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 y 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 iim以下 的细颗粒矿石，利用现有的常导磁选机不能分离，其后果是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20i!m以下。因此利用常规的磁分离机也难以分离，造成赤 泥中的铁矿资源因不能得到合理利用而浪费。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 y m左右磁化系数5X 10_2 5X 10_6cm7g的小颗粒弱磁性物体。
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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、在其室温孔内采用往复罐的处理系统，往复 罐内装有钢毛。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，所以这种分离机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，虽然可以实现连续生产，采用转盘 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离。
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，因而生产效率高。本发明的超导磁选分离装置，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，环形闭合的分选链绕在主驱动轮和从动轮上，分选链 由一节节相互铰接的链节构成，分选链上排列有多个导磁性材料构成的导磁棒，导磁棒之 间留有间隙，且分选链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，闭合的分选链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，使分选链可以循环运转，利用超导磁体室温孔内的 强磁场使导磁棒被磁化，在周围形成高梯度磁场，从而对流经分选链的矿物颗粒中导磁性 颗粒产生磁吸力Fm，使其被吸附在导磁棒上，非磁性材料则进一步向下漏下，实现含铁矿物 的分离。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
图1为本发明的超导磁选分离装置的一种结构示意图
图2为图1的A-A剖视图。
图3为分选链的一个链节的结构示意图。
图4为图3所示分选链的俯视图。
图5为导磁棒的排列方式示意图。
图6为分选链的另一种方式示意图。
图7为图6的B-B剖视图。
图8为分选链的另一种方式示意图。
图9为本发明的超导磁选分离装置的另一种结构示意图。图中，1、主驱动轮，2、分选链，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、节板，22、 铰链，23、导磁棒，24、进料斜溜槽，25、链条，26、横条。
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，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10 y m左右磁化系数5X 10_2 5X 10_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，环形闭合的分选链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。分选链2中有一部分(图1中分选链上部水平部分的中 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。如果分选链上下两部分均从 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。由于在超导磁体室温孔两端，相对于其内部磁通密度较小，磁场强度低，有时达不 到矿粉分离的磁场强度要求，目标铁矿粉无法被导磁棒吸附而直接落到分选链下方，影响 分选效率和效果，因此如图1所示，还有向分选链送料的进料管3，或如图9所示的进料斜溜 槽24。进料管3出料口向室温孔内弯曲，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，或者是如图9所示采用一个进料斜溜槽24，进料管或进料斜溜槽插入超导 磁体室温孔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。虽然利用水力可以将磁体室温孔内处理后的非磁性颗粒冲出，但为了提高出料效 果和避免在室温孔内存料，如图1所示在磁体室温孔5内位于分选链2下方设置有将分选 后的矿粉导出用的导流板7，导流板出料口延伸到超导磁体2外部。为便于分选出的矿粉从 超导磁体室温孔5内顺畅地流出，如图1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，且按分选链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 矿粉从分选链2侧面输出。