分离钢磨球的方法与装置 本申请要求1997年1月17日提交的美国临时申请No.60/035,953的权益。
本发明涉及当材料从球磨机或类似设备中排出时，将钢球及其它铁磁性材料从非铁磁性矿石粉中分离出来的方法。总地来说，本发明在磁分离器中有用。
本发明要解决的问题在于，球磨机或类似设备中所用的磨球常与矿粉一起被带到球磨机外。当磨球磨损至接近矿石指标尺寸时，更频繁发生上述情况。这些磨球，主要是钢制成的；当它们经过整个系统装置时，会损坏下道流程设备如泵。为防止这种损坏，需要在它们离开球磨机前，将钢球从矿石粉中除去。
这里公开了一种方法和一种装置，用于从铁磁性磨球及其它铁磁性材料与非铁磁性矿石粉的混合物中，将铁磁性物质从中分离出来。拟定的设备完成这种分离通过局部环绕一封闭滚筒的弧形永磁体来实现。球磨机的排料部分包括一个滚筛，在这个滚筛上有许多一定尺寸的孔洞，以便允许特定尺寸的颗粒通过。在上升侧，磁体使钢球吸在封闭滚筒的内表面上。这些钢球被送至靠近封闭滚筒上部的区域，在此处弧形磁体终止。当上述钢球脱离磁作用时，从封闭滚筒内表面落下，并被收集到一个料斗或料盘中。料盘在一侧有一个斜槽滑道，将球导入到合适的收集位置。
这里描述的方法和装置，可通用于磁分离的情况。所用磁铁具有凹形表面，包括面向上的部分，面向内的部分和面向下的部分。一个非磁性旋转输送器件紧邻磁体，并且很靠近磁体的磁性面运转。要分离的磁性和非磁性材料，被置于输送器件面向上的部分上。当上述磁性物料经过从磁体面向上部分，到面向内部分，再到面向下部分时，磁性部分被磁场吸在输送器上。当磁性部分脱离磁场影响时，将落入料盘中。可在料盘上连接一斜槽滑道，用于传送钢球和磁性材料到收集区。
按照本发明公开的方法的例子，提供一种分离和分选球磨机，其中，矿石被破碎到指标尺寸，并且在设在下道流程的旋转滚筛中，将达到指标尺寸的矿粉从球磨机中分离出来，而对矿石分选。邻近该滚筛设置了一封闭滚筒，该滚筒可设在滚筛之前道工序或其后道工序。这样，可在磁性物质除去前或除去后，进行分选。封闭滚筒是一个具有与滚筛相同直径的旋转圆筒，但没有用于分选矿石的出口。围绕封闭滚筒大约一半的区域，安装弧形永磁体或局部围绕封闭滚筒地电磁铁。磁体可将钢球和其它铁磁性材料在上升侧吸在封闭滚筒内表面上。包括钢球在内的磁性物料被送至接近封闭滚筒预端处，这里是对应弧形磁体的终点。在此位置，包括钢球在内的磁性材料从封闭滚筒内周落下，被收集到料盘中，并沿斜槽滑道导入到合适的收集位置。从收集的观点而言，钢球可返回到上道工序再使用。剩余的铁磁性物料可进行恰当的相应处理。
在封闭滚筒中，可设置一个或多个吸取器。此吸取器可包括一个或多个位于封闭滚筒内表面的提升部分，用于帮助将磁性材料提升到封闭滚筒顶部。在封闭滚筒内部，其顶部下方，布置着一个非磁性料斗或料盘。斜槽滑道可用不锈钢制成，引导钢球和矿石中的磁性物料到收集位置。
按照本发明的装置，提供了这样一种结构：当带有铁磁性件如钢球的非铁磁性矿石物料离开如球磨机或类似设备时，可将上述铁磁性件从中分离出来。上述物料可经过一个滚筛，对特定尺寸颗粒进行分离。
在滚筛上道或下道工序处，设置一封闭滚筒件，它可提供一旋转表面来收集和吸取提升钢球。吸取器包括与封闭滚筒内周相连的提升部分，并且此提升部分向滚筒内突出。吸取器上游侧与封闭滚筒大体垂直。而吸取器下游侧与封闭滚筒以45度角或更小的角度相连接。
用于吸取和分离钢球的弧形磁体，延伸环绕封闭滚筒近一半圆周。它被支承在滚筒附近，滚筒在其中旋转。上述弧形磁体件可由永磁体或电磁铁制成。
