一种油循环冷却双线圈转盘式强电磁磁选机及磁选方法与流程

本发明涉及矿物分选技术，尤其涉及一种油循环冷却双线圈转盘式强电磁磁选机及磁选方法。

背景技术：

磁选通常用来分选铁、锰、镍、铬、钛以及一些有色和稀有金属矿石。随着工业和科学技术的发展，磁选的应用日趋广泛，不仅应用于陶瓷工业、玻璃工业原料的制备以及冶金产品的处理等，而且还扩大到污水净化、烟尘及废气净化等方面，我国目前磁选主要用于分选铁矿石以及钨锡和稀有金属矿石的精选。对于一些非金属矿，如工业原料石英、长石、高岭土等，往往含有大量的铁磁性杂质，而这对成品的质量会产生很大影响，例如，玻璃产品透光度会变差，陶瓷产品出现黑点等，这就需要一种设备对原料进行提纯。磁选机主要提供一种高强度的磁场空间，使得非磁性材料中微细的磁性杂质与物料分离。

目前国内外市场上有很多种磁选机，按照不同的分类方式可以划分为各种各样的类别：如按磁铁的种类可以分为永磁磁选机和电磁磁选机；按分选环的布置方式可以分为平环、斜环和立环式；按矿粒的干湿情况可以分为干式磁选机和湿式磁选机等等。对于可以产生强磁场的磁选机，主要的品种可大致分为湿式强磁场磁选机、平环式强磁场磁选机、干式强磁场盘式磁选机和立环湿式强磁磁选机。本发明中的结构设计属于平环式，但在具体实施上不同，相比于其他几种方式，本发明中的磁选机能够提供一种更高强度的磁场空间，结构简单可靠，运行稳定，具有较高的分选精度。

产生高强度磁场的线圈同时会散发出大量地热量，这会严重影响磁选机的正常工作。目前常用的散热方法有自然冷却(自冷)、风冷、油冷、水冷、强迫循环油冷、热管冷却等形式。其中，自然冷却、风冷和油冷需要占用较大的散热空间，稳定性较差，适用于励磁功率和热负荷较低的场合。水冷是采取在紫铜管内通入循环冷却水散热的方式，绕组间需填充较大数量的绝缘材料，占用了绕组的有效体积，使整体传热效率有所降低，并且对于北方冬天寒冷的天气条件，一旦停止运行，冷却水很快就会结冰，增加了运行难度。强迫循环油冷方式的换热效率、励磁功率有了极大提高，可以在一定的空间内产生更高的场强，并且能够把温升控制在较低的范围之内，具有很强的稳定性，缺点是质量大、体积大、成本较高。热管冷却采用被称为“热超导”的高效热管作为散热元件，其当量导热系数比钢管高300多倍，传热性能优异，具有均匀的温度特性，冷却效果好，可靠性高，能适应各种恶劣环境，寿命长，但是其成本昂贵，对制作工艺要求比较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述诸多问题，提出一种油循环冷却双线圈转盘式强电磁磁选机，该磁选机制造工艺简单，运行可靠，采用该磁选机分离弱磁性金属矿物，既可满足分选精度，又能降低能耗，满足了工业生产的需要。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种油循环冷却双线圈转盘式强电磁磁选机，包括机架、转盘单元、冷却单元和两个电磁除铁单元；

所述电磁除铁单元包括：给料口、永磁磁极、铁芯、环绕在铁芯上的励磁线圈、刮板和分离槽，所述永磁磁极固定在机架上，所述给料口设置在永磁磁极的S极和N极之间，环绕有励磁线圈的铁芯固定在永磁磁极下方的机架上，所述铁芯中部设置有纵向的气隙；所述励磁线圈通电后能在铁芯和气隙中形成闭合磁路，闭合磁路在气隙中通过的部分为气隙磁场；在远离气隙磁场一定距离的滚筒侧壁设置有刮板(具体地，在距离气隙磁场1/8转盘圆周长度的滚筒侧壁设置有刮板)，所述刮板用于将继续吸附在滚筒上的颗粒刮下，所述刮板下方设置有用于收集滚筒上下落颗粒的分离槽；所述转盘单元包括：环形给料槽、滚筒、转盘和与转盘转轴连接的电机；所述电机固定在机架上，所述转盘位于永磁磁极下方、铁芯上方；所述转盘圆周上设置有环形给料槽，所述环形给料槽设置于气隙的正上方，所述环形给料槽内侧槽壁的上沿与转盘上平面等高，所述环形给料槽外侧槽壁的上沿高于转盘上平面，气隙磁场上方的环形给料槽底面设置有筛孔，筛孔用于将矿浆从气隙磁场流过；所述转盘圆周下方同轴连接滚筒，所述滚筒下端设置在气隙中；