在超导磁体室温孔5内位于分选链出口一端磁场强度减弱的位置，有可能被捕获 的矿粉会从导磁棒上脱落从而漏到分选链下，所以位于分选链下方设置有底板8且延伸到 超导磁体4之外，由于节板21的作用可以将矿粉刮出，由斜溜槽9'接住并从一侧导出。更 简便的方式是如图9所示，在超导磁体室温孔内靠近分选链出口一端磁场强度减弱至所述 导磁棒不能吸附分选出来的铁磁性材料的位置，通常在磁场强度为4T的位置，位于分选链 下方设置有倾斜的底板8，底板8较低的出口一端低延伸到超导磁体之外，这样脱落的被分离出来的铁磁性材料会沿倾斜的底板8滑出超导磁体，而非磁性材料和铁磁性材料是由超 导磁体室温孔两端分别排出。为使未被导磁棒吸附的非导磁性颗粒顺利、快速通过导磁棒束，以提高分离效果 和效率，如图1和图2所示，在超导磁体室温孔5内，位于分选链上方位置，设置有向分选链 喷水的喷淋水管6，喷淋水管6朝向分选链2的方向设置有喷水孔，以将非导磁性颗粒冲到 分选链下方和将其冲出超导磁体。分选链在物料作用下产生较大张力，在位于超导磁体室温孔内位于分选链两侧边 下方设置有托轨分选链向上托住。托轨可以为杆件，也可以如图2所示在位于超导磁体室 温孔5内，可以在分选链设置有分选槽11将所述的分选链托住，分选槽底部在磁体室温孔 轴线方向上镂空。利用分选槽承托分选链并保证其顺畅滑动，分选槽底部的镂空部分保证 分选后的非导磁性矿粉漏下与分选出来的导磁性矿粉分离。如图3所示是一种分选链结构，分选链由一节节相互铰接的链节构成，每一链节 上有多个与分选链中心线平行的导磁性材料构成的导磁棒23，导磁棒之间留有间隙以吸附 铁磁性材料，和使非磁性材料通过。如图2 图4所示，分选链由多块与其行进方向垂直的节板21通过铰链22铰接 而成链式结构，导磁棒23 —端焊接在节板21上另一端为自由端。导磁棒23、23'位于相 邻两块节板的两侧，相向设置。且相向的每列磁棒在横向上是错开的，以便于在经过主驱动 轮1和被动轮10时随分选链弯曲，相邻两块节板上相向的导磁棒可以相互翘起错动，不但 使其绕过主驱动轮1和被动轮10的半圆形曲面，而且由于导磁棒的相互错动，导磁棒23、 23'之间间隙的会发生变化，使导磁棒间分离出来的导磁性矿粉脱落，避免卡塞住导磁棒 间的间隙。相邻两块节板上相向的导磁棒23、23'可以如图5所示各排及各列均平行设置， 也可以如图2所示各行错位排列，错位排列的优点在于导磁棒23、23'之间的间隙在竖向 上是弯曲的，物料从下向下通过时流动方向不断变化扰动，有利于矿粉中导磁性颗粒被吸 附在导磁棒上。如图2和图3所示，节板21向内(即闭合的分选链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 动轮和从动轮的齿距与分选链节距相同或为分选链节距的整数倍，这样可使分选链2与主 驱动轮1和从动轮10以线速度相同的方式运转。导磁棒可以为圆棒、方棒等形状，还可以如图8所示，导磁棒23为尖锥状，相邻节 板上的导磁棒以尖端相对排列，这样能够在导磁棒的尖锥之间获得更高的磁场梯度，高梯 度有利于捕获和分离更细微的铁磁性颗粒。铰链可以如图2-4所示位于分选链中部，但其稳定性差，所以也可以为两组分别 位于分选链两侧。分选链由可以由链条制成，则主驱动轮1和从动轮10可以采用链轮。这种分选链 的结构如图6和图7所示，所述的分选链包括两条链条25，两条链条25的链节之间横向连 接有平行的横条26，相邻横条之间有间隙，横条26上向链条外的方向与横条垂直安装有多 根平行的导磁棒23，这种方式与导磁棒是与分选链垂直的方向设置。当然横条26也可以采 用如图8所示焊接节板21或直接将节板两端固定在链节上，在节板上如图8或图3所示焊
7接水平的导磁棒。 利用电机通过主驱动轮驱动分选链循环运转，分选链经过超导磁体4的常温孔内 的分选区，含铁的粉料经过进料管或进料斜溜槽从分选链上方进料，在分选区被磁化的导 磁棒吸附粉料中细小的铁磁性颗粒，而非磁性颗粒则在其重力和水的冲力作用下经过导磁 棒之间的间隙掉落到分选链下方并被输送出超导磁体常温孔，而被吸附在导磁棒上的铁磁 性颗粒随分选链继续向前移动，到磁场减弱或磁场消失的区域，导磁棒磁性消失或减弱，在 铁磁性颗粒重力或水、风的吹力作用下脱落并被收集，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 y m左右磁化系数5 X 10_2 5X 10_6cm7g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，环形闭合的分选链绕在主驱动轮和从动轮上，分选链由一节节相互铰接的链节构成，分选链上排列有多个导磁性材料构成的导磁棒，导磁棒之间留有间隙，且分选链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，其特征在于还有向分选链送料的进料管 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。
3.如权利要求1或2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 内位于分选链下方，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，较低的导 流板出料口延伸到所述超导磁体外部。
