非均匀强磁介质、磁选设备及磁选方法
阅读：939发布：2020-05-12
专利汇可以提供非均匀强磁介质、磁选设备及磁选方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供了一种非均匀强磁介质、 磁选 设备及磁选方法。所述非均匀强磁介质包括排列不均匀的多个径级的强磁介质，每个径级的强磁介质的半径与待分选矿物的半径的比值为2.69，用于在同一激磁 电流 下实现多种粒径矿物的梯度匹配，以提高 强磁选 的分选效率。，下面是非均匀强磁介质、磁选设备及磁选方法专利的具体信息内容。
1.一种用于立环脉动高梯度磁选机的丝状或棒状的非均匀强磁介质，其特征在于，所述非均匀强磁介质包括排列不均匀的多个径级的强磁介质，用于在同一激磁电流下实现多种粒径矿物的梯度匹配，每个径级的强磁介质的半径与待分选矿物的半径的比值为2.69。
2.如权利要求1所述的非均匀强磁介质，其特征在于，所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质的直径在矿物流入的方向上呈梯度排列。
3.如权利要求2所述的非均匀强磁介质，其特征在于，所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质在矿物流入的方向上按介质的直径从粗到细地排列。
4.如权利要求1所述的非均匀强磁介质，其特征在于，所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质中的各个径级的强磁介质的数量不同。
5.如权利要求1所述的非均匀强磁介质，其特征在于，所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质中的各个径级的强磁介质之间的间隙不同。
6.如权利要求1所述的非均匀强磁介质，其特征在于，所述非均匀强磁介质包括3-7个径级。
7.如权利要求6所述的非均匀强磁介质，其特征在于，所述非均匀强磁介质包括3-5个径级。
8.一种立环脉动高梯度磁选机，其特征在于，所述立环脉动高梯度磁选机包括如权利要求1到7中的任意一项权利要求所述的非均匀强磁介质。
9.一种使用立环脉动高梯度磁选机执行的磁选方法，其特征在于，所述磁选方法包括下述步骤：
选择如权利要求1到7中的任意一项权利要求所述的非均匀强磁介质；
选择激磁电流；
在已选择的激磁电流下，通过已选择的非均匀强磁介质与多种粒径矿物的梯度匹配，对所述多种粒径矿物进行选别，
其中，所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质的直径、数量和间隙以及所述激磁电流根据待选矿物中的不同矿物的粒径和含量确定。
10.如权利要求9所述的磁选方法，其特征在于：
所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质的直径根据待选矿物中的不同矿物的粒径确定；
所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质中的每个径级的强磁介质的数量根据待选矿物中的相应矿物所需的表面比来确定；
所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质中的每个径级的强磁介质间的间隙根据待选矿物中的相应矿物所需的尺寸来确定。
非均匀强磁介质、磁选设备及磁选方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种非均匀强磁介质、磁选设备及磁选方法，更具体地说，涉及一种能够在对矿料进行磁选时实现使矿料中不同粒度的矿物颗粒进行梯度匹配并实现每种粒径矿物颗粒的高效分选的非均匀强磁介质、包括该非均匀强磁介质的磁选设备及使用该非均匀强磁介质进行磁选的磁选方法。
背景技术
[0002] 立环高梯度强磁选机是一种通常用于从粉磨的矿石中选别弱磁性矿物的立式强磁分选设备。工作时，立环高梯度强磁选机的绕组线圈所产生的磁场，通过上、下磁轭构成回路，转环按旋转方向转动，待选别矿料通过给料管进入并沿上磁极缝隙流经转环，其中，介质安装在转环上，用于吸附磁性矿物。
[0003] 待选别的矿料给入磁选机的分选空间后，受到磁力和其他机械力（如重力、离心力、摩擦力、介质阻力等）的共同作用后被选别。磁性矿物颗粒所受磁力的大小与矿物本身磁性以及用于吸附磁性矿物的介质有关。因此，待选别的矿料各沿不同路径，得到分选。一般来说，磁性颗粒在磁场中所受比磁力的大小与磁场强度和梯度成正比。
