专利名称：超导磁选分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁选分离装置，特别是一种可用于选矿的超导磁选分离装置。
背景技术：
自从1937年弗朗兹发明选矿用的磁分离装置以来，磁分离选矿技术得到了重大 发展。特别是超导磁选分离装置投入矿山业应用30多年来，超导技术与磁分离技术不断发 展，相互渗透，相互融合和促进，使磁分离技术应用范围越来越广。磁分离选矿技术的快速 发展是基于以几种原因1、磁分离选矿工艺是一种物理分选方法，与化学方法相比，磁分离技术工艺简单， 对环境无污染，符合环保要求。2、从世界范围来看，含铁量高的富矿越来越少，大量贫矿和尾矿等待回收利用，磁 分离可发挥巨大作用。3、随着超导技术的发展，超导技术从实验室走向了应用领域并与磁分离技术结 合，超导磁分离磁体使用超导线，电阻为零，运行功率低，大大节约能源。磁性颗粒在磁场变化的空间中受到磁力的作用，磁力的大小可表示为Fm = KVHdH/dx其中K-颗粒的磁化系数V-颗粒的体积H-磁场强度dH/dx-磁场梯度在同一磁场中，不同磁性的物质受力不一样，取决于颗粒的磁化系数。磁性不同的 物质在磁场梯度一侧偏置的距离不一样，从而达到分离的目的。在过滤式磁分离装置中，磁性颗粒被捕获的基本条件是磁力Fm大于重力Fg和流体 粘性阻力Fd。然而，由上式可以看出，对于特定的磁分离装置由于其磁场强度是固定的，所 以能够通过磁选分离的颗粒的体积_即分选范围也是一定的。现有常导高梯度磁选机背景 磁场近于1T，能够分选的铁颗粒基本在50 μ m以上。我国富铁矿资源少，红铁矿和赤铁矿资源多，约占总资源60%以上。而30 μ m以下 的细颗粒矿石，利用现有的常导磁选机不能分离，一方面大量的资源得不到利用，另一方面 造成很大的环境问题。另外，我国氧化铝产业年生产能力经近3000万吨。通常铝土矿原料中含有较多的 铁，提取氧化铝以后留下的残渣被称为赤泥(由于含氧化铁而呈红色，故称赤泥)。赤泥中 含铁按重量百分比计通常约达20-30%，有时高达50%左右。由于工艺的需要，铝土矿一般 要磨的很细，一半以上的颗粒在20 μ m以下。因此利用常规的磁分离机也难以分离。而超导磁体具有更高的磁场强度，一般可以达到3-5T，理论上可分选的铁颗粒粒 径为10 μ m左右磁化系数5X 10_2 5X 10_6cm7g的小颗粒弱磁性物体。Outokumpu技术有限公司生产的工业强磁场过滤高梯度磁分离机，主要用于高岭土的提纯和增白，其采用的是螺线管超导磁体、往复罐的处理系统。由于采用往复罐式，间 断进料和出料，因此属于间歇生产方式，间歇生产的缺点是生产效率低、操作复杂。另外这 种磁分离机要采用钢毛，钢毛之间的间隙很容易堵塞，这也使得分离机的处理量变低。所 以，虽然这种超导磁分离机用于高岭土中微量铁磁性材料的除杂能够取得不错的效果，但 用于从贫体矿中选铁矿和用于赤泥中提取铁矿石时，则由于这些材料中铁含量高，所以分 离出来的铁矿石量较大，而使得钢毛堵塞更快，运行时间太短，效率太低，难以应用于铁矿 分选。而水平平面转盘或垂直转盘方式的磁分离机，则不能应用螺线管超导磁体，通常 为永磁铁或常导磁铁，磁场强度和梯度较低，因而对于弱磁性颗粒和微细颗粒矿物难以分罔。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型结构的超导磁选分离装置，这种磁分离装置兼具 有超导磁分离机的磁场强度高能够用于弱磁性颗粒和微细颗粒分离的优点，也可以进行连 续生产，具有较高的生产效率。本发明的超导磁选分离装置，包括螺线管式超导磁体，还包括主驱动轮和从动轮， 环形闭合的筛网式输送带绕在主驱动轮和从动轮上，筛网式输送带的承载面为筛网，且筛 网式输送带中有一部分穿过所述超导磁体的室温孔，还有一部分位于超导磁体外部。