专利名称：永磁辊式磁选分离装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及了一种用于非金属行业固体废弃物除铁提纯以及弱磁性矿物、细
颗粒物料干法分选的永磁辊式磁选分离装置。
背景技术：
近几年，我国的非金属矿行业发展非常迅速，由此带来的固体废弃物堆积、污染以 及资源浪费问题显得尤为突出，特别是铁杂质是其最主要同时也是最有害的杂质成份。当 前，应用于处理固体废弃物现有的干式分选装置主要为辊式磁选机，从以往的单辊处理发 展到现在国内已经定型的两辊平行布置， 一台辊式磁选机只能完成一次选别作业，如进行 两次选别，则需要两台磁选机串联，工艺繁琐且浪费空间。且一般的辊式磁选机只是起到预 抛选和精矿的富集，并且只能处理5mm以上的物料，对于细粒度级的物料的分选存在困难。 JK-506550型电磁辊式磁选机(简称除铁器)，它的工作原理是被皮带输送机输 送的散状物料，通过安装在尾部支架上的磁选机(即旋转的直流磁铁)时，物料中的铁磁杂 物被吸，由弃铁胶带将铁磁杂物拽至电动滚筒卸下，达到自动除铁的目的。在实际运行中， 由于皮带输送机上的散状物料堆放不均匀，散状物设计厚度应在50-100mm。当铁磁杂物体 积较大且恰好处于散状物较高部分时，物料厚度将> lOOmm，超过设计范围，大块铁不能被 吸进磁场，而磁选机上的整流控制器只能将电流调整到4. 5A(调整范围0-10A)，当电流调 整到4. 5A以上时，可控硅(3CI7， 0-1000)被击穿，快速熔断器被熔断，由于电流不能调整到 所需要的激磁功率，大块铁跟随物料进入炉膛，使链条炉排经常发生故障。 卡普柯等人研制成功的感应辊磁选机是属二代干式磁选机，其分选方式有了改 进，可分为偏移式和提升式两种类型。但它们对物料的分选精度差，且只能用来处理粒度较 粗且磁性较强的的物料，不能满足实验型设备且推广应用的要求。 德国发明的经改进且用于感应辊强磁选机上的铁轭磁体可以满足弱磁性物料的 分选要求，其选矿原理是三段感应辊对被分选物料进行强磁选别，分选精度高，但回收率 不高，且大多数磁选机专用于处理产量很大的菱镜矿和赤铁矿，特别是中欧的巨粒褐铁矿， 仍对细粒物料存在分选弊端。 对其弱磁性矿物例如锰矿、赤铁矿的磁分选中，多采用电磁感应辊式强磁选机，电 磁磁选机存在耗电高、易堵塞、成本高等问题；因此寻求一种适合非金属矿固体废弃物除铁 去杂且成本低、分选精度高、处理量大、不易堵塞的干式永磁磁选设备已迫在眉睫。 Arvidson B. R.设计的稀土永磁磁选机的主要特点是磁辊由大量很薄的软铁盘和 钐钴(或钕铁硼交错选加在一起作为附加磁极，材料尺寸很小且磁化强度很高，致使开梯 度磁选机的磁场梯度特别大，适宜工业矿物的精选，装配上按照标准尺寸组装，节省空间。 但是这种磁选机只适用用于一些粒度较均匀的弱磁性物料，在给矿粒度较细时，会出现粉 尘现象，所以不宜开展大批量细粒度级实验。
发明内容本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而研制一种能够进行多次选别、具有全封闭防尘装置及配套系统且满足细颗粒物料分选要求的可控、全自动化、有推广价值的实验型干式永磁辊式磁选分离装置。[0009] 本实用新型的目的可通过以下技术措施来实现 本实用新型的永磁辊式磁选分离装置包括机架、由下至上采用阶梯式错位排列的方式依次安装在机架上的若干层水平设置的由传动装置驱动的皮带输送机、以及设置在皮带输送机进料端上方的给料机构、安装在皮带输送机出料端下方的接料斗；其中位于进料端的每层皮带输送机的驱动辊(主动辊)均为磁辊结构。整个装置采用PID控制柜控制，PID(比例-积分-微分)控制柜是工程应用最为广泛的调节器，其控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口 ；PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现的；内设多组同等规格的变频调速器、传感器、开关控制系统。主要技术参数控频范围O. 00 300Hz ;速度控制精度±5%最高速度；控制电压220v ;可