所述冷却单元包括：两组油泵、两组散热翅片和油枕，所述油泵散热翅片和油枕间通过冷却管路连通，所述散热翅片设置在永磁磁极旁，所述油枕设置在永磁单元上方，励磁线圈内设置有冷却管路。

进一步地，所述两个电磁除铁单元对称的设置在机架上。

进一步地，所述铁芯由高性能的硅钢片叠压而成。在磁选机正常工作时，铁芯内的磁感应强度会达到1.8T以上，高性能的硅钢材料可以确保在此磁场强度下的相对磁导率维持在2000以上，这对于降低铁芯损耗，减小发热量，具有非常大的优势；在安装时，由于每对铁芯的重量非常之大，这对安装带来诸多不便，具体的处理方法是：把“C”型硅钢铁芯按水平和竖直方向分为四段分别组装，每一段铁芯硅钢的接口处采用凹凸槽处理，使其接口处交错连接，并用螺栓固定，以增大其接触面积，尽量减少气隙磁阻所带来的损耗。

进一步地，所述气隙宽度为15-30cm，更优选的为20-25cm，最优选为22.8cm。

进一步地，所述励磁线圈采用扁铜线分层绕制，形成多个线饼，所述线饼与线饼之间留有油道，采用绝缘胶垫改变油道的方向，使变压器油沿着既定的、唯一的方向流动，整个励磁线圈密封在充满绝缘冷却油的铁箱中，完全与外界隔离，可以有效防止粉尘、烟雾得侵蚀，能适应各种恶劣的环境条件，具有很强的稳定性。变压器油在既定的油道内循环，能带走线圈产生的热量，很好地控制了温升，具有很强的稳定性与分选性能，以满足矿山复杂工况需求。优选的，所述励磁线圈采用双玻璃丝漆包扁铜线分层绕制成线饼，所述双玻璃丝漆包扁铜线外层绝缘等级为F级，能承受的最大温升达到120摄氏度，具有优良的绝缘性能。

进一步地，所述机架包括连接为整体的底座部分和周围嵌固部分，整体设置的底座部分和周围嵌固部分能确保整个装置(油循环冷却双线圈转盘式强电磁磁选机)在强大的磁场力的作用下不会发生偏移和扭曲变形；从铁架顶部的水平方向延伸出四条横梁，交汇于电机的转轴处，用以支撑电机和转盘的重量，保证电机正常输出转矩，带动转盘旋转。

进一步地，为使装置稳定运行，转轴与转盘的连接处需要有足够大的接触面积，在转轴末端穿设两个圆盘，转盘穿设在转轴上、并嵌固在两个圆盘间，所述两个圆盘的间距离与转盘厚度相等，用螺栓贯穿转盘和两个圆盘，确保三者不发生相对位移。

进一步地，所述散热翅片采用强迫风冷的方式加强散热，很好地控制了励磁线圈的温升。

进一步地，所述冷却单元的冷却管路循环到励磁线圈时变压器油采用下进上出的方式，使得流入铁箱内部的油流液面均匀上升，进一步保证冷却油的无死角循环；线圈把产生的热量传递给变压器油，变压器油通过动力泵驱动，循环进入散热翅片中冷却，采用强制风冷方式对散热翅片进行近一步散热，确保油的温升不会随着循环的进行而叠加；冷却后的变压器油流回装置上方的油枕，当变压器油的体积随着温度的变化而膨胀或者收缩时，油枕可以起到调节油量，保证冷却回路充满油的作用。

进一步地，本装置采用直流供电，需要安装整流柜等配套设备，供电电流为300安培，在气隙中可以产生1.8T的场强，能够实现对细微粒和弱磁性矿物的分选，具有很强的分选性能。

