分隔成多个中心相互连通的顶水空间；所述顶水分 配管的一端与所述顶水储能分配带连接，另一端对应于顶水空间连接 在主桶体侧壁上；所述顶水分配器包括分配器主板和分布于其上的多 个喷嘴单元，所述分配器主板位于顶水空间的上部，通过所述喷嘴单
元将顶水空间的水均匀地喷向主桶体内部。
本实用新型将顶水首先引入沿主桶体周边布置的顶水储能分配带 中，从储能分配带入口开始左右侧对称布置多个顶水分配口，分配口 外接顶水分配管，分配管下部插入底部顶水分配盘下，在顶水分配盘 与桶体底板间设立对应的多块折流板，多块折流板围成各自的顶水空 间，各顶水空间中心部位互通，这样，彻底解决了传统干扰床分选机 仅依靠三个顶水分配管而导致的顶水分配沿分选室全断面分配不均匀 的问题，并且由于多个顶水室中间互通也避免了个别分配管发生故障 而导致顶水分配不匀的问题。同时为了解决供水压力不稳定情况下的 顶水自稳定问题，为此，本发明在自生介质矿物分选机顶水进口前加 装精密压力变送器与快速气动闸板调节阀，通过控制系统实现基于给 定压力的顶水进水阀门的自动调节系统，实现了供水压力的自平衡。另外，所述折流板的上边穿过所述分配器主板，并且，所述分配 器主板由周边向中心倾斜一定的角度。这样，所述折流板在起到分隔 顶水空间的作用的同时，也起到支撑分配器主板的作用。
在上述装置中，所述喷嘴单元包括具有空腔的喷水嘴和喷水涨 塞，所述喷水涨塞内部具有一两端直径不等的空腔，且对应于直径小 的空腔外壁上具有一与所述空腔连通的开口，所述喷水涨塞与分配器 主板采用过盈配合，当将喷水嘴插入所述空腔中时，将所述开口涨大。 喷水涨塞可以与分配器主板牢牢地固定在一起，并且，由于涨塞末端 设置的开口，可以使涨塞能够将喷水嘴牢牢锁紧，因此，本实用新型 中的喷嘴单元具有自锁紧的作用，且耐磨，不易堵塞，同时安装和拆卸。
进一步地，所述喷水嘴和喷水涨塞的外表面或整体采用弹性材料。 例如，聚胺脂材料，更加增加了喷水嘴的密闭性。
本实用新型中的控制系统采用独特的专家控制系统。该专家控制
系统一改传统的干扰床分选机只具备密度单一 PID反馈控制、控制精 度不强、适应物料性质变化的能力差的情况，采用专家系统策略，实 现了基于专家经验的密度PID反馈功能以及顶水压力自稳定功能，因 为众所周知， 一个PID控制回路是很难应对所有物料性质变化的，人 工干预不及时，就会给分选效果带来很大的损失，专家经验的介入， 使自生介质矿物分选机的控制精度得到很大提高。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细地
说明。

图1为本实用新型一具体实施例的纵向剖面结构示意图2为一喷水嘴的纵向剖面结构示意图3为一喷水涨塞的纵向剖面结构示意图4为喷嘴单元的纵向剖面结构示意图5为一底流口的纵向剖面结构示意图6为一钟型阔的纵向剖面结构示意图；图7为钟型闽与底流口组装后的纵向剖面结构示意图。
具体实施方式

参见图1，为本实用新型一具体实施例的纵向剖面结构示意图。 所述自生介质矿物分选机包括主桶体1、给料装置、溢流装置、顶水装 置、排料装置和控制系统，其中，主桶体1呈敞口圆桶状，其上部设
有环形溢流槽5，平台3，溢流槽5的下表面倾斜一定的角度，在最低 处开有溢流口，接有溢流管6，用于收集溢流出来的物料。平台3可用 于维修时供人站立。
给料装置包括释能箱28、切线导向管24和入料桶2，入料桶2和 切线导向管24内还粘有高铝耐磨陶瓷，增强了其耐磨性能，并使矿浆 入桶体后分布更加均匀、流速更慢。所述物料在释能箱28内进行减压， 减压后的物料经切线导向管24进入入料桶2，所述入料桶2的下端插 置在主桶体1内，将物料送入主桶体1。所述的入料桶2内从上到下布 置多个不同角度的缓冲板27，用于缓冲从切线导向管24进入的物料， 进而降低物料的入料速度对主桶体1内稳定流体的干扰。
其中，主桶体1和释能箱28、入料桶2都设计为圆桶形，可增大 单位面积的利用率，使物料分布更加均匀。
在主桶体1的中部焊接有顶水储能分配带22，在主桶体1的底部 设有6个折流板，折流板的底边沿主桶体1的直径固定在主桶体1的 底部，侧边固定在主桶体1的侧壁上，且折流板的底边长度小于主桶 体1的半径，因此，6个折流板将主桶体1的下部空间分成6个中心相 互连通的顶水空间8。顶水储能分配带22设有6个顶水分配口，顶水 分配口外接顶水分配管21，顶水分配管的另一端对应于顶水空间8与 主桶体1连接，顶水分配器15包括分配器主板和分布于其上的多个喷 嘴单元，所述分配器主板位于顶水空间8的上部，通过所述喷嘴单元 将顶水空间的水均匀地喷向主桶体1内部。
