旋转尖缩溜槽式离心选矿机.pdf

摘要
申请专利号：	CN200410059145.5	申请日：	2004.08.11
公开号：	CN1597128A	公开日：	2005.03.23
当前法律状态：	终止	有效性：	无权
法律详情：	专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日：2006.7.12\|\|\|授权\|\|\|实质审查的生效\|\|\|公开
IPC分类号：	B03B5/32	主分类号：	B03B5/32
申请人：	昆明理工大学;
发明人：	张文彬; 文书明; 陶泽光; 张惠琼; 魏镜弢; 杨波; 戈保梁; 于开平; 刘殿文
地址：	650093云南省昆明市环城北路文昌巷1号
优先权：
专利代理机构：	昆明科阳知识产权代理事务所	代理人：	孙山明
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内容摘要

旋转尖缩溜槽式离心选矿机，属于湿式复合力场选矿设备。主要由离水平回转轴等距离轴向安装排成筒形的若干组底对底安装的尖缩溜槽组成。当矿浆流经尖缩溜槽时，由于尖缩溜槽绕主轴的高速旋转，强大的离心力和重力同时作用在矿物颗粒上，使得矿物按不同密度分层，密度大的矿物沉积在槽底成为精矿，借助底对底安装的两个尖缩溜槽的自动翻转，利用离心力将精矿排出；密度小矿物悬浮在矿浆中作为尾矿自动排出，实现了整机连续选矿和自动排矿。本发明兼具尖缩溜槽和离心选矿机的优点，分选效率高，能耗低，一次选别可以得出多个不同品级的产品，适于处理锡、钨、铁、金等多种矿石。

权利要求书

1、  旋转尖缩溜槽式离心选矿机，主要包括给矿机构、驱动机构、回转机构，其特征在于回转机构的主轴(3)上固定安装支承圆盘(8)和分矿器(5)，两者之间均匀安装若干组槽底相对、开口相反的分选溜槽(6)，分选溜槽(6)由驱动机构通过齿轮周转轮系(12)、(4)驱动周期性180°快速翻转，分选溜槽(6)与靠近给矿机构一侧的分矿器(5)相通。

2、  根据权利要求1所述的旋转尖缩溜槽式离心选矿机，其特征在于分选溜槽(6)为入口处较宽、出口处较窄的尖缩溜槽，分选溜槽(6)与齿轮周转轮系(12)、(4)的几何运动轴(19)连接。

3、  根据权利要求1、2所述的旋转尖缩溜槽式离心选矿机，其特征在于两个分选溜槽(6)靠近分矿器(5)一侧的两槽底之间留有一定间距，与齿轮周转轮系(12)、(4)的几何运动轴(19)形成2～5°角。

4、  根据权利要求1所述的旋转尖缩溜槽式离心选矿机，其特征在于齿轮周转轮系(12)、(4)为平面差动轮系，太阳轮(12)及行星轮(4)为不完全齿轮，太阳轮(12)通过轴承与主轴(3)松联，行星轮(4)以分矿器(5)的室壁作为转臂。

5、  根据权利要求1所述的旋转尖缩溜槽式离心选矿机，其特征在于太阳轮(12)与行星轮(4)有齿区的轮齿数相等。

6、  根据权利要求1所述的旋转尖缩溜槽式离心选矿机，其特征在于驱动机构由两对传动比不同的齿轮组成，其中一对齿轮以主轴(3)作为从动轴，带动主轴(3)回转，另一对齿轮与太阳轮(12)相连，带动太阳轮(12)回转。

7、  根据权利要求1所述的旋转尖缩溜槽式离心选矿机，其特征在于回转机构的主轴(3)为中空轴，给矿机构的进矿管(2)通过主轴(3)与分矿器(5)相连接。

8、  根据权利要求1所述的旋转尖缩溜槽式离心选矿机，其特征在于分矿器(5)为一锥形中空内腔，在其内腔的底面周边上均匀分布若干个与分选溜槽(6)相通的排浆孔(18)。

