矿物分选装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种矿物分选装置，包括分选柱体，分选柱体具有上端开口的管腔，管腔分为竖直管腔段和位于竖直管腔段上方的倾斜管腔段，竖直管腔段的中心线沿竖直方向布置，倾斜管腔段的中心线与竖直方向的夹角为锐角，竖直管腔段连接有给料管，竖直管腔段的底部设有底流管以及用于将水或气体通入竖直管腔段内形成上升流的气水入口，倾斜管腔段内安装有若干斜板，若干斜板相互平行且间隔设置形成若干上升通道，各上升通道的倾斜方向与倾斜管腔段的倾斜方向相同。该矿物分选装置具有结构简单紧凑、易于制作、分选精度高、工作稳定可靠、低能耗环保等优点。
【专利说明】
矿物分选装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及选矿设备技术领域，具体涉及一种矿物分选装置。
【背景技术】
[0002]传统的湿式重选设备如跳汰、溜槽、摇床是物料进行分选的主要重选设备。这些设备由于设计原理的局限，在工业生产中，存在以下问题:跳汰分选是在垂直交变水流中使轻重物料分离分选的方法。一般来说，跳汰机主要处理的是粗粒窄粒级物料，对细粒物料的分选效率不高。摇床基于流膜选矿原理，通过床面的往复振动、纵向和横向水流的配合使用，实现细泥级矿物的高效分离，其缺点是单位面积处理量小，操作不稳定。
[0003]流化床尤其固液流化床以其运行成本低，工艺简单、结构紧凑等优点越来越受到选煤工业的重视，而在实际应用中由于该类设备体积大、结构复杂、不易检修等问题，导致推广缓慢。值得一提的是，在矿石的干法分选技术中，有学者利用流化气体和具有一定粒度的加重质，形成浓相流化床。入选物料在气-固两相流床层中受到流化床层整体密度的浮力作用，按照床层密度分层:小于床层密度的上浮，大于床层密度的下沉，从而实现入选物料的有效分选。气固重介质分选流化床为选矿提供了一条高效干法分选新途径，具有广阔的应用前景和重大应用价值。
[0004]斜板沉降技术多用于矿粒的沉降脱水过程，多为浓密、分级设备，有着结构简单、沉淀效率高等优点，但作为选矿设备则少有涉及。由于沉降过程的两大影响因素即密度、粒度同样也是重选可行性的重要指标，可以对斜板结构在重选中的应用作出尝试。
[0005]申请号为201510077184.6的中国发明专利申请公开了一种“综合力场多流态重选机”，同时应用了流化床及斜板沉降原理。该重选机通过引入搅拌机构形成紊流、斜板机构形成层流，同时加入脉动机构形成脉动流场，在多种流场下以达到对矿物的高效率分选。由于该重选机沉降区域内引入了搅拌装置，引入的紊流在促进矿粒分散的同时也造成颗粒沉降受阻，从而影响到矿粒的分选过程，分选效果不佳。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单紧凑、易于制作、分选精度高、工作稳定可靠、低能耗环保的矿物分选装置。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种矿物分选装置，包括分选柱体，所述分选柱体具有上端开口的管腔，所述管腔分为竖直管腔段和位于竖直管腔段上方的倾斜管腔段，所述竖直管腔段的中心线沿竖直方向布置，所述倾斜管腔段的中心线与竖直方向的夹角为锐角，所述竖直管腔段连接有给料管，所述竖直管腔段的底部设有底流管以及用于将水或气体通入竖直管腔段内形成上升流的气水入口，所述倾斜管腔段内安装有若干斜板，若干所述斜板相互平行且间隔设置形成若干上升通道，各上升通道的倾斜方向与倾斜管腔段的倾斜方向相同。