由于每一个顶水空间8通过顶水分配管21与桶外侧顶水储能分配 带22相连，既保证了整个桶体底部顶水压力的均匀性，又便于顶水室 内杂质的统一排放。顶水分配器的主板设计为内倾斜式，有利于底流的排放，减小清桶时的人工劳动量。
其中喷嘴单元的纵向剖面结构示意图如图4所示，喷嘴单元包括
具有空腔的喷水嘴12和喷水涨塞13。所述喷水嘴12的纵向剖面结构 示意图如图2所示，喷水涨塞13的纵向剖面结构示意图如图3所示。 所述喷水涨塞内部具有一两端直径不等的空腔，且对应于直径小的空 腔外壁上具有一与所述空腔连通的开口，所述喷水涨塞13与分配器主 板采用过盈配合，当将喷水嘴12插入所述空腔中时，将所述开口涨大。 喷水涨塞13可以与分配器主板牢牢地固定在一起，并且，由于涨塞13 末端设置的开口，可以使涨塞能够将喷水嘴牢牢锁紧，因此，本实用 新型中的喷嘴单元具有自锁紧的作用，且喷嘴单元选用特殊聚铵脂材 料，既有弹性又耐磨，方便了拆卸和安装，又保证了它的耐用性。
在主桶体1的底部设有排料阀及底流口，用于将沉降后的物料排 到主桶体1外部。如图5所示，为一底流口的纵向剖面结构示意图； 图6为钟型阀的纵向剖面结构示意图；图7为钟型阀与底流口组装后 的纵向剖面结构示意图。
如图5所示，所述底流口上小下大，在其侧壁的上部具有一轴向 突出部位。如图6所示，所述钟形排料阀的上表面直径大于下表面直 径，并且上表面与侧表面具有圆弧过渡。
参考图1，所述钟形排料阀10通过一连接杆23与气动执行器26 连接，气动执行器26由执行器支架25固定在平台3上，气动执行器 26由控制器4控制，带动连接杆23上下运动，连接杆23带动钟形排 料阀IO在底流口 9内运动。
如图7所示，当钟形排料阔10向上运动到底流口 9上部的轴向突 出部位时，该突出部位与钟形排料阀IO的上表面形成一周线接触，当 钟形排料阀IO向下运动时，钟形排料阀的侧表面与底流口的侧壁之间 的空隙形成一倾斜环形流道。
底流口与钟形阀门之间设计为倾斜流道，上小下大，在执行器行 程范围内，钟形排料阀IO只能在底流口 9内上下运动，起到了自定中 心的作用。底流口 9和钟形排料阀IO考虑其密闭性和耐磨性的要求， 采用特殊聚铵脂材料，在其形状上采用独特设计的流线形，起到了防泄漏和调节的双重作用。
本实施例的控制系统包括控制器4，与控制器4连接、穿过平台3、
深入到主桶体1内部的密度传感器7，所述密度传感器7用于检测主桶 体1内部悬浮液的密度，在与顶水储能分配带22相连的外部供水管路 上设有顶水流量计19、压力变送器20和顶水气动调节阀18。
密度传感器7检测主桶体1内部悬浮液的密度，并将该密度以电 信号的形式发送给控制器4，控制器4根据专家经验以及PID运算结果 再对执行机构发出指令，执行机构通过连接杆23与钟形排料阀10相 连进行排料控制。
压力变送器20检测外部供水管路的压力，并将该压力值以电信号 的形式发送给控制器4，控制器4根据压力值控制气动调节阀18的开 度以控制供给顶水储能分配带22的水量，从而实现顶水压力自稳定调 节功能。
可根据桶体的大小安装一套或多套底流放料装置和执行器。 另外，主桶体1内还焊有上下扶梯，以利于清桶时人员上下。在 桶底设有事故排料阀11，用于在排料阀出现故障时排料。桶下部设有 检查孔14，以备顶水室进入杂质堵塞喷嘴、事故排料阀ll又放不出来 时打开检查，而一般情况下，杂质可在顶水作用下由事故排料阀11排 出。
在以上实施例中，排料装置仅为一个，但是根据需要，也可以设 置多个，如，在主桶体的直径在2米以下时，可以设置一个排料装置， 即一个底流口和对应的钟形排料阀，如果在主桶体的直径在2米以上 时，可以设置多个，如3个，此时，钟形排料阀的开启由控制器4来 控制，同步进行开启、关闭。
本实用新型与功能相近的分选设备相比，底流排料阀从结构上彻 底解决了间断排料的问题，底流的连续、稳定、可调进一步稳定了系 统工作状态，提高了分选效率。给定密度波动范围可达士0.005g/cm3， 顶水压力波动范围可达到土0.005米水柱。
处理能力根据入料矿物密度组成的不同而不同，对于密度相对较 低的煤炭分选而言，以主桶横断面面积为据，每平方米处理能力也可达到17吨以上。
对矿物真密度从1.2 3.2g/cm3，粒度3 0.3毫米的不同矿物有很 好的适应性。