在另一实施例中，可设置两块对称的弧形磁体，分别位于封闭滚筒的两侧，从而，当球磨机旋转方向换向时，钢球被吸在滚筒另一侧并落入料盘中。
另一可选择的实施例，提供这样一种装置：它不考虑滚筒的旋转方向，仅安装单块弧形磁体，进行工作。该磁体安装在一个固定圆形轨道中，并可移动，其中磁体的位置可优化改变，当球磨机旋转换向时，磁体位置可周期性地移至相反的一侧。
在本发明的又一实施例中，可用电磁铁代替上述永磁体。
封闭滚筒的外表面可与电磁铁相连。这样布置，当电磁铁通电励磁时，滚筒内部的铁磁性物质被吸至电磁铁附近的滚筒内表面上。滚筒旋转时，电磁铁大约从“6点钟”磁体位置到“11”点钟磁体位置通电励磁，并在上述“11点钟”位置电磁铁解除激励，使吸取的铁磁性材料落入集料盘和斜槽滑道。通过将电磁铁附着到滚筒外表面，与静止的弧形磁体相比，至少有两个优点：第一，由于从滚筒的“6点钟”位置到“11点钟”位置，不需要连续磁场，可采用较少的磁体；第二，由于磁场随封闭滚筒表面运动，对为保持铁质材料随之运动而用的内部衔铁或吸取器的需要可最小化或取消。
可在围绕封闭滚筒圆周的多个位置布置一个或多个电磁铁，在封闭滚筒旋转时，可依次励磁和释放电磁铁。这样可增加系统收集铁磁性物料的能力。
类似的装置可安装永磁体。在磁体接近约“11点钟”位置，即，释放磁性物料到料盘时，通过合适的致动器、机械连杆、或摆轮结构，使磁体离开封闭滚筒外表面。该连杆或摆轮结构使磁体处于“断开连接”位置，直至经过料盘，并在此点，磁体摆回到与封闭滚筒表面接合的位置。使用永磁体而不用电磁铁，可显著降低初始投入和工作费用。
类似装置，可使用一些永磁体，设置在围绕滚筒外圆周的多个位置上。每块磁体都会依次离开封闭滚筒，释放铁磁性物料到料盘中。这会增强系统收集铁质物料的能力。
电磁体也可布置在封闭滚筒的内表面，用一合适的壳体保护。该装置的优点在于磁体的壳体本身，可作为衔铁或吸取器，消除了在滚筒上升侧失落铁质物料的任何可能性。同时，由于电磁铁位于封闭滚筒内表面，磁体可更有效地吸取铁质物料。
可使用一种类似的装置，该装置采用多个设置在围绕滚筒内表面的电磁铁。
单块弧形磁体可绕一竖直轴为枢轴旋转，并根据球磨机旋转方向及其周期性换向，用作封闭滚筒任一侧面的吸取磁体。
使用单块弧形磁体的结构，当球磨机改变旋转方向时，借助合适的电动或机械连杆，自动改变磁体位置。
磁体可安装在轨道上，以支承磁体。通过将磁体装在轨道上，可调磁体，在预定的范围内优化磁体位置。
本申请人了解下述美国专利：788,675；953,092；1,313,734；2,269,912；2,428,228；2,968,524；3,086,718；3,291,398；3,489,280；3,684,090；3,901,795；4,124,497；4,441,659；4,666,591；5,091,077和5,490,928。
本发明的一个目的在于提供一种改进的方法和装置，用于从磁性和非磁性材料混合物中分离出磁性物料。
本发明的一个目的在于提供一种改进的装置和方法，用于从密封旋转装置中排出的物料流中，分离出磁性物料。本发明的另一目的是提供一种磁性磨球分离器，该分离器结构简单，制造成本低，并且使用简便、有效。
鉴于上述和其它目的，本发明包括下文更充分描述的各部件的结合和结构。这些示于附图中，特别在权利要求书中指出了。应该明白，在不脱离本发明和牺牲本发明任何优点的情况下，可在结构的形式、尺寸、比例和小的细节方面进行改变。
