超声振动盘精选矿物的方法和装置

本发明涉及精选碎矿或粒状矿的方法和装置，特别涉及从价值不大的粉尘、矿砂、粘土或碎岩石块分离出有用矿物如煤的技术。

在阿帕拉契采煤区，虽然细煤粒常常与洗煤过程产生的粉尘聚结，但是，常规的煤矿业操作按惯例通过冲洗，已从价值不大的粉尘、矿砂和粘土精选了有用煤。在整个采煤区中，称作“废石堆”的煤渣已堆积至毗连洗煤区，包括聚积含有许多有用细煤粒，在经济上已证明回收这些煤粒是不现实的。

为从这种碎矿中回收矿粉已提出各种技术，例如美国专利4，240，903、4，267，046、4，184，965、4，039，456和3，997，436号的偏心重力振动器;美国专利4，070，275、4，088，716和4，060，481号的气动液压振动器;以及在Coal    Mining    &    Processing    1982年9月，64～67页中介绍的西屋电气公司的“电凝结”技术。但并不认为这些技术已在工业上获得有效的成功。

本发明的技术对精选这种碎矿和粒状矿物提供了意想不到的经济有效的方法和装置。就煤废石堆而言，有用煤的回收达到了惊人的效果，同时还改进了用来密实地装填采煤矿井和巷道的煤渣的性能，减少澄清池和沉淀池中的沉淀时间，产生澄清的洗井水用于再循环或作其它用途。

新技术具有这许多优点，用这种新技术将碎矿与大体上相等体积的水混合，形成泥浆，以快速流动的薄层形式输送，沿着有许多超声波振子操纵的倾斜振动盘下行，产生超声振动的驻波型。振动盘最好用挠性 缆索悬吊，使其达到最大限度的挠性摆动，以产生振动和摇动。于是传给前行浆泥层的剧烈振动能使矿石和粉尘快速脱离聚结和分离，两种矿粒的不同密度促进了分离。沉降分离器或离心分离器几乎完全回收了有用的煤粉。

这种新技术还可用于从碎矿中分离出金和其它有用矿物，获得同样有效的结果。

因此，本发明的主要目的是提供在超声振动盘上精选碎矿泥浆的方法和装置。

本发明的另一个目的是提供能从那种矿物与以前浪费掉的尘粒混合的碎矿混合物中回收有效量矿物颗粒的方法和装置。

本发明的再一个目的是提供在采矿作业后洗煤废弃的尾矿中回收如细煤粒这种矿物的方法和装置。

本发明又一个目的是提供能从有用矿物中分离出价值不大的自压紧性、对充填采矿矿井和巷道非常有用的尘粒的方法和装置。

本发明还一个目的是提供这样的方法和装置，其中，在处理除去沉淀池和澄清池中沉淀时间短的水-粉尘混合物后，从泥浆中分离出有用矿物细粒。此后，已澄清的洗井水准备用于再循环或其它用途。

本发明的其它目的，部分是显见的，部分在下文阐述。

因此，本发明包括若干步骤及这些步骤之一或多个与相应其它的每一个步骤之间的联系，以及具体的结构特点和零件组合的装置。这些部件的配置适合于这些步骤的作用，全部以下文所述的结构举例说明，并且在权利要求中说明本发明的范围。

为了充分理解本发明的特征和目的，参照附图，详述于后。

图1    是用于本发明方法的主要装置的示意图。

图2    表示用于本发明的方法和装置中振动盘的部分主透视图，并且部分剖去以示其结构。

在用以回收碎矿中细矿物颗粒的本发明的方法和装置中，给水与粒状矿混合形成的泥浆含有常常被粘土或水牢固地粘合在一起的矿物和粉尘组分。混合以后，泥浆被输送到振动盘。振动盘向下倾斜，由固定在振动盘下表面的一个或多个超声振子产生振动，形成强烈的驻波型，泥浆因重力沿斜盘而下的输送。用超声振动能以惊人的效果破坏粉尘颗粒和矿物颗粒之间的物理结合，带有两种固体颗粒的泥浆通过如离心的物理分离方法，使矿物颗粒有效地与泥浆分离。

以增加沿斜盘下行的浆料层产生的超声驻波导致细矿物粒与粘土、粉尘、岩石、页岩或硫化合物脱离聚结，分隔因表面张力或相反化学电荷形成的结合。

用这种超声处理分隔物理结合后，从泥浆中回收矿物颗粒的物理分离法，已知用螺旋选矿机、旋风分离器、摇床、筛分机、离心机、沉降槽或螺旋分级机那样的设备是很有效的，还知道用超声处理的矿物颗粒是干净的。就煤而言，这显著增加了每磅可回收的英制热单位值。与其它回收系统相比，还减少了回收矿物组分中留有的水量及细黄铁矿的硫组分。

类似的处理方法可用于从矿石、煤灰、再循环重介质和其它物质中回收磁性材料。供给的泥浆在超声振动盘上通过，使颗粒脱离聚结并净化，然后，泥浆在磁选机转鼓上通过，从泥浆中除去干净的磁性颗粒。

澄清池水的澄清和提高微细粉末的沉降速度是本发明方法的另一重要成果。就一切情况而论，极大地改进了池水的澄清，在某些情况下，微细粉末的沉降速度提高了十倍。

脉石、尾矿、煤和其它材料的静止池常常含有包住小颗粒固体的胶质材料。超声破碎和分离这些小颗粒固体的水胶层。

工艺过程如下：死水从超声加工盘上方的泵池泵出，然后进入第二泵池，如果不是胶体，干净颗粒就会沉淀在池底。在矿物分离中，尾矿 迅速压实，占有少量空间，从而延长了尾矿池的使用寿命。