[0004] 在以目前的技术生产中，强磁选机往往是根据矿粒的平均粒度选择一种直径合适的强磁介质，因此在实际分选中，选别时在一种激磁电流条件下只能照顾到一种粒径的矿物颗粒，也就是说，立环高梯度强磁选机仍然存在一个缺点：在强磁选作业中，磁场梯度不能与矿物颗粒的梯度匹配，因此整体选矿效率不高，并且弱磁精矿品位较低，富集比较低。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于解决以上问题中的至少一个缺点，为此，提供了一种能够提高立环脉动高梯度强磁选机的选矿效率，通过实现各种粒度矿物的梯度匹配，实现每个粒径矿物颗粒的高效分选的非均匀强磁介质、包括该介质的磁选设备及使用该介质的磁选方法。
[0006] 根据本发明的示例性实施例的一方面，提供了一种非均匀强磁介质，所述非均匀强磁介质包括排列不均匀的多个径级的强磁介质，用于在同一激磁电流下实现多种粒径矿物的梯度匹配，每个径级的强磁介质的半径与待分选矿物的半径的比值为2.69。
[0007] 所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质的直径在矿物流入的方向上可呈梯度排列。
[0008] 所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质可在矿物流入的方向上按介质的直径从粗到细地排列。
[0009] 所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质中的各个径级的强磁介质的数量可不同。
[0010] 所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质中的各个径级的强磁介质之间的间隙可不同。
[0011] 所述非均匀强磁介质可包括3-7个径级。
[0012] 所述非均匀强磁介质可包括3-5个径级。
[0013] 根据本发明的示例性实施例的另一方面，提供了一种磁选设备，所述磁选设备包括上面所述的一种非均匀强磁介质。
[0014] 根据本发明的示例性实施例的另一方面，提供了一种磁选方法，所述磁选方法包括下述步骤：选择如上所述的非均匀强磁介质；选择激磁电流；在已选择的激磁电流下，通过已选择的非均匀强磁介质与多种粒径矿物的梯度匹配，对所述多种粒径矿物进行选别，其中，所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质的直径、数量和间隙以及所述激磁电流根据待选矿物中的不同矿物的粒径和含量确定。
[0015] 所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质的直径可根据待选矿物中的不同矿物的粒径确定；所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质中的每个径级的强磁介质的数量可根据待选矿物中的相应矿物所需的表面比来确定；所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质中的每个径级的强磁介质间的间隙可根据待选矿物中的相应矿物所需的尺寸来确定。
[0016] 采用本发明的非均匀介质、包括该介质的磁选设备及使用该介质的磁选方法，能够达到下述显著的技术效果中的至少一个：显著提高强磁选机分选弱磁性矿物的选矿效率，有效降低尾矿品位，提高精矿品位，在同一激磁电流的条件下实现每种粒径矿物的梯度匹配，实现强磁作业的最优化。附图说明
[0017] 图1是强磁转环介质的整体排列图。
[0018] 图2是根据现有技术的均匀强磁介质在图1中的A-A剖面上排列的放大示意图。
[0019] 图3是根据本发明一个示例性实施例的非均匀强磁介质在图1中的A-A剖面上排列的放大示意图。
[0020] 图4是以正视图示出的根据本发明示例性实施例的立环脉动高梯度磁选机结构图。
[0021] 图5是以侧视图示出的根据本发明示例性实施例的立环脉动高梯度磁选机结构图。
[0022] 图6是根据本发明示例性实施例的非均匀介质对矿物进行分选的磁选方法的示意性示图。
具体实施方式
[0023] 在下文中参照附图更充分地描述了本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在这里所提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，会夸大颗粒和部件的尺寸和相对尺寸，相同的标号始终表示相同的元件。
