技术领域
[0001] 本
发明涉及一种处理弱磁性粉体的永磁高梯度
磁选机，特别是一种连续式弱磁性粉体梯次永磁高梯度磁选装置，适用于细粒
煤粉的
脱硫降灰或者脱除煤中微量重金属元素的干法分选，可广泛应用于
能源、电
力、
冶金、环保等领域。
背景技术
[0002] 煤中含有多种微量有害元素，如As、Cd、Hg、Pb、Se、Cr等，它们在煤炭利用过程中迁移释放对环境带来了极大负面影响，它们或呈气态排入大气，或富集于煤灰及飞灰中，对工业设备、人体健康和生态环境均造成很大危害。燃煤过程中有害微量元素的排放污染问题已经引起了世界范围内的广泛关注。
[0003] 国外一些学者已开始进行了初步的研究。Brander等利用自行研制的磁选机MagMillTM研究了煤中的微量元素。但是煤中微量有害元素在磁选过程中的迁移行为受多元因素的共同控制，国外学者如Oder等已经对煤中的有害微量元素进行了初步的磁选实验，也取得了一定的效果；国内李沙等重点研究了磁选脱除煤中微量有害元素的机理。
[0004] 此外，随着近年来机械化采煤程度的不断提高，细粒煤的产量逐年增加，使得细粒煤的脱硫降灰任务艰巨。目前细粒煤分选工艺较多，主要包括浮选、煤泥重介旋流器分选、选择性絮凝分选、螺旋分选以及TBS等，但脱硫效果都不很理想。Falcon离心分选是在强化重力场条件下，是脱除煤中黄
铁矿硫的一种有效物理分选方法，但仍然属于湿法分选。
[0005] 通过常规的湿法选煤在脱硫降灰的同时可以使煤中的微量有害元素的含量降低，但这些湿法选煤方法存在着弊端，它带来了二次污染。煤的干式高梯度磁选作为一种选煤技术，选后的产品不需要经过脱
水干燥处理，也就降低了潜在的环境污染。干式磁选在一定程度上避免了常规的选煤方法带来的弊端，同时避免了重选和浮选等传统的湿法选煤方法带来的弊端。
发明内容
[0006] 本发明的目的是针对当前缺少适用于脱除煤中微量重金属元素的干法分选的永磁设备，提供一种连续式弱磁性粉体梯次永磁高梯度磁选装置，不仅可用脱除煤中微量重金属元素，还可应用于细粒煤的脱硫降灰、非金属矿的提纯和除杂等。
[0007] 为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：一种连续式弱磁性粉体梯次永磁高梯度磁选装置，包括
机架，还包括圆柱筒形外磁极磁轭、圆柱筒形内磁极磁轭、内磁极、外磁极、聚磁介质筒、聚磁介质、转动轴，所述圆柱筒形外磁极磁轭的底部固定在机架上方，圆柱筒形内磁极磁轭套装在转动轴外，并通过对称的若干对
螺栓使圆柱筒形内磁极磁轭与圆柱筒形外磁极磁轭固定连接，转动轴的底部位于机架下方并由驱动装置驱动，驱动装置可以由三相异步
电动机、二级减速器、主动轮、从动轮组成；圆柱筒形外磁极磁轭顶部设有给料口，圆柱筒形外磁极磁轭的底部设有
尾矿排料口和精矿排料口，所述圆柱筒形外磁极磁轭内由上至下设有
磁场强度逐渐增强的铁
氧体磁源分选区和普通NdFeB磁源分选区及高性能NdFeB磁源分选区，所述内磁极分别垂直于转动轴固定装配在铁氧体磁源分选区和普通NdFeB磁源分选区及高性能NdFeB磁源分选区内的圆柱筒形内磁极磁轭上，外磁极分别固定装配在铁氧体磁源分选区和普通NdFeB磁源分选区及高性能NdFeB磁源分选区内的圆柱筒形外磁极磁轭上，外磁极和内磁极沿圆周呈均匀间隔偶数对布置且构成对极式闭合磁系结构，铁氧体磁源分选区和普通NdFeB磁源分选区及高性能NdFeB磁源分选区内分别形成偶数个分选空间和偶数个卸料空间，即每对外磁极与每对内磁极之间的磁场区构成分选空间，与分选空间相邻的即为卸料空间，分选空间与无磁场分布的卸料空间相邻布置以保证分选方式的灵活性及连续性；依据铁氧体磁源分选区和普通NdFeB磁源分选区及高性能NdFeB磁源分选区内的分选空间的数量在聚磁介质筒内壁对应设置数量相等的分选室，且在聚磁介质筒内的分选室的聚磁介质筒内壁充填聚磁介质；所述聚磁介质筒安装于内磁极、外磁极之间，且与转动轴外的圆柱筒形内磁极磁轭固定连接。
