一种离心选矿装置及其选矿方法
【专利摘要】一种离心选矿装置及其选矿方法，涉及一种微细粒矿物选矿，特别是连续型微细粒矿物离心选矿装置及其选矿方法。其特征在于其结构包括：装置壳体，位于装置壳体内的、上部内壁上设有精矿富集凹槽和位于凹槽上的精矿排矿孔和气动控制阀的离心转筒，间隔设置于装置壳体筒体和离心转筒间的二块内隔板，精矿溜槽板和尾矿溜槽板，给矿管。本发明有利于微细粒矿物的高效回收，克服了现有间断式离心选矿技术的不足，有利于微细粒矿物选矿指标的提高与生产；采用立式转筒结构以及气动阀来控制排矿即能减少水耗能耗，又能实现低能环保，过程连续、简单、分选效率高、机械故障率低、回收指标高、分选粒度下限低。
【专利说明】一种离心选矿装置及其选矿方法
【技术领域】
[0001] 一种离心选矿装置及其选矿方法，涉及一种微细粒矿物选矿，特别是连续型微细 粒矿物离心选矿装置及其选矿方法。
【背景技术】
[0002] 微细粒矿物因其具有粒度细、矿物可浮性差、脉石矿物泥化严重、难选离子干扰大 等特点，导致其选矿回收困难，浮选法难以获得合格品位的精矿产品，以摇床、跳汰等为主 的重选法分选效果较差，这使得微细粒矿物的分选已成为选矿【技术领域】的难题之一。
[0003] 离心选矿技术是以离心选矿机为装置进行分离目的矿物与脉石矿物的方法。离心 选矿技术具有快速、简单、环保、能耗低、成本小、矿物回收粒度下限低等优点，因而被广泛 应用于微细粒矿物的分选中，现已成为钨、锡、铁、金、银、铜等众多微细粒矿物回收的首选 方法。
[0004] 目前，生产上已研制出的离心选矿机有两种：一是卧式离心选矿机，二是立式离心 选矿机。不论卧式离心选矿机还是立式离心选矿机，生产上绝大多数都采用间断式的方式 生产，离心机常因给料-停料-分料-卸料等间断循环生产，导致离心机的故障率极高，选 矿效率偏低，且生产处理能力较小，如传统的间断型离心选矿机、Knelson离心选矿机、水套 式离心选矿机等。虽然近年来也有少数的连续型离心选矿机问世，但该类离心选矿机是在 转鼓内腔的顶部安装高压冲洗水装置，生产时比重较大的矿物在高压冲洗水的作用下由转 鼓底端的细缝排出成为精矿，从而实现连续排矿，这导致矿物在离心选矿机中旋转不到一 周的情况下即完成分选，离心分离时间极短，导致微细粒矿物选别效率较低，矿物富集比不 高，同时水耗量极大，如逆流连续离心选矿机、射流连续离心选矿机、SL0N连续离心选矿机 等，这些因素限制了离心选矿机在工业上的进一步应用。
[0005] 中国发明专利"一种高效离心选矿机"，专利号CN103495511A公布了一种高效离 心选矿机，它提出在选矿仓空腔内设置内锥管，内锥管与选矿仓之间形成矿流腔，外壳与选 矿仓形成水仓，从而实现有价矿物的回收。此方法虽然可回收有价矿物，但采用水仓水倒流 冲洗，以确保连续作业，这使得有价矿物离心分离时间较短，回收效率不高；另外精矿外排 没有控制措施，影响精矿品位。因此，该专利对微细粒矿物的分选效率偏低，适用范围较窄。
[0006] 中国发明专利"连续排矿离心选矿机"，专利号CN103203291A公布了一种连续型 离心选矿机，它提出离心转筒采用内套和外套进行设计，内套与外套形成水腔通过进水孔 进行反冲，进而实现物料在转筒内的松散分开，并在离心力的作用下进行分层。此方法强化 了物料在离心场中按密度大小进行分层，但却未对离心转筒的锥角进行设计考虑，针对不 同粒度和密度的物料，离心转筒的锥角在物料离心分离中有着重大的影响，这使得该装置 在分选不同粒度和密度的物料是分选效率不高，适用范围受限。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种快速、简单、连续、高 效、回收指标的连续型微细粒矿物离心选矿装置及其选矿方法。