控功率0. 75 75KW。所设PID控制柜可方便、快捷的调节整机全部操作系统，使分选过程均可按照设定程序连续运行，实现参数的自动调整。 本实用新型的装置封装在设置有透明检修窗的密封罩内；本实用新型所述透明检修窗框为法兰式连接固定，并同封闭装置之间设有密封条，可以防止空气的进入和粉尘的外出扩散，且同时方便实验现象的观察以及设备运行情况的检修。 本实用新型中所述的驱动辊包括由动力源驱动的传动芯轴、环绕传动芯轴圆周设置的由若干块采用高性能NdFeB材料制作而成的相同规格尺寸的梯形截面永磁磁钢构建成的永磁磁系、封装在永磁磁系外圆面上的采用导磁材料制作而成的滚筒；且每块梯形永磁磁钢沿径向长度不超过滚筒边缘。 本实用新型中所述的驱动辊可采用下述方式来实现即本实用新型中所述的传动芯轴、永磁磁系和滚筒之间以静配合的结合方式固接在一起。这一结构可使得永磁磁系在传动芯轴的带动下与滚筒一起转动，磁场方向交替变化，磁翻转现象明显，并使得磁性物料中夹杂的非磁性物料被有效除去，提升了分选物料的品位。同时，上下相邻驱动辊与驱动辊的永磁磁系产生的"位错"满足磁场区域磁力线互不干扰，能有效抑制永磁磁系背景场强的减少。 本实用新型中所述的驱动辊还可采用下述方式来实现即本实用新型中所述的永磁磁系以与传动芯轴和滚筒之间呈动配合的方式结合在一起，所述滚筒通过设置在其两端的环形端盖与传动芯轴相固接。该结构可在驱动辊转动时保持永磁磁系的相对静止不动，从而实现对磁性物料最大程度的充分吸附，提高回收率。 为防止皮带载料运行时发生下凹、皮带跑偏问题，本实用新型在每层皮带输送机的上下层输送带间并列设置有多根横向水平托辊。 本实用新型中所述的给料机构包括承接物料下料斗、给料斗、定量给料器、物料密封罩构成；所述给料斗下端通过过盈配合紧固安装在定量给料器的上方，定量给料器下端以过盈配合的方式安装在物料密封罩上，物料密封罩下端与承接物料下料斗紧密相连，所有连接形式均为螺钉连接，便于拆卸、更换相应器件；通过定量给料器的调节，可方便、高效的控制被分选物料的流量处于阶段性恒定值，并经由物料密封罩时，在不受外界因素干扰
4的情况下，依靠自身重力稳定颗粒流速处于区间内变化，从而实现在承接物料下料斗落下 的物料颗粒均匀、有序的平摊于传动皮带表面，进入分选区域，满足充分选分的必要性。同 时，本实用新型的给料系统可在机架上实现自由滑动，通过物料密封罩与机架上设置的纵 向滑槽实现前后移动机理，并可带动与之相连的定量给料器和给料斗，从而保证了一机前 后多处给料的方式的实现。 本实用新型所述传动装置由电机、减速机组成，所述减速机的输出轴通过联轴器
与通过轴承座安装在机架上的驱动辊的传动芯轴相结合；且每层皮带输送机的驱动辊由一
套独立的传动装置驱动。 本实用新型的有益效果如下 (1)本实用新型采用多块高性能NdFeB永磁磁钢沿传动芯轴圆周方向排列，通过 挤压聚磁技术构建永磁磁系，实现多级辊连续干法分选，且每级磁辊之间形成适当的"位 错"分布并具有不同的背景场强，其场强范围^ 0. 5T，对分选物料的磁性物既可通过吸出方 式也可通过吸住方式使其与非磁性物分离，这样不仅增加了设备的灵活性，同时还提高了 回收率，减少了物料的浪费。 (2)给料系统装置能在水平方向上移动并设置多个给料口，可根据不同分选物料 的磁性质差异选择相应的磁辊，和多级辊的设计相得益彰，实现了分选领域的多层次性。同 时，在定量给料器控制物料流量的情况下，使物料均匀、平稳的进入分选区域得到充分分 选，保证了实验型辊式磁选机分选精度的大大提高。
