CN111068895A

CN111068895A - 一种复合力选矿设备

Info

Publication number: CN111068895A
Application number: CN202010003862.5A
Authority: CN
Inventors: 解付兵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-01-03
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2020-04-28

Abstract

一种复合力选矿设备，包括呈近似锥状的转鼓、伸入转鼓内的进料管，所述转鼓的上部为进料区，其下部为分选区，所述分选区的内壁设有环形凸起，所述转鼓内设有呈中空状的中心溢流管，所述中心溢流管上部的一侧设有第一出口，所述转鼓的下方设有第二出口，所述转鼓通过中空转轴带动其转动。本设备可对靠近转鼓内壁的高浓度料层进行疏散和分选，提高高浓度料层的有用矿物品位。选矿富集比提高到20以上,是传统离心选矿机的十倍以上。

Description

一种复合力选矿设备

技术领域

本发明涉及一种选矿设备，特别是涉及一种复合力选矿设备。

背景技术

重选是一种绿色环保的选矿方式，但随着矿物品位的逐年下降，以及矿物种类复杂化，需要对矿石进行细磨，导致部分有用矿物颗粒的粒度小于37微米。这部分有用矿物无法有效进行选矿，一般是与选矿厂尾矿一起排入尾矿库中。导致资源的损失和选矿厂经济效益减少。

目前，在选矿领域，针对细颗粒矿物的分级和重选，常用云锡摇床，离心选矿机，旋流器等设备。随着矿物储量的减少和品位的下降，为充分利用矿产资源，对选矿回收率的要求也越来越高。

对很多选矿厂的重选流程分析发现，有用矿物的损失主要在细颗粒矿物，特别是粒度小于19微米的矿物。已到现有各类重选设备的极限。而离心选矿机因其离心力的可调节，回收细粒矿物的粒度下限已到5微米左右。

但常规的用于细粒矿物选矿的离心选矿机，普遍存在如下问题：富集比不高，一般只有2～3（指产出精矿的含量和原矿的矿物含量相比只能提高2～3倍），并且都只能进行间歇式作业。

CN103394405B公开了一种新型卧式离心机，其为一种典型的离心选矿机，矿物在离心机内高速旋转，离心力和重力的比值一般超过60倍。在离心力的作用下，重物料沉积在离心机内壁，轻物料排出。运行几分钟后，停止进料，然后用高压水冲洗沉积在转鼓内壁的精矿。工作方式是间歇式，不能连续化运行。另外，因离心力很大，大颗粒的脉石颗粒和有用重矿物一起沉积在内壁，导致选矿富集比很低，产出的精矿品位也很低，通常只能比原矿的品位提高2倍到3倍。

CN201110126100.5公开了一种离心选矿机，包括离心转鼓、转鼓主轴、给矿装置、卸矿装置、分矿装置，离心转鼓通过定位锥盘安装在转鼓主轴上；给矿装置、分矿装置上分别连接有可左右摆动的气缸，并由气缸驱动；卸矿装置上连接有气动冲水阀，并由气动冲水阀驱动。

CN203556470U公开了一种改进的连续式离心选矿机，是采用两个离心机转鼓进行切换，其实质还是间歇式生产。

以上专利文献披露的设备，存在四个共同的问题：

1、选矿富集比很低，在高速离心力场中，大颗粒的脉石颗粒和小颗粒的矿物颗粒获得相同的离心加速度，一起沉积在转鼓锥面上。而传统转鼓锥面表面是光滑表面。沉积层难以疏散和有效分离，导致选矿富集比低，一般只有2～3；对于低品位的尾矿来说，选出的精矿经济价值低，无法覆盖成本，导致离心选矿机在细颗粒尾矿的选矿领域无法有效利用；

2、间歇排矿，不能连续排矿；同时消耗大量的高压清洗水；因沉积层沉淀在转鼓锥面上，几分钟后就有一定的厚度，需要停止进料，用高压水清洗；

3、离心转速高，能源消耗大，运行成本和维修成本高；

4、选矿、内壁清洗、排矿交替进行，生产效率低，管理成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种能充分利用离心力、向心浮力和重力，连续排矿,选矿富集比高的复合力选矿设备。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种复合力选矿设备，包括呈近似锥状的转鼓、伸入转鼓内的进料管，所述转鼓的上部为进料区，其下部为分选区，所述转鼓在分选区的内壁设有环形凸起，所述转鼓内设有中心溢流管，所述中心溢流管上部的一侧设有第一出口，所述转鼓的下方设有第二出口，所述转鼓通过中空转轴带动其转动。

进一步，所述环形凸起高度5~50mm，优选高度8~40mm，更优选高度10~20mm，两相邻环形凸起之间的间距10~70mm，优选距离30~60mm，更优选距离40~50mm。