本发明的特征包括：一个用于吸取和分离钢球的弧形磁体；一个中心排料斜槽，用于收集和送走钢球；一个封闭滚筒部件，提供收集和吸取钢球的吸取表面；特定的磁路，来增强吸持能力并减少钢球扰动；一个具有两块对称弧形永磁体的封闭滚筒，以适应球磨机的周期性换向旋转要求；一具有一单块弧形磁体的封闭滚筒，该磁体可沿给定的圆形轨道运动，适应球磨机旋转及旋转方向周期性调整的要求，可优化磁体的位置，这也在本发明的范围内；本发明也考虑到这样一种封闭滚筒，一块单独的弧形磁体连在它的框架上，该磁体可移动，可适应球磨机周期性换向的要求，并优化磁体位置；一个封闭滚筒，具有单块弧形磁体，该磁体可以一竖直轴为枢轴转动，适应球磨机周期性旋转换向的要求；带有单块弧形磁体的一个封闭滚筒，包括一个电动机械连杆，当球磨机旋转方向改变时，可自动地改变磁体位置；借助恰当的磁路及电路技术，可用电磁体代替永磁体。
本发明的附图有：
图1是按照本发明的具有弧形磁体的封闭滚筒、滚筛及球磨机的侧视图；
图2是按照本发明的球磨机、滚筛以及带有弧形磁体和料盘的封闭滚筒的俯视图；
图3是按照本发明的带有弧形磁体和料盘的封闭滚筒的端视图；
图4是按照本发明另一实施例的带有两块弧形磁体的封闭滚筒的俯视图；
图5是另一实施例的端视图，包括一块磁体，以及将磁体定位在封闭滚筒任一侧的液压缸；
图6是封闭滚筒和弧形磁体的端视图，表示支承磁体的框架；
图7是按照本发明的弧形磁体的侧视图，表示支承磁体的框架；
图8A是磁体组件一部分的俯视图；
图8B是图8A所示部分的端视图；
图8C是沿图8B中8c-8c线的剖视图；
图9是图7至8C中所示的磁体的磁场分布方式示意图；
图10是按照本发明的封闭滚筒和磁体的连续端的示意图，装有电磁铁和滑环，来代替永磁体；
图10A是沿图10中10A-10A线的剖视图；
图11A表示一个装有两个电磁铁的封闭滚筒；
图11B表示一个装有三个电磁铁的封闭滚筒；
图11C表示一个装有四个电磁铁的封闭滚筒；
图12A表示电磁铁进入从矿石物流中分离铁磁性材料的区域；
图12B表示电磁铁吸取铁磁性材料并送向料盘；
图12C表示电磁铁处于“释放”位置，铁磁性材料被放置入料盘；
图12D表示电磁铁返回分离区；
图13A表示永磁体进入从矿石物流中分离铁磁性材料的区域；
图13B表示永磁体吸取铁磁性材料并送向料盘；
图13C表示永磁体离开封闭滚筒，并且铁磁性材料被放入料盘；
图13D表示永磁体返回到分离区域；
图14表示置于封闭滚筒内部的电磁铁，它同时起吸取磁铁和衔铁的作用。
现在参照附图描述，图1和图2示出的球磨机14一般包括，一个大的大体为筒形体，它水平布置，并且可沿顺时针和反时针方向交替旋转。要破碎的矿石，通过入口11在位置10处被装入球磨机14的输入端12。球磨机14包括通常用钢制成的硬磨球13，这些磨球13与矿石一起滚磨，使矿石碎成所需尺寸。在球磨机14的输出端15，设有滚筛20，它也是圆筒形，且旋转。滚筛20上存在许多预定尺寸的孔洞22，允许预定尺寸的矿石颗粒通过，从而借助重力，在位置24，将特定尺寸的矿石分离出来，进入合适的收集装置26。进入装置26的矿石再被引导进行下一步的加工序。其余的矿石和从球磨机中排出的所有钢球，然后继续沿下道流程方向18进入封闭滚筒30。封闭滚筒30和滚筛20具有相似的尺寸和形状，但没有矿石分筛孔洞。封闭滚筒30是实心整体侧壁圆筒，并与滚筒20一起旋转。支承在封闭滚筒30一部分上方并与其外表面紧邻的是弧形磁体32，该磁体大体上从封闭滚筒30底部延伸至邻近滚筒30顶部37的位置。在封闭滚筒30内表面装有一个或多个磁吸取器34。磁吸取器34的第一侧面35与封闭滚筒30相连，一般与之垂直。第二侧面36以低于90°的角度与封闭滚筒相连。