[0008]上述的矿物分选装置，优选的，所述管腔的上端开口处设有溢流槽;或者所述管腔的上端开口与一导出收集装置相连。
[0009]上述的矿物分选装置，优选的，所述竖直管腔段的底部连接有一底罩，所述底罩的内腔的横截面积沿由上至下的方向逐渐减小，所述底流管连接于所述底罩的底部。
[0010]上述的矿物分选装置，优选的，所述底罩外部密封包裹设置有一外罩，所述外罩与底罩之间形成一气水导入腔体，所述底罩上设有若干连通所述气水导入腔体和竖直管腔段的气水入口，所述外罩上连接有用于将水或气体通入气水导入腔体的气水通入管道;所述底流管向下贯穿外罩并伸出至外罩的下方。
[0011]上述的矿物分选装置，优选的，所述气水入口通入水或气体的方向为竖直向上的方向。
[0012]上述的矿物分选装置，优选的，所述给料管的输出口设于竖直管腔段的中部且朝下开口。
[0013]上述的矿物分选装置，优选的，所述竖直管腔段的管腔横截面为圆形，所述给料管的输出口设于竖直管腔段的侧壁上且给料管的输出口开口方向与竖直管腔段的内壁相切。
[0014]上述的矿物分选装置，优选的，所述矿物分选装置还包括用于使分选柱体管腔内的流体产生正弦或不规则周期的上下脉动的脉动机构。
[0015]上述的矿物分选装置，优选的，所述倾斜管腔段的中心线与水平面之间的夹角为45°?80° ；所述斜板之间的间距为0.5mm~10mm，斜板的厚度为0.5mm?3mm;所述倾斜管腔段的长度与竖直管腔段的长度比为1/2?1/5;竖直管腔段的长度与内径之比为2?20;所述气水入口的孔径为0.5mm?5mm。
[0016]上述的矿物分选装置，优选的，所述斜板采用插槽或粘接方式安装于倾斜管腔段内。
[0017]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明的矿物分选装置通过控制分选柱体内的溢流和底流流量比，使矿物在沉降过程中形成特定密度的流化床，上升流(逆流水或逆流气体)通过气水入口进入分选柱体内，促使密度不同的矿物在流化床内离析、分层，粗粒、密度较大颗粒下沉至分选柱体的底部沉降区并通过底流管流出，细粒、密度小的颗粒则随水流向上进入斜板所在的沉降区，在斜板构成的上升通道内颗粒进行二次沉降，沉降速度较快的颗粒落回分选柱体内，沉降较慢的颗粒向上溢流排出。该矿物分选装置结合了流化床及斜板结构的优点，是一种复合力场的高效重力分选、分级和预富集设备，其具有结构简单紧凑、易于制作、分选精度高、工作稳定可靠、低能耗环保等优点。该矿物分选装置既可以用于水介质下的矿浆选矿，亦可用于干矿物的风力选矿。
【附图说明】
[0018]图1为实施例1的矿物分选装置的结构示意图。
[0019]图2为实施例1的矿物分选装置中底罩的结构示意图。
[0020]图3为实施例1的矿物分选装置中脉动机构的第一种脉动波形图。
[0021]图4为实施例1的矿物分选装置中脉动机构的第二种脉动波形图。
[0022]图5为实施例1的矿物分选装置中脉动机构的第三种脉动波形图。
[0023]图6为实施例2的矿物分选装置的结构示意图。
[0024]图7为实施例3的矿物分选装置的结构示意图。
[0025]图例说明:
1、分选柱体；11、竖直管腔段；12、倾斜管腔段；13、气水通入管道；14、气固喷射器；15、风机;2、给料管;3、底流管;4、气水入口；5、斜板;6、溢流槽;7、底罩;8、外罩;9、气水导入腔体;10、脉动机构。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0027]实施例1
