本发明属于精选有用矿物领域,更具体地说是属于铁磁流体静力分选机。 本发明可以在有色冶金企业中成功地用于分离再用原料里密度不同的非磁性有色金属。
本发明也可在矿业加工工业中用于矿石的精选。
显然,目前在世界范围内,可供开采的有色金属矿石中的有用成分日益下降,而对有色金属的需要量在日益增加,这样就要求扩大对含有各种成分有色金属废料,电机工业和电缆工业的废料的利用量。然而因为在世界上缺少产业界生产的分离设备,而使这种废料中稀有的有色金属不能充分地重复利用。
日本和美国的一些公司在对铁磁流体静力分选机的试验样机上根据密度的不同来分离粉碎的有色金属废料的研制方面取得了一定的进展。
日本“日立”公司在试验的铁磁流体静力分选机上完成了汽车废料中铝、锌和铜的分离,该样机包括一个充满铁磁性液体的容器,该液体是由煤油、弥散相-被油酸膜包围着的尺寸为100埃的磁体颗粒所组成,该样机还包括一个电磁铁系统,在该系统的磁隙中要装所述的容器,容器由一个输送尺寸为6-25毫米汽车废料的装置来供给原料。
该分选机不能保证有效地从废料中分离铝。只能分离出废料中所含铝的80%,废料中所含铝的20%是和铜及锌组成混合物分离出来。
美国矿产委员会研制出了从燃烧后的工业和生活废料的机械混合物中分离有色金属的铁磁流体静力分选样机。
该分选机包括一个配置在磁系统地磁极与磁极之间且充满铁磁性液体的容器,该液体是为含有7-12%油酸添加剂的煤油中的磁悬浮体,磁系统的磁极相对水平面加工有一个斜坡。这样就能保证铁磁流体液面沿着混合物分离出的颗粒排出的方向倾斜,该分选机还包括一个固定在容器上的供给待分选机械混合物的装置和一个使机械混合物已分选颗粒排出的装置。
在该分选机中使机械混合物分离出58.5%的铝,14.8%的锌,19.7%的铜以及铅、锡和二氧化硅。该分选机不能保证铝的有效分离,在所得到的铝中混有5.5%的铜和10.7%的铅。由于对这样的不合标准的产品还要进行进一步的分选而增加消耗,结果就会使成本提高。
在苏联研制并成批生产了铁磁流体静力分选机,该分选机用于快速分析非磁性矿石,研究其可富集性和含矿物的成分。这些分选机的运行实践表明了其快速分析的精度是高的。分选机在循环的方式下工作,并且有高的生产率(50公斤/小时)。
一种能将机械混合的有色金属废料分离的铁磁流体静力分选机已是公知的,其中待分离的有色金属颗粒的密度可以相近,例如黄铜和铜(见苏联专利782870A)。
该公知的分选机包括带有两个磁极的磁系统,它的侧面建立了一个强度随磁隙的高度和宽度方向可以改变的磁场。还包括一个装在下面的充有铁磁性液体的容器。磁场强度的变化规律是沿着磁隙的高度方向从磁极下部的最大值到磁极上部达到最小值,而沿着磁隙宽度方向从磁极附近的最大值到磁隙的纵轴达到最小值。容器的侧壁是由非磁性材料薄板制成的,且固定在磁极上,容器的底作为分离产品的贮槽。磁极系统在轻的颗粒运动方向有一个斜度。为了把机械混合物供给到分选机铁磁性液体液面上,具有一个与加料槽相连接且固定在磁极上的给料装置。给料装置建立了一个沿着磁力线方向布置的机械混合物的加料区域。
在沿着容器纵轴方向和铁磁性液体液面的上方固定一个辅助磁极。由于辅助磁极产生的磁场和磁极系统产生的磁场的相互作用,在磁隙间的铁磁性液体表面变成凹陷的形状。由于采用了辅助磁极,成功地使在磁隙内的磁场强度梯度恒定区扩大。在每个磁极的下部沿着磁隙的纵轴方向装有一个磁盖板,该盖板保证了沿着磁隙的纵轴方向的磁场强度的梯度恒定。在分离产品的贮槽中装有一个以防止机械混合物分离后的颗粒又互相掺在一起的垂直隔板。由于保证了沿着磁隙的纵轴方向的磁场强度梯度恒定,在上述结构的铁磁流体分选机所完成的有色金属废料的机械混合物的精选过程使机械混合物颗粒的分离质量得到了提高。
铁磁性液体的凹下的表面阻止了机械混合物颗粒的输送,因而降低了生产率,已有的分选机由于它的生产效率低(约为50公斤/小时)所以只能用在快速分析上。
改善分离机械混合物的质量的尝试在专利E3321102C2中的铁磁流体静力分选机的结构中得到了反映。