在封闭滚筒30旋转时，物料中磁性物质会被弧形磁体32产生的磁场31吸在封闭滚筒30内壁上。磁吸取器34，有助于将矿石中的磁性物料穿过弧形磁体向上提升到靠近封闭滚筒30的顶部37的位置，在此处，磁体32终止，被提升起来的磁性物质脱离磁体32的影响，并从封闭滚筒30内表面落入料盘38内。料盘38尺寸足够大，以便接住脱离磁体32末端39影响进入料盘32的磁性物质。上述磁性物料从料盘38，经由斜槽滑道40，在位置41处被收集到合适的收集装置42中。其中钢球13返回球磨机14，再次使用。不符合尺寸要求的非磁性剩余矿石由封闭滚筒30的排料端口44排出，在位置45处被导入合适的收集装置46中，这些矿石通过合适的装置返回到球磨机14，进一步加工。
如图4和5所示，两个相同的弧形磁体32，33支承在封闭滚筒30相对的两侧上，并大体从滚筒30的底部伸展至其顶部。可将磁体32、33设置成根据封闭滚筒30旋转是顺时针或反时针方向，将磁性物料从封闭滚筒30底部提升上来，并在邻近封闭滚筒30顶部37处，将上述磁性物料释放到料盘38中。
图5示出支承在封闭滚筒30附近的弧形磁体32，33。磁体32，33带有致动装置52，53，可使磁体移动，离开封闭滚筒30。致动装置52，53可以是液压、气动或其它合适的方式，使磁体32，33从第一位置32，33移至第二位置32′，33′。
磁性件80具有图9所示的磁场模式。磁性件80由磁体84组成。每一磁体84由第一磁体61、第二磁体62和位于第一磁体61和第二磁体62之间的第三磁体63组成。每个上述磁体都有第二南极(S极)和第一北极(N极)。磁性件61、62、63，可均由陶瓷磁性材料片组成。磁性件61，62均有与第三个磁体63相邻的第一侧面端。磁性件的磁场模式如图9所示。该磁场构成环状，穿过封闭滚筒30的非磁性壁，并在滚筒30底部吸持住包括磁性钢球13在内的铁磁性物料。磁场将钢球13和其它磁性物料吸挂在封闭滚筒30的内表面，上述磁性物料随封闭滚筒30旋转，被送至磁性件32的上端39处，在此处脱离磁场的影响。在磁性物料和钢球脱离磁场时，它们被释放并落入料盘38，上述物料借助斜槽滑道40，进入收集区42。
弧形磁体32由磁性件80组成。每个磁性件80存在第一端82、第二端83以及后件81。每个磁体件80有第一侧磁体61和第二侧磁体62。第三磁体件63位于第一侧磁体61和第二侧磁体62之间。第一侧磁体61的第一端设置成与第三磁体件63相邻，第二侧磁体62的第一端设置成与第三磁体件相邻。
图6示出支承磁体32的框架50。在封闭滚筒30顺时针方向转动时，它将磁体32支承在第一位置以便工作。框架50将磁体32支承在轨道装置51上，它允许当封闭滚筒30反时针方向转动时，使磁体移动到第二磁体位置(虚线所示)。磁体32也可以沿轨道装置51移动，以在预定的范围调整和优化磁体32的位置。
图10示出的封闭滚筒件，其外表面与电磁铁相连。这样布置，使得在电磁铁励磁时，将滚筒内铁质材料吸持在电磁铁附近的滚筒内表面上。封闭滚筒旋转时，大约从“6点钟”磁体位置到“11点钟”的磁体位置之间，电磁铁通电励磁。而在“11点钟”磁体位置，电磁铁解除激励，使吸取的铁质材料落入收集料盘和斜槽滑道。把磁体连接在滚筒表面，与上述静止弧形磁体相比，存在至少两个优点：(a)由于从封闭滚筒上“6点钟”到“11点钟”位置，实际不需要连续磁场，可使用较少的磁体；(b)由于磁场随封闭滚筒表面一起运动，所需保持吸持铁质材料移动的内部衔铁可尽量少或取消。
图10A是电磁铁的剖面图。
