本发明属于磁性矿物分选技术领域，具体涉及一种磁性矿物的梯度磁重离心筛选溜槽、设备及方法。
背景技术
矿浆沿常规重选设备螺旋溜槽槽面流动过程中，在离心力及重力的作用下，重矿物沿槽面内侧运动，轻矿物沿槽面外侧运动，但是对于磁性矿物分选而言，粗颗粒低品位的连生体矿物在沿槽面下滑过程中，由于粒级较粗，其所受到的重力影响大于离心力的作用，从而更易于沿槽面内侧运动，最终与磁性矿物混合进入精矿产品从而降低精矿品位指标；而对于细粒级的磁性矿物，由于其粒级较细，从而更易于沿槽面外侧运动，并最终与槽面外侧的细粒级矿泥混合进入尾矿产品从而导致磁性矿物流失，降低精矿产品磁性矿物的回收率。
图1为常规螺旋溜槽设备的结构示意图，图2为常规螺旋溜槽的槽面示意图。常规螺旋溜槽重选过程中，“重矿物”在重力作用下逐渐沿槽面内侧加速沉降，“轻矿物”在与水流间的粘滞阻力作用下，随水流向溜槽下部沉降运动过程中，在水流受到离心力作用下，随水流逐步向槽面的外侧运动，最终在槽面上形成了矿物带，即靠近溜槽槽面内侧的重矿物带，靠近槽面外侧的轻矿物带，以及中间的中间矿物带，如图3所示。
而对于磁铁矿的分选而言，粗颗粒的非磁性矿物，由于其与流体间的粘滞阻力作用远远小于重力作用，因此粗颗粒的非磁性物运动逐渐趋向于沿溜槽槽面内侧，并最终夹杂在磁性产物中进入精矿产品，从而降低了精矿的质量；而细颗粒的磁性矿物，由于其受到的流体粘滞阻力作用大于自身重力的影响，随水流一起趋向于溜槽槽面外侧运动，并最终与非磁性矿泥相互混杂，进入尾矿产品，从而引起磁性矿物的流失；精矿产品中也会混杂一部分粗颗粒的连生体矿物，中间矿物带也会混杂一部分非磁性物，整个磁性矿物溜槽重选矿物的分选示意图，如图4所示。
基于以上在磁性矿物筛选过程中，出现的细粒级磁性矿物混入非磁性矿泥中，粗粒级非磁性物混入精矿中的问题，本申请进行针对性的磁系设计和设备结构的进一步创新，提高磁性矿物的分选效率和质量。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种磁系布局合理，并针对结构的进一步设计，实现了磁性矿物的高效分选，提高磁性矿物的筛分质量的磁性矿物的梯度磁重离心筛选溜槽、设备及方法。
为达到上述目的，所采取的技术方案是：
一种磁性矿物的梯度磁重离心筛选溜槽，包括：筛选磁系，其包括沿圆柱表面呈同极性排布的多组磁性单元；和螺旋溜槽，其同轴设于所述筛选磁系的外侧，且在所述螺旋溜槽的径向方向上，所述筛选磁系作用于螺旋溜槽的磁场强度由内到外发散减弱，形成径向磁场梯度；取所述螺旋溜槽槽面与同轴的圆柱面α的交线为空间螺旋线β，在所述空间螺旋线β中，至少一个导程h上各点的磁场强度相同。
还包括平行筛选槽；所述平行筛选槽对应设置在所述螺旋溜槽下部，且所述平行筛选槽的槽面宽度小于所述螺旋溜槽的槽面宽度；与所述平行筛选槽对应的所述螺旋溜槽槽面上开设有筛孔。
在所述螺旋溜槽径向方向上，所述螺旋溜槽的槽面外端高于槽面内端。
所述筛选磁系的磁力线与所述螺旋溜槽的槽面夹角为0~30°。