(3)各磁辊由独立减速机拖动、独立变频调速，调整范围宽，特别是更换输送带无
须拆卸任何主传动部件，故障率低，维修方便，可最大限度满足试验研究要求。
(4)实验型辊式磁选机一改以往辊式磁选机分选细颗粒物料的粉尘污染现象，采
用全密封结构设计，进排料均不会出现粉尘飞扬，拓宽分选下限至小于5mm颗粒强、弱磁性
物料的磁选分离，可获得较高的磁性精矿品位。 (5)透明检修窗及机内的照明灯可方便观测机器的工作状况及物料的分选情况， 达到了实验型设备的要求，具有可推广的价值。
图1为本实用新型的结构原理图。 图2-1为本实用新型中的单级(层)皮带输送机传动装置布置图。 图2-2为图2-1A-A剖视图(简易视图)。 图3-1为单元永磁磁系的结构原理图。 图3-2为传动芯轴、永磁磁系和滚筒之间以静配合的结合方式固接的结构图。。 图3-3为永磁磁系以与传动芯轴和滚筒之间呈动配合的方式相结合的结构图。 图4为给料装置在移动至第II辊时的示意图。 图5为物料分选流程示意图。 图中序号1、机架；2、密封罩；3、承接物料下料斗I ;4、给料斗；5、定量给料器；6、 物料密封罩；7、紧固螺钉；8、透明检修窗；9、驱动辊(主动辊)；10、从动辊；11、上下层输送 带；12、接料斗；13、抽屉式料仓；14、减速机；15、轴承座；16、传动芯轴；17、滚筒；18、托辊； 19、从动辊轴承座；20、永磁磁钢；21、轴承；22、对开法兰；23、键；24、承接物料下料斗II ;25、磁辊位错；26、非磁性物；27、磁性物。
具体实施方式
本实用新型以下将结合实施例(附图)作进一步描述 如图1所示，本实用新型的永磁辊式磁选分离装置包括机架1、由下至上采用阶梯式错位排列的方式依次安装在机架上的若干层水平设置的由传动装置驱动的皮带输送机、以及设置在皮带输送机进料端上方的给料机构、安装在皮带输送机出料端下方的接料斗12、位于接料斗12的出料口正下方的抽屉式料仓13 ;其中位于进料端的每层皮带输送机的驱动辊9 (主动辊)均为磁辊结构。整个装置采用PID控制柜控制，PID (比例-积分-微分)控制柜是工程应用最为广泛的调节器，其控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。 PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现的。内设同类型号的多组变频调速器、传感器、开关控制系统。主要技术参数控频范围0. 00 300Hz ;速度控制精度±5%最高速度；控制电压220v ;可控功率0. 75 75KW。所设PID控制柜可方便、快捷的调节整机全部操作系统，使分选过程均可按照设定程序连续运行，实现参数的自动调整。 本实用新型的装置封装在设置有透明检修窗8的密封罩2内；本实用新型所述透明检修窗框为法兰式连接固定，并同封闭装置之间设有密封条，可以防止空气的进入和粉尘的外出扩散，且同时方便实验现象的观察以及设备运行情况的检修。[0036] 本实用新型中所述的给料机构包括承接物料下料斗3、给料斗4、定量给料器5、物料密封罩6构成；所述给料斗4下端通过过盈配合紧固安装在定量给料器5的上方，定量给料器5下端以过盈配合的方式安装在物料密封罩6上，物料密封罩6下端与承接物料下料斗3紧密相连，所有连接形式均为螺钉连接，便于拆卸、更换相应器件；通过定量给料器5的调节，可方便、高效的控制被分选物料的流量处于阶段性恒定值，并经由物料密封罩6时，在不受外界因素干扰的情况下，依靠自身重力稳定颗粒流速处于区间内变化，从而实现在承接物料下料斗3落下的物料颗粒均匀、有序的平摊于传动皮带11表面，进入分选区域，满足充分选分的必要性。