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0009] -种离心选矿装置，其特征在于其结构包括： 装置壳体，该壳体为一垂直的封闭筒状壳体，在筒状壳体侧壁下部开有精矿排矿口和 尾矿排出口、上顶居中开有进矿口； 离心转筒，该离心转筒为一居中位于装置壳体内、底部固定在穿过装置壳体下底板的 旋转轴上的圆截锥形筒体；其筒体的上端外侧边沿上固接有水平环板；其筒体的上部内壁 上设有水平条形环状精矿富集凹槽，在精矿富集凹槽上均匀分布设置若干个圆弧状凹形 坑，在每个圆弧状凹形坑顶点开有精矿排矿孔；在每个精矿排矿孔上设有气动控制阀； 内隔板，其内隔板为二块间隔设置于装置壳体筒体和离心转筒间的垂直截筒状隔板， 其底部固定在装置壳体底板上；其中内层隔板上沿位于离心转筒设有的气动控制阀下端， 外层内隔板的上沿向内设有位于离心转筒筒体上端外侧边沿上固接的水平环板下的环形 板； 精矿溜槽板，该精矿溜槽板为固接于内层隔板外壁和外层隔板内壁上的条状螺旋状条 板；精矿溜槽板尾端设有穿过装置壳体底板的精矿排出管； 尾矿溜槽板，该尾矿溜槽板为固接于外层隔板外壁和垂直内壁上的条状螺旋状条板； 其尾矿溜槽板下端位于装置壳体的筒状壳体侧壁下部开有的尾矿排出口； 给矿管，该给矿管垂直穿入装置壳体上顶板、伸入离心转筒内。
[0010] 本发明的一种离心选矿装置，其特征在于其结构还包括位于装置壳体下的机架， 该机架设有支撑台板，其支撑台板上固定有驱动离心转筒联接旋转轴的电机、控制离心转 筒精矿排矿孔上设有的气动夹控制阀的空气压缩机。
[0011] 本发明的一种离心选矿装置，其特征在于在装置壳体底板和机架支撑台板上设有 轴承座，所述的旋转轴穿过装置壳体底板和机架支撑台板，由轴承固定联接；所述的旋转轴 与驱动电机皮带联接；所述的旋转轴为顶端封闭、上部侧壁开有若干通气孔、下端开口的中 空轴；该中空轴下端通过旋转接头、电磁换向阀与空气压缩机联接。
[0012] 本发明的一种离心选矿装置，其特征在于所述的在每个精矿排矿孔上设有的气动 控制阀为气动夹管阀，该气动夹管阀与固定在离心转筒外壁上的环形供气管相接，环形供 气管通过联接管与旋转轴上部侧壁开有的若干通气孔联接。
[0013] 本发明的一种离心选矿装置，其特征在于其结构还包括精矿溜槽冲水管，该冲水 管设置于精矿溜槽板下方的装置壳体底板上。
[0014] 本发明的一种离心选矿装置，其特征在于其结构还包括尾矿溜槽冲水管，该冲水 管设置于尾矿溜槽板外侧的外层内隔板上。
[0015] 本发明的一种离心选矿装置，其特征在于其结构还包括给矿冲水管，该给矿冲水 管设置于给矿管的侧端，垂直穿过装置壳体上顶板，伸入离心转筒内，其下端设有横向冲洗 孔。
[0016] 本发明的一种离心选矿装置，其特征在于在离心转筒下底部螺栓固定有底座法 兰，通过底座法兰与旋转轴上端联接。
[0017] 本发明的一种离心选矿装置，其特征在于在离心转筒内、底部居中设置有缓冲转 子。
[0018] 本发明的一种离心选矿装置，其特征在于所述的离心转筒的锥角角度为 16。~22°。
[0019] 本发明的一种离心选矿装置，其特征在于所述的离心转筒是由ZG35材料通过精 细加工铸造而成，其内表面粗糙度为12. 4?12.6iim。
[0020] 本发明的一种离心选矿装置，其特征在于所述的离心转筒筒体顶部内壁上设有的 条形环状精矿富集凹槽上均匀分布设置24个圆弧状凹形坑，在每个圆弧状凹形坑顶点开 有的精矿排矿孔的直径为3~5mm。
[0021] 本发明的一种离心选矿装置的选矿方法，其特征在于其选矿过程控制离心转筒的 转速为200?1000r/min，控制精矿溜槽冲水管和尾矿溜槽冲水管的冲洗水量为0?3L/ min;电磁换向阀的换向频为0?300Hz/min。