经由本发明的处理后，留剩的固体颗粒具有高度自压紧的优点，使已分离的尘粒对于矿井和矿山巷道的充填十分有用。甚至当不需要有用矿物颗粒时，在本发明的超声振动盘上流过的飞灰尾矿和其它细材料的泥浆可直接输入澄清池、矿井、露天矿或需要充填料的其它地方，接着发生的沉降比通常要快得多。颗粒以火山灰方式起作用，即他们类似压实的火山灰石。

通常洗煤作业后留有的“废石堆”可含25%～50%煤粒。此后碾碎废石，筛分至1/4英寸，以备在本发明的装置中处理，有可能回收全部废石堆中多达50%的有用煤。

从废石堆回收有用煤粒的本发明选矿工艺的最好方式用图说明。在图1中，固体进料被碾碎，并通过1/4英寸筛子10，再用运输机11输送到由电机13驱动的混合器12的集管。由给水泵14提供的给水在混合器12中与碾碎的固体进料颗粒混合，形成泥浆。该泥浆从混合器12到集管16被横向散开，均匀分配在宽平伸长的金属盘（最好是不锈钢盘）17的整个宽度上。箭头18表示进入盘17的上部入口端的泥浆，盘17配置成向下稍微倾斜，例如与水平成5～15°的角度。

正如图2所示，盘17最好用如缠绕不锈钢缆的或搓合尼龙缆或编织尼龙缆的挠性缆索装置19悬吊，在挠性缆索端部具有的孔环21嵌入在沿盘17边缘延伸的上翻凸缘23中相应的支承孔22。或如图2右侧所示，用一个或多个安装在盘17两边缘间中心处向上延伸的凸缘接头24连接挠性缆索的孔环21。

示于图2的是固定在盘17下面的两个振子26，这两个振子最好是称为“浸没式”的磁致伸缩振子，封装在密封盒内，钎焊到振动盘的下面，并且用一对导管27连接到相应的超声发生器28或电源，把激发振子26以超声频率发出的振动能用于盘17。

可同时使用许多振子，一对振子26横向延伸横跨盘17宽度的主要部位，在盘长约10%～40%处，该距离的测定自引入盘的泥浆18的进料端至输出端，即以同样箭头指示离开盘17下行去向分离器31进料斗导管30的已处理泥浆输出端，当振子26激发时，在盘17长度方向的中间部位进行操作，产生振动颗粒的闪烁振动波型，当泥浆薄层沿倾斜盘下行时，在薄层处易于观察到。在薄层泥浆中限制超声振动能，泥浆深度最好约为10～40毫米，在较深的液体中，超声振动能不会散逸或不会衰减。

沿向下倾斜盘输送的流动泥浆中，可观察到少量聚结的矿块，经摆动和振动，使它们渐渐变得更小，随着振动能逐渐把颗粒组分彼此分离，各自形成较小颗粒。认为由于盘17悬吊在缆索19上，它的自由摇动产生振动和挠曲，基本上提供了本发明的工艺效果。

超声振动能破坏了矿物颗粒和粉尘/粘土颗粒，以及任何气泡、胶、矿泥或使颗粒粘附在一起的藻类之间的表面张力结合。这过程可称为颗粒的显微洗涤，通常产生干净的颗粒表面，除去了杂质，携带的水分比以前少得多。于是，从粉尘和矿粉固体颗粒的表面除去了矿泥、藻类或凝胶的矿块。

认为显微洗涤作用解释了超声振动盘方法的许多意想不到的优点。例如，这些泥浆经超声振动盘处理后，随着消除面张力，显著提高了对形成的细颗粒的脱水速度，以及沉降或凝固速度。这导致澄清池和沉淀池水的快速澄清，因为提高了矿物颗粒彼此之间以及与尘粒、凝胶、藻类等的干净分离。在这样泥浆的超声振动盘处理后，还提高了筛分这些净化细粒的速度，当以这种方式弄干净细粒表面时，极大地减少了筛子上细屑的堵塞现象。

这些超声洗涤的细粒自压紧，不受气泡、胶粒或其它杂质覆盖的阻碍，导致密实的滤饼或矿泥层。很清楚，用本发明的这些方法，筛分、过滤、输送、传热和生成的洗净细粒干燥速度都能得到提高，细煤粒、 重金属颗粒或贵金属颗粒从矿浆的有效提取速度或回收率都较大地提高，以黄铁矿形式从细煤粒中的硫浸出速率和排除也得到提高。

化学添加剂如絮凝剂通过这些方法，具有更显著的效果，例如当它们以本发明方法使用时，可减少絮凝剂的常用量80%～95%对操作结果无不利影响。

最后，接着进行的操作如离心分离步骤，当对以本发明的超声振动盘方法处理过的泥浆进行离心分离时，具有更好的效果。

由此可见，从上所述很明显可有效地达到上述诸目的，鉴于用上述结构可以作出一定改变，而不脱离本发明范围，因此意在包含上述全部内容或附图所示是作为例证来解释，而并不是限制本发明。

还很清楚，下述权利要求包括了本文所述发明的一般和特殊的所有特征，以及本发明范围的全部论点，按照术语可认为归属其中。