[0008] 进一步地，所述内磁极相邻磁极磁场呈N、S分布、外磁极相邻磁场对应呈S、N分布，这样布置，能够在提升背景磁场强度的同时、
磁力线分布更趋于平稳、磁场性能更稳定。
[0009] 具体地，所述内磁极和外磁极的构成均基于
永磁体铠装多面
挤压软铁方式获得、且内磁极、外磁极构成对极式闭合磁系结构；所述内磁极由内磁极挤压弧形永磁体和内磁极铠装弧形永磁体、通过同极性铠装挤压弧形高导磁软铁获得，内磁极铠装弧形永磁体在后部、内磁极挤压弧形永磁体分别在左、右两侧，形成内凸状的内磁极；所述外磁极由外磁极铠装弧形永磁体和外磁极挤压弧形永磁体、通过同极性铠装挤压弧形高导磁软铁获得、外磁极铠装弧形永磁体在同极性铠装挤压弧形高导磁软铁的后部、外磁极挤压弧形永磁体分别在同极性铠装挤压弧形高导磁软铁的左、右两侧，形成外凹状的外磁极。这里要求弧形高导磁软铁的尺寸规格与铠装和挤压的弧形永磁体规格要相互适应，且内凸状、外凹状弧形高导磁软铁的尺寸规格也要相互适应。
[0010] 更进一步地，所述铁氧体磁源分选区和普通NdFeB磁源分选区及高性能NdFeB磁源分选区内的聚磁介质筒上的聚磁介质越来越稀疏，具体地，铁氧体磁源分选区和普通NdFeB磁源分选区及高性能NdFeB磁源分选区内的聚磁介质筒上的聚磁介质充填率分别为12-15%、7-9%、3-5%，铁氧体磁源分选区和普通NdFeB磁源分选区及高性能NdFeB磁源分选区内的聚磁介质筒上的聚磁介质也是由不同材料制成的
密度稀疏不等且结构形状不同，分别与不同的永磁体磁源材料制成的相同规格尺寸的对极式闭合磁系结构相匹配，亦可实现和强化梯次分选，可进一步提高对粗
煤粉等物性变化的适应性和根据物性差异性分级的效果，尤其适合处理含磁性强弱不同的宽粒级粉体物料。
[0011] 与
现有技术相比，本发明具有以下优点：（1）不同永磁磁源材料形成的圆柱体梯次闭合磁系，形成具有梯次的分选背景场强和
磁场梯度，可使得宽粒级煤粉中强、弱磁性物在同一台设备中依次分选，得到精、中、尾三种产品，简化了工艺。此外，内外磁极装配完成后均保持不动，使用过程中对永磁体的破坏和影响小，有利于保护永磁体的使用寿命。
[0012] （2）聚磁介质筒内的聚磁介质对称分布在各个闭合磁系，聚磁介质可大大提高磁场梯度，进一步提高背景磁场强度和强化磁力的主导作用从而增大磁性物所受磁力，提高分选效果；当聚磁介质筒围绕竖直转动轴转动时，一个分选室开始转出闭合磁系结构的背景磁场区域时（即开始卸料），紧相邻一侧的分选室恰好进入到闭合磁系结构的背景磁场区域（开始分选），这样若干偶数个分选区往复循环，实现分选—卸料—分选—卸料—分选—卸料—分选—卸料的过程。不但实现了连续性分选作业，而且提高了整机的工作效率和处理量。不同材料制成的密度稀疏不等且结构不同形状的聚磁介质依次从上到下安装在聚磁介质筒中，分别与不同的永磁体磁源材料制成的相同规格尺寸的对极式闭合磁系结构相匹配，亦可实现和强化梯次分选，可进一步提高对粗煤粉等物性变化的适应性和根据物性差异性分级的效果，尤其适合处理含磁性强弱不同的宽粒级粉体物料。
[0013] （3）干法分选克服了湿式分选以水为介质带来的诸多难题，省去
水处理的复杂工艺流程，不仅使分选工艺更为简单，而且直接降低了运行成本、使用维护简便。
附图说明
[0014] 图1为本发明的总体结构示意图。
[0015] 图2为本发明的聚磁介质筒结构示意图。
[0016] 图3为聚磁介质筒的剖视图。
[0017] 图4为较疏聚磁介质结构示意图。
[0018] 图5为较密聚磁介质结构示意图。
[0019] 图6闭合永磁磁系结构示意图。
[0020] 图7为内磁极和外磁极充磁方向示意图。
