专利名称：液固干扰流化床分选机、其分选方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分选机及其分选方法，具体地说，涉及一种适用于细粒矿物分选的液固流化床分选机及其分选方法和应用，属于化工、矿物加工领域。
背景技术：
液固干扰流化床分选机(Teetered Bed Separator, TBS)是一种强化重力分选设备，可用于细粒矿物分选。其分选机理为入料在上升水流的作用下，形成具有一定密度的浓相流化床，基于滑移速度差异，产生分层；轻颗粒上浮，成为浮物，重颗粒下沉，成为沉物。均勻稳定的流化床分选区密度，有利于弱化粒度差异带来的不利影响，强化入料基于密度的分离过程，是分选过程中调控的关键参数。美国专利US6953123公开了一种带粗选功能的干扰流化床分选机，入料在入料井中进行粗选，浮物进入溢流，沉物运动至入料井底部，经锥形分流盘后，进入流化床内再次分选，浮物和沉物分别从浮物收集槽和沉物收集槽排出。然而，该发明存在以下问题(1)锥形分流盘对入料速度的减弱作用较小，入料的扰动极易破坏分选区密度的均勻与稳定，同时，入料中的低密度粗颗粒极易错配到沉物中， 使分选效果变差。此外，中心分散的出料方式难以保证入料在整个床层横断面上分布的均勻性，降低了床层的流化性能，且柱体与入料井的直径比越大，该问题越突出；( 入料所形成床层的分选区密度时空分布并不均勻，随时间不断升高，在轴向上逐渐降低，严重降低了床层的分选性能；C3)沉物经过流体分布器后，基于自身重力在倒锥形收集槽中沉降，沉降效率较低，降低了设备的处理量，并且，沉物在流化床中停留时间的延长，会导致密度调控滞后，降低分选机的分选精度，同时易导致沉物排料口发生堵塞。柱体直径增大时，该问题更为明显。当前，关于液固干扰流化床分选机的很多发明都存在上述问题(如美国专利US20100155309和US4807761、中国发明专利申请200810225884. 5、中国实用新型专利 200720063685.X 和 200720037745. 0)。流化床密度自动控制系统主要由传感器、控制器、执行器组成；有的发明采用两个压力传感器(如加拿大专利CA1217656和中国实用新型专利200720063685. X)，分别测量分选区上部至浮物溢流口的压力及分选区底部至浮物溢流口的压力，得到分选区的平均密度，基于该平均密度与预先设定的分选区密度值的差异，调控沉物排放及分选区的流化密度。但是，溢流区、入料湍流区、分选区、上升水流控制区界面的时空分布很难确定，不便于床层密度的调节；有的发明采用单个压力传感器(如美国专利US4301001、中国实用新型专利200720037745. 0、中国发明专利申请201010116635. X)，测量其安装位置至浮物溢流口的平均压力，由此得到该区域床层的平均密度，与双传感器测量方法相比，该值与实际分选密度差异更大，而且，随入料稳定性及入料性质的变化，所测平均密度波动很大，床层密度调控精度较差，降低了分选效果。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的一个目的是提供一种能大幅度提高床层流化性能和分选效果，结构简单、紧凑，稳定性好，操作便捷的液固干扰流化床分选机，本发明的另一个目的是提供一种利用液固干扰流化床分选机进行细粒矿物分选的方法，本发明的再一个目的是提供一种液固干扰流化床分选机的用途。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一方面，本发明提供了一种液固干扰流化床分选机，其主要包括分选机壳体、给料装置、导流器、流体分布装置、浮物收集装置、沉物收集装置和控制系统；所述分选机壳体(1)由上柱体(16)、与上柱体(16)连接的下柱体00)和设在下柱体00)底部的倒锥形沉物收集槽组成；所述给料装置位于分选机壳体(1)的内部，设在上柱体(16)的上部，其主要包括 垂直入料管( 和溢流管(8)；所述导流器(6)位于分选机壳体(1)的内部，设在给料装置下方，其主要包括至少3个上下相邻的截顶倒圆锥型多孔导流板(12)；所述流体分布装置位于分选机壳体(1)的内部，设在导流器(6)下方，其由流体分布器(17)和与其相连的给水口 