所述筛选磁系还包括圆柱基体；所述磁性单元均布设置有在所述圆柱基体上；或所述磁性单元呈螺旋布设在所述圆柱基体上，并与螺旋溜槽相对应。
所述磁性单元为永磁铁、或电磁铁。
一种磁性矿物的梯度磁重离心筛选设备，包括：机架；如上述磁性矿物的梯度磁重离心筛选溜槽，其设置于所述机架上；给矿槽，所述给矿槽设置于所述机架顶部，并与所述螺旋溜槽的顶端对应；和设置于所述机架下部的多个排矿斗，各所述排矿斗分别对应于螺旋溜槽的槽面相应位置。
在所述机架上部设置有螺旋导流槽，所述螺旋溜槽包括初选段和精选段；位于精选段的所述螺旋溜槽下部设置有平行筛选槽；所述平行筛选槽的槽面宽度小于所述螺旋溜槽的槽面宽度，且与所述平行筛选槽对应的所述螺旋溜槽槽面上开设有筛孔。
一种磁性矿物的梯度磁重离心筛选方法，为利用上述磁性矿物的梯度磁重离心筛选设备，进行的磁性矿物的筛选方法，具体包括以下步骤：
a、根据筛选磁性矿物的品类，分区段调整筛选磁系的磁场强度、或整体调整筛选磁系的磁场强度；
b、将矿浆通过给矿槽给入，磁性矿物在筛选磁系的作用下，逐步形成磁链体，并在径向磁场梯度的作用下，向螺旋溜槽内侧运动；细粒级非磁性矿物在离心作用下，向螺旋溜槽外侧运动，实现分层；
c、通过排矿斗进行不同品级的矿物的分选收集。
在步骤b中，通过在螺旋溜槽的下半段设置平行筛选槽和筛孔，使得粗粒径非磁性矿物和弱磁性的贫连生体矿物透过筛孔，实现磁性矿物的精选。
采用上述技术方案，所取得的有益效果是：
本发明整体结构设计合理，其通过筛选磁系的设置，结合螺旋溜槽的结构的改进，使得磁性矿物的筛分效率更高，且磁性矿物的筛选质量得到了有效的保障，其不仅避免了磁性矿物中夹杂粗粒径的非磁性矿物、也避免了细粒级磁性矿物的流失，从而提高了筛选的质量和产量。
本申请的筛选磁系的设计，其能够在螺旋溜槽上形成径向磁场梯度，保障了磁性矿物的快速团聚形成锥形磁链体，并向内运动，使得螺旋溜槽上的矿物带划分更为明确高效，此外，本申请的筛选磁系，其磁场强度可以实现区域性调整，也可以实现整体磁场强度的一致性调整，能够实现筛选工艺的进一步探索。
本申请的螺旋溜槽的结构设计，其通过设置平行筛选槽，使得原有无法解决的粗粒径非磁性矿物的筛选、以及弱磁性的连生体矿物的筛选，得以解决，其与筛选磁系的协同作用，从而保障了矿物筛选质量、效率和产量的多重提升。
附图说明
图1为常规螺旋溜槽设备的结构示意图。
图2为常规螺旋溜槽的槽面示意图。
图3为常规螺旋溜槽矿物分选流动状态示意图。
图4为常规螺旋溜槽分选矿物分布示意图。
图5为本发明的筛选磁系的磁场分布示意图。
图6为本发明磁性矿物在磁场作用下的运动状态示意图。
图7为本发明的筛选磁系中磁系单元呈螺旋分布的结构示意图。
图8为与筛选磁系同轴的空间螺旋线β的结构示意图。
图9为本发明中磁场作用下分选矿物在螺旋溜槽内的分布示意图。
图10为螺旋溜槽与平行筛选槽的结构示意图。
图11为分选矿物在图10的槽体中的分布结构示意图。
图12为本发明磁性矿物的梯度磁重离心筛选设备的结构示意图。
