本发明涉及矿物干法分选技术领域，尤其涉及一种矿物干法振动分选装置及方法。
背景技术：
我国的煤炭资源主要分布在山西、陕西、内蒙、新疆等干旱缺水地区，采用湿法选煤的技术难度很大，因此开发和推广高效干法选煤技术迫在眉睫。在干法分选领域，空气重介质流化床干法分选技术以其分选效率高、环境污染小等优势被广泛应用。然而传统空气重介质流化床分选技术主要适用于6mm以上块煤的分选，对6mm以下细粒级矿物分选的适应性较差。目前对于细粒级矿物的干法分选，研究人员提出了基于外力场(振动场、磁场及脉动气流场等)的细粒级干法选煤技术，但是这种方法研究主要集中在实验室阶段，现有工业上分选系统的分选可靠性、稳定性及分选精度仍需进一步提高，并且需要进一步提高分选系统的处理量。
技术实现要素：
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种矿物干法振动分选装置及方法，用以解决现有矿物干法分选装置及方法针对细粒煤干法分选、细粒金属矿预选和非金属矿中脉石脱除困难、精度低、稳定性差的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面提供一种矿物干法振动分选装置，包括分选室和布风室，在所述分选室内填充有分选加重质，所述装置还包括振动激发装置，所述分选室和布风室均由所述振动激发装置控制产生振动；所述布风室位于所述分选室下方，所述分选室与所述布风室之间设置有倾角可调的倾斜式微孔挡板，气流经过布风室均匀布风后进入分选室进行分选，倾斜式微孔挡板通过改变倾斜角度，既能强化气流稳定性，又能根据分选矿物需求改变分选室内的流态化环境，从而改变矿物颗粒的运动轨迹和分布规律，配合振动激发装置的振动，增大复杂矿物中具有不同密度颗粒的运动位移差，强化不同密度的矿物颗粒按照密度差异分层分离，缩短分选时间，抑制分选过程中的返混；微孔挡板具有一定的强度，一方面用于均匀气流，一方面用于承受分选室内被分选矿物和分选加重质的重量。
进一步地，所述振动激发装置控制产生的振动方向为竖直方向。
进一步地，所述振动激发装置控制产生的振动方向可调节，实现倾斜振动。
进一步地，所述布风室具有一次布风室和二次布风室，其中所述一次布风室与进气口接通，所述二次布风室与所述分选室通过所述微孔挡板接通；所述一次布风室与所述二次布风室之间设置有水平布风板，所述布风板上开设有孔，保证所述一次布风室与所述二次布风室接通，所述布风板上的开孔率大于等于30％，以保证气流稳定的同时，降低供风能耗；所述二次布风室内填充有微细粒介质，压缩空气通过进气口进入一次布风室后能够经过布风板进行初步的均匀布风处理，然后进入二次布风室进行强化，进一步增加气流的稳定和均匀性，在二次布风室内的微细粒介质的种类和填充体积可以根据分选室气流通量的要求进行更换选择；这种复合布风系统相比单一布风系统，布风更均匀，更稳定，而均匀稳定的布风效果又是决定矿物分选效率和效果的关键因素之一，因此本申请这种复合布风系统更有利于分选室内的气流散式化均匀分布。
进一步地，所述微孔挡板一端设置有变频调速器，通过所述变频调速器调节所述微孔挡板的倾斜角度、倾斜角度变换速度和布风室空间大小，不仅能够强化分选室内的流化稳定性，同时能够主动改变分选室内的流态化环境。
进一步地，所述振动激发装置连接有振动台控制器，所述振动台控制器通过计算机控制系统控制所述振动激发装置的振动，包括振动方向、振幅、频率等参数。
进一步地，在所述分选室上方设置有引风除尘装置。
本发明另一方面还提供一种矿物干法振动分选方法，采用上述矿物干法振动分选装置进行分选。