[0024] 图1是强磁转环介质的整体排列图。
[0025] 参照图1，下文中将以环式强磁分选机中的转环4为例来说明本发明的非均匀强磁介质。
[0026] 转环4包括支撑环和介质两个部分，支撑环形成转环4的外观，介质安装在支撑环中。转环4的下部位于激磁线圈2（见图4）中，而转环4的上部位于激磁线圈2之外，向下的箭头是加矿的方向，顺时针的箭头指的是转环4的旋转方向，通过强磁介质选取的精矿C随之旋转。然而，本发明不限于此，转环4的旋转方向可以逆时针旋转、顺时针旋转或者根据实际生产的需要逆时针、顺时针交替旋转。
[0027] 图2是根据现有技术的均匀强磁介质在图1中的A-A剖面上排列的放大示意图。
[0028] 参照图2，根据现有技术的均匀强磁介质在转环中的分布大体上均匀，均匀强磁介质棒D间的间隙均匀，均匀强磁介质棒D的尺寸基本上相同，即，在排列方式、粗细选择和分布上都是均匀的。
[0029] 图3是根据本发明一个示例性实施例的非均匀强磁介质在图1中的A-A剖面上排列的放大示意图。
[0030] 参照图3，根据本发明一个示例性实施例的非均匀强磁介质包括排列不均匀的多个径级（例如D0-D6）的强磁介质，非均匀强磁介质包括从粗到细排列的介质棒。图3中示出了从D0-D6的七个径级的强磁介质棒，由粗到细地排列，以在矿物流入的方向上从粗到细地吸附矿物，但是本发明不限于此，其径级可以根据需要按照矿流的方向来不同地排列，例如，按照D6-D0的顺序、D6-D3-D1-D2-D4-D0-D5的顺序等，只要能够实现对矿物的分选即可。
[0031] 在图3中，D0-D6径级中每个径级的强磁介质的直径不同，具体地说，每个径级的强磁介质的直径根据待选矿物中的不同矿物的粒径确定，当进行分选时，各种径级的强磁介质吸附物料中的不同矿物，达到在同一激磁电流下同时进行分选的目的。另外，D0-D6径级的强磁介质中的每个径级的强磁介质的数量不同，相应地，以充分地吸附含量不同的矿物。由于待选矿物被吸附在强磁介质的表面，因此每个径级的强磁介质的数量根据待选矿物中的相应矿物所需的表面比来确定。另外，D0-D6径级的强磁介质中的每个径级的强磁介质棒间的间隙L不同。
[0032] 具体地说，D0-D6径级的强磁介质与C0-C6粒级的待选矿料是梯度匹配的，梯度匹配就是指介质（例如，铁磁性介质，具体地，丝状介质或棒状介质）半径与矿物颗粒半径应有合适的比值，在此比值时作用在邻近弱磁性颗粒上的磁力最大，这种合适的比例关系称为梯度匹配。根据矿物在磁介质上的磁力关系式Fm=kV│H│grad│B│可知，其中，k:体积磁化系数；V:颗粒体积；H:磁场强度；B：磁感应强度，在磁介质半径与颗粒半径的比值为2.69时可以达到最佳梯度匹配。
[0033] 图3示出了具有7个径级的非均匀强磁介质，但是本发明不限于此，例如，非均匀强磁介质可以根据待选矿所包括的不同物质的种类和数量而包括3-7个径级。优选地，非均匀强磁介质可以包括3-5个径级。
[0034] 图4是以正视图示出的根据本发明示例性实施例的立环脉动高梯度磁选机结构图。图5是以侧视图示出的根据本发明示例性实施例的立环脉动高梯度磁选机结构图。图6是根据本发明示例性实施例的非均匀介质对矿物进行的分选的磁选方法的示意性示图。
[0035] 参照图4和图5，立环脉动高梯度强磁选机包括脉动机构1、激磁线圈2、铁轭3、转环4、给矿斗5、漂洗水斗6、精矿冲洗装置7、精矿斗8、中矿斗9、尾矿斗10、液位斗11、转环驱动机构12、机架13，其中，给矿由F表示，清水由W表示，精矿由C表示，中矿由M表示，尾矿由T表示。为了避免模糊本发明的主题，将详细描述立环脉动高梯度强磁选机中的与非均匀强磁介质相关的特征。
[0036] 在根据本发明的示例性实施例中，转环4包括支撑环和如图3中所示的非均匀强磁介质。如图4中所示，转环4的下部与激磁线圈2重叠，在重叠的部分通过激磁线圈产生磁场，而转环4未与激磁线圈2重叠的上部则没有磁场。
[0037] 将矿料从给矿斗5中给进（如F所示），沿上铁轭缝隙流经转环4，粗细介质直径不均、上下分布不均、数量不均和/或间距不均的非均匀强磁介质被布置在转环4中，具体地说，在转环4的剖面上看，非均匀强磁介质按照沿着从上到下（也就是从内到外）的方向直径逐渐减小。转环4内的非均匀强磁介质在磁场中被磁化，强磁介质表面形成高梯度磁场，矿浆中磁性颗粒被吸着在强磁介质表面，随着转环4的转动被带至顶部无磁场区，用清水W冲入精矿斗8中，非磁性颗粒或者尾矿T沿下铁轭缝隙流入尾矿斗10。