9、  根据权利要求1所述的旋转尖缩溜槽式离心选矿机，其特征在于接矿槽(7)安装若干环状隔板(21)以分选出不同品级产品后再排出。

说明书

旋转尖缩溜槽式离心选矿机
                        所属技术领域
本发明涉及湿式重力选矿设备，特别是涉及一种依靠离心力场为主的复合力场进行选矿，又以离心力自动排矿的卧式旋转尖缩溜槽式离心选矿机。
                        背景技术
湿式重力选矿法是指经过粉碎的矿石在以水为介质的矿浆体系中，依靠不同密度的颗粒所受重力的不同而具有不同的沉降速度，从而实现轻重矿物分离的选矿方法。传统的重力选矿法由于主要依靠重力场的作用，因而选别效率比较低，处理量小，适用范围有限。特别是对于微细颗粒，例如小于19微米的颗粒，仅靠重力无法使其有效沉降，从而也无法使其有效分选。因此，从上世纪60年代开始，人们在重力选矿过程中引入了离心力，形成了复合力场选矿方法。在加上了强大的离心力以后，便加速了微细粒级矿物的沉降，使微细粒级矿物也能够按密度差异有效地进行分选。用于该类复合力场选矿的主要设备是离心选矿机。目前已经在生产上使用的离心选矿机都是利用高速旋转的截头圆锥形转鼓进行选矿的。
所有的鼓式离心选矿机，尾矿都可以顺利地自动排出，基本不存在问题。唯独精矿由于强大离心力的作用而紧贴在转鼓内壁上而无法自动排出。因而解决精矿的自动连续排矿问题，历来是成功开发鼓式离心选矿机的关键。
根据转鼓旋转轴线与水平面的关系，离心选矿机可分为卧式和立式两种类型：如果转鼓的轴线与水平面平行则称为卧式离心选矿机；如果转鼓的轴线与水平面垂直则称为立式离心选矿机。卧式离心选矿机的代表，国内有云锡式离心选矿机、SL型射流离心选矿机和逆流连排离心选矿机。国外的则有英国的多倍重力选矿机(MGS)等；立式离心选矿机主要由国外研制，其代表有尼尔森(Knelson)离心选矿机和凯尔西(Kelsey)离心选矿机等。尽管各类离心选矿机的发明和使用，相对于传统的重力选矿设备而言，都能够更有效地回收微细粒级的矿物颗粒，但也各有其缺点。云锡式离心选矿机不能连续运转，只能间断给矿和排矿，能耗和水耗都高，现在已基本停止使用。射流离心选矿机和逆流连排离心选矿机都是在云锡式离心选矿机的基础上利用外加高压喷水，借助水的冲力将沉积在转鼓内壁的精矿冲出转鼓而实现连续排矿的。它们虽然解决了精矿连续排矿问题，并具有选别指标较高的优点，但仍由于水耗、能耗高、须加水净化装置和机械稳定性较差等缺点，至今未能广泛推广使用。多倍重力选矿机(MGS)尽管选别效果较好，但其精矿排矿方式是采用机械式刮板排矿，使得设备结构复杂、刮板磨损较大，而且价格昂贵。归结起来，现有卧式离心选矿设备的主要缺点是要么只能间断给矿和排矿，不能连续运行；要么虽能连续运行，但精矿连续排矿问题并未很好解决。
                        发明内容
本发明目的是设计一种卧式旋转尖缩溜槽式离心选矿机，它兼具尖缩溜槽和离心选矿机的优点，但又完全不同于现有的鼓式离心选矿机。首先，其对矿物进行选别的选别机构不是转鼓，而是离水平旋转轴线等距离轴向安装、排成筒形的若干个尖缩溜槽。当矿浆流经尖缩溜槽时，由于尖缩溜槽绕主轴的高速旋转，强大的离心力和重力同时作用在矿物颗粒上，使得矿物按不同密度分层。密度小的矿粒成悬浮状态，随矿浆的水介质一起作为尾矿排出；密度大的矿物则沉积在尖缩溜槽的底部，成为精矿。这些精矿不是靠高压水冲洗或机械刮板排矿，而是借助创新性设计的底对底反向安装的两个尖缩溜槽的自动翻转交换位置，巧妙地利用离心力将精矿自动抛出。其次，由于尖缩溜槽底部沉积的精矿的品位是沿溜槽长度方向由高到低呈梯次分布，因而一次选别可以根据需要得到多个不同品级的产品。所以本发明无论是从设备结构到选别原理和过程，都是全新的。国内外均未见同类产品。经查阅近三十年来国内外重力选矿设备的有关资料，未找到任何一种同类的复合力场选矿设备。
用矿石进行的实验结果表明，该设备能够高效地处理低品位、微细粒状的锡矿石原矿，甚至用于其尾矿的再回收利用；也能够用于选别其它一些颗粒微细的难选矿石，如铁矿石、钛矿石以及稀有金属和贵金属矿石。