研究表明，在没有环形凸起的情况下，高密度矿物和大颗粒脉石在离心力和后续料浆的推动作用下，沿着光滑的分选区转鼓内壁螺旋向下，直到中空转轴排出，高密度矿物和脉石很难得到松散和分离。环形凸起的设置，使得料浆在分选区转鼓内壁向下螺旋流动的过程中，对料浆层起到阻挡和分散的作用，使得脉石颗粒和矿物颗粒能按密度重新分层。环形凸起的高度大小设置，首先要高于光滑内壁，其次，要和分选区螺旋向下的高密度料层的厚薄相关，一般设置为5~50mm。凸起高度过低，技术效果不明显，太高则对料浆的扰动过大，形成紊流反而降低效果。环形凸起的高度和矿物的密度有关系，有用矿物的密度越大，料层在凸起处飞跃时，有用矿物越容易重新沉降到分选区转鼓内壁，此种情况，可以将凸起的高度提高一些。最后，环形凸起高度和分选区的直径大小也有直接关系，分选区大，则加入的料浆多，分选区的料层厚度大，凸起高度可以略微高点。转鼓内壁环形凸起高度一般设置为5~50mm，一般优选高度8~40mm，更优选高度10~20mm。环形凸起和内壁之间的连接为光滑连接，加工时采用倒角处理，使得凸起和内壁平滑过渡。两相邻环形凸起之间的间距，过大则分散次数少，过小容易形成死角，因此，一般设置为30~60mm，优选间距为40~50mm。

进一步，所述转鼓固定在外壳内，所述外壳的一侧设有尾矿外排口，所述外壳内设有用于连接第一出口和尾矿外排口的尾矿排出通道。

进一步，所述外壳上设有电动机，所述电动机用于驱动所述中空转轴转动。

进一步，所述外壳的底部设有支撑架。

进一步，所述分选区的半锥角为10°～60°。半锥角的角度过小，比如小于10度，即分选区的锥角很尖锐，则分选区长度过长，导致设备很高，重心不稳定；半锥角的角度过大，比如大于60度，则分选区长度又过短，选矿分离距离不足，会导致选矿效果下降。半锥角角度优选15°～50°，进一步优选25°～35°。

进一步，所述似锥状的转鼓采用曲线形转鼓替代；同时在曲线形转鼓分选区的曲面内壁设置环形凸起。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、转鼓分选锥面或曲面增设环形凸起，可对靠近转鼓内壁的高浓度料层进行疏散和分选，提高浓度料层的有用矿物品位；选矿富集比可提高到20以上，超过传统离心选矿机的十倍；

2、环形凸起配合零速包络面，有效将分离的脉石排除；

3、整个工作过程重矿物和尾矿连续排出，操作简单；

4、利用离心力随半径减少的规律，在半径逐步缩小的分选锥面，将脉石颗粒逐步分选出，进入零速包络面，从尾矿出口排出。

附图说明

图1 为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1中A-A处剖面图；

图3为实施例2结构示意图；

图4为实施例3结构示意图。

图中：1、转鼓，101、第二出口，2、进料管，3、进料区，4、分选区，5、中心溢流管，501、第一出口，6、中空转轴，7、环形凸起，8、电动机，9、外壳，10、支撑架，11、尾矿外排口，12、尾矿排出通道。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1-2所示，本设备包括呈近似锥状的转鼓1、伸入转鼓1内的进料管2，所述转鼓1的上部为进料区3，其下部为分选区4，所述转鼓1内设有中心溢流管5，所述中心溢流管5上部的一侧设有第一出口501，所述转鼓1的下方设有第二出口101，所述转鼓1通过中空转轴6带动其转动，所述第二出口101与中空转轴6相连通。

进料区：工作时，原矿石粉浆料从进料管2加入，进入选矿设备的转鼓1内；转鼓1高速旋转，带动矿浆旋转；矿浆随着转鼓旋转，逐步加速，产生离心力；高比重的矿物颗粒和大颗粒的脉石颗粒在离心力的作用下，向转鼓1内壁靠近；从转鼓1内壁到旋转中心，形成按轴向分布的料浆层：越靠近转鼓1内壁，料浆浓度越大，高比重矿物颗粒和大颗粒脉石分布越多；控制转鼓1的转动速度，能使矿物颗粒绕鼓壁旋转而不沉积；在重力和后续料浆的推动下，料浆沿鼓壁螺旋向下。