[0038] 对粒度不均匀的矿物分选过程如图6所示，图中最上方的颗粒表示待选别矿物原料，包括弱磁性矿物和非磁性矿物，在给矿中有粗粒和细粒的弱磁性矿物与非磁性矿物。当物料通过介质时，由于矿物所受磁力是与磁场梯度与背景场强的乘积成正比，在分选的统一区域背景场强相同，因此，在通过强磁介质上部时，只有粗粒磁性矿物被吸附在上面磁场梯度较小的粗介质上，此时由于细粒磁性矿物吸附所需的磁场梯度较高，细粒矿物不会在粗介质上吸附，当下落到细介质上时它才会被吸附在细介质上，如果只有上面的粗介质，这部分细粒磁性矿物将随重力和水流而下落进入尾矿而损失。
[0039] 参照图6，使用了根据本发明的示例性实施例的强磁介质D0-D6对不同粒度的磁性矿物进行分选，不同粒度的磁性矿物由不同径级的强磁介质吸着，最后尾矿T落入尾矿斗10。在本示例性实施例中，尾矿T包括无磁性矿物及其它不需要被磁选的矿物。
[0040] D0-D6径级的强磁介质在矿流的方向上从粗到细地排列布置，位于上部的粗介质，例如D1，吸附大直径精矿，位于下部的细介质D6吸附小直径精矿。具有不同粒径的矿物C0-C6被依次分选。
[0041] 下面，将描述使用根据本发明的非均匀强磁介质进行磁选的过程。
[0042] 首先，选择包括多个径级的强磁介质的非均匀强磁介质，具体地说，包括下述步骤：（a）介质排列方式选择：立环脉动高梯度强磁选机分选弱磁性矿物过程中，脉石矿物要穿过强磁介质之间的空隙，而弱磁性目的矿物被强磁介质吸附提升并卸下，实现矿物按照磁性强弱进行分选。由于较细的介质具有较高的梯度，而较细的介质既能选起较细的矿物也能选起较粗的矿物，较粗的介质只能选起较粗的矿物颗粒，因此强磁介质按照转环从内到外排列方式就为从粗到细。（b）介质的粗细可以根据入选物料的粒度粗细进行选择，选择前先将待选物料分成若干个不同的径级，每个径级采用不同的介质进行试验，对每种粒度的矿物筛选出选矿效率最佳的介质直径，最后综合试验结果选定每种直径的强磁介质。（c）介质粗细分布的选择：粗细介质的分布也是不均匀的，它是根据物料筛分的粒度分布，对不同粒度的矿物颗粒采用不同的直径的强磁介质，再根据不同径级中目的矿物的多少计算所需介质表面，最后根据每种径级所需的表面之比来选择不同直径的介质数量之比，最后在介质的排列上在同一个平面（即，垂直于矿流的方向）上尽量采用同一种直径的介质，每种介质之间的间距也根据矿粒的粗细进行布置，粗直径的间距要大些，细直径介质之间的间距既要考虑矿物颗粒的吸附，又要考虑粗粒脉石可以通过。
[0043] 其次，根据已经确定的每个径级的所选的介质的直径在激磁电流下进行试验，确定最佳的激磁电流。
[0044] 最后，在已选择的激磁电流下，通过已选择的非均匀强磁介质与多种粒径矿物的梯度匹配，对所述多种粒径矿物进行选别，其中，所述非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质的直径和所述激磁电流根据待选矿物中的不同矿物的粒径确定。
[0045] 现在，以针对钛铁矿选矿的介质设计匹配以及对钛铁矿选矿的过程为示例来进一步理解本发明中的非均匀强磁介质和使用该介质的磁选方法。
[0046] 示例
[0047] 根据本发明的示例性实施例，确定非均匀强磁介质中的多个径级的强磁介质的直径的步骤可以通过下面的具体描述而进一步获知。
[0048] 在根据本发明示例性示例中，需要进行强磁分选的钛铁矿物料粒度一般在2-0.02mm之间，在此区间内待分选的物料按照等比分成5个粗细级别（粒级），或者3-5个粒级。
[0049] 表1中示出了待选物料的粒度组成，另外，表1中示出了待选物料的粒级含量与所匹配的介质直径，则所需的介质数量之比的计算如表2所示。
[0050] 表1粒级含量与介质梯度匹配表
[0051]粒级（μm） 1500 540 180 60 20
重量含量（%） 5 25 30 30 10
所用介质直径（μm） 4035 1452.6 484.2 161.4 53.8
重量含量（%） 5 25 30 30 10
所用介质直径（μm） 4035 1452.6 484.2 161.4 53.8
[0052] 如表1中可以看出的是，在2-0.02mm之间钛铁矿物料的粒度（指的是矿料的直径）在该示例中被分成了5个粒级，根据本发明构思，对矿物料进行梯度分选的具体实施过程并不限于该示例中的5个粒级，例如，可以是3个粒级。