                        技术方案
为实现上述目的，本发明包括给矿机构、驱动机构、回转机构，所述回转机构的主轴(3)上固定安装支承圆盘(8)和分矿器(5)，两者之间均匀安装若干组槽底相对、开口相反的分选溜槽(6)，分选溜槽(6)由驱动机构通过齿轮周转轮系(12)、(4)驱动作周期性180°的快速翻转，分选溜槽(6)与靠近给矿机构一侧的分矿器(5)相通。
所述分选溜槽(6)为入口处较宽、出口处较窄的尖缩溜槽，分选溜槽(6)与齿轮周转轮系(12)、(4)的几何运动轴(19)连接。分选溜槽(6)靠近分矿器(5)一侧的两槽底之间留有一定间距，与齿轮周转轮系(12)、(4)的几何运动轴(19)形成2-5°角.
所述齿轮周转轮系(12)、(4)为平面差动轮系，太阳轮(12)及行星轮(4)为不完全齿轮，太阳轮(12)通过轴承与主轴(3)松联，行星轮(4)以分矿器(5)的室壁作为转臂。太阳轮(12)及行星轮(4)有齿区的轮齿数相等。
而驱动机构由两对传动比不同的齿轮组成，其中一对齿轮以主轴(3)作为从动轴，带动主轴(3)旋转，另一对齿轮与太阳轮(12)相连，带动太阳轮(12)旋转。
所述回转机构的主轴(3)为中空轴，给矿机构地进矿管(2)通过主轴(3)前段与分矿器(5)相连接。分矿器(5)为一锥形中空内腔，在其底面上周边均匀分布若干个与分选溜槽(6)相通的排浆孔(18)。还可在接矿槽(7)安装若干环状隔板(21)以分选出不同品位的产品后再排出。
以上技术方案的特征还可以根据机构划分并结合效果阐述如下：
本发明包含给矿机构、驱动机构、差速机构、回转机构、翻转机构、分选机构和排矿机构。
给矿机构由给矿斗(1)、进矿管(2)、分矿器(5)组成。进矿管(2)嵌套插入主轴(3)内壁，并固定安装在机架上。主轴(3)回转，进矿管固定不动，进矿管与主轴(3)之间采用橡胶密封，防止矿浆泄漏。分矿器(5)为一锥形中空内腔，固定安装在主轴(3)上，随主轴(3)回转。主轴(3)上有孔与分矿器(5)内壁相通，保证矿浆顺利进入分矿器(5)。分矿器(5)上设置有若干个排浆孔(18)，排浆孔(18)与分选溜槽(6)对接。锥形分矿器(5)的作用在于保证给矿均匀，同时降低矿浆流动的紊动度，矿浆经分矿器(5)上的排浆孔(18)能均匀、稳定地进入分选溜槽(6)。
驱动机构由调速电机(14)、传动皮带(13)组成。调速电机的转速根据所选物料性质不同可进行调整。粗粒物料采用较低转速，细粒物料采用较高转速；难选物料采用较高转速；易选物料采用较低转速。翻转机构的翻转时间间隔也与转速的大小有关，转速大，翻转时间间隔小；转速小，翻转时间间隔大。
差速机构(15)由两对传动比不同的齿轮传动装置组成，固定安装在机架(9)上。两对传动齿轮有一较小的转速差，其中一对齿轮与主轴(3)相联，带动主轴(3)回转；另一对齿轮与太阳轮(12)相联，带动太阳轮(12)回转。太阳轮(12)又与行星轮(4)形成齿轮对，行星轮(4)的几何运动轴(19)安装在联接圆盘(16)上，联接圆盘(16)用于固定分选溜槽(6)。太阳轮(12)空套在主轴(3)上，但不随主轴(3)回转。差速机构的功能之一是把减速之后的转矩传递给主轴(3)，带动主轴(3)转动，功能之二是把转矩传递给太阳轮(12)，让太阳轮(12)与主轴(3)差转到一定角度时，拨动行星轮(4)翻转，实现分选溜槽(6)周期性地快速翻转180°。
回转机构由主轴(3)、支承圆盘(8)、分矿器(5)组成。支承圆盘(8)、分矿器(5)固定安装在主轴(3)上；若干个分选机构均匀分布成一圆环状，每一分选机构一端接分矿器(5)，另一端接支承圆盘。当主轴(3)回转时，分选机构即围绕主轴(3)回转。支承圆盘(8)可安装在主轴(3)上的不同位置，这样可适应不同长度的分选机构，达到分选不同物料的目的。