4.如权利要求3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 靠近分选链出口一端磁场强度减弱至所述导磁棒不能吸附分选出来的铁磁性材料的位置， 位于分选链下方设置有倾斜的底板，底板较低的出口一端低延伸到超导磁体之外。
5.如权利要求3所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述导流板较高的一端设 置有冲水水管。
6.如权利要求4所述的超导磁选分离装置，其特征在于在所述导流板较高的一端设 置有冲水水管。
7.如权利要求1或2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 孔内位于分选链出口一端磁场强度减弱至所述导磁棒不能吸附分选出来的铁磁性材料的 位置，位于分选链下方设置有倾斜的底板，底板较低的出口一端低延伸到超导磁体之外。
8.如权利要求1或2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，位于分选链上方位置设置有向分选链喷水的喷淋水管，喷淋水管朝向分选链的方向设 置有喷水孔。
9.如权利要求3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 于分选链上方位置设置有向分选链喷水的喷淋水管，喷淋水管朝向分选链的方向设置有喷 水孔。
10.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， 位于分选链上方位置设置有向分选链喷水的喷淋水管，喷淋水管朝向分选链的方向设置有 喷水孔。
11.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， 位于分选链上方位置设置有向分选链喷水的喷淋水管，喷淋水管朝向分选链的方向设置有 喷水孔。
12.如权利要求1或2所述的超导磁选分离装置，其特征在于在位于所述超导磁体室 温孔内位于分选链两侧边的下方设置有托轨分选链向上托住。
13.如权利要求3所述的超导磁选分离装置，其特征在于在位于所述超导磁体室温孔 内位于分选链两侧边下方设置有托轨分选链向上托住。
14.如权利要求4所述的超导磁选分离装置，其特征在于在位于所述超导磁体室温孔 内位于分选链两侧边下方设置有托轨分选链向上托住。
15.如权利要求5所述的超导磁选分离装置，其特征在于在位于所述超导磁体室温孔内位于分选链两侧边下方设置有托轨分选链向上托住。
16.如权利要求6所述的超导磁选分离装置，其特征在于在位于所述超导磁体室温孔 内位于分选链两侧边下方设置有托轨分选链向上托住。
17.如权利要求8所述的超导磁选分离装置，其特征在于在位于所述超导磁体室温孔 内位于分选链两侧边下方设置有托轨分选链向上托住。
18.如权利要求1或2所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述的分选链由多块与 其行进方向垂直的节板通过铰链铰接而成，或者采用链条在链条的链节上竖向安装节板， 铰链或链条位于节板中部或两侧，所述的导磁棒一端固定在节板上，导磁棒另一端为自由 端。
19.如权利要求18所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述导磁棒位于相邻两块 节板的两侧，相邻节板上的导磁棒相向交错设置，且不同节板上相向的每列导磁棒在横向 上是错开的。
20.如权利要求18所述的超导磁选分离装置，其特征在于相邻两块节板上相向的导 磁棒各行错位排列。
21.如权利要求18所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述导磁棒为尖锥状，相邻 节板上的导磁棒以尖端相对排列。
22.如权利要求18所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述的节板向其闭合的空 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 分选链节距相同或为分选链节距的整数倍。
23.如权利要求1或2所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述的分选链包括两条 链条，两条链条的链节之间横向连接有平行的横条，相邻横条之间有间隙，横条上向链条外 的方向与横条垂直安装有多根平行的导磁棒。
24.如权利要求1或2所述的超导磁选分离装置，其特征在于所述环形闭合的分选链 与螺线管式超导磁体相互环套，且分选链上方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，环形闭合的分选链绕在主驱动轮和从动轮上，分选链由一节节相互铰接的链节构成，分选链上排列有多个导磁性材料构成的导磁棒，导磁棒之间留有间隙，且分选链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，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B03C1/16GK101850300SQ201010197709
公开日2010年10月6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