进一步地，所述分选加重质具有主导加重质和辅助加重质，其中所述主导加重质和所述辅助加重质的种类根据所述分选矿物种类和分选要求确定，其中所述主导加重质为磁性介质，能够通过磁选回收；更近一步地，所述主导加重质粒度可在0.074-0.3mm范围内选择；所述主导加重质包括磁铁矿粉和气雾化铁粉；所述辅助加重质包括煤粉、锆英砂和气雾化铁粉；所述分选加重质中含有大量的主导加重质，和少量的辅助加重质，其中辅助加重质占整个分选加重质的质量比例为不超过15-20％，通过调整主导加重质和辅助加重质的合理配比，能够调节分选室内的密度变化区间，形成稳定的分选密度环境，进而实现复杂矿物中不同矿物颗粒的按密度的高效分离。
进一步地，所述二次布风室内填充的微细粒介质的种类和填充量根据分选矿物种类和分选要求确定；更近一步地，所述微细粒介质粒度为0.074-0.3mm，填充体积占所述二次布风室的体积为40-80％，这样既能保证二次均匀布风的作用，又能保证气流的通过性较好。
本发明有益效果如下：
与现有分选装置相比，本发明所述矿物干法振动分选装置在布风室和分选室之间设置有倾角可调的倾斜式微孔挡板，既能强化气流稳定性，又能根据不同矿物的分选要求设置挡板倾角角度，倾角的变化能够改变矿物颗粒的运动轨迹与分布规律，使复杂矿物中具有不同密度颗粒的运动位移差显著增大，缩短了分选时间，强化了矿物中不同组分的按密度分层离析，有效地抑制了分选过程中的颗粒返混，克服了原有矿物分选室结构固定，无法灵活调整的局限性，拓展了干法振动流态化分选技术的适用性。
同时振动激发装置给分选室激发振动，在气流和振动的复合作用力场下，分选室内的分选加重质能够形成具有稳定压降和均匀密度的分选环境，能够强化具有不同密度的矿物颗粒按照密度差异分层分离，使不同密度的矿物颗粒同时产生横向和纵向的梯级分布，密度较高的颗粒主要集中在分选室的左下部，密度较低的颗粒则主要分布在分选室的上部空间，特别是集中在分选室右上方顶部，进而实现矿物的高效干法分选。
在分选室下部设置有一次布风室、布风板和二次布风室，压缩空气从进气口进入一次布风室后能够经过布风板进行初步的均匀布风处理，然后进入二次布风室进行强化，进一步增加气流的稳定和均匀性，在二次布风室内的微细粒介质的种类和填充体积可以根据分选室气流通量及分选矿物种类的要求进行更换选择；这种复合布风系统相比单一布风系统，布风效果更好，更有利于分选室内的气流散式化均匀分布。
与微孔挡板侧端连接的变频调速器既具有控制挡板倾角的功能，而且能够根据分选环境的要求，调节挡板倾角的变换速度，从而强化分选室内的流态化稳定性，借助微孔挡板主动改变分选室的流态化环境。
结构设计独特、操作方便、易于控制、分选精度高、应用范围广，适用于煤炭的精选、金属矿的预分选及非金属矿中脉石的脱除，对拓展干法流态化分选技术的应用领域具有重要的理论价值和现实意义。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本实施例结构示意图。
图中：1、进气口；2、一次布风室；3、布风板；4、二次布风室；5、微细粒介质；6、微孔挡板；7、微孔挡板行程；8、分选室；9、分选加重质；10、沉物颗粒；11、浮物颗粒；12、引风除尘装置；13、变频调速器；14、振动激发装置；15、振动台控制器；16、外设计算机；α、微孔挡板倾角。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
实施例1
本实施例提供一种矿物干法振动分选装置，所述装置包括分选室8，如图1所示，在分选室8内设置有分选加重质9；分选室8下部设置有布风室，布风室具有进气口1，压缩空气从进气口1进入布风室，将气流进行均匀布风，然后进入分选室8，在分选室8内气流与分选加重质9均匀混合形成流态化环境，当被分选矿物加进所述分选室8内后，振动分选室8，在分选室8的流态化环境中按照密度差异进行分层分离，密度较大的颗粒沉在分选室8底部，密度较小的颗粒浮在分选室8的上部，从而达到矿物的分选；分选加重质具有真密度和堆密度稳定，粒度均匀的特点，而且在使用时，分选加重质与分选矿物的粒度范围具有显著差异，因此可以对使用后的分选加重质进行回收，因此优选地，分选加重质具有主导加重质和辅助加重质，其中主导加重质采用磁性介质，通过磁选回收，所述主导加重质粒度可在0.074-0.3mm范围内选择，主导加重质和辅助加重质的种类根据所述被分选矿物种类和分选要求确定，根据不同矿物的分选密度要求，选取合适的主导加重质，再加入少量的辅助加重质，辅助加重质占整个分选加重质的质量百分比不超过15-20％，调整主导加重质和辅助加重质的合理配比，调节分选室的密度变化区间，从而形成稳定的分选密度环境，进而实现复杂矿物中不同矿物颗粒按照密度的差异高效分离。