[0021] 图中序号：1、机架；2、尾矿排料口；3、外磁极；4、外磁极铠装弧形永磁体；5、外磁极挤压弧形永磁体；6、高性能NdFeB磁源分选区；7、外磁极磁轭；8、内磁极；9、内磁极挤压弧形永磁体；10、内磁极铠装弧形永磁体；11、普通NdFeB磁源分选区；12、转动轴；13、聚磁介质；14、铁氧体磁源分选区；15、给料口；16、圆柱形聚磁介质筒；17、内磁极磁轭；18、精矿排料口。
具体实施方式
[0022] 下面结合具体
实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0023] 如图1、图2、图3所示，本发明的一种连续式弱磁性粉体梯次永磁高梯度磁选装置，包括机架，还包括圆柱筒形外磁极磁轭7、圆柱筒形内磁极磁轭17、内磁极8、外磁极3、聚磁介质筒16、聚磁介质13、转动轴12，所述圆柱筒形外磁极磁轭7的底部固定在机架上方，圆柱筒形内磁极磁轭17套装在转动轴12外，并通过对称的若干对螺栓使圆柱筒形内磁极磁轭17与圆柱筒形外磁极磁轭7固定连接，转动轴12的底部位于机架下方并由驱动装置驱动，驱动装置可以由三相异步电动机、二级减速器、主动轮、从动轮组成，用于驱动转动轴12转动；圆柱筒形外磁极磁轭7顶部设有给料口15，圆柱筒形外磁极磁轭7的底部设有尾矿排料口2和精矿排料口18，所述圆柱筒形外磁极磁轭7内由上至下设有磁场强度逐渐增强的铁氧体磁源分选区14和普通NdFeB磁源分选区11及高性能NdFeB磁源分选区6，所述内磁极8分别垂直于转动轴固定装配在铁氧体磁源分选区14和普通NdFeB磁源分选区11及高性能NdFeB磁源分选区6内的圆柱筒形内磁极磁轭17上，外磁极3分别固定装配在铁氧体磁源分选区14和普通NdFeB磁源分选区11及高性能NdFeB磁源分选区6内的圆柱筒形外磁极磁轭7上，外磁极3和内磁极8沿圆周呈均匀间隔偶数对布置且构成对极式闭合磁系结构，铁氧体磁源分选区14和普通NdFeB磁源分选区11及高性能NdFeB磁源分选区6内分别形成偶数个分选空间和偶数个卸料空间，即每对外磁极3与每对内磁极8之间的磁场区构成分选空间，与分选空间相邻的即为卸料空间；分选空间与无磁场分布的卸料空间相邻布置以保证分选方式的灵活性及连续性；依据铁氧体磁源分选区14和普通NdFeB磁源分选区11及高性能NdFeB磁源分选区
6内的分选室的数量在聚磁介质筒16内壁对应设置数量相等的分选室，且在聚磁介质筒16内的分选室的聚磁介质筒16内壁充填聚磁介质13；所述聚磁介质筒16安装于内磁极8、外磁极3之间，且与转动轴外的圆柱筒形内磁极磁轭17固定连接。
[0024] 首先，将加工好的外磁极磁轭7通过
焊接或螺栓等机械方式固定在四个机架1上方，接着将尾矿排料口2和精矿排料口18通过焊接或螺栓连接等机械方式固定安装在外磁极磁轭7底部预留的
位置上；接着装配转动轴12和内磁极磁轭17，装配时先将转动轴12安装在外磁极磁轭7底部预设的架构上方，接着将内磁极磁轭17柱体套装在转动轴12之外，并通过对称的若干对螺栓使内磁极磁轭17与外磁极磁轭7上的一定架构连接固定，等待下一步装配；转动轴12的动力部分可以由三相异步电动机、二级减速器、主动轮、从动轮组成，主动轮端设置调偏装置。
[0025] 然后，采用特殊装配工艺装配铁氧体磁源分选区14和普通NdFeB磁源分选区11及高性能NdFeB磁源分选区6内的梯次磁源，将分别采用不同永磁体磁源材料且按照一定规格尺寸加工而制成的外磁极铠装弧形永磁体4、外磁极挤压弧形永磁体5制成外磁极3，将分别采用不同永磁体磁源材料且按照一定规格尺寸加工而制成的内磁极挤压弧形永磁体9和内磁极铠装弧形永磁体10制成内磁极8，按照图6中的示例，其中，内磁极8和外磁极3的构成均基于永磁体铠装多面挤压软铁方式获得、且内磁极8、外磁极3构成对极式闭合磁系结构；所述内磁极8由内磁极挤压弧形永磁体9和内磁极铠装弧形永磁体10、通过同极性铠装挤压弧形高导磁软铁获得，内磁极铠装弧形永磁体10在后部、内磁极挤压弧形永磁体9分别在左、右两侧，形成内凸状的内磁极8；所述外磁极3由外磁极铠装弧形永磁体4和外磁极挤压弧形永磁体5、通过同极性铠装挤压弧形高导磁软铁获得、外磁极铠装弧形永磁体4在同极性铠装挤压弧形高导磁软铁的后部、外磁极挤压弧形永磁体5分别在同极性铠装挤压弧形高导磁软铁的左、右两侧，形成外凹状的外磁极3。这里要求弧形高导磁软铁的尺寸规格与铠装和挤压的弧形永磁体规格要相互适应，且内凸状、外凹状弧形高导磁软铁的尺寸规格也要相互适应；另外，本发明对极式闭合磁系结构的装配是按照极性要求装配形成，采用铠装挤压聚磁技术将多