同时，本实用新型的给料系统可在机架1上实现自由滑动，通过物料密封罩6与机架上设置的纵向滑槽实现前后移动机理，并可带动与之相连的定量给料器5和给料斗4，从而保证了一机前后多处给料的方式的实现。如图3所示，当给料系统移至驱动辊(磁辊)II位置时，此时的承接物料下料斗3要拆卸更换为承接物料下料斗24，此时的物料颗粒直接从第II磁辊所连接的传动皮带表面11进行预分选，具有根据物料性质的灵活变动性，在某种程度上大大减少了物料的浪费以及能源的损耗。 如图2-1， 2-2所示，本实用新型所述传动装置由电机、减速机14组成，所述减速机的输出轴通过联轴器与通过轴承座15安装在机架1上的驱动辊的传动芯轴16相结合；且每层皮带输送机的驱动辊9由一套独立的传动装置驱动，即各驱动辊(磁辊)9由独立减速机拖动、独立变频调速，更换输送带无须拆卸任何主传动部件，故障率低，维修方便；为防止皮带载料运行时发生下凹、皮带跑偏问题，本实用新型在每层皮带输送机的上下层输送带11间并列设置有多根横向水平托辊18。 如图3-1所示，本实用新型中所述的驱动辊包括由动力源驱动的传动芯轴16、环绕传动芯轴圆周设置的由若干块采用高性能NdFeB材料制作而成的相同规格尺寸的梯形截面永磁磁钢20构建成的永磁磁系、封装在永磁磁系外圆面上的采用导磁材料制作而成
的滚筒17 ;且每块梯形永磁磁钢20沿径向长度不超过滚筒边缘；所述永磁磁钢20通过环
形挤压、相邻永磁磁钢相反充磁组装构建的，挤压聚磁技术使得每组磁系表面背景场强都
> 0. 55T。 如图3-2所示，本实用新型中所述的驱动辊可采用下述方式来实现即本实用新型中所述的传动芯轴16、永磁磁钢20构建成的永磁磁系和滚筒17之间以静配合的结合方式固接在一起。这一结构可使得永磁磁系在传动芯轴的带动下与滚筒一起转动，磁场方向交替变化，磁翻转现象明显，并使得磁性物料中夹杂的非磁性物料被有效除去，提升了分选物料的品位。同时，上下相邻驱动辊与驱动辊的永磁磁系产生的"位错"满足磁场区域磁力线互不干扰，能有效抑制永磁磁系背景场强的减少。 如图3-3所示，本实用新型中所述的驱动辊还可采用下述方式来实现即本实用新型中所述的永磁磁钢20构建成的永磁磁系以与传动芯轴和滚筒之间呈动配合的方式结合在一起，所述滚筒通过设置在其两端的环形端盖(通过对开法兰22和键23)与传动芯轴相固接，随传动芯轴16 —起转动；更具体讲，永磁磁系通过轴承与传动芯轴相结合，与滚筒间呈间隙配合。该结构可在驱动辊转动时保持永磁磁系的相对静止不动，物料中的磁性颗粒通过内置静止的磁系产生的高背景场强吸附于顺时针转动的传动皮带11表面，从而实现对磁性物料最大程度的充分吸附，提高回收率。 图3-2、3-3所示两中布置方式都是使主动辊吸附磁性颗粒于传动皮带11表面，并
由皮带带到下一选别磁场区域，磁性颗粒继续被吸附，而非磁性颗粒随着皮带的转动带至
从动辊10，由于重力和离心力作用进入非磁性物料斗。吸附过程中，由于垂直高度限制，磁
翻转现象明显，有利于磁性颗粒的充分分选。 本实用新型具体操作步骤如下所述 (1)打开PID控制柜电源，检查开机状态是否正常。 (2)如图4、5所示，将被分选物料由给料斗4给入，经可控型定量给料器5均匀、平稳的控制物料流速及物料流量，在物料密封罩6中以自重运动经承接物料下料斗3落至第一级传动皮带11表面，开始磁性物物料和非磁性物料的预分选。 (3)通过电机启动，并由减速器14调节控制一级主动辊以某一恒定速度顺时针方
向转动，在主动辊上设置的永磁磁系产生的磁场区域，对给入传动皮带表面的、水平运动方
向的物料产生磁场力，使分选区域的磁性物料27和非磁性物料26进行分离。 (4)磁性物料27被二级磁辊吸附在二级皮带上表面进行二次分选，非磁性物料26