如图1所示，本实施例的矿物分选装置，包括分选柱体I，分选柱体I具有上端开口的管腔，该管腔分为竖直管腔段11和位于竖直管腔段11上方的倾斜管腔段12，竖直管腔段11的中心线沿竖直方向布置，倾斜管腔段12的中心线与竖直方向的夹角为锐角，也即倾斜管腔段12的中心线与水平面之间的夹角为锐角，竖直管腔段11连接有给料管2，竖直管腔段11的底部设有底流管3以及气水入口 4，底流管3与竖直管腔段11的底部连通，气水入口 4用于将水或气体通入竖直管腔段11内形成上升流，倾斜管腔段12内安装有若干斜板5，若干斜板5相互平行且等距间隔设置形成若干上升通道，各上升通道的倾斜方向与倾斜管腔段12的倾斜方向相同，若干斜板5在倾斜管腔段12内形成斜板沉降区。
[0028]本实施例中，管腔的上端开口处设有环形的溢流槽6，溢流槽6的底面相对于水平面倾斜布置，溢流槽6的排出口位于底面的最顶位置处，使的溢流可以自流排出。本实施例给料管2用于给入矿浆，该给料管2的输出口设于竖直管腔段11的中部且朝下开口，以保证颗粒连续、均匀进入柱体内，使其获得竖直向下的初速度并保证分选作用时间。给料管2的输出口位置高于底流管3和气水入口 4，可根据实际需求进行调整。
[0029]本实施例中，竖直管腔段11的底部连接有一底罩7，底罩7外形可以为倒置圆锥体、倒置四棱锥或多棱锥等，锥底连接于竖直管腔段11底部，锥顶连接底流管3，作为连接底流管3与竖直管腔段11的缓冲装置。
[0030]本实施例中，底罩7外部密封包裹设置有一外罩8，外罩8与底罩7之间形成一气水导入腔体9，底罩7上设有多个连通气水导入腔体9和竖直管腔段11的气水入口 4，外罩8上连接有用于将水或气体通入气水导入腔体9的气水通入管道13;底流管3向下贯穿外罩8并伸出至外罩8的下方。气水导入腔体9的外轮廓呈圆锥状、半球状或立方体状。由于采用上述结构，逆流流体进入分选柱体I之前先进入气水导入腔体9，再由气水导入腔体9经小孔进入分选柱体I的竖直管腔段11，形成缓冲作用，这一缓冲过程能减小逆流流体的流量波动对分选柱体I内流化床的影响。
[0031]优选的，气水入口4通入水或气体的方向为竖直向上的方向，气水入口4通入水或气体最终在腔体内产生竖直向上的速度流，促进颗粒松散，维持粒群悬浮。更为优选的，上述多个气水入口 4均匀分布在底罩7上((参见图2)。
[0032]本实施例中，矿物分选装置还包括用于使分选柱体I管腔内的流体产生上下脉动的脉动机构10，脉动机构10主要由电动机、连杆、隔膜组成:电动机带动偏心轴转动，偏心轴通过连杆带动隔膜作往复运动，从而对竖直管腔段11内产生脉动作用。隔膜呈圆形，四周与柱体作密封连接。脉动机构10通过其隔膜的往复运动使管腔内的流化床中流体以正弦形式上下波动(参见图3所示的第一种脉动波形图)。通过脉动机构10使管腔内的流体产生脉动，能够进一步强化分选过程的松散作用，减少物料在分离过程中的夹杂。在其他实施例中，脉动机构10也可使管腔内的流化床中流体以不规则周期的形式上下波动，例如，可参考如图4所示的第二种脉动波形图和图5所示的第三种脉动波形图进行波动。
[0033]本实施例中，倾斜管腔段12的中心线与水平面之间的夹角α为45°?80°;斜板5之间的间距为0.5mm?1mm，斜板5的厚度为0.5mm?3mm;倾斜管腔段12的长度与竖直管腔段11的长度比为1/2?1/5 ;竖直管腔段11的长度与内径之比为2?20 ;气水入口 4的孔径为0.5mm-5mm ο
[0034]本实施例中，斜板5采用插槽或粘接方式安装于倾斜管腔段12内。分选柱体1、给料管2、斜板5、溢流槽6和气水通入管道13等部件均采用聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂或聚缩醛等低摩擦系数材料。