上述的铁磁流体静力分选机包括带有两个磁极的磁系统,它的侧面产生了一个磁场,该磁场沿高度方向的强度按照从磁极下部的最大到磁极的顶部最小的规律变化,而沿磁隙的宽度方向的强度,按照从磁极附近最大到磁隙的纵轴附近最小的规律变化。该装置还包括一个安装在磁隙间的,盛有铁磁流体的容器,在容器中为了将机械混合物已分离的颗粒互相隔开而安装了一个隔板,该隔板调整在液体层上,可沿着一个棱柱的棱移动,该板同颗粒的重力方向成锐角。该棱柱的底固定在容器侧壁上。隔板的移动必须由密度小于铁磁流体视在密度的颗粒在铁磁流体层中的运动来决定。已知的分选机同样也包括一个配置在铁磁性液体液面上方的且固定在磁极上的供给有色金属废料机械混合物的装置;一个与容器相连接的,使机械混合物已分离出的颗粒排出的装置。磁系统的磁极向轻颗粒的运动方向有一个倾斜度。供给机械混合物的装置布置在与至少一个磁极纵轴的垂直方向上,以便使在磁隙之间的加料区指向磁力线的方向。
在有色金属废料的机械混合物的加料区,处在铁磁流体中的起始混合物颗粒受到重力、流体静压力、浮力(阿基米德力)的作用。处在加料区中的机械混合物由于受到流体静压力的水平分量的作用,而形成絮状沉淀物。使分离产量降低,后者引起了生产率的大幅度降低。在这样配置的供给机械混合物的装置中,它使加料区指向平行于磁力线方向上,也就是说在沿着磁隙间的纵轴方向上,使颗粒沿铁磁流体液面的输送条件变坏,因此阻碍了重颗粒在磁隙间铁磁流体的视在密度比重颗粒密度小的区段转移。
具有这样结构的已知的铁磁流体静力分选机充分地保证了分离铝合金废料的机械混合物质量(不同的铝合金颗粒的密度是相近的),可以利用这样的分离后的产品熔炼高质量的铝合金。然而上述的分选机的生产效率是非常低的,因此不能广泛地在工业中应用。
本发明提出的铁磁流体静力分选机的任务是通过配置供给机械混合物的装置,能保证加料区与磁力线的相对取向有利于在高质量分离机械混合物的条件下大幅度地提高生产效率。
下述的铁磁流体静力分选机完成了所提出的任务,该分选机包括:一个带有两个磁极的磁系统,磁隙之间构成的截面使磁场强度沿着磁隙高度方向的变化是从磁极的底部最大到磁极的顶部达到最小,沿着磁隙宽度方向变化是在磁极附近最大到磁隙纵轴达到最小;一个盛有铁磁性液体的容器;一个供给机械混合物的装置,该装置位于铁磁性液体液面的上方且固定在磁极上,一个使机械混合物分离后的颗粒排除装置,该装置与容器相连接。根据本发明,供给机械混合物装置沿着磁隙的纵轴方向配置,以便在铁磁性液体的液面上形成一个机械混合物的加料区,该加料区顺着磁极伸展,并且布置成横过磁力线。
这样配置的供给机械混合物装置为扩大机械混合物加料区创造了条件,因为众所周知,沿磁隙纵向的尺寸比其横向的尺寸大几倍。这样就使得本发明的铁磁流体静力分选机的效率大大地提高。机械混合物加料区横过磁力线方向布置能使颗粒在流体静压力的水平分力的作用下很快地离开加料区。为待分离的机械混合物腾出位置。
在上述的分选机中,改善了机械混合物颗粒在铁磁性液体中的输送条件,因为流体静压力的水平分量向量同颗粒移动的速度方向一致。从而防止了絮状沉淀物的形成。后者促进了分选机机械混合物的分离质量和生产率的提高。
最好把颗粒加料区布置在直接靠近磁极的磁隙内。
因为作用在每个颗粒上的流体静压力水平分量达到了最大值,所以这样的加料区的布置加快机械混合物从该区离开的过程。
根据本发明的分选机由于改善了颗粒的输送条件,允许颗粒沿着不同的视在密度的铁磁性液体的区域移动,所以保证了高质量分离机械混合物中密度相近的颗粒。
本发明的铁磁流体静力分选机在分选破碎的电缆和铅护套的料头(金属混合物:铜-铅,铝-铅)时,能够分选出轻的产品,以组成比例不多于1%重的掺杂物铝或铜为代表和重的产品,以组成比例小于2%轻的掺杂物铅为代表,其生产效率为2吨/小时。
分离有色金属机械混合物达到的效果,使有可能从回收的产品中熔炼有牌号的合金。分选机消耗的功率每小时不超过2.5千瓦。
从下述本发明的实施例结合附图可以清楚地理解本发明的其他目的和优点。
图1是本发明的铁磁流体静力分选机的正视剖面图。
图2是本发明的铁磁流体静力分选机的另一个实施例。
图3是本发明的铁磁流体静力分选机的另一实施例的正视剖面图。