靠自身重力和离心力离开皮带脱落至排料斗12并最终在抽屉式料仓13中聚集为精矿；依
据分选物料情况，调控二级磁辊以合适、稳恒速度顺时针转动，在二级磁辊表面依一级磁辊
分选原理进行连续分选。 (5)依次调节磁辊转速，控制分选速度，使物料充分选分，直到五级强磁辊分选物
料结束时，得到最终的精矿；对各个排料斗中所得的磁性物料和非磁性物料进行称量，计算
其回收率和品位，衡量磁选机分选性能，一次选别流程结束，关闭控制柜电源。 (6)根据物料磁性差异，所需磁辊数量为4时，如图3所示，将给料口移至第二级磁
辊上端，并将承接物料下料斗3要拆卸更换为承接物料下料斗22，其分选流程如上(1) 、 (2)
(3)、 (4)、 (5)步骤。
权利要求一种永磁辊式磁选分离装置，其特征在于该装置包括机架(1)、由下至上采用阶梯式错位排列的方式依次安装在机架(1)上的若干层水平设置的由传动装置驱动的皮带输送机、以及设置在皮带输送机进料端上方的给料机构、安装在皮带输送机出料端下方的接料斗(12)；其中位于进料端的每层皮带输送机的驱动辊(9)均为磁辊结构。
2. 根据权利要求1所述的永磁辊式磁选分离装置，其特征在于所述装置封装在设置有透明检修窗的密封罩内。
3. 根据权利要求1所述的永磁辊式磁选分离装置，其特征在于所述的驱动辊(9)包括由动力源驱动的传动芯轴(16)、环绕传动芯轴圆周设置的由若干块采用高性能NdFeB材料制作而成的相同规格尺寸的梯形截面永磁磁钢(20)构建成的永磁磁系、封装在永磁磁系外圆面上的采用导磁材料制作而成的滚筒(17);且每块永磁磁钢(20)沿径向长度不超过滚筒边缘。
4. 根据权利要求3所述的永磁辊式磁选分离装置，其特征在于所述的传动芯轴(16)、永磁磁系和滚筒(17)之间以静配合的结合方式固接在一起。
5. 根据权利要求3所述的永磁辊式磁选分离装置，其特征在于所述的永磁磁系以与传动芯轴(16)和滚筒(17)之间呈动配合的方式结合在一起，所述滚筒通过设置在其两端的环形端盖与传动芯轴相固接。
6. 根据权利要求1所述的永磁辊式磁选分离装置，其特征在于在每层皮带输送机的上下层输送带间并列设置有多根横向水平托辊。
7. 根据权利要求1所述的永磁辊式磁选分离装置，其特征在于所述的给料机构包括承接物料下料斗(3)、给料斗(4)、定量给料器(5)、物料密封罩(6)构成；所述给料斗(4)下端通过过盈配合紧固安装在定量给料器(5)的上方，定量给料器(5)下端以过盈配合的方式安装在物料密封罩(6)上，物料密封罩(6)下端与承接物料下料斗(3)紧密相连；所述物料密封罩(6)与机架上设置的纵向滑槽相配合。
8. 根据权利要求1所述的永磁辊式磁选分离装置，其特征在于用于驱动皮带输送机运转的传动装置是由电机、减速机组成；所述减速机的输出轴通过联轴器与通过轴承座安装在机架上的驱动辊的传动芯轴相结合；且每层皮带输送机的驱动辊由一套独立的传动装置驱动。
专利摘要一种永磁辊式磁选分离装置，其特征在于该永磁辊式磁选分离装置包括机架、由下至上采用阶梯式错位排列的方式依次安装在机架上的若干层水平设置的由传动装置驱动的皮带输送机、以及设置在皮带输送机进料端上方的给料机构、安装在皮带输送机出料端下方的接料斗；其中位于进料端的每层皮带输送机的驱动辊均为磁辊结构。整个装置采用PID控制柜控制，所设PID控制柜可方便、快捷的调节整机全部操作系统，使分选过程均可按照设定程序连续运行，实现参数的自动调整。
文档编号B03C1/16GK201529567SQ200920224340
公开日2010年7月21日 申请日期2009年10月23日 优先权日2009年10月23日
发明者史长亮, 焦红光, 路阳, 马娇, 黄定国 申请人:河南理工大学