分选区：分选区4的转鼓1内径逐步减少，同时转鼓1在分选区4的内壁两侧设有环形凸起7；同时，环形凸起7和转鼓1的内壁连接处有倒角处理，让下行的料浆沿圆滑的凸起曲线产生冲击力。工作时，当螺旋向下的有较高离心速度的料浆进入分选区，料浆流经分选区4的环形凸起7时，转鼓1内壁的高浓度料层沿环形凸起7的外沿切向惯性飞跃，但在外层料浆的阻挡和旋转离心力的作用下，重矿物和部分大颗粒脉石飞跃后重新靠近转鼓内壁并重新形成分层；在飞跃的过程中，高浓度料层中的大颗粒脉石和重矿物相比，大颗粒脉石受到的向心浮力比重矿物大很多，脉石飞跃的距离更远一些，部分脉石进入零速包络面，得到初步分选；料浆继续螺旋向下，在下一个环形凸起7完成又一次松散和分选；进入零速包络面的脉石随向上的液流一起由中心溢流管5上的第一出口501排出，形成尾矿。

本实施例中，所述转鼓1固定在外壳9内，外壳9的底部设有支撑架10，所述外壳9的一侧设有尾矿外排口11，所述尾矿外排口11和所述第一出口501位于中心溢流管5的同一侧，所述外壳9内设有用于连接第一出口501和尾矿外排口11的尾矿排出通道12。

原矿料浆从进料管2进入转鼓1内，电动机8驱动中空转轴6转动，从而带动转鼓1转动，转速为100～1000转/分；料浆在转鼓1内旋转，形成沿法向的粒度分布，越靠近转鼓1，重矿物和大颗粒脉石就越多；料浆层在后续料浆的推动和重力的作用下，向下流动进入分选区4；在分选区4，半径逐步缩小，靠近转鼓1的料层，料浆在环形凸起7的阻隔作用下产生惯性飞跃，使得料层松散；随着料浆继续向下流动，旋转半径连续减小，导致离心力逐步减少，重力和浮力逐步起重要作用。在临界半径处，重力和离心力相等。而在临界半径以下，重力和浮力开始起主导作用；特别在环形凸起7位置，料层得到松散后，使得靠近转鼓1的颗粒，重新按密度排列；外层的大颗粒脉石逐步飞跃进入零速包络面，并在料浆推动下向上流动，从而进入中心溢流管5，排出成为尾矿。内层的高密度有用矿物沿转鼓内层向下流动，转鼓1的下方的第二出口101排出，形成产品精矿。

随着料浆向下流动，旋转半径r继续减少，根据公式F=mω²r，离心力逐步减小。同时随着向下的旋转半径减少，外层浓度小的料浆逐步进入零速包络面，从顶部溢流口501出料口排出，从而使得靠近转鼓1内侧的料浆浓度逐步提高，浮力对内层矿浆中的脉石影响逐步增大。

分选原理：随着料浆旋转速度的提升，靠近鼓壁1的矿浆浓度逐步加大，料浆密度提高。根据浮力公式：F_浮力=ρ_矿浆gV

向心浮力也随料浆密度的提高而提高。在靠近鼓壁1的料浆层中，脉石大颗粒要获得和重矿物相同的离心力，则脉石矿物的体积要比重矿物大得多：

离心力相同时，脉石和矿物的体积比：V_脉石=（V_矿物*ρ_矿物）/ρ_脉石

比如在金矿石的选矿过程中，金的比重为19.32，和脉石比重2.7相比，金的比重是脉石的7倍。采用本发明的离心机，脉石颗粒如要获得和金相同的离心力，则脉石颗粒体积是金颗粒的7倍。即大颗粒脉石所受到的向心浮力是金的7倍。

离心力的计算公式是:F=mω²r。

可见，离心力和r成正比，也就是越靠近旋转中心，物料受到的离心力越小。高密度料浆层在转鼓内壁的凸起向旋转中心飞跃时，颗粒受到的离心力快速减小，而向心浮力的变化不大。大颗粒脉石矿物在更大的浮力的作用下向中心迁移的距离要远一些，相对重矿物更容易进入零速包络面，从中心溢流孔5和第一出口501流出。

料浆继续下行，随着旋转半径r的继续减少，当离心力和重力相等时，即：F=mω²r₁=mg

此时，离心力和重力相等，浮力的方向不再是法向向心，而是45度向上，此时的旋转半径为临界半径r₁。继续向下流动，重力和浮力开始起主导作用，使得低密度大体积的脉石大量从转鼓1内壁的环形凸起7飞跃到料浆外层，进入零速包络面的脉石颗粒，向上运动从中心溢流管5上部的第一出口501排出，形成尾矿。