图中序号：100为机架、200为螺旋溜槽、201为螺旋导流槽、202为初选段、203为精选段、300为给矿槽、400为排矿斗、500为筛选磁系、501为圆柱基体、502为磁性单元、503为平行筛选槽、504为筛孔、601为重矿物带、602为中间矿物带、603为轻矿物带、604为磁铁矿物、605为脉石矿物、606为连生体矿物。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
参见图5-图12，本发明一种磁性矿物的梯度磁重离心筛选溜槽，包括筛选磁系500和螺旋溜槽200，其筛选磁系500包括沿圆柱表面呈同极性排布的多组磁性单元502，其磁性单元502为电磁铁或永磁铁均可；其螺旋溜槽200同轴设于筛选磁系的外侧，且在螺旋溜槽200的径向方向上，筛选磁系500作用于螺旋溜槽200的磁场强度由内到外发散减弱，形成径向磁场梯度；取螺旋溜槽槽面与同轴的圆柱面α的交线为空间螺旋线β，在空间螺旋线β中，至少一个导程h上各点的磁场强度相同。
本实施例中针对筛选磁系的进行了以下几种筛选磁系布置形式的说明，其筛选磁系的第一种形式是：永磁铁沿一圆柱基体呈同极性均匀排布，使得以该圆柱基体的轴线为中心，空间内任意与该圆柱基体同轴线的圆柱面上任意一点的磁场强度相同，而沿圆柱基体径向方向上磁场逐渐向外侧发散衰减，即空间内同一圆柱面上磁场强度相同，磁场梯度为零，而不同圆柱表面上的磁场强度随着圆柱面径向直径的减小逐步增强，形成径向磁场梯度。
其第二种形式是：由于筛选磁系的有效作用空间是以螺旋溜槽承载的矿物为基准的，故也可以仅在螺旋溜槽对应的区域内形成筛选磁系的相应磁场即可，即永磁铁可以均匀布设在圆柱基体表面，也可以将圆柱基体上的永磁铁沿螺旋排布，并且该螺旋溜槽对应。
其第三种形式是：对于螺旋溜槽的槽面在径向方向上并不一定为水平设置，导致第一种形式中的“同一圆柱面上磁场强度相同”存在一定的不适应性，故其筛选磁系的磁场方向以与槽面平行为最优选择；当磁场方向与槽面之间的夹角呈30°以内，也能够相对于现有技术来说提高分选效率和效果；也就是说，取螺旋溜槽槽面与同轴的圆柱面α的交线为空间螺旋线β，其筛选磁系作用于螺旋溜槽中的磁场，在空间螺旋线β中的任一点的磁场强度相同即可，或者对空间螺旋线β进行分段设置，其至少一个导程h上各点的磁场强度相同，通过不同区段的极性相同、但是磁场强度不同的磁系的布置，实现筛选工艺的调整和优化。
随着筛选磁系的结构设计，磁场在平行于溜槽槽面的方向上，磁力线由溜槽内侧向外侧逐渐发散，即在平行于槽面方向上磁场呈一定梯度衰减，靠近溜槽槽面内侧磁场强，靠近溜槽外侧磁场强度弱，如附图5和图6所示。因此，在梯度磁场的作用下，磁性矿物（包括连生体矿物）受到磁力的作用，逐渐向溜槽槽面内侧运动；其能够实现细粒级磁性矿物团聚并形成锥形磁链体，并向槽面内侧移动，从而避免了细粒级磁性矿物混入泥浆中流失。
然而，如图9所示，l为溜槽槽面宽度，l2为磁性矿物分布带宽度l1为重矿物分布宽度，在磁性物分布带宽范围内，仍有部分非磁性物夹杂，在重矿物带范围内，分布有大量的连生体矿物，这将直接降低磁性物精矿的质量。