翻转机构由差速机构(15)、太阳轮(12)、行星轮(4)、联接圆盘(16)、(17)组成。当差速机构分别传动太阳轮(12)和分矿器(5)，并差转到一定角度，即太阳轮(12)的有齿区与行星轮(4)有齿区相配合时，带动行星轮(4)快速翻转180°，从而带动分选溜槽(6)也翻转180°。此时，一个槽的开口朝向主轴(3)的中心线，另一个槽的开口朝外，指向离开主轴(3)的中心线的方向。前者称为内槽，后者称为外槽。又当几何运动轴(19)在翻转机构的带动下快速翻转180°时，内槽和外槽的位置互换。内槽的作用是对矿浆进行分选；外槽的作用是将沉积在槽底的精矿在离心力作用下向外抛出。抛出的精矿由接矿槽(7)收集，并由精矿排出口(11)排出。而当行星轮(4)的无齿区与太阳轮(12)的无齿区相配合时，分选溜槽(6)即停止翻转并保持在该位置上，此时行星轮(4)与太阳轮(12)只相对滑动。当滑动到下一有齿区时进行下一次翻转，这样即实现了周期性地、间隔一定时间的快速翻转180°。
每个分选机构由两个分选溜槽(6)底对底呈180°对称的固定安装在网架上，网架与几何运动轴(19)联牢，几何运动轴(19)两端则通过轴承分别安装在分矿器(5)和支承圆盘(8)上。所有分选溜槽(6)围绕主轴(3)安装成一截头圆锥状，随主轴(3)回转。分选溜槽(6)为一尖缩溜槽，进矿端较宽，排矿端较窄。当分选溜槽(6)翻转到选矿状态时，分选溜槽(6)的入口与分矿器(5)的排浆孔(18)自动对接，实现顺利进矿，此处安装有橡胶密封圈防止矿浆泄漏。本机共装有24个分选溜槽(6)，每两个分选溜槽(6)为一组，共有12组。
排矿机构由接矿槽(7)、尾矿出口(10)、精矿出口(11)组成。当分选溜槽(6)翻转到背向主轴(3)时，即处于排矿状态，此时在离心力的作用下，沉积于分选溜槽(6)底的精矿在离心力的作用下被甩出分选溜槽(6)，掉进接矿槽(7)。接矿槽由环状隔板分成若干个区间，在分选溜槽(6)内不同位置的精矿掉进接矿槽的不同区间，这样自然分成不同品级的精矿。全部尾矿则由于支承园盘(8)的阻挡作用而从尾矿排出口(10)排出。
本发明的工作原理是：入选矿浆由给料斗(1)通过进矿管(2)进入主轴(3)。为防止矿浆泄漏，在进浆管(2)和中空轴(3)之间有密封垫密封。主轴(3)则通过两个滚动轴承水平安装在支架(9)上，由电动机(14)、传动皮带(13)和差速机构(15)驱动，绕水平中心轴线回转。分矿器(5)和支承园盘(8)固定安装在主轴(3)上，随主轴(3)一起转动。当矿浆进入主轴(3)后，受到阻塞(22)的阻挡，便通过主轴(3)前段的周边小孔进入分矿器(5)的锥形中空内腔。当分矿器(5)随主轴(3)一起回转时，矿浆在离心力的作用下均匀地分布于分矿器(5)内腔的周边，通过其周边均匀分布的排浆孔(18)进入分选溜槽(6)。分选溜槽(6)的上方敞开，横断面为明渠状。槽宽由给矿端到排矿端逐渐变窄，形成尖缩溜槽。每两个分选溜槽(6)为一组，均沿轴向安装在行星轮(4)的几何运动轴(19)上，槽底相对、开口相反，即互为180°。当一个槽的开口朝向主轴(3)的中心线时，另一个槽的开口朝外，指向离开主轴(3)的中心线的方向。前者称为内槽，后者称为外槽。当几何运动轴(19)在翻转机构的带动下快速翻转180°时，内槽和外槽的位置互换。内槽的作用是对矿浆进行分选，外槽的作用是将沉积在槽底的精矿在离心力作用下向外抛出。槽底从槽的进矿端到排矿端有一2-5°缓坡，进矿端高，排矿端低。槽的进矿端由一挡板封闭，在挡板上安有一进矿嘴(20)，进矿嘴与矿浆分配器的排浆孔(18)对接，并有密封圈防止矿浆泄漏；槽的排矿端敞开，以便尾矿排出。矿浆流经分选溜槽(6)时，在以离心力为主的复合力场作用下，密度大的重矿物沉积在槽底，当分选溜槽(6)翻转到外侧背离主轴(3)中心线时，靠离心力将精矿排出；密度小的脉石矿物仍悬浮在矿浆中，作为尾矿由排矿端排出。
本发明的效果通过以下具体实验数据加以说明。
实验用的原矿为锡尾矿矿泥，品位为0.73％，矿样的粒度组成以-0.074mm+0.019mm粒级为主。在转速267rpm，给矿量160kg/h，给矿浓度15％条件下进行分选，分选结果如表1。
         表1品位为0.73％Sn的锡尾矿矿泥在给定条件下的试验结果