[0035]本实施例的矿物分选装置适用于分选介质为水的情况，工作时，先将分选柱体I的管腔内充满清水，通过气水通入管道13向气水导入腔体9通入水，水经气水入口 4向上运动形成上升流(逆向水流)，在上升流的作用下，当物料中颗粒(等降颗粒)的沉降速度与逆向水流的速度相等时，等降颗粒悬浮自发形成流化床，流化床在脉动机构10产生的特定冲次和频率的脉动水流作用下，实现流化矿床内的矿物的松散、离析、分层，密度大的矿物穿过流化矿床沉降向下运动从底流管3排出。密度小的矿物则随上升流进入倾斜管腔段12 ο在斜板5间形成的上升通道内沉降过程被进一步强化，沉降速度相对较快的颗粒落回流化床中，而沉降速度较慢的颗粒则随上升流沿上升通道上升至顶部，由溢流槽6排出，从而实现不同粒度、密度矿物的分选、分级。经过一段时间沉降后，给入矿量与溢流、底流总矿量相等，沉降过程基本平衡。通过改变溢流、底流比例、上升水、脉动水流量等参数，可以获得比较理想的分级或分选效果。
[0036]由上述实施例可见，本发明的矿物分选装置综合利用垂直上升流、脉动作用和斜面沉降原理，给矿物创造了良好的分选条件，能够提高密度差和粒度差较小物料的分选精度和分选效率，减少矿物在沉降过程中的夹杂、携带，强化细粒级的回收，物料在分选柱体I内发生沉降，形成流化床，并在脉动水的作用下离析分层，在流化水作用下对祛除颗粒的夹杂及携带。后又经斜板区的斜板沉降过程，在层流流场中实现对细粒大密度颗粒的回收。该矿物分选装置利用腔体内的逆向水流的作用，弥补了不同流场、力场的分选分级行为的不足，可广泛应用于矿物的脱泥、分级、预先抛尾和矿物提纯等作业。
[0037]实施例2
如图6所示，本实施例的矿物分选装置与实施例1基本相同，不同的是，本实施例的矿物分选装置中竖直管腔段11的管腔横截面为圆形，给料管2用作风力选矿的给矿，该给料管2的输出口设于竖直管腔段11的侧壁上，且给料管2的输出口开口方向(也即进料方向)与竖直管腔段11的内壁相切。同时，还将管腔的上端开口处的溢流槽6和脉动机构10去除，将管腔的上端开口与一导出收集装置(图中未示)相连，该导出收集装置为现有技术。该种圆形横截面的分选柱体I适用于风力选别。
[0038]本实施例的给料管2外接气固喷射器14和风机15作为给料装置。给料管2的高度也可根据实际要求进行调整。
[0039]本实施例的矿物分选装置适用于分选介质为气体的情况，工作时，将充分干燥的矿粒通过给入气固喷射器14后，在风机15提供的风力作用下与气相充分混合，以一定速度从给料管2给入分选柱体I内。同时通过气水通入管道13向气水导入腔体9通入气体，气体经气水入口 4向上运动形成上升流(逆向气流)。当含矿粒的气流以一定速度由给料管2进入分选柱体I内后，即围绕分选柱体I内腔的中心线作螺旋运动，同时颗粒还受到下方给入的上升气流的作用，沉降速度大于上升气流速度的颗粒通过螺旋运动向下运动从底流管3卸出；沉降速度小于上升气流速度的颗粒则随气流上升进入倾斜管腔段12中。同时有部分矿粒在腔体中保持相对平衡，形成固气流化床。倾斜管腔段12内受到的上升气流作用减小，部分颗粒落回竖直腔体中，另一部分颗粒在较小的上升气流作用下仍能沿斜板5之间的上升通道向上运动，最终作为溢流排出。溢流由与倾斜管腔段12上端开口相连的导出收集装置导出后收集。通过调整给矿风机与逆流风机转速，可以调整柱体中矿粒上升的临界速度，从而获得优化的分选效果。
[0040]实施例3
如图7所示，本实施例的矿物分选装置与实施例1基本相同，不同的是，在实施例1的基础上还增加了一套实施例2中所述的给料管2及其配套的气固喷射器14和风机15，分选柱体I的管腔横截面为圆形。