图11A至图11C表示与图10类似的一个装置。只是使用多个电磁铁，设置在环绕封闭滚筒圆周的多个位置上，并且随封闭滚筒旋转，顺序通电励磁和释放。这种构造可增强系统收集铁质材料的能力。
图12A至D表示钢球收集的顺序动作。在图12A中，电磁铁132正接近位于封闭滚筒130底部的即将吸取的钢球113。图12B中，电磁铁132已经吸持一定数量的钢球113，并沿封闭滚筒130侧壁提升这些钢球。在图12C中，电磁铁132解除激励，钢球113落入料盘138中。在图12D，电磁铁132正沿指向封闭滚筒130底部方向下降，并且随封闭滚筒130下次旋转开始，进行再次励磁、吸持收集更多的钢球113。
如图13A-D所示，可应用一种与图12类似的装置，只是选用永磁体。这样布置，使得当上述磁体接近图13C中所示的“11点钟”位置时，借助合适的致动器，机械连杆或摆轮结构，使该永磁体转动离开滚筒表面。这一转动使磁体离开钢球足够的距离，使钢球落入料盘38。连杆或摆轮使磁体位于“释放”位置，磁体从这一位置再摆回到与滚筒表面的配合位置。与图12装置相比用永磁体而不用电磁铁，可显著减少初始和工作费用。而这一系统具有图12装置的优点，只是磁体强度略低。
在另一个与图13类似使用永磁体的实施例中，只是使用多个永磁体，设置在环绕滚筒圆周的多个位置上。它们如图11A、B、C所示，但用永磁体代替电磁铁。与图12中的装置相比，可增大系统收集铁质材料的能力。
在图14示出的另一实施例中，在封闭滚筒内表面连着一电磁铁。该电磁铁用一合适的壳体保护。本装置的一个优点是磁体壳体本身可作为衔铁或吸取器，消除了在滚筒上升侧丢失铁质材料的任何可能性。同时，由于磁体位于滚筒内表面，磁体可更有效地吸持铁质材料。
一台与图14中类似的装置，只是使用多个电磁铁，围绕滚筒内表面布置，这增大了图14中装置的吸持分离铁磁性物质的能力。
图14中装置的另一优点在于，易于构造，以适应滚筒旋转的任一方向的要求。
现在参照本发明示于图12到14的实例，图中所示的封闭滚筒130与图1至3中所示的封闭滚筒30类似。封闭滚筒30的垂直剖面形状为圆筒形并有内边缘和外边缘。上料盘138安装在封闭滚筒下方，并从滚筒“11点钟”位置伸展至“1点钟”位置。
电磁铁132固定在封滚筒130的外周边缘。当电磁铁通电励磁时，产生磁场，穿过非磁性滚筒体吸持铁磁性材料，将铁磁性材料吸持在滚筒130内周边缘上。
通过滑环140、141，电能供给到电磁铁132，其方式为电动机、发电机领域的技术人员所熟知。电源线142，143与电刷相连，而电刷与滑环140，141接触。滑环141是非导电性的，因而，当电刷与电源线143相连时，电磁铁132未被供电。
图12A到12D表示当封闭滚筒130旋转时，电磁铁132的动作顺序。电磁铁132大约在“5点钟”位置。滚筒旋转时，磁铁132产生的磁场吸持钢球111，并将部分钢球送至“8点钟”装置(示于图12B)。在封闭滚筒继续旋转，将磁铁132带至“11点钟”位置时(示于图12C)，滑环上的电刷移到滑环141的导电区143，从而电磁铁释放，将钢球111落入料盘138。随滚筒130继续旋转，电磁铁132通过示于图12D的“2点钟”位置；并继续下降到图12A所示的位置，吸持更多的钢球111，并将其吸持提升到料盘138。
图11A到图11C表示在滚筒130上装有多个电磁铁132，用来吸取钢球111并将它们送入料盘138。这需要对于每一个电磁铁132对应一个单独滑环的启动器。
上面用本发明的优点，实用形式表述了本发明。然而，应理解，在不脱离与本发明权利要求书相应的广泛范围内，对装置构造进行的修正落入本发明的等同物范围内。