一种倾角转速可调的矿石制粒装置与方法与流程

本发明涉及金属矿石制粒技术领域，特别是指一种倾角转速可调的矿石制粒装置与方法。

背景技术：

我国是金属矿产资源的产需大国，已连续14年成为世界金属矿产资源进口、成品金属产量的第一大国。然而，我国金属矿产资源禀赋性差、矿物组成复杂、次生伴生现象严重，采用常规采选方法存在成本高、效率低等难题，难以满足我国金属矿产需求。采用矿石堆浸技术，可有效提高矿石浸出与有价金属资源的回收效率。然而，对于粉矿、泥质含量高的贵金属矿石堆浸，如：高含泥氧化铜矿、红土镍矿、硫氧混合铜矿、铀矿等，存在着矿堆压实板结、堆体渗透性差、渗流条件不佳、矿石浸出率低等突出难题，导致大量有价金属滞留在矿堆内部，无法被高效浸取，甚至形成“盲堆”和“死堆”，严重制约着工业生产与推广应用。因此，如何改善矿堆孔隙结构、矿石浸出环境，成为进一步提高浸出效率的关键。

矿石制粒是指利用转动鼓或皮带等装置，将粉矿颗粒在粘结剂的作用下包裹在粗颗粒周边，颗粒间相互粘结吸附，最终形成孔隙发育、可浸性好、结构强度高的矿石颗粒球团。该技术具有三大突出优点：一是形成较为发育的双重孔裂结构，即：颗粒内孔隙、颗粒间孔隙均高度发育，孔隙结构较为均匀；二是，二是避免堆内溶液优先流过早形成，提高溶液分布均匀程度；三是强化反应传质过程，较大的矿石浸出反应的固-液界面。目前，矿石制粒技术已由低渗透、高含泥类工业矿堆，逐步拓展至硫化铜矿、红土镍矿、铀矿等资源领域，在中、美、加等国家均取得了良好应用。

然而，当前制粒机多聚焦于制药、饲料等领域，在矿石颗粒和粉矿制粒的研究较少，特别是对于倾角、转速等多工况条件下矿石制粒装置与方法十分匮乏，倾角和转速可直接影响制粒粗、细颗粒接触特征，颗粒滚动行为，进而影响制粒效率、孔隙结构和制粒颗粒最终浸出率，相关基础理论严重滞后于工业应用，现有研究手段与方法难以对现场调控形成有效指导。当前，有关矿石制粒领域的发明专利多聚焦于固定倾角、固定转速，或者固定倾角可调转速、固定转速可调倾角等某种特定工况下矿石制粒，此外现有倾角调节不够精确且不能实现制粒装置倾角的连续调节，目前在与工业制粒机衔接的、倾角连续可调、转速连续可调的多工况矿石制粒装置与方法研发上仍然匮乏，亟待创新矿石制粒的相关装置与方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种倾角转速可调的矿石制粒装置与方法，探索出可行有效的倾角可调、转速可调的矿石制粒装置，最终能够应用于解决实际多工况条件下矿石高效制粒方法。

该装置包括制粒系统、调角系统、调速系统、滚动与支撑系统，制粒系统包括制粒滚筒、隔板、固定旋钮和梯形龙骨，调角系统包括旋转支撑平台、角度标尺、调角支架、调角旋钮、螺纹丝杠、主转动辊和从转动辊，调速系统包括变速电机、电机支架和传动装置，滚动与支撑系统包括不锈钢支架、调平螺母、底座、转动轴承、横向支撑辊、转动轴、轴向支撑辊和滚动导轨；不锈钢支架位于整个装置最下部，不锈钢支架通过调平螺母安装在底座上，制粒滚筒经传动装置与变速电机连接，制粒滚筒内部设置滚动导轨，制粒滚筒下部设置旋转支撑平台，旋转支撑平台连接角度标尺，旋转支撑平台与角度标尺相对面设置从转动棍，旋转支撑平台下部设置电机支架变速电机安装在电机支架上，调角支架通过主转动棍连接电机支架，螺纹丝杠贯穿调角支架对角线，螺纹丝杠上设置调角旋钮，电机支架安装在不锈钢支架上。