故通过设置平行筛选槽503，其平行筛选槽503对应设置在螺旋溜槽200下部，且平行筛选槽503的槽面宽度小于螺旋溜槽的槽面宽度；与平行筛选槽对应的螺旋溜槽槽面上开设有筛孔504，其平行筛选槽两侧比与螺旋溜槽槽底连接，形成密封筛选空间。
在筛选过程中，磁性矿物在螺旋溜槽筛面上形成磁团聚体，其尺寸远远大于筛孔的尺寸，从而沿着筛面不断翻滚下滑，而非磁性物无法形成磁团聚体，在沿筛网下滑过程中不断透筛，从而使得磁性产品中的非磁性物夹杂大大下降，从而提高了磁性产品的质量。
为了避免磁性矿物受到离心力的影响向螺旋溜槽外侧移动，造成矿物带划分不明确，将螺旋溜槽的槽面呈倾斜设置，即在螺旋溜槽径向方向上，螺旋溜槽的槽面外端高于槽面内端。此时，与螺旋溜槽对应的筛选磁系的磁力线与螺旋溜槽的槽面夹角为0~30°。
本申请还公开了一种磁性矿物的梯度磁重离心筛选设备，包括机架100、如上述实施例中磁性矿物的梯度磁重离心筛选溜槽、给矿槽300和设置于机架下部的多个排矿斗400，磁性矿物的梯度磁重离心筛选溜槽设置于机架上，给矿槽设置于机架顶部，并与螺旋溜槽的顶端对应；各排矿斗分别对应于螺旋溜槽的槽面相应位置。
根据筛选实际的情况，通过对螺旋溜槽进行分段式设计，在机架上部设置有螺旋导流槽，其螺旋导流槽可以为螺旋溜槽的一部分，但是其中部不设置磁场，也可以单独设置螺旋导流槽；并将螺旋溜槽分为初选段和精选段，初选段的螺旋溜槽下部不设置平行筛选槽，仅用于实现细粒级磁性矿物的团聚和内移，在位于精选段的螺旋溜槽下部设置有平行筛选槽；平行筛选槽的槽面宽度小于螺旋溜槽的槽面宽度，且与平行筛选槽对应的螺旋溜槽槽面上开设有筛孔，从而实现螺旋溜槽内侧的非磁性矿物和连生体矿物的筛选，提高了筛选的磁性矿物的质量。
其矿浆自设备顶部的给矿槽给入后，从螺旋导流槽的筛选过程中，矿物在重力、离心力、粘滞阻力以及斜面压力等复合力场作用下，矿浆初步完成分层分带；当矿浆经过初选段的过程中，随水流运动到溜槽外缘的细粒级磁性矿物在磁场的作用下，逐渐运动至溜槽槽面的内缘，并形成团聚的磁链体；矿浆在经过精选段的过程中，在此磁场、筛分、流场等复合场的作用下，细颗粒非磁性矿物不断地被抛向螺旋溜槽的外缘，粗颗粒的非磁性矿物和弱磁性的贫连生体矿物不断透筛，从而使得磁性产品的质量不断提升。
本实施例还公开了一种磁性矿物的梯度磁重离心筛选方法，为利用上述磁性矿物的梯度磁重离心筛选设备，进行的磁性矿物的筛选方法，具体包括以下步骤：
a、根据筛选磁性矿物的品类，分区段调整筛选磁系的磁场强度、或整体调整筛选磁系的磁场强度；
b、将矿浆通过给矿槽给入，磁性矿物在筛选磁系的作用下，逐步形成磁链体，并在径向磁场梯度的作用下，向螺旋溜槽内侧运动；细粒级非磁性矿物在离心作用下，向螺旋溜槽外侧运动，实现分层；
c、通过排矿斗进行不同品级的矿物的分选收集。
在步骤b中，通过在螺旋溜槽的下半段设置平行筛选槽和筛孔，使得粗粒径非磁性矿物和弱磁性的贫连生体矿物透过筛孔，实现磁性矿物的精选。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。