布风的均匀性和稳定性是决定矿物分选效果的关键因素之一，因此本申请的布风室具有一次布风室2和二次布风室4，如图1所示，一次布风室2和二次布风室4之间设置有水平的布风板3，布风板3上具有孔，一次布风室2通过布风板3上的孔与二次布风室4连通，为了保证气流稳定的同时，降低供风能耗，布风板3上具有较高的开孔率，布风板3上的开孔率优选地为大于等于30％；在二次布风室4内填充有膨胀性能和流动性能良好的微细粒介质5；一次布风室2接通进气口1，二次布风室4接通分选室8；压缩空气从进气口1进入一次布风室2，在一次布风室2内进行预先布风，然后经过水平的布风板3上的孔进入二次布风室4，在二次布风室4内，气流与微细粒介质5充分接触并从微细粒介质5的空隙中穿过进入分选室8，由于微细粒介质5的均匀性，导致气流经二次布风室4后更均匀和稳定，这种复合式布风系统与单一布风室系统相比，具有更好的布风效果，因此更有利于分选室8内的气流散式化均匀分布，提高分选室8内对矿物的分选效果；微细粒介质5的种类和填充体积影响进入分选室8的气流通量，因此在分选时，为了既能保证二次均匀布风，又能保证较好的气流通过性，微细粒介质5的种类和填充量根据被分选矿物种类和分选要求确定，微细粒介质5粒度优选为0.074-0.3mm，填充体积占所述二次布风室的体积优选为40-80％。
二次布风室4与分选室8之间设置有倾角可调的倾斜式微孔挡板6，如图1所示，倾角为α，微孔挡板6具有一定的强度，一方面用于均匀布风，另一方面承受分选室内被分选矿物和分选加重质的重量。在所述微孔挡板6的一端设置有变频调速器13，变频调速器13能够调节微孔挡板6的倾斜角度、倾斜角度的变化速度和二次布风室4的空间大小。微孔挡板6的倾角变化既能强化气流稳定性，又能改变矿物颗粒的运动轨迹和分布规律，所以在分选过程中，微孔挡板6能够根据不同分选矿物的需求，调节挡板的倾斜角度及倾斜角变化速度，主动改变分选室8内的流态化环境，增大不同密度矿物颗粒在分选室8内的运动位移差，强化复杂矿物中具有不同密度的颗粒按照密度的差异分层分离，缩短分选时间，改善分选效果，有效抑制分选过程中的颗粒返混；二次布风室4的空间大小也影响气流通量，因此在使用时，根据分选室8所需要的气流量调节微孔挡板6的倾斜角度，从而调整二次布风室4的空间大小。微孔挡板6一端固定，另一端连接变频调速器13，由变频调速器13的控制上下移动，从而使微孔挡板6绕固定端转动，在二次布风室侧壁上设置有微孔挡板行程7，用于限制微孔挡板上下移动时的行程。
分选室8和布风室均由振动激发装置14控制振动，本实施例中振动激发装置设置在分选室8、一次布风室2和二次布风室4的下部，并连接有振动台控制器15，振动激发装置14的振动方向可以沿竖直方向，也可以调节，实现倾斜振动；振动台控制器15连接有外设计算机16，外设计算机16通过控制系统控制振动激发装置14的振动方向、振动频率和振动幅度，从而强化具有不同密度的矿物颗粒按照密度差异分层分离，使不同密度的矿物颗粒同时产生横向和纵向的梯级分布，实现矿物的高效干法分选。
在分选室8顶部设置有引风除尘装置12，能够收集分选过程中产生的细粒矿粉和逸出分选室的微细粒加重质颗粒。
实施例2
本实施例提供一种矿物干法振动分选方法，采用上述的分选装置，以对1-3mm细粒级低品位赤铁矿石的分选为例。