本发明的另一个目的还提供了一种磁选方法，采用上述油循环冷却双线圈转盘式强电磁磁选机，包括以下步骤：

1)永磁磁极对流入装置的矿浆进行预励磁，使矿浆中的磁性矿粒具有一定的磁性，以增强分选效果；

2)预励磁的矿浆直接泼洒到转盘上，电机驱动转盘旋转，矿浆离心到转盘周围的环形给料槽中，矿浆沿着环形给料槽底部的筛孔进入到气隙中；

3)励磁线圈通电后在铁芯和气隙中形成闭合磁路，矿浆中带有磁性的磁性矿粒被励磁线圈产生的强磁场吸附在滚筒上，并随滚筒旋转出磁场区域，远离磁场区域的磁性矿粒会逐渐失去磁性，并有一部分会自行脱落到分离槽中，继续粘附在滚筒上的磁性矿粒遇到刮板后也会被刮蹭到分离槽中，流过气隙的矿浆会流入到下料口，进入下一道工序进一步地，铁芯参数和线圈参数的最优配置，采取的设计方法是：依照电磁铁设计的方法和原则，首先确定可以给定的参数：如气隙磁感应强度、铁芯材料等；然后根据经验和实际情况对一些参数进行假定，如设定供电电流为300A，电流密度为3A/mm，线圈填充系数为0.7，线圈绝缘等级为F级等；接着，根据电磁铁设计的经验公式，依次计算求出其他参数，如线圈压降、线圈电阻、线圈匝数、线圈的长和宽、铁芯的长度和横截面积、磁场强度、磁动势等，并依据这些参数求出线圈温升。最后，根据温升的大小以及所得参数的合理性，对假定的参数再次进行调整，反复验证其合理性，并在计算机上使用仿真软件对所求得参数进行建模，仿真验证，进一步检验理论计算的准确性，直至所得数据完全满足要求为止。

附图说明

图1为本发明油循环冷却双线圈转盘式强电磁磁选机的主视图；

图2为转盘部分的结构示意图；

图3为励磁线圈的结构示意图；

图4为图3的AA向断面示意图。

图中：1-给料口；2-永磁磁极；3-电机；4-转盘；5-给料槽；6-滚筒；7-气隙；8-励磁线圈；9-铁芯；10-分离槽；11-流速传感器；12油泵；13-散热翅片；14-报警器；15-分流器；16-油枕；17-扁铜线圈；18-绝缘胶垫；19-油道；20-刮板。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步说明：

实施例

本实施例公开了一种油循环冷却双线圈转盘式强电磁磁选机，其结构如图1-4所示，包括机架、转盘单元、冷却单元和两个电磁除铁单元；

所述两个电磁除铁单元对称的设置在机架上。所述电磁除铁单元包括：给料口1、永磁磁极2、铁芯9、环绕在铁芯9上的励磁线圈8、刮板20和分离槽10，所述永磁磁极2固定在机架上，所述给料口1设置在永磁磁极2的S极和N极之间，环绕有励磁线圈8的铁芯9固定在永磁磁极2下方的机架上，所述铁芯中部设置有纵向的气隙7；所述气隙宽度为22.8cm。

所述励磁线圈8通电后能在铁芯9和气隙中形成闭合磁路；所述闭合磁路在气隙中通过的部分为气隙磁场；在距离气隙磁场1/8转盘圆周长度的滚筒侧壁设置有刮板，所述刮板用于将继续吸附在滚筒上的颗粒刮下，所述刮板下方设置有用于收集滚筒上下落颗粒的分离槽；

所述铁芯由高性能的硅钢片叠压而成。在磁选机正常工作时，铁芯内的磁感应强度会达到1.8T以上，高性能的硅钢材料可以确保在此磁场强度下的相对磁导率维持在2000以上，这对于降低铁芯损耗，减小发热量，具有非常大的优势；在安装时，由于每对铁芯的重量非常之大，这对安装带来诸多不便，具体的处理方法是：把“C”型硅钢铁芯按水平和竖直方向分为四段分别组装，每一段铁芯硅钢的接口处采用凹凸槽处理，使其接口处交错连接，并用螺栓固定，以增大其接触面积，尽量减少气隙磁阻所带来的损耗。

在磁选机工作时，大电流产生的强磁场同时会产生巨大的磁场力，这对装置会有很大的毁坏作用，因此必须要对装置采取加固措施。采取的措施是：在两个铁芯中间加装横梁，在整个装置底部和周围固定有连为一体的铁架，以防止其发生偏移和扭曲。所述电机竖直放置在圆盘上方，电机的转轴与圆盘相连接，从铁架延伸出四条横梁在电机转轴处交汇，用以支撑电机，保证电机正常输出转矩。

所述励磁线圈由扁铜线圈17、绝缘胶垫18和油道19组成，线圈采用扁铜线分层绕制，外层采用F级绝缘，形成一个个线饼，为了产生足够大的励磁功率，本装置对线圈施加的直流电流为300安培，选取扁铜线的横截面积为100mm²，使导线横截面的电流密度维持在3A/mm²，这样既可以保证气隙间的磁场强度达到1.8T左右，还可以避免因电流密度过大而导致的潜在散热风险；线饼与线饼之间留出油道，油道间距设置为10mm，用绝缘胶垫改变油道的方向，使变压器油沿着既定的、唯一的方向流动，使循环冷却油尽可能多地与线圈接触，更好地控制热点的温升。整个励磁线圈密封在充满绝缘冷却油的铁箱中，完全与外界隔离，可以有效防止粉尘、烟雾得侵蚀，能适应各种恶劣的环境条件，具有很强的稳定性。