03)组成；所述浮物收集装置位于分选机壳体(1)的外部，设在上柱体(16)的上部，其由底部倾斜的浮物收集槽(7)和与其相连的浮物排料口(9)组成；所述沉物收集装置设在上柱体(16)的下部，其主要包括至少5个倾斜板(19)、 倒锥形沉物收集槽和沉物排料口 05)；所述控制系统位于分选机壳体(1)的外部，其主要包括至少4个压力传感器 (22)、控制器(24)和沉物排放执行器(26) 0进一步，所述给料装置的结构为所述的垂直入料管C3)设在上柱体(16)的上部中心，通过支架O)与上柱体(16)的内壁相连接，在垂直入料管(3)的上部设有入料口 G)，垂直入料管(3)的下部均勻布设有多个半柱体出料口(5)，每个半柱体出料口(5)都分别与一个溢流管(8)连接，每个溢流管(8)分别与设在上柱体(16)内壁的半圆柱体接头 (10)连接。进一步，所述导流器(6)位于溢流管(8)的正下方，并通过三角架(11)与上柱体的内壁连接，其结构为所述每个上下相邻的多孔导流板(12)通过挂钩(13)连接，且上部的导流板的直径和孔径均大于与其相邻的下部的导流板的直径和孔径，如图2所示， 上部的导流板(14)的直径和孔径均大于与其相邻的下部的导流板(1 的直径和孔径。进一步，所述沉物收集装置的结构为所述每个倾斜板(19)均设在下柱体OO)内壁上的卡槽(18)中，所述沉物排料口 0 设于倒锥形沉物收集槽的底部。进一步，所述控制系统的结构为所述压力传感器02)轴向平均布设在上柱体 (16)的外壁，经控制器04)与沉物排放执行器06)连接，所述沉物排放执行器06)与沉物排料口 0 连接。更进一步，所述半柱体出料口(5)的个数为2个、4个或6个，优选为4个。更进一步，所述每个多孔导流板(12)与水平方向的锐角夹角为10-70°，优选为 15-65°，相邻间距为5-30cm，优选为10_25cm。更进一步，所述每个倾斜板(19)的相邻间距为3-lOcm，优选为4_6cm。更进一步，所述每个压力传感器0 的相邻间距为5-20cm，优选为10_15cm。
另一方面，本发明还提供了一种液固干扰流化床分选机的分选方法，其包括如下步骤1)将水流由给水口 03)给入流体分布器(17)，以形成均勻的上升流；2)将物料通过入料口(4)送入垂直入料管( 中，经溢流管(8)分流后，向下经过导流器(6)对物料进行二次均勻分布和梯度分级后，物料进入床层；3)滑移速度等于水流速度的物料颗粒在床层中悬浮，形成密度均勻稳定的分选区，滑移速度小于水流速度的颗粒，即低密度颗粒，向上运动，进入浮物收集槽(7)，经浮物排料口(9)排出，滑移速度大于水流速度的颗粒，即高密度颗粒，向下运动，穿过分选区， 由流体分布器(17)上的空隙进入下柱体(20)，经倾斜板(19)后进入倒锥形沉物收集槽 01)，从沉物排料口 0 排出。进一步，在步骤3)中，利用压力传感器02)测量床层密度，以确定悬浮颗粒形成的分选区，再利用控制器04)根据分选区密度测量值和设定的密度值来调控沉物排放执行器(26)，以调节分选区密度。再一方面，本发明还提供了一种液固干扰流化床分选机在矿物分选，优选为细粒矿物分选，中的应用。本发明提供的液固干扰流化床分选机的有益效果如下该分选机通过垂直入料管和溢流管给料，可提高柱体横断面给料的均勻与稳定，大幅度降低入料对分选区的流化状况造成的扰动，并且不受柱体直径的限制；采用导流器对溢流管出料进行二次均勻分布和梯级粒度分级，可降低颗粒错配，尤其是抑制低密度粗颗粒错配到沉物中，此外，增大分选区高度，减小高密度颗粒的停留时间在轴向上逐渐减小的趋势，抑制床层密度轴向逐渐降低的趋势，提高床层密度的均勻与稳定；采用多个压力传感器测量床层密度，可确定床层的分选区，从而有针对性地调控床层密度，提高分选过程调控的精确性和有效性；采用倾斜板可提高沉物的沉降效率，增大分选机的处理量，并且，缩短高密度颗粒在分选区的停留时间，避免密度调控的滞后，抑制沉物排料口的堵塞，维持床层良好的流化及分选性能；其结构简单、紧凑，操作便捷，对分选机稳流效果好，可以大幅度提高分选机的分选性能，拓宽分选机的适用范围。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中图1是本发明的结构示意图；图2是本发明导流器(6)的多孔导流板(12)的俯视图。