根据1-3mm细粒级低品位赤铁矿石的分选密度要求，以粒度范围为75-150μm，真密度为7.8g/cm3的气雾化铁粉作为主导加重质，150-250μm的锆英砂作为辅助加重质，两者混合后作为分选加重质9置于分选室8内，其中，锆英砂的加入量不能超过整个分选加重质质量的20％；根据所选用分选加重质种类、粒度范围及密度与被分选矿物的种类、粒度范围及密度等确定，分选加重质9的加入量优选为形成的静止床层高度为分选室高度的1/3～1/2；然后采用膨胀性能和流动性能均良好的微细粒石英砂作为微细粒介质5置于二次布风室4内，微细粒石英砂的填充体积占二次布风室4体积的40-60％；将压缩空气经进气口1进入一次布风室2，经布风板3后进入二次布风室4，气流经过二次布风室4布风后通过微孔挡板6进入分选室8；操控变频调速器13，改变微孔挡板6的倾角α至合适的角度，调整合适的流化气速保证分选室8内的稳定流态化环境；然后从分选室8上部均匀给入1-3mm细粒级低品位赤铁矿石；1-3mm细粒级低品位赤铁矿石给入完成后开启振动激发装置14，并通过外设计算机16设定适宜的振动参数，保证振动方向沿竖直方向，然后在气流场和振动复合力场共同作用下，分选室8内的气雾化铁粉形成具有稳定压降和均匀密度的分选环境，赤铁矿石在稳定分选环境下，密度较低的脉石矿物向流态化床层的顶部及右上部运动，形成浮物颗粒11；而密度较高的铁精矿颗粒则集中在床层左下底部形成沉物颗粒10，最终实现了细粒级赤铁矿石在分选室8内的高效干法分选，分选效果相比现有的分选装置，提高铁矿石的品位5％左右。
实施例3
以对1-6mm细粒煤分选为例，按照分选密度要求，采用磁铁矿粉作为主导加重质，粒度小于1mm的煤粉为辅助加重质，其中煤粉辅助加重质可以预先添加在磁铁矿主导加重质内，也可以在分选过程将小于1mm的次生煤粉作为辅助加重质，其中辅助加重质煤粉的加入量不能超过整个分选加重质质量的15％；其中磁铁矿粉为0.074-0.3mm的宽粒级磁铁矿粉，其中0.15-0.3mm的粒级占50％，真密度为4.5g/cm3，堆密度为2.65g/cm3，加入分选加重质后形成的静止床层高度为分选室高度的1/3。微细粒介质采用微细粒磁铁矿粉，填充体积为二次布风室体积的50-80％，由振动控制台控制振动激发装置倾斜振动。对1-6细粒煤分选效率Ep值为0.06～0.08g/cm3。
实施例4
以对3-6mm嵌布粒度较粗的煤系高岭土分选为例，按照分选密度要求，采用磁铁矿粉为主导加重质，添加质量分数不超过20％的气雾化铁粉作为辅助加重质，其中磁铁矿粉粒度为0.15-0.3mm，真密度为4.5g/cm3，堆密度为2.65g/cm3，气雾化铁粉的粒度为0.074-0.15mm，真密度为7.8g/cm3，堆密度为4.5g/cm3，加入分选加重质后形成的静止床层高度为分选室高度的1/2。微细粒介质采用微细粒石英砂，填充体积为二次布风室体积的40-60％，振动激发装置的振动方向为竖直方向，对3-6mm嵌布粒度较粗的煤系高岭土分选效率高于80％。
综上所述，本发明实施例提供了一种矿物干法振动分选装置及方法，该装置在分选室和布风室间设置有倾斜式微孔挡板，通过调整微孔挡板的倾斜角度，可以强化气流均匀性和稳定性，从而调整分选室内流态化稳定性，根据被分选矿物的需求改变分选室内的流态化环境，增加矿物颗粒在分选室内的运动位移差，缩短分选时间，强化分选效果，配合可变方向的振动，进一步强化不同密度的矿物颗粒按照密度差异分层分离；改进布风室系统，通过相互贯通的一次布风室、布风板和填充有微细粒介质的二次布风室，产生更好的布风效果，更有利于分选室内的气流散式化均匀分布。装置结构简单、设计巧妙，分选方法易于控制，分选精度高，应用范围广，对于拓展干法流态化分选技术的应用领域具有重要的理论价值和现实意义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。