其中，制粒滚筒为耐酸不锈钢材质圆柱形筒体，制粒滚筒内部设置梯形龙骨；制粒滚筒两端均设置隔板，经底板固定旋钮进行连接固定，隔板采用透明无色的有机玻璃制成，实现制粒过程与制粒效果实时观测，取下隔板后，能够进行投料和取出制粒颗粒。

梯形龙骨共8根，为梯形结构，上底边与侧边夹角为107°，均匀布设，梯形龙骨底边与制粒滚筒筒壁贴合密闭，相邻梯形龙骨间的夹角为45°。

轴向支撑辊布设在制粒滚筒中部的滚动导轨内，轴向支撑辊能够随制粒滚筒的转动进行原位滚动，确保制粒过程中制粒滚筒位置状态稳定，不发生轴向位移。

转动轴两端经转动轴承与旋转支撑平台连接，横向支撑辊与转动轴连接并固定，变速电机经传动装置驱动转动轴和横向支撑辊发生转动，最终驱动制粒滚筒转动，横向支撑辊采用耐磨聚氨脂橡胶材质制成，实现降噪与高效传动。

调角支架为平行四边形结构，调角标尺实时观测和确定制粒滚筒倾角。

调平螺母为四个，每一个底座上各安装一个。

应用该装置的方法，其特征在于：包括步骤如下：

首先，调节各调平螺母，使装置处于水平状态，依据实验与研究需求，转动螺纹丝杠上的调角旋钮，观测角度标尺的角度变化，获得所需的制粒滚筒初始角度，设置变速电机初始转速，获取初始矿石制粒工况条件；

其次，松动固定旋钮并取下隔板，进行投料并添加粘结剂，投料完毕后，利用固定旋钮，将隔板与制粒滚筒进行密闭，防止制粒滚筒转动过程中颗粒外溢；

最后，启动变速电机，在梯形龙骨作用下，粉矿颗粒沿着制粒滚筒壁面进行滚动，粗细颗粒相互胶结并形成制粒球团，待达到目标时间或制粒尺寸要求后，关闭变速电机，再次松动固定旋钮，取下隔板，取出制备完毕的制粒颗粒，实现了倾角可调、转速可调的多工况条件下高效制粒方法。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，转动螺纹丝杠上调角旋钮，使得调角支架张开和闭合，利用角度标尺观测确定当前倾角，实现制粒滚筒倾角可调；变速电机经传动系统与横向支撑辊连接，带动制粒滚筒进行转动；制粒滚筒内部设置有龙骨，提高颗粒滚动制粒效率；滚动导轨内部设置有轴向支撑辊，确保制粒滚筒转动过程不发生轴向位移。该装置结构简易、方法实用便捷，可开展不同倾角、不同转速等实际工况条件下矿石高效制粒。

附图说明

图1为本发明的倾角转速可调的矿石制粒装置结构示意图；

图2为本发明的倾角转速可调的矿石制粒装置结构示意图二；

图3为本发明的倾角转速可调的矿石制粒装置调角系统结构示意图，其中，(a)为调角系统示意图，(b)为(a)中a-a’剖面示意图。

其中：1-制粒滚筒；2-隔板；3-旋转支撑平台；4-变速电机；5-角度标尺；6-电机支架；7-主转动辊；8-调角支架；9-调角旋钮；10-螺纹丝杠；11-不锈钢支架；12-调平螺母；13-底座；14-传动装置；15-从转动辊；16-固定旋钮；17-转动轴承；18-横向支撑辊；19-转动轴；20-轴向支撑辊；21-梯形龙骨；22-滚动导轨。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种倾角转速可调的矿石制粒装置与方法。