图中1-分选机，2-支架，3-垂直入料管，4-入料口，5-半柱体出料口，6-导流器，7-浮物收集槽，8-溢流管，9-浮物排料口，10-半圆柱体接头，11-三角架，12-截顶倒圆锥型多孔导流板，13-挂钩，14-上部的导流板举例，15-下部的导流板举例，16-上柱体， 17-流体分布器，18-卡槽，19-倾斜板，20-下柱体，21-倒锥形沉物收集槽，22-压力传感器，23-给水口，24-控制器，25-沉物排料口，26-沉物排放执行器。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。实施例1 液固干扰流化床分诜机图1所示，本发明液固干扰流化床分选机主要包括分选机壳体、给料装置、导流器、流体分布装置、浮物收集装置、沉物收集装置和控制系统。分选机1的壳体由上柱体16、与上柱体16连接的下柱体20和设在下柱体20底部的倒锥形沉物收集槽21组成。给料装置位于分选机壳体1的内部，设在上柱体16的上部，其中，上柱体16上部中心设有垂直入料管3，垂直入料管3通过支架2与上柱体16的内壁相连接，在垂直入料管 3的下部平均布设有4个半柱体出料口 5，每个半柱体出料口 5都通过法兰与一个溢流管8 相连接，每个溢流管8与设在上柱体16内壁上的半圆柱体接头10相连接。溢流管8的正下方设有通过三角架11与上柱体16内壁相连接的导流器6，导流器 6包括与水平方向的锐角夹角为30°、相邻间距为15cm的截顶倒圆锥型多孔导流板12和挂钩13，上下相邻的导流板12由挂钩13连接，且上部的导流板的直径和孔径均大于与其相邻的下部的导流板的直径和孔径，如图2所示，上部的导流板14的直径和孔径均大于与其相邻的下部的导流板15的直径和孔径。流体分布装置位于分选机壳体1的内部，设在导流器6下方，其由流体分布器17 和与其相连的给水口 23组成。浮物收集装置位于分选机壳体1的外部，设在上柱体16的上部，其由底部倾斜的浮物收集槽7和与其相连的浮物排料口 9组成。沉物收集装置设在上柱体16的下部，其中，相邻间距为5cm的倾斜板19设在下柱体20的内壁上的卡槽18中，沉物排料口 25设在倒锥形沉物收集槽21的底部。控制系统位于分选机壳体1的外部，其中，上柱体16的外壁轴向平均布设有相邻间距为12cm的压力传感器22，经控制器M与沉物排放执行器沈连接，该沉物排放执行器 26与沉物排料口 25连接。实施例2 液固干扰流化床分选机的分选方法本发明的液固干扰流化床分选机分选方法如下先将水流由给水口 23给入流体分布器17，形成均勻的上升流；将物料通过入料口 4送入垂直入料管3中，经溢流管8分流后，在上柱体16的横断面上形成均勻稳定的溢流， 溢流向下经过对其进行二次均勻分布和梯级粒度分级的导流器6 ；滑移速度等于水流速度的颗粒，在床层中悬浮，形成密度均勻稳定的分选区；滑移速度小于水流速度的颗粒向上运动，进入浮物收集槽7，经浮物排料口 9排出；滑移速度大于水流速度的颗粒向下运动，穿过分选区，由流体分布器17上的空隙进入下柱体20，进入增大其沉降速度并缩短其在分选区停留时间的倾斜板19中，再进入倒锥形沉物收集槽21，经沉物排料口 25排出；轴向平均布设在上柱体16外壁上的压力传感器22测量床层密度，确定悬浮颗粒形成的分选区，控制器 24根据分选区密度测量值和设定的密度值，调控沉物排放执行器沈以调节分选区密度。
权利要求
1.一种液固干扰流化床分选机，其特征在于，所述装置主要包括分选机壳体、给料装置、导流器、流体分布装置、浮物收集装置、沉物收集装置和控制系统；所述分选机壳体(1)由上柱体(16)、与上柱体(16)连接的下柱体00)和设在下柱体 (20)底部的倒锥形沉物收集槽组成；所述给料装置位于分选机壳体(1)的内部，设在上柱体(16)的上部，其主要包括垂直入料管⑶和溢流管⑶；所述导流器(6)位于分选机壳体(1)的内部，设在给料装置下方，其主要包括至少3 个上下相邻的截顶倒圆锥型多孔导流板(12)；所述流体分布装置位于分选机壳体(1)的内部，设在导流器(6)下方，其由流体分布器 (17)和与其相连的给水口 (23)组成；所述浮物收集装置位于分选机壳体(1)的外部，设在上柱体(16)的上部，其由底部倾斜的浮物收集槽(7)和与其相连的浮物排料口(9)组成；所述沉物收集装置设在上柱体(16)的下部，其主要包括至少5个倾斜板(19)、倒锥形沉物收集槽和沉物排料口 05)；所述控制系统位于分选机壳体(1)的外部，其主要包括至少4个压力传感器(22)、控制器04)和沉物排放执行器06)。