本发明的超导磁选分离装置，闭合的筛网式输送带一部分穿过所述的螺线管式超 导磁体的室温孔，并绕在主驱动轮和从动轮上，使筛网式输送带可以循环运转，利用超导磁 体室温孔内的强磁场实现导磁性铁矿石和非磁性材料的分离，非磁性材料不能被捕获而由 筛网漏下，而铁矿石等导磁性材料在强磁场中形成磁链、磁团，通过选择筛网孔径大小使聚 合后的磁聚团的尺寸大于筛网孔径留在输送带的筛面上，并被转移到超导磁体外。这种磁 选分离装置可实现连续生产，大大提高了分离效率，同时采用螺线管式超导磁体，所以背景 磁场强度高，分选效果好，可以处理弱磁性材料和细小矿粉，可用于铁矿石中富铁矿、贫铁 矿、尾矿以及赤泥中铁矿石的分选，分选效率高，且能够分选的矿粉颗粒度小。
图1为本发明的超导磁选分离装置的结构示意图。图2为图1的A-A剖视图。图3为筛网式输送带的结构示意图。图4为图3所示筛网式输送带的俯视图。图5为超导磁选分离装置的另一种结构示意图。图6为筛网式输送带的结构示意图。图7为一种筛网式输送带的俯视图。图8为横条的固定方式示意图。图9为超导磁选分离装置的结构示意图。图中，1、主驱动轮，2、筛网式输送带，3、进料管，4、螺线管式超导磁体，5、室温孔， 6、水管，6'、水管，7、导流板，8、底板，9、斜溜槽，9'、斜溜槽，10、从动轮，11、分选槽，21、刮板，22、铰链，23、筛网，24、链条，25、托轨，26、长销轴，27、横条、28、压板，29、进料斜溜槽。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明作进一步详细描述，以助于理解本发明的内容。如图1所示是一种超导磁选分离装置，包括螺线管式超导磁体4本发明采用螺线管式超导磁体，在其室温孔径中，磁场强度 在轴线上基本均勻，其中部分选区磁场一般在4 6T，超导材料绕成的螺线管绕组由液态 氦冷却(温度为4. 2K)，超导绕组的外围用一个高真空层、一个40K热阻挡层以及1 2组 多层绝热层包围，并用一个4K致冷机来维持液氦。这种超导磁体室温孔内具有4 6T的 分选区磁场，为分选1(^!11左右磁化系数5\10_2 5X10_6cm7g的小颗粒弱磁性物体，创 造了磁场条件。还包括主驱动轮1和从动轮10，环形闭合的筛网式输送带2绕在主驱动轮1和从 动轮10上，以在主驱动轮1驱动下转动。筛网式输送带2的承载面为筛网，且筛网式输送 带2中有一部分(图1中输送带上部水平部分的中部)穿过超导磁体4的室温孔5，其它部 分位于超导磁体外部。如果筛网式输送带2上下两部分均从超导磁体4的室温孔中穿过， 则需要室温孔直径较大，且被分选后的非磁性矿粉的排出比较困难。在超导磁体室温孔5内位于筛网式输送带2下方设置有将分选后的非磁性矿粉导 出用的导流板7，导流板出料口延伸到超导磁体4外部。为便于使分选出的矿粉从超导磁体 室温孔5内顺畅地流出，如图1和图2所示导流板7在超导磁体室温孔5内沿磁体轴线方 向倾斜设置，且按输送带2前进方向位于超导磁体室温孔入口一端较低，在其较高的一端 设置有冲水水管6'以便于将非磁性矿粉冲出。在超磁导磁体外还有一个斜溜槽9以将矿 粉从筛网式输送带2侧面输出。由于在超导磁体室温孔两端，相对于其中部磁通密度较小，磁场强度低，有时达不 到矿粉分离的磁场强度要求，目标铁矿粉颗粒无法磁聚成团或链，会直接落到筛网下方，影 响分选效率和效果，因此如图1所示，还有向筛网式输送带送料的进料管3，或如图9所示的 进料斜溜槽29。进料管3或进料斜溜槽29出料口伸入室温孔内，使出口位于超导磁体室温 孔5内磁场强度达到分选要求的位置，通常达到磁场强度为4T的位置，以避免矿粉中的磁 性铁矿颗粒未被捕获而直接漏下，提高分选率。同样的道理，在超导磁体室温孔5内靠近筛网式输送带出口一端磁场强度减弱， 有可能被捕获的矿粉会从筛网漏下，所以在超导磁体室温孔5内，靠近筛网式输送带出口 一端磁场强度减弱至无法形成磁聚团的位置，位于输送带下方设置有底板8且延伸到超导 磁体4之外，虽然筛网与该底板8之间有一定间隙，但由于刮板21的作用可以将矿粉刮出， 由斜溜槽9'接住并从一侧导出。