另外，本实用新型配备了专家控制系统，真正实现了全自动控制， 无人执守，顶水流量得以控制，上升水流速度稳定，溢流或底流根据 矿物分选需要可任意设定质量控制指标而由密度自动稳定系统完成控 制，实现了溢流和底流可都作为产品的需要。
以上实施例仅用以说明本实用新型而非限制，尽管参照较佳实施 例对本实用新型进行了详细说明，但本领域的普通技术人员应当理解， 在不脱离本实用新型范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同 替换，均应属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
权利要求1. 一种自生介质矿物分选机，包括主桶体、给料装置、溢流装置、顶水装置、一个或多个排料装置和控制系统，其中，所述给料装置将物料送至主桶体内，所述顶水装置使水从主桶体的底部向上运动，与由给料装置送入的部分物料形成干扰层，通过干扰层而沉降的物料由排料装置排出，位于干扰层上方的物料由溢流装置收集，所述控制系统控制上述各装置的自动、平稳运行，其特征在于，所述排料装置包括位于主桶体底部的底流口和位于底流口内的钟形排料阀，所述钟形排料阀的上表面直径小于下表面直径，并且上表面与侧表面具有圆弧过渡，所述底流口的侧壁上部具有一周轴向突出部位，当钟形排料阀向上运动到该处时，该突出部位与钟形排料阀的上表面形成一周线接触，当钟形排料阀向下运动时，钟形排料阀的侧表面与底流口的侧壁之间的空隙形成一倾斜环形流道。
2. 根据权利要求l所述的自生介质矿物分选机，其特征在于，所述突出部位的内侧壁与突出于底流口侧壁的底面呈直角关系。
3. 根据权利要求l所述的自生介质矿物分选机，其特征在于，所 述给料装置包括释能箱、切线导向管和入料桶，所述物料在释能箱内 进行减压，减压后的物料经切线导向管进入入料桶，所述入料桶的下 端插置在主桶体内，将物料送入主桶体。
4. 根据权利要求3所述的自生介质矿物分选机，其特征在于，所 述的入料桶内从上到下布置多个不同角度的缓冲板，用于缓冲从切线 导向管进入的物料，进而降低物料的入料速度对主桶体内稳定流体的 干扰。
5. 根据权利要求l所述的自生介质矿物分选机，其特征在于，所 述顶水装置包括顶水储能分配带，其环绕主桶体的侧壁设置在主桶体的中下部，并通过入水口与外部水供应装置连接；多个折流板，其底边设置在主桶体的底部，侧边与所述主桶体的 侧壁连接，将所述主桶体分隔成多个中心相互连通的顶水空间；多个顶水分配管，其一端与所述顶水储能分配带连接，另一端对 应于顶水空间连接在主桶体侧壁上；和顶水分配器，其包括分配器主板和分布于其上的多个喷嘴单元， 所述分配器主板位于顶水空间的上部，通过所述喷嘴单元将顶水空间 的水均匀地喷向主桶体内部。
6. 根据权利要求5所述的自生介质矿物分选机，其特征在于，顶 水装置包括所述折流板的上边穿过所述分配器主板，并且，所述分 配器主板由周边向中心倾斜一定的角度。
7. 根据权利要求5或6所述的自生介质矿物分选机，其特征在于， 所述喷嘴单元包括喷水嘴，和喷水涨塞，其内部具有一两端直径不等的空腔，对应于小直径空 腔一端的外壁上具有一与所述空腔连通的开口；所述喷水涨塞与分配器主板采用过盈配合，当将喷水嘴插入所述 喷水涨塞空腔中时，将所述开口涨大。
8. 根据权利要求l所述的自生介质矿物分选机，其特征在于，所 述钟形排料阀的外表面或整体采用弹性材料。
9. 根据权利要求7所述的自生介质矿物分选机，其特征在于，所 述喷水嘴和喷水涨塞的外表面或整体采用弹性材料。
10. 根据权利要求8或9所述的自生介质矿物分选机，其特征在 于，所述弹性材料为聚胺脂材料。
专利摘要本实用新型公开了一种自生介质矿物分选机，包括主桶体、给料装置、溢流装置、顶水装置、一个或多个排料装置和控制系统，所述排料装置包括位于主桶体底部的底流口和位于底流口内的钟形排料阀，当钟形排料阀向上运动时，底流口与钟形排料阀的上表面形成一周线接触，当钟形排料阀向下运动时，钟形排料阀的侧表面与底流口的侧壁之间的空隙形成一倾斜环形流道。本实用新型实现了连续、稳定的排料，减小了由于排料造成的波动范围，增加了控制精度，使得自生介质矿物分选机可以稳定可靠地工作，大大提高了分选效率和处理量。
文档编号B03B5/00GK201304360SQ200820177038
公开日2009年9月9日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者刘文礼, 符东旭, 陈素风 申请人:符东旭