[0053] 1500μm、540μm、180μm、60μm和20μm的粒级分别采用相应的5个径级的介质来进行分选，所用的介质直径分布为阶梯式，与待分选的粒级进行粒度匹配，具体地说，磁介质半径/直径与待分选矿物料颗粒半径/直径的比值为2.69。
[0054] 表2中示出了根据待选物料的含量、粒级以及相应的磁选介质的直径来确定每个径级的所需介质的数量。在本发明的实施例中，介质为直径不同的圆柱体，所需介质的数量以所需介质的根数来确定。
[0055] 表2所需介质根数比例计算表
[0056]粒级（μm） 1500 540 180 60 20 总计
重量百分比 5 25 30 30 10 100
介质直径 4035 1453 484 161 54
介质附着量 24421837500 1139425250 42200935 1562998 57889 25605084572介质根数比 5 562 18202 491461 4423150
重量百分比 5 25 30 30 10 100
介质直径 4035 1453 484 161 54
介质附着量 24421837500 1139425250 42200935 1562998 57889 25605084572介质根数比 5 562 18202 491461 4423150
[0057] 表2中列出的重量百分比不同的五个粒级（用g来表示，单位μm）的钛铁矿物料粒度，重量百分比（%）由c表示，同时示出了五个径级的介质（由d表示，单位μm），介质附着量（X）是附着单根介质上的矿物料的附着总量，介质根数比为五种介质的设定的根数的比例，以对矿料进行高效地分选。
[0058] 下面将参照表2详细地说明计算不同介质的数量的步骤，单根介质的附着量X由公式X=d2×g来计算，例如，待选物料的粒级为1500μm的情况下，根据表2中确定的所需介质的直径为4035μm，即，1500μm×2.69=4035μm，单根介质的附着量X=40352×1500=24421837500，所需介质根数比通过公式（c÷x）×总计来计算，在上述情况下，介质根数比=（5÷24421837500）×25605084572≈5，因而列出根据本发明示例性实施例的具有五个粒级的钛铁矿物料的分选方法中对非均匀强磁介质的选定的步骤，在本示例性实施例中，根据选定的D0-D4非均匀强磁介质，具有不同粒径的矿物C0-C4被依次分选。
[0059] 根据本发明的示例性实施例，确定介质之间的间隙L的步骤，可以根据待选矿物中的相应矿物所需的尺寸来确定。例如，根据本发明示例性实施例的钛铁矿物料中，最大粒径C0的矿料的粒径为1500μm，相应的，最大径级的强磁介质D0这一级的介质之间的间隙L0不能够低于1500μm。
[0060] 另外，在采用根据本发明示例性实施例的非均匀强磁介质时还可以在介质表面进行耐磨处理，或对较细介质部分分开装配。因此，当介质较细时介质磨损很快的情况下，能够便于频繁更换，提高了介质的利用率，并且分开更换不同磨损情况的介质能够对矿物的分选进行精密精确的控制。另外还可看出计算出的所需粗介质很少而细介质很多，具体针对具体矿样进行介质设计时可根据情况具体设计。
[0061] 根据本发明的示例性实施例，确定激磁电流的步骤，针对某个具体矿种时，首先筛出设计的各个粒级，分别用安装有其匹配的介质的强磁机进行不同激磁电流的选别实验，根据实验数据计算出几个不同激磁电流下的综合选别指标，再比较其采用哪个激磁电流最好。例如，根据本发明示例性实施例的钛铁矿物料，筛出设计的五个粒级，分别用安装有与这五个粒级所匹配的五个径级的介质的强磁机进行不同激磁电流的选别实验，最终确定所采用的激磁电流。
[0062] 根据本发明的示例性实施例，采用本发明的非均匀介质、包括该介质的磁选设备及使用该介质的磁选方法，能够显著提高强磁选机分选弱磁性矿物的选矿效率，有效降低尾矿品位，提高精矿品位，在同一激磁电流的条件下实现每种粒径矿物的梯度匹配，实现强磁作业的最优化。
[0063] 综上，该发明涉及强磁选机强磁介质的改进，目前已有的强磁介质不能实现对不同粒度的矿物颗粒的梯度匹配，尚不能达到生产中强磁选的高效性，本发明将强磁选机的介质做成分选时上下介质不同且分布也按梯度匹配要求分布的强磁介质，在矿流穿过介质的过程中，粗粒矿物吸附在上面粗的介质上，细粒矿物吸附在下面较细的介质上，从而实现不同粒度的矿物颗粒都实现梯度匹配，能够最大程度上提高强磁选的分选效率，工业实施容易，效果显著。
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