本发明的铁磁流体静力分选机。用于分离机械混合物,例如分离尺寸在40毫米以下的日用无线电子仪器废料和铅护套料头,包括一个带有两磁极N-S磁系统1(图1),磁极磁隙2构成的截面,使在其间的磁场强度H沿磁隙2的高度方向的变化是从磁极N和S的底部最大到其顶部最小,而沿着磁隙2的宽度方向的变化是在磁极N-S附近最大到磁隙2的纵轴达到最小;一个盛有铁磁性液体4且安装在磁隙2中,并同磁极N-S连接的容器3。
为了使机械混合物分离出的颗粒的出料过程加快,容器3带有一个振动装置(图中未示出),铁磁流体静力分选机由装置5供给机械混合物,该装置5沿着磁隙2位于铁磁性液体4的上方,用来在铁磁性液体4液面上形成一个机械混合物的加料区6,加料区6顺着磁极S延伸,并横过磁力线7布置,且就在上述磁极的附近。供给机械混合物的装置5是一个箱体8,它固定在磁极S上,在箱体8的侧壁上固定几个作为分隔元件倾斜板9。紧靠近铁磁性液体液面4布置的斜板9的给料边缘10朝向磁极S。
如上所述,在铁磁流体静力分选机中将有一个与容器3相连的,使机械混合物已被分离的颗粒排除的装置11,该装置是一个平板12固定在远离机械混合物的加料区容器3的侧壁上,它的端部伸到容器3的端部范围之外,这样就形成了一个排除重颗粒的通道13和使轻颗粒排除的通道14。磁系1的磁极N-S连接在电磁铁的轭铁上。为了更好地理解本发明,用黑色的圆圈代表机械混合物中的重颗粒,用空心的圆圈代表轻颗粒。
分选机的工作如下:先将电流供给磁系统1(图1)的激磁绕组(图上未示出),在磁隙2产生了一个作用在铁磁性液体4的不均匀磁场,该磁场的特点是具有一个磁场梯度grad H,向量grad H在磁极N-S之间的最小距离区段内指向Y轴。铁磁性液体的视在密度为ρa。
然后使机械混合物经过箱体8落下,机械混合物的颗粒沿着倾斜的板9移动,从下面的板9的给料边缘10掉入到铁磁流体4液面上的加料区6。在流体静压力水平分量的作用下,机械混合物颗粒很快地从加料区6离开,为重新处理机械混合物腾出位置,并流向磁隙2的中心平面。密度比铁磁性液体4视在密度ρa小的机械混合物颗粒浮在它的上部,而密度比铁磁性液体密度ρa大的机械混合物颗粒由于重力Fg的作用沉到铁磁性液体4的下层中。
因为流体静压力的水平分量的方向同颗粒移动的速度方向一致,所以防止了絮状沉淀物的形成,因此上述分选机改善了机械混合物颗粒在铁磁性液体4中的输送条件。防止絮状沉淀物的形成,促进了分选机分离机械混合物质量的提高和生产率的提高。浮起的颗粒向通道14的方向移动,经过可使已分离的颗粒排除的装置11。从那里卸到相应的产品贮槽中(图中未示出)。沉下的颗粒在受到容器3的振动作用下向通道13移动,卸到产品贮槽中。
对于密度差别大于30%的有色金属的机械混合物,例如电缆头,作为电缆芯是包括铝-铅、铜-铅和其它成分等,适合于采用图2中所示本发明的铁磁流体静力分选机。
该装置与上述的相似,不同的是供给机械混合物的装置5是一个筒形的、固定在磁极N-S上的箱体16,箱体16的内部空间被隔板17分开,用来固定若干分隔元件。另外若干分隔元件固定在箱体16的横向侧壁上。分隔元件为倾斜安装的板18,一个布置在另一个上方。倾斜板18的给料边缘19紧靠近铁磁性液体4表面的上方,其中一个边缘朝向磁极S,另一个朝向磁极N。
箱体16借助两个支架20固定在磁极N-S上,每个磁极装在磁轭15上,磁轭借助于支架22固定在底座23上。箱体16在铁磁性液面上方且沿着磁隙2的纵轴方向伸展。所述的箱体16形成了两个机械混合物加料区6和6a,它们横过磁力线7布置。
这个分选机的工作和前述的相似,通过箱体16完成供给机械混合物的过程,机械混合物颗粒沿着倾斜板18移动,从下面的倾斜板18的给料边缘19落入铁磁液体的平面4上的加料区6和6a。区6靠近磁极S布置,区6a靠近磁极N布置,两个区6和6a的存在,使铁磁流体静力分选机的效率提高到3吨/小时。
图3是本发明的铁磁流体静力分选机的另一个实施例,供给机械混合物的装置5是一个任意公知结构的传送带,它所形成的加料区25沿着磁隙2伸展,且靠近磁极附近。
该分选机的工作与上述的类似。