或者是如图9所示，底板8倾斜设置，底板较低的出口一 端低延伸到超导磁体之外，这样铁磁性粉料会在重力作用下自动排出超导磁体室温孔，与 图1中利用刮板刮的水平底板方式相比无需借助其他外力，而且结构更加简便，磨损也小。为提高分离效果、效率和减少筛网堵塞，如图1和图2所示，在超导磁体室温孔5 内，位于筛网式输送带上方位置，设置有向筛网式输送带喷水的喷淋水管6，喷淋水管6朝 向输送带2的方向设置有喷水孔。喷淋水管6可以如图2所示采用圆管，也可以如图5所 示为异形管，以获得较大的覆盖面。喷水孔能够将非磁性矿粉颗粒快速冲到筛网以下，且利于由导流板排出室温孔。 筛网23可以采用导磁性材料，例如铁网，在螺线管式超导磁体4的分选区筛网会 被磁化，产生的磁场梯度有利于捕获矿粉中的导磁性铁矿粉颗粒，而在离开磁选区后由于 磁场消失其磁性减弱(由于有剩磁)或消失，被分离出来的矿粉可以在重力或水、风冲洗力 作用下脱落。然而对于导磁性材料，如果反复磁化后剩磁的磁场强度较高，则还需要消磁处 理或施加反向磁场，以使捕获的铁磁性材料脱落，或必须借助水的冲洗力作用，使装置较为 复杂。另外由于铁磁性矿粉颗粒直接被吸附在筛网上，也容易使网眼堵塞，因此，筛网23可 以采用非磁性材料筛网，避免了上述不便。 在位于所述超导磁体室温孔内，位于筛网式输送带两侧边下方设置有托轨将筛网 式输送带向上托住。托轨25可以如图5所示为两根方形或圆形杆件或管件，也可以如图2 所示在位于超导磁体室温孔5内，采用分选槽11方式将筛网式输送带托住，分选槽底部在 磁体室温孔轴线方向上镂空。分选槽11将筛网式输送带从下托住，并且使输送带和矿粉只 能沿分选槽向前移动，并保证其顺畅滑动，分选槽11底部镂空部分以使矿粉漏下。筛网式输送带的承载面为筛网，由于筛网式输送带2要承载密度较大的矿粉的重 量，且要有足够的抗拉力以被主驱动轮驱动从而实现运转，因此输送带需要有足够的抗拉 强度。然而由于分离的矿粉颗粒只有十至几十微米，因此如此细密的网眼决定了筛网本身 的强度有限。本实施例采用的输送带结构如图2 图4所示，筛网式输送带由多块与其行 进方向垂直的刮板21通过铰链22铰接而成链式结构，筛网23固定在相邻两块刮板21之 间，一节一节的围绕成一圈。铰链可以如图2、图4所示位于刮板中部，也可以在刮板21两 边均设置，以使其受力平衡和移动过程中平衡。利用铰链和刮板，可以减少在经过主驱动 轮1和从动轮10时输送带弯曲对筛网产生应力造成破坏，筛网尽量靠近铰链所处的受力位 置，这样筛网在弯曲时不易受拉伸变形。这种结构的筛网式输送带是由铰链部分承受拉力， 而筛网23主要承载矿粉。如图2和图3所示，刮板21向内(即闭合的输送带所围成的内部空间方向)凸出 于铰链22，该凸出部分形成一个个的齿与图1中的主驱动轮1和从动轮10的齿啮合，主驱 动轮1和从动轮10的齿距与刮板节距相同或为其整数倍，这样可使筛网式输送带2与主驱 动轮1和从动轮10以线速度相同的方式运转。筛网式输送带也可以如图5至图8所示，主要由两根链条24和筛网23组成，为便 于筛网的固定和使筛网能够承受物料重力产生的拉力，筛网式输送带包括两条链条，两条 链条的相对应的链节之间如图7所示横向连接有平行的横条27，相邻横条27之间有间隙， 筛网铺设固定在横条表面，利用横条固定和承托筛网。横条可以如图6所示，采用相对的链 条24链节之间铰接用的贯通两条链条的长销轴26，长销轴26可以为圆轴，或方轴以便于 筛网23的固定。也可以如图7和图8所示横条27为条形板，两端分别铆接或焊接在两条 链条相对的链节上，筛网23可以用压板28压住并用螺栓固定。横条27不但起到固定筛网 和支撑筛网作用，而且能够保证两根链条等间距和平稳运行。这种结构也可以不采用刮板。 