2.根据权利要求1所述的分选机，其特征在于，所述给料装置的结构为所述的垂直入料管C3)设在上柱体(16)的上部中心，通过支架( 与上柱体(16)的内壁相连接，在垂直入料管(3)的上部设有入料口 G)，垂直入料管(3)的下部均勻布设有多个半柱体出料口 (5)，每个半柱体出料口(5)都分别与一个溢流管⑶连接，每个溢流管⑶分别与设在上柱体(16)内壁的半圆柱体接头(10)连接。
3.根据权利要求1所述的分选机，其特征在于，所述导流器(6)位于溢流管(8)的正下方，并通过三角架(11)与上柱体(16)的内壁连接，其结构为所述每个上下相邻的多孔导流板(1 通过挂钩(1 连接，且上部的导流板的直径和孔径均大于与其相邻的下部的导流板的直径和孔径。
4.根据权利要求1所述的分选机，其特征在于，所述沉物收集装置的结构为所述每个倾斜板(19)均设在下柱体OO)内壁上的卡槽(18)中，所述沉物排料口 0 设于倒锥形沉物收集槽的底部。
5.根据权利要求1所述的分选机，其特征在于，所述控制系统的结构为所述压力传感器0 轴向平均布设在上柱体(16)的外壁，经控制器04)与沉物排放执行器06)连接， 所述沉物排放执行器06)与沉物排料口 0 连接。
6.根据权利要求2所述的分选机，其特征在于，所述半柱体出料口( 的个数为2个、 4个或6个，优选为4个。
7.根据权利要求3所述的分选机，其特征在于，所述每个多孔导流板(1 与水平方向的锐角夹角为10-70°，优选为15-65°，相邻间距为5-30cm，优选为10-25cm。
8.根据权利要求4所述的分选机，其特征在于，所述每个倾斜板(19)的相邻间距为 3-10cm，优选为 4-6cm。
9.根据权利要求5所述的分选机，其特征在于，所述每个压力传感器0 的相邻间距为 5-20cm，优选为 10-15cm。
10.一种利用权利要求1-9任一项所述的分选机进行分选的方法，其特征在于，所述包括如下步骤1)将水流由给水口给入流体分布器(17)，以形成均勻的上升流；2)将物料通过入料口(4)送入垂直入料管C3)中，经溢流管(8)分流后，向下经过导流器(6)对物料进行二次均勻分布和梯度分级后，物料进入床层；3)滑移速度等于水流速度的物料颗粒在床层中悬浮，形成密度均勻稳定的分选区，滑移速度小于水流速度的颗粒，即低密度颗粒，向上运动，进入浮物收集槽(7)，经浮物排料口 (9)排出，滑移速度大于水流速度的颗粒，即高密度颗粒，向下运动，穿过分选区，由流体分布器(17)上的空隙进入下柱体(20)，经倾斜板(19)后进入倒锥形沉物收集槽(21)，从沉物排料口 0 排出。
11.根据权利要求10所述的分选方法，其特征在于，在步骤3)中，利用压力传感器 (22)测量床层密度，以确定悬浮颗粒形成的分选区，再利用控制器04)根据分选区密度测量值和设定的密度值来调控沉物排放执行器06)，以调节分选区密度。
12.一种根据权利要求1-9任一项所述的分选机在矿物分选，优选为细粒矿物分选，中的应用。
全文摘要
本发明提供了一种适用于细粒矿物分选的液固流化床分选机及其分选方法和应用。本发明的分选机主要包括分选机壳体、给料装置、导流器、流体分布装置、浮物收集装置、沉物收集装置和控制系统，其中，给料装置主要包括垂直入料管和溢流管，沉物收集装置主要包括倾斜板，以及控制系统中包括多个压力传感器。本发明的分选方法采用垂直入料管和溢流管给料；采用导流器对溢流管的出料进行二次均匀分布和梯级粒度分级；采用多个压力传感器确定流化床的分选区；在分选机的下柱体中设置倾斜板提高分选机处理量及密度调控精度。本发明结构简单、紧凑，稳定性好，操作便捷，可大幅度提高流化床密度的均匀性和稳定性，从而提高分选机的分选性能，拓宽分选机的适用范围。
文档编号B03B5/62GK102205262SQ20111012718
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者唐利刚, 朱庆山 申请人:中国科学院过程工程研究所