比重大的矿物借较大的离心惯性力，沿转鼓1内壁向下继续运动至零速包络面以下，随向下的液流一起由下部呈中空状的中空转轴6内部的第二出口101排出，形成精矿。

应用实施例1：重选金的尾矿，含金0.7克/吨。开启复合力选矿机的电动机8，控制转鼓1转速300转/分，设备运行稳定后，将10%浓度的金尾矿料浆，用泵输送到进料管2。进入转鼓1内的进料区3，在进料区3，金尾矿矿浆跟随转鼓1旋转，逐步加速，产生离心力。矿浆在后续料浆的推动下，向下旋转流动进入分选区4。在分选区4内壁的环形凸起7高度40毫米，两相邻环形凸起7之间的间距60毫米，分选区为锥形，半锥角为20度。料浆在分选区4的环形凸起扰动下，料层得到松散。随旋转半径减少，离心力减少，当重力重新超过离心力时，料层按密度重新分层，高密度的金矿粒靠近转鼓内侧，低密度脉石分布在外层，并在下一个环形凸起7位置，脉石飞跃进入零速包络面，从中心溢流管5排出。金矿物沿分选转鼓1的内侧向下旋转流动，从中空转轴6的中间向下流出，成为精矿，精矿品位检测金含量达到38克/吨，富集比达到50倍以上。

应用实施例2：重选锡的尾矿，含锡0.2%。开启复合力选矿机的电动机8，控制转鼓1转速500转/分，设备运行稳定后，将15%浓度的锡尾矿料浆，用泵输送到进料管2。进入转鼓1内的进料区3，在进料区3，锡尾矿矿浆跟随转鼓1旋转，逐步加速，产生离心力。矿浆在后续料浆的推动下，向下旋转流动进入分选区4。在分选区4内壁的环形凸起7高度30毫米，两相邻环形凸起7之间的间距40毫米，分选区4为锥形，半锥角为30度。料浆在分选区4的环形凸起7扰动下，料层得到松散。随旋转半径减少，离心力减少，当重力重新超过离心力时，料层按密度重新分层，高密度的锡矿粒靠近转鼓1内侧，低密度脉石分布在外层，并在下一个环形凸起7位置，脉石飞跃进入零速包络面，从中心溢流管5排出。锡矿物沿分选转鼓1的内侧向下旋转流动，从中空转轴6的中间向下流出，成为精矿，精矿品位检测锡含量达到6.23%，富集比达到30倍以上。

应用实施例3：重选钛的尾矿，含二氧化钛2.3%。开启复合力选矿机的电动机8，控制转鼓1转速700转/分，设备运行稳定后，将20%浓度的钛尾矿料浆，用泵输送到进料管2。进入转鼓1内的进料区3，在进料区3，钛尾矿矿浆跟随转鼓1旋转，逐步加速，产生离心力。矿浆在后续料浆的推动下，向下旋转流动进入分选区4。在分选区4内壁的环形凸起7高度20毫米，两相邻环形凸起7之间的间距30毫米，分选区4为锥形，半锥角为45度。料浆在分选区4的环形凸起7扰动下，料层得到松散。随旋转半径减少，离心力减少，当重力重新超过离心力时，料层按密度重新分层，高密度的钛矿粒靠近转鼓内侧，低密度脉石分布在外层，并在下一个环形凸起7位置，脉石飞跃进入零速包络面，从中心溢流管5排出。钛矿物沿分选转鼓1的内侧向下旋转流动，从中空转轴6的中间向下流出，成为精矿，精矿品位检测二氧化钛含量达到46.23%，富集比达到20倍以上。

实施例2

如图3所示，进料区也可制作成带有一定的锥度。

其余同实施例1

实施例3

分选区也可以采用曲线形的转鼓替代。

其余同实施例2

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种复合力选矿设备，包括呈近似锥状的转鼓、伸入转鼓内的进料管，其特征在于：所述转鼓的上部为进料区，其下部为分选区，所述转鼓在分选区的内壁设有环形凸起，所述转鼓内设有中心溢流管，所述中心溢流管上部的一侧设有第一出口，所述转鼓的下方设有第二出口，所述转鼓通过中空转轴带动其转动。

2.根据权利要求1所述的复合力选矿设备，其特征在于：所述环形凸起的高度为5~50mm，优选8~40mm，更优选10~20mm；两相邻环形凸起之间的间距为10~70mm，优选30~60mm，更优选40~50mm。

3.根据权利要求1或2所述的复合力选矿设备，其特征在于：所述转鼓固定在外壳内，所述外壳的一侧设有尾矿外排口，所述外壳内设有用于连接第一出口和尾矿外排口的尾矿排出通道。

4.根据权利要求1-3任一项所述的复合力选矿设备，其特征在于：所述外壳上设有电动机，所述电动机用于驱动所述中空转轴转动。

5.根据权利要求1-4任一项所述的复合力选矿设备，其特征在于：所述外壳的底部设有支撑架。

6.根据权利要求15任一项所述的复合力选矿设备，其特征在于：所述分选区的半锥角为10°～60°，优选15°～50°，进一步优选25°～35°。

7.一种如权利要求1所述的复合力选矿设备，其特征在于：所述近似锥状的转鼓用曲线形转鼓替代；在曲线形转鼓分选区的曲面内壁设置环形凸起。