主驱动轮和从动轮则采用链轮。在超导磁体室温孔5内，含有铁磁性材料的矿粉被输送到筛网式输送带上，在强 磁场(磁场强通度常大于4T)的作用下，铁磁性颗粒被磁化从而相互吸引形成磁链或磁 团，选择合适网眼大小的筛网，使这种磁链或磁团的尺寸大于筛网网眼从而被筛网托住，而非磁性的颗粒其尺寸小于筛网的网眼，而非磁性颗粒则在其重力和水的冲力作用下经过通 过网眼隙掉落到筛网下方，并被输送出超导磁体常温孔，而筛网上的铁磁性颗粒随筛网式 输送带继续向前移动，在超导磁体外部，铁磁性颗粒被回收，实现了铁磁性材料的连续分 离生产。由于采用超导磁体，通过设计磁场强度能够实现分离接近10 μ m左右磁化系数 5 X Kr2 5X l(T6cm7g的小颗粒弱磁性物体。
权利要求
一种超导磁选分离装置，包括螺线管式超导磁体，其特征在于还包括主驱动轮和从动轮，环形闭合的筛网式输送带绕在主驱动轮和从动轮上，筛网式输送带的承载面为筛网，且筛网式输送带中有一部分穿过所述超导磁体的室温孔，还有一部分位于超导磁体外部。
2.如权利要求1所述的超导磁选分离装置，其特征在于在超导磁体室温孔内，位于所 述筛网式输送带下方设置有将分选后的矿粉导出于超导磁体用的倾斜的导流板，所述的导 流板在超导磁体室温孔内沿磁体轴线方向倾斜设置，且按所述筛网式输送带前进方向位于 超导磁体室温孔入口的一端较低。
3.如权利要求2所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述的导流板较高的一端设 置有冲水水管。
4.如权利要求1至3中之一所述的超导磁选分离装置，其特征在于还有向筛网式输 送带送料的进料器，进料器为进料管或进料斜溜槽，进料管或进料斜溜槽插入所述超导磁 体室温孔内磁场强度达到分选要求的位置。
5.如权利要求1至3中之一所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述超导磁体 室温孔内，位于筛网式输送带上方位置设置有向筛网式输送带喷水的喷淋水管，喷淋水管 朝向筛网式输送带的方向设置有喷水孔。
6.如权利要求4所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述超导磁体室温孔内，位 于筛网式输送带上方位置设置有向筛网式输送带喷水的喷淋水管，喷淋水管朝向筛网式输 送带的方向设置有喷水孔。
7.如权利要求1至3中之一所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述的超导磁 体室温孔内靠近筛网式输送带出口一端，磁场强度减弱至无法形成磁聚团的位置，位于筛 网式输送带下方设置有倾斜的底板，底板较低的出口一端延伸到超导磁体之外。
8.如权利要求4所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述的超导磁体室温孔内 靠近筛网式输送带出口一端，磁场强度减弱至无法形成磁聚团的位置，位于筛网式输送带 下方设置有倾斜的底板，底板较低的出口 一端延伸到超导磁体之外。
9.如权利要求5所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述的超导磁体室温孔内 靠近筛网式输送带出口一端，磁场强度减弱至无法形成磁聚团的位置，位于筛网式输送带 下方设置有倾斜的底板，底板较低的出口 一端延伸到超导磁体之外。
10.如权利要求6所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述的超导磁体室温孔内 靠近筛网式输送带出口一端，磁场强度减弱至无法形成磁聚团的位置，位于筛网式输送带 下方设置有倾斜的底板，底板较低的出口 一端延伸到超导磁体之外。