[0022] 本发明的优点在于： (1) 针对微细粒矿物的分选，本发明通过精细计算与试验分析，得出微细粒矿物分选的 离心转筒锥角在16° ~22°范围最佳，突破了传统离心转筒锥角控制在30° ~50°范围的 弊端，有利于微细粒矿物的高效回收； (2) 针对传统间断式离心选矿技术的不足，本发明在离心转筒的顶部内锥面设置精矿 富集槽，并通过鼓风机、电磁换向阀、气动夹管阀等一系列操控单元来实现精矿品位的控制 与连续排矿，克服了现有间断式离心选矿技术的不足，有利于微细粒矿物选矿指标的提高 与生产； (3) 针对现有离心选矿装置中旋转轴的不足，本发明经过大量的试验与计算，设计的旋 转轴既能满足轴的大小、强度、刚度、受力及扭矩等因素的需要，又能合理传递旋转功率，还 能实现气路的畅通，有利于微细粒矿物的回收； (4) 针对现有离心选矿装置不能连续生产、水耗高等难题，本发明的装置即可实现连续 生产，又能提高精矿品位与生产处理能力，同时采用立式转筒结构以及气动阀来控制排矿 即能减少水耗能耗，又能实现低能环保，是一种连续、简单、分选效率高、机械故障率低、回 收指标高、分选粒度下限低的离心选矿新装置与方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本发明的一种离心选矿装置的结构示意图； 图2为本发明的离心转筒结构示意图； 图3为本发明的离心的转筒精矿富集凹槽的结构示意图； 图4为图3的局部放大视图。
【具体实施方式】
[0024] 一种离心选矿装置，其结构包括： 装置壳体1，该壳体为一垂直的封闭筒状壳体，在筒状壳体侧壁下部开有精矿排矿口 16和尾矿排出口 15、上顶居中开有进矿口 4 ; 离心转筒3,该离心转筒3为一居中位于装置壳体1内、底部固定在穿过装置壳体1下 底板的旋转轴12上的圆截锥形筒体；其筒体的上端外侧边沿上固接有水平环板27 ;其筒体 的上部内壁上设有水平条形环状精矿富集凹槽25,在精矿富集凹槽25上均匀分布设置若 干个圆弧状凹形坑28,在每个圆弧状凹形坑28顶点开有精矿排矿孔29 ;在每个精矿排矿孔 上设有气动控制阀7 ; 内隔板30,其内隔板为二块间隔设置于装置壳体筒体和离心转筒间的垂直截筒状隔 板，其底部固定在装置壳体底板31上；其中内层隔板上沿位于离心转筒设有的气动控制阀 下端，外层内隔板的上沿向内设有位于离心转筒筒体上端外侧边沿上固接的水平环板27 下的环形板； 精矿溜槽板17,该精矿溜槽板17为固接于内层隔板外壁和外层隔板内壁上的条状螺 旋状条板；精矿溜槽板17尾端设有穿过装置壳体底板的精矿排出管16 ; 尾矿溜槽板18,该尾矿溜槽板18为固接于外层隔板外壁和垂直内壁上的条状螺旋状 条板；其尾矿溜槽板18下端位于装置壳体的筒状壳体侧壁下部开有的尾矿排出口 15 ; 给矿管4,该给矿管4垂直穿入装置壳体上顶板32、伸入离心转筒3内。
[0025] 本发明的一种离心选矿装置，其结构还包括位于装置壳体下的机架2,该机架2设 有支撑台板，其支撑台板上固定有驱动离心转筒联接旋转轴的电机6、控制离心转筒精矿排 矿孔上设有的气动夹控制阀的空气压缩机5。
[0026] 本发明的一种离心选矿装置，在装置壳体底板31和机架2支撑台板上设有轴承座 10,所述的旋转轴12穿过装置壳体底板31和机架2支撑台板，由轴11承固定联接；所述的 旋转轴12与驱动电机6皮带联接；所述的旋转轴12为顶端封闭、上部侧壁开有若干通气 孔、下端开口的中空轴；该中空轴下端通过旋转接头8、电磁换向阀9与空气压缩机5联接。
[0027] 本发明的一种离心选矿装置，所述的在每个精矿排矿孔上设有的气动控制阀为气 动夹管阀7，该气动夹管阀与固定在离心转筒3外壁上的环形供气管相接，环形供气管通过 联接管与旋转轴12上部侧壁开有的若干通气孔联接。
[0028] 本发明的一种离心选矿装置，其结构还包括精矿溜槽冲水管21，该冲水管21设置 于精矿溜槽板17下方的装置壳体底板31上。
[0029] 本发明的一种离心选矿装置，其结构还包括尾矿溜槽冲水管26,该冲水管设置于 尾矿溜槽板18外侧的外层内隔板30上。
[0030] 本发明的一种离心选矿装置，其结构还包括给矿冲水管22,该给矿冲水管22设置 于给矿管4的左侧，垂直穿过装置壳体上顶板32,伸入离心转筒3内，其下端横向设有冲洗 孔。