如图1和图2所示，该装置包括制粒系统、调角系统、调速系统、滚动与支撑系统，制粒系统包括制粒滚筒1、隔板2、固定旋钮16和梯形龙骨21，调角系统包括旋转支撑平台3、角度标尺5、调角支架8、调角旋钮9、螺纹丝杠10、主转动辊7和从转动辊15，调速系统包括变速电机4、电机支架6和传动装置14，滚动与支撑系统包括不锈钢支架11、调平螺母12、底座13、转动轴承17、横向支撑辊18、转动轴19、轴向支撑辊20和滚动导轨22；不锈钢支架11位于整个装置最下部，不锈钢支架11通过调平螺母12安装在底座13上，制粒滚筒1经传动装置14与变速电机4连接，制粒滚筒1内部设置滚动导轨22，制粒滚筒1下部设置旋转支撑平台3，旋转支撑平台3连接角度标尺5，旋转支撑平台3与角度标尺相对面设置从转动棍15，旋转支撑平台3下部设置电机支架6变速电机4安装在电机支架6上，如图3所示，调角支架8通过主转动棍7连接电机支架6，螺纹丝杠10贯穿调角支架8对角线，螺纹丝杠10上设置调角旋钮9，电机支架6安装在不锈钢支架11上。

制粒滚筒1内部设置梯形龙骨21；制粒滚筒1两端均设置隔板2，经底板固定旋钮16进行连接固定，隔板2采用透明无色的有机玻璃制成，实现制粒过程与制粒效果实时观测，取下隔板2后，能够进行投料和取出制粒颗粒。

一般设计中，梯形龙骨21共8根，为梯形结构，上底边与侧边夹角为107°，均匀布设，梯形龙骨21底边与制粒滚筒1筒壁贴合密闭，相邻梯形龙骨21间的夹角为45°。

轴向支撑辊20布设在制粒滚筒1中部的滚动导轨22内，轴向支撑辊20能够随制粒滚筒1的转动进行原位滚动，确保制粒过程中制粒滚筒1位置状态稳定，不发生轴向位移。

转动轴19两端经转动轴承17与旋转支撑平台3连接，横向支撑辊18与转动轴19连接并固定，变速电机4经传动装置14驱动转动轴19和横向支撑辊18发生转动，最终驱动制粒滚筒1转动。

螺纹丝杠10一端固定，一端套有调角旋钮9，调角旋钮9沿螺纹丝杠10进行转动，进而推动调角支架8进行张开和闭合，观测角度标尺5，此外，设置变速电机4的初始转速，实现倾角、转速可调的高效制粒。

下面结合具体实施例予以说明。

在实际设计中，制粒滚筒1为耐酸不锈钢材质圆柱形筒体，横向支撑辊18采用耐磨聚氨脂橡胶材质制成。

应用该装置进行制粒的过程如下：

s1：装置构建与调平。首先，将矿石制粒装置平放在实验操作台，转动调角旋钮9，使制粒滚筒1倾角归零，即：倾角处于0°，然后，调节各底座13上的调平螺母12，进行水平校准，使矿石制粒装置处于完全水平状态。

s2：初始状态设置。依据实际应用或研究需求，确定初始倾角与转速。转动螺纹丝杠10上的调角旋钮9，使调角支架8逐渐张开并带动制粒滚筒1倾角逐渐增大，观测角度标尺5上角度值变化，获得所需的制粒滚筒1初始角度，设置变速电机4获取初始转速，设置完毕制粒装置初始转速、倾角的工况条件。

s3：投料与制粒准备。松动固定旋钮16并取下上端隔板2，将破碎矿石、粉矿等矿石颗粒混合均匀后进行投料，为提高制粒效率，添加一定量的水、水泥等粘结剂，投料完毕后，利用固定旋钮16，将隔板2与制粒滚筒1进行连接密闭，以防制粒滚筒1转动过程中颗粒外溢。

s4：矿石制粒过程。启动变速电机4，经传动装置14，驱动横向支撑辊20与制粒滚筒1进行转动；此外，在梯形龙骨21扰动下，粉矿颗粒沿着制粒滚筒1壁面进行滚动，粗细颗粒相互胶结并形成制粒球团，待达到目标时间或制粒尺寸要求后，关闭变速电机4，再次松动固定旋钮16，取下隔板2，取出制备完毕的制粒颗粒。

s5：制粒完毕后，取下制粒滚筒1，利用去离子水清洗制粒滚筒1内部并干燥。随后，重复装置准备过程，调节变速电机4和调角旋钮9，改变初始倾角与转速，实现了倾角可调、转速可调的多工况下高效制粒。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。