块不同规格的充磁不同的方形永磁永磁体通过挤压高导磁软铁的形式来实现，所述内磁极相邻磁极磁场呈N、S分布、外磁极相邻磁场对应呈S、N分布，这样布置，能够在提升背景磁场强度的同时、磁力线分布更趋于平稳、磁场性能更稳定，具体如图7所示，图7中，每对外磁极3与每对内磁极8之间的磁场区为分选空间，与分选室相邻的即为卸料空间。
[0026] 其次，安装高性能NdFeB磁源分选区6内的内磁极8和外磁极3；接着装配普通NdFeB磁源分选区11内的内磁极8和外磁极3；接着安装一级铁氧体磁源分选区14的内的内磁极8和外磁极3；安装时需使外磁极铠装弧形永磁体4的1/3宽度恰好装进外磁极磁轭7预设的卡槽内，同时采用机械方式固定，安装时注意使用非导磁不锈
钢棒、非导磁
不锈钢板等其它非导磁性物质。各内、外挤压弧形高导磁软铁磁极均通过非导磁不锈钢板及其上预留的螺栓孔用螺栓进行固定连接。
[0027] 参照图1所示，最后，将事先加工成的不同材料和规格的聚磁介质13按照与不同梯次磁源的匹配性的要求安装在聚磁介质筒16上，亦即从下至上越来越稀疏，具体地，铁氧体磁源分选区和普通NdFeB磁源分选区及高性能NdFeB磁源分选区内的聚磁介质筒上的聚磁介质充填率分别为12-15%、7-9%、3-5%，且一般圆柱形聚磁介质、方孔形聚磁介质在下，聚磁介质筒16内的聚磁介质13的疏密通过预设的聚磁介质筒16的孔的密度的疏密来决定和调整、且采用带双头
螺母的螺栓进行连接，而不采用通常的焊接方式，主要是方便拆卸来调整聚磁介质筒内的聚磁介质13的疏密，其中图2和图3中的给出的是圆柱形聚磁介质筒内的聚磁介质13，图4给出了一种较疏聚磁介质结构示意图，图5给出了一种较密聚磁介质结构示意图；接着根据内磁极8和外磁极3形成的对数，可以采用非导磁不锈钢板把聚磁介质筒16进行分割成与内磁极8和外磁极3形成的对数相等的空间即分选室，非导磁不锈钢板与圆柱形介质筒16通过焊接的方式固定，便于以后的连续给料分选和卸料等，非导磁不锈钢板同时还起着屏蔽部分漏磁，以增加分选室的磁场强度的作用；然后将装配好的聚磁介质筒16，高举之后对准内磁极磁轭17和转动轴12，缓缓落下，然后进行聚磁介质筒16与转动轴12的机械连接固定，保证聚磁介质筒16能够顺畅地在转动轴12的带动下进行转动；最后，进行上部的给料口15的连接固定，然后进行调试，检查安装是否满足要求。
[0028] 本发明的连续式弱磁性粉体梯次永磁高梯度磁选装置可满足连续分选要求，具体实施过程：首先由内磁极、外磁极构成对极式闭合磁系结构提供分选室、且沿圆周呈均匀间隔偶数对布置，即分选空间与无磁场分布的卸料空间相邻布置；其次依据分选室的数量在圆柱形聚磁介质筒内对应设置数量相等分选室，与分选室相邻的即为卸料空间，且在分选室充填聚磁介质；再者将聚磁介质筒安装于内磁极、外磁极之间，且与转动轴进行连接固定；通过给料口15送入煤粉，转动轴通过
电机带动，将使得煤粉从聚磁介质筒内的分选空间连续进入、进出分选室与卸料空间，从而实现连续式分选（图例中以偶数4对闭合磁系为例）：分选—卸料—分选—卸料—分选—卸料—分选—卸料的过程。另外，在实际使用过程中根据外磁极磁轭直径的大小规格和分选粗煤粉等矿物对处理量的要求等，可增加或减少分选区或某一分选区分选室的数量。
[0029] 本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术
变形，均落入本发明的保护范围之内。