[0031] 本发明的一种离心选矿装置，在离心转筒3下底部螺栓固定有底座法兰24,通过 底座法兰24与旋转轴12上端联接。
[0032] 本发明的一种离心选矿装置，在离心转筒3内、底部居中设置有缓冲转子19。
[0033] 本发明的一种离心选矿装置，所述的离心转筒3是由ZG35材料通过精细加工铸造 而成，其内表面粗糙度为12. 4?12.6iim，锥角角度为16° ~22°。
[0034] 本发明的一种离心选矿装置，所述的离心转筒3筒体顶部内壁上设有的条形环状 精矿富集凹槽25上均匀分布设置24个圆弧状凹形坑28,在每个圆弧状凹形坑28顶点开有 的精矿排矿孔29的直径为3~5mm。
[0035] 本发明的一种离心选矿装置的选矿方法，其选矿过程控制离心转筒的转速为 200?1000r/min，控制精矿溜槽冲水管21和尾矿溜槽冲水管26的冲洗水量为0?3L/min; 电磁换向阀的换向频为0?300Hz/min。
[0036] 本发明的一种离心选矿装置及其选矿方法，其微细粒矿物的分离与富集过程是一 个连续的自动控制过程，通过一系列的控制单元来实现，整个系统由空气压缩机、气动夹管 阀、电磁换向阀、控制系统等部分组成，其特点如下： (1)气动夹管阀是一种用于控制或截止固体、悬浮液，各种流体与气体等的可自动关闭 的紧凑型气动阀，由阀体、衬套和内衬套阀芯组成，当通过夹管阀阀体中介质压力或工作压 力的2~3bar的压差作用时，气动夹管阀被关闭，设计中夹管阀采用AKO-VMC系列气动夹管 阀，是一种耐磨性能非常好的启动元件，该夹管阀的开闭采用通入压缩气体的方式使其关 闭，重矿物开始富集，当夹管阀处于打开状态时，重矿物借助离心力和压力作用被排出。
[0037] (2)电磁换向阀是一种用于接通或切断气源，对气路进行切换的控制阀，当电磁阀 线圈通电时，使夹管阀内衬套关闭，此时通道不相通，离心机处于重矿物富集状态；当断电 时，阀处于排气状态，夹管阀的内衬套阀芯被打开，富集的重矿物被排出。
[0038] (3)控制系统可通过相关的程序命令来完成。
[0039] (4)本发明对离心转筒的锥角进行了精细的计算与大量试验，结果表明离心转筒 的锥角对微细粒矿物的分选具有重要的影响，尽管微细粒矿物在流膜中受力情况复杂，其 运动状态取决于整体的合力，但不同的锥角参数下流膜中矿物颗粒的受力都不同，且流膜 的旋转运动轨迹也不同，取旋转流膜中任意一质点作为研究对象，在转筒高速旋转时，在该 质点所受的众多力中，离心力F。与重力F8始终是受主要因素的力，相对于此二力，其余的受 力如其所受的重力场浮力Fb、阻力Fd等力对颗粒的运动轨迹影响很小，可以忽略，因此对质 点的主要受力因素进行分析，即该质点受到的合外力为重力与离心力的矢量和，在这个合 外力的作用下，流膜呈中心低、周边高的旋转曲面，如图所示。
[0040] a为曲面的锥角，由图可得到离心力、重力与合力的关系：
【权利要求】
1. 一种离心选矿装置，其特征在于其结构包括： 装置壳体，该壳体为一垂直的封闭筒状壳体，在筒状壳体侧壁下部开有精矿排矿口和 尾矿排出口、上顶居中开有进矿口； 离心转筒，该离心转筒为一居中位于装置壳体内、底部固定在穿过装置壳体下底板的 旋转轴上的圆截锥形筒体；其筒体的上端外侧边沿上固接有水平环板；其筒体的上部内壁 上设有水平条形环状精矿富集凹槽，在精矿富集凹槽上均匀分布设置若干个圆弧状凹形 坑，在每个圆弧状凹形坑顶点开有精矿排矿孔；在每个精矿排矿孔上设有气动控制阀； 内隔板，其内隔板为二块间隔设置于装置壳体筒体和离心转筒间的垂直截筒状隔板， 其底部固定在装置壳体底板上；其中内层隔板上沿位于离心转筒设有的气动控制阀下端， 外层内隔板的上沿向内设有位于离心转筒筒体上端外侧边沿上固接的水平环板下的环形 板； 精矿溜槽板，该精矿溜槽板为固接于内层隔板外壁和外层隔板内壁上的条状螺旋状条 板；精矿溜槽板尾端设有穿过装置壳体底板的精矿排出管； 尾矿溜槽板，该尾矿溜槽板为固接于外层隔板外壁和垂直内壁上的条状螺旋状条板； 其尾矿溜槽板下端位于装置壳体的筒状壳体侧壁下部开有的尾矿排出口； 给矿管，该给矿管垂直穿入装置壳体上顶板、伸入离心转筒内。
2. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置，其特征在于其结构还包括位于装置壳体 下的机架，该机架设有支撑台板，其支撑台板上固定有驱动离心转筒联接旋转轴的电机、控 制离心转筒精矿排矿孔上设有的气动夹控制阀的空气压缩机。
3. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置，其特征在于在装置壳体底板和机架支撑 台板上设有轴承座，所述的旋转轴穿过装置壳体底板和机架支撑台板，由轴承固定联接；所 述的旋转轴与驱动电机皮带联接；所述的旋转轴为顶端封闭、上部侧壁开有若干通气孔、下 端开口的中空轴；该中空轴下端通过旋转接头、电磁换向阀与空气压缩机联接。
4. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置，其特征在于所述的在每个精矿排矿孔上 设有的气动控制阀为气动夹管阀，该气动夹管阀与固定在离心转筒外壁上的环形供气管相 接，环形供气管通过联接管与旋转轴上部侧壁开有的若干通气孔联接。
5. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置，其特征在于其结构还包括精矿溜槽冲水 管，该冲水管设置于精矿溜槽板下方的装置壳体底板上。
6. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置，其特征在于其结构还包括尾矿溜槽冲水 管，该冲水管设置于尾矿溜槽板外侧的外层内隔板上。
7. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置，其特征在于其结构还包括给矿冲水管， 该给矿冲水管设置于给矿管的侧端，垂直穿过装置壳体上顶板，伸入离心转筒内，其下端横 向设有冲洗孔。
8. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置，其特征在于在离心转筒下底部螺栓固定 有底座法兰，通过底座法兰与旋转轴上端联接。
9. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置，其特征在于在离心转筒内、底部居中设 置有缓冲转子。
10. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置，其特征在于所述的离心转筒的锥角角 度为 16。~22。。
11. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置，其特征在于所述的离心转筒是由ZG35 材料通过精细加工铸造而成，其内表面粗糙度为12. 4?12.6 iim。
12. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置，其特征在于所述的离心转筒筒体顶部 内壁上设有的条形环状精矿富集凹槽上均匀分布设置24个圆弧状凹形坑，在每个圆弧状 凹形坑顶点开有的精矿排矿孔的直径为3~5mm。
13. 根据权利要求1所述的一种离心选矿装置的选矿方法，其特征在于其选矿过程控 制离心转筒的转速为200?1000r/min，控制精矿溜槽冲水管和尾矿溜槽冲水管的冲洗水 量为0?3L/min ;电磁换向阀的换向频为0?300Hz/min。
【文档编号】B04B1/06GK104437834SQ201410635494
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】罗仙平, 周贺鹏, 闵世珍, 罗才贵, 李建设, 翁存建, 李运强, 王鹏程, 周利华, 王金庆 申请人:江西理工大学