所述转盘单元包括：环形给料槽5、滚筒6、转盘4和与转盘转轴连接的电机3；所述电机固定在机架上，所述转盘4位于永磁磁极2下方、铁芯9上方；所述转盘4圆周上设置有环形给料槽5，所述环形给料槽5设置于气隙的正上方，所述环形给料槽5内侧槽壁的上沿与转盘4上平面等高，所述环形给料槽5外侧槽壁的上沿高于转盘4上平面，所述气隙磁场上方的环形给料槽5底面设置有筛孔；所述转盘4圆周下方同轴连接滚筒6，所述滚筒6下端设置在气隙中；为使装置稳定运行，转轴与转盘的连接处需要有足够大的接触面积，在转轴末端穿设两个圆盘，转盘穿设在转轴上、并嵌固在两个圆盘间，所述两个圆盘的间距离与转盘厚度相等，用螺栓贯穿转盘和两个圆盘，确保三者不发生相对位移。

所述冷却单元包括：两组油泵12、两组散热翅片13和油枕16，所述油泵12散热翅片13和油枕16间通过冷却管路连通，所述散热翅片13设置在永磁磁极两侧，所述油枕16设置在永磁单元正上方，励磁线圈8内设置有冷却管路。所述散热翅片13采用强迫风冷的方式加强散热，很好地控制了励磁线圈的温升。绝缘冷却油也就是变压器油首先从油枕中流出，进入散热翅片冷却，接着进入油泵，油泵驱动冷却油沿管路进入到铁芯的空腔中，经分流器分成两路，分别从励磁线圈底部进入，从上端口流出，外侧励磁线圈的管道沿铁架边路上升返回到油枕中，内侧线圈的管道受转盘和滚筒所限，需要沿着转盘底部绕出装置，再返回到油枕中，开始下一个循环。油流的速度要与油道宽度相适应，流速过快会使线圈受压过大，发生拥堵；同样，流速过慢或者油道过窄也会使线圈产生的热量不能及时散发出去，造成温升过高，本装置的油流速度控制在0.3m/s；为了确保变压器油的温升不会随着循环的发生而叠加，本装置还可以根据需要对散热翅片施加强迫风冷：在北方寒冷的冬季，散热翅片与空气间的散热系数已经足够大，油的热量能够及时散发出去，因而不需要额外冷却；但在炎热的夏季，对流系数变小，热量扩散变慢，这就需要额外加装风机对散热翅片冷却处理。在油枕下方按装油温报警器14，当温度高于一定值时，会自动报警；同时，在励磁线圈的入口处管道安装流速传感器11(流量监测器)，当入口流量小于一定值时同样会报警，以保证磁选机的正常工作。

所述冷却单元的冷却管路循环到励磁线圈时采用下进上出的方式，使得流入铁箱内部的油流液面均匀上升，进一步保证冷却油的无死角循环；线圈把产生的热量传递给变压器油，变压器油通过动力泵驱动，循环进入散热翅片中冷却，采用强制风冷方式对散热翅片进行近一步散热，确保油的温升不会随着循环的进行而叠加；冷却后的变压器油流回装置上方的油枕，当变压器油的体积随着温度的变化而膨胀或者收缩时，油枕可以起到调节油量，保证冷却回路充满油的作用。

所述机架包括连接为整体的底座部分和周围嵌固部分，整体设置的底座部分和周围嵌固部分能确保整个装置(油循环冷却双线圈转盘式强电磁磁选机)在强大的磁场力的作用下不会发生偏移和扭曲变形；从铁架顶部的水平方向延伸出四条横梁，交汇于电机的转轴处，用以支撑电机和转盘的重量，保证电机正常输出转矩，带动转盘旋转。

本装置采用直流供电，需要安装整流柜等配套设备，供电电流为300安培，在气隙中可以产生1.8T的场强，能够实现对细微粒和弱磁性矿物的分选，具有很强的分选性能。

本实施例采用上述油循环冷却双线圈转盘式强电磁磁选机的磁选方法，，包括以下步骤：

1)给料口两侧的永磁磁极对自给料口流入装置的矿浆进行预励磁，使矿浆中的磁性矿粒具有一定的磁性，以增强分选效果；

2)预励磁的矿浆直接泼洒到转盘上，电机驱动转盘旋转，矿浆离心到转盘周围的环形给料槽中，矿浆沿着环形给料槽底部的筛孔进入到气隙7中，因为筛孔的存在，使得矿浆可以均匀地从给料槽漏下；

3)励磁线圈8通电后在铁芯9和气隙7中形成闭合磁路，矿浆中带有磁性的磁性矿粒被励磁线圈产生的强磁场吸附在滚筒上，并随滚筒旋转出磁场区域，远离磁场区域的磁性矿粒会逐渐失去磁性，并有一部分会自行脱落到分离槽10中，继续粘附在滚筒上的磁性矿粒遇到刮板20后也会被刮蹭到分离槽10中，流过气隙的矿浆会流入到下料口，进入下一道工序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。