11.如权利要求1至3中之一所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述筛网为非磁 性材料织成的网。
12.如权利要求1至3中之一所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述超导磁体 室温孔内，位于筛网式输送带下方设置有托轨将筛网式输送带向上托住。
13.如权利要求4所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述超导磁体室温孔内， 位于筛网式输送带下方设置有托轨将筛网式输送带向上托住。
14.如权利要求5所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述超导磁体室温孔内， 位于筛网式输送带下方设置有托轨将筛网式输送带向上托住。
15.如权利要求6所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述超导磁体室温孔内，位于筛网式输送带下方设置有托轨将筛网式输送带向上托住。
16.如权利要求7所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述超导磁体室温孔内， 位于筛网式输送带下方设置有托轨将筛网式输送带向上托住。
17.如权利要求1至3中之一所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述的筛网式输 送带由多块与其行进方向垂直的刮板通过铰链铰接而成，所述的筛网固定在相邻的两块刮 板之间，且筛网位于铰链所处的受力位置。
18.如权利要求17所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述的刮板向其闭合的空 间内凸出于铰链，该凸出部分与主驱动轮和从动轮的齿啮合，主驱动轮和从动轮的齿距与 刮板节距相同或为刮板的整数倍。
19.如权利要求1至3中之一所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述的筛网式输 送带包括两条链条，两条链条的相对应的链节之间横向连接有平行的横条，相邻横条之间 有间隙，所述筛网铺设固定在所述横条表面。
20.如权利要求19所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述的横条为相对的链条 链节之间铰接用的贯通两条链条的长销轴。
21.如权利要求19所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述的横条两端分别铆接 或焊接在两条链条相对的链节上。
22.如权利要求1至3中之一所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述环形闭合的 筛网式输送带与螺线管式超导磁体相互环套，且筛网上部水平段穿过螺线管式超导磁体的 室温孔。
全文摘要
本发明涉及一种超导磁选分离装置，包括螺线管式超导磁体，还包括主驱动轮和从动轮，环形闭合的筛网式输送带绕在主驱动轮和从动轮上，筛网式输送带的承载面为筛网，且筛网式输送带中有一部分穿过所述超导磁体的室温孔，还有一部分位于超导磁体外部。这种超导磁选分离装置，可实现连续生产，大大提高了分离效率，同时采用螺线管式超导磁体，所以背景磁场强度高，分选效果好，可以处理弱磁性材料和细小矿粉，可用于铁矿石中富铁矿、贫铁矿、尾矿以及赤泥中铁矿石的提取分选，分选效率高，且能够分选的矿粉颗粒度小。
文档编号B03C1/22GK101920223SQ20101019456
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者易钢, 栾兆坤, 王军, 陈文华, 马仲英 申请人:江苏旌凯中科超导高技术有限公司