[0041]本实施例的矿物分选装置既可用作湿式重选设备，也可用作干矿物的风力选矿设备。当用作湿式重选设备时，将输出口开口方向与竖直管腔段11内壁相切的给料管2关闭，即可按照实施例1所述的过程进行工作；当用作风选设备时，将输出口位于竖直管腔段11中部的给料管2闭合，同时分选柱体I下方的脉动机构10停用，在倾斜管腔段12上端开口处连接导出收集装置，然后按照实施例2中的过程进行工作，给料管2给矿时应注意颗粒的分散。
[0042]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种矿物分选装置，其特征在于:包括分选柱体(I)，所述分选柱体(I)具有上端开口的管腔，所述管腔分为竖直管腔段(11)和位于竖直管腔段(11)上方的倾斜管腔段(12)，所述竖直管腔段(11)的中心线沿竖直方向布置，所述倾斜管腔段(12)的中心线与竖直方向的夹角为锐角，所述竖直管腔段(11)连接有给料管(2)，所述竖直管腔段(11)的底部设有底流管(3)以及用于将水或气体通入竖直管腔段(11)内形成上升流的气水入口(4)，所述倾斜管腔段(12)内安装有若干斜板(5)，若干所述斜板(5)相互平行且间隔设置形成若干上升通道，各上升通道的倾斜方向与倾斜管腔段(12 )的倾斜方向相同。2.根据权利要求1所述的矿物分选装置，其特征在于:所述管腔的上端开口处设有溢流槽(6);或者所述管腔的上端开口与一导出收集装置相连。3.根据权利要求1所述的矿物分选装置，其特征在于:所述竖直管腔段(11)的底部连接有一底罩(7)，所述底罩(7)的内腔的横截面积沿由上至下的方向逐渐减小，所述底流管(3)连接于所述底罩(7)的底部。4.根据权利要求3所述的矿物分选装置，其特征在于:所述底罩(7)外部密封包裹设置有一外罩(8)，所述外罩(8)与底罩(7)之间形成一气水导入腔体(9)，所述底罩(7)上设有若干连通所述气水导入腔体(9)和竖直管腔段(11)的气水入口(4)，所述外罩(8)上连接有用于将水或气体通入气水导入腔体(9)的气水通入管道(13);所述底流管(3)向下贯穿外罩(8)并伸出至外罩(8)的下方。5.根据权利要求1所述的矿物分选装置，其特征在于:所述气水入口(4)通入水或气体的方向为竖直向上的方向。6.根据权利要求1所述的矿物分选装置，其特征在于:所述给料管(2)的输出口设于竖直管腔段(11)的中部且朝下开口。7.根据权利要求1所述的矿物分选装置，其特征在于:所述竖直管腔段(11)的管腔横截面为圆形，所述给料管(2)的输出口设于竖直管腔段(11)的侧壁上且给料管(2)的输出口开口方向与竖直管腔段(I I)的内壁相切。8.根据权利要求3所述的矿物分选装置，其特征在于:所述矿物分选装置还包括用于使分选柱体(I)管腔内的流体产生正弦或不规则周期的上下脉动的脉动机构(10)。9.根据权利要求3所述的矿物分选装置，其特征在于:所述倾斜管腔段(12)的中心线与水平面之间的夹角为45° ~80°;所述斜板(5)之间的间距为0.5mm?10mm，斜板(5)的厚度为0.所述倾斜管腔段(12)的长度与竖直管腔段(11)的长度比为1/2?1/5;竖直管腔段(11)的长度与内径之比为2?20 ；所述气水入口(4)的孔径为0.5mm?5mm。10.根据权利要求3所述的矿物分选装置，其特征在于:所述斜板(5)采用插槽或粘接方式安装于倾斜管腔段(12)内。
【文档编号】B03B5/62GK105880005SQ201610303071
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】王毓华, 卢东方, 曾繁森
【申请人】中南大学