产品产率(％) 品位(％Sn) 回收率(％) 精矿富集比精矿 16.92 2.40 55.62 3.29 尾矿 83.08 0.39 44.38 给矿 100.00 0.73 100.00

从表1可以看出，对于上述以-0.074mm+0.019mm粒级为主的矿样，在回收率为55.62％的情况下，精矿富集比达到3.29。
为了验证本发明对极细粒、极难选锡尾矿矿泥选别的有效性，用-0.037mm的锡尾矿矿泥进行了验证试验，其中-0.010mm的微细粒级矿泥的含量高达72.13％。试验条件与前述相同，试验结果如表2。
表2极细粒、极难选锡尾矿矿泥的分选粒级回收率粒级(mm) 回收率(％) +0.037 85.29 -0.037+0.019 74.85 -0.019+0.010 58.98 -0.010+0.005 12.53 -0.005 6.54 合计 50.93

           注：+0.010mm粒级以上合计回收率为72.60％
从表中结果可以看出，对于这种极难选的锡尾矿矿泥，本发明也获得了良好的指标。按分析结果计算的粒级回收率，+0.010mm粒级回收率高达72.60％，由此可见，用极难选的锡尾矿矿泥进行的验证试验，同样获得了满意的试验结果。
本发明具有以下优点及积极效果：
1、本发明是一种崭新的复合力场选矿设备。它既能发挥常规尖缩溜槽的分选作用，又能借助分选槽绕主轴高速回转时产生的强大离心力，强化微细粒级矿泥的分选。用两种极难选的锡尾矿矿泥进行的实验室样机的系统试验，证明了本发明的分选有效性。
2、本发明把分选溜槽分成内槽和外槽。通过分选溜槽的定时快速翻转180°，内槽和外槽的位置互换，轮流作业，从而使整机实现了连续排出精矿和连续作业。
3、本发明的排矿既不靠高压水冲，也不靠机械式刮板刮，而是靠分选溜槽翻转到背离主轴方向时，借助离心力将沉积在槽底的精矿甩出进行排矿，这种独特的连续排精矿的方式在国内外离心选矿机中属首创。
4、本发明可以根据需要在接矿槽的不同位置安装环状隔板，以分选出不同品级的精矿，实现一次选别得出多个不同产品，是国内外现有离心选矿机都不具备的独特优点。
5、本发明用于选别极难选的锡尾矿矿泥时，在富集比为2-3的情况下，回收率可达60％以上。
6、本发明的分选参数，如给矿量、给矿浓度、分选时间等，可根据不同矿种的需要进行调节，因而，本发明既可用于处理锡矿石原矿和尾矿，也可以用于分选钨矿石，铁矿石，金矿石等多种矿石。
                        附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是本发明分矿器的主视截面图和左视图。
图3是本发明的差速机构示意图和局部放大视图。
图4是本发明太阳轮及行星轮示意图。
图5是本发明分选溜槽示意图。
                      具体实施方式
具体实施方式已经在技术方案中作过清楚、完整说明，不再赘述，只就图中零件标号及图5中分选溜槽(6)作出解释。
图中零件标号为进矿斗(1)、进矿管(2)、主轴(3)、行星轮(4)、分矿器(5)、分选溜槽(6)、接矿槽(7)、支承圆盘(8)、支架(9)、尾矿出口(10)、精矿出口(11)、太阳轮(12)、传动皮带(13)、电机(14)、差速器(15)、联接圆盘(16)、(17)、排浆孔(18)、行星轮(4)的几何运动轴(19)、进矿嘴(20)、隔板(21)、阻塞(22)。
图5所示每个分选机构由两个分选溜槽(6)组成，两槽底对底以180°方向安装，槽底从给矿端到排矿端的倾角为2～5°，即两槽底夹角为4～10°，该角度根据不同入选物料性质选定。每个分选机构由两个分选溜槽(6)底对底成180°对称，再由网架固定安装在几何运动轴(19)上，分选溜槽(6)的截头围绕主轴(3)呈一圆锥状。
本发明共装有24个，即12组分选溜槽(6)，分选溜槽(6)抛出的精矿由接矿槽(7)收集，并由精矿出口(11)排出。固定在支架上的接矿槽(7)筒体被隔板(21)分为若干个取间，可得出多个不同品级的产品。全部尾矿则在支承园盘(8)的阻挡作用下，从尾矿出口(10)排出。