CN102189036A - 离心跳汰机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心跳汰机。由旋转装置、至少一个跳汰单元和产品接收装置构成，所述的跳汰单元包括筛下室、筛上室、筛板、给料装置、排料装置和脉动装置，沿其物料移动方向按一定的倾斜角度安装在所述的旋转装置的旋转体上，用于分离浆体物料中的密度不同的颗粒；产品接收装置固定在地面，用于接收旋转中的跳汰单元排出的已完成分离物料；其特征是所述的跳汰单元采用筛上排料口排出已完成分离的主要物料。本发明可以无选择地分选精细浆体物料中几乎所有尺寸的不同密度的颗粒。

Description

离心跳汰机

技术领域

本发明涉及一种用于选矿的跳汰机，进一步涉及一种离心跳汰机。

背景技术

目前用于精选末煤的装置中，应用较广的方法是水力旋流器、跳汰机和重介旋流器。目前的具有实用性的精细煤基浆体的平均粒度可以达到0.01mm以下，甚至可以达到0.001mm水平。煤颗粒的超精细化，使得本来黏附在一起的有机煤成分和硫化亚铁、二氧化硅等无机矿物颗粒得到有效解离，给煤的进一步精选提供了可能。水力旋流器的分选机制更多地受颗粒尺寸的影响，影响其针对颗粒密度的分选效果。目前的跳汰选和重介选的粒度下限一般在0.2mm以上，难以完成其中无机矿物成分的去除。其限制因素在于随着颗粒的细化，在普通重力场中，颗粒在浆体中的自然沉降速度非常慢，甚至在颗粒之间的微小作用力和浆体中的极微细颗粒物质的干扰下不发生沉降，因此以重力作用为基础的一般选矿设备均不能奏效。1986年7月31日公开的PCT/AU86/00016专利中公开了一种离心跳汰机，并在1990年1月11日公开的PCT/AU89/00279和1999年2月25日公开的PCT/AU98/00657专利中对其进行了进一步完善。该系列专利公开的离心跳汰机可以利用数十倍重力的离心加速度有效分离比重不同的微细颗粒。但是这类设备均采用透筛排料法收集比重较高的小尺寸精矿颗粒，而精细煤基浆体精选的目的在于尽可能去除其中较高比重的所有尺寸的矿物颗粒，并保留比重低的所有尺寸的颗粒。

发明内容

本发明公开了一种用于分离精细浆体物料中的不同比重的成分组成的离心跳汰机。这种离心跳汰机可以无选择地分离精细浆体物料中所有尺寸的不同密度的颗粒。

其具体方案是：该装置由旋转装置、至少一个跳汰单元和产品接收装置构成；所述的旋转装置，包括旋转体和基座，在动力驱动下旋转主体可以沿一根垂直轴的中线平稳旋转；所述的跳汰单元包括筛下室、筛上室、筛板、给料装置、排料装置和脉动装置，与普通跳汰机的结构和功能相似，用于分离浆体物料中的密度不同的颗粒；跳汰单元在其物料移动方向上按一定的倾斜角度安装在所述的转动装置上，其筛下室位于远离垂直轴的位置，所述的倾斜角度大致为跳汰单元所受的重力与向心力的合力的矢量方向与垂直方向的夹角；跳汰单元在重力和转动装置旋转产生的离心力的合力场中工作；产品接收装置为固定在地面，用于接收旋转中的跳汰单元排出的已完成分离的物料的收集输送装置；本发明所公开的离心跳汰机的特殊之处在于排料装置采用筛上排料口排出已完成分离的主要的高密度物料和低密度物料；之所以说是主要的高密度物料和低密度物料，是因为在跳汰分离过程中难免有少量颗粒物料通过筛板进入筛下室，这部分物料称之为底料，最终也需要排出；按行业习惯，所述的高密度物料和低密度物料也可简称为重料和轻料。

附图说明

附图1离心跳汰机基本结构剖面示意图

附图2跳汰单元的倾斜角度和抛物线回转曲面形筛板示意图

附图3多个跳汰单元的离心跳汰机的示意图

附图4采用筛下空气室的离心跳汰机示意图

附图5采用封闭筛上室的离心跳汰机示意图

附图6采用三产品跳汰单元的离心跳汰机示意图

附图7纤毛筛板示意图，俯视图

附图8纤毛筛板示意图，正视图，上升水流

附图9纤毛筛板示意图，正视图，下降水流

附图10采用封闭筛上室的离心跳汰机的空气室脉动装置工作原理图，水流上升期

附图11采用封闭筛上室的离心跳汰机的空气室脉动装置工作原理图，水流下降期

附图12筛下水底浆分离处理装置示意图

附图13设置稀释段和浓缩段的筛板示意图

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，所分离的浆体以精细煤基浆体为例：

实施例1

参见附图1-2，其具体方案是：该装置由旋转装置1、至少一个跳汰单元2和产品接收装置3构成。所述的旋转装置1，包括旋转体11和基座12，在动力驱动装置121的驱动下旋转体可以沿一根垂直轴111的中线1111平稳旋转。所述的跳汰单元2包括筛下室21、筛上室22、筛板23、给料装置24、排料装置25和脉动装置26，与普通跳汰机的结构和功能相似，用于分离浆体物料中的密度不同的颗粒。跳汰单元2在其物料移动方向上按一定的倾斜角度α安装在所述的转动装置1上，其筛下室21位于远离垂直轴111的位置，所述的倾斜角度α的大小大致与跳汰单元2所受的重力G与向心力Fc的合力Fr的矢量方向与垂直方向的夹角相同。考虑到工作时向心加速度可以达到重力加速度的数十倍，该角度接近90度。跳汰单元在重力和转动装置旋转产生的离心力的合力场中工作。产品接收装置3为固定在地面，用于接收旋转中的跳汰单元排出的已完成分离的物料的环形槽状收集输送装置。所述跳汰单元2的排料装置25不采用透筛排料方式而采用排料口排料。所述的排料口包括重料排料口251和轻料排料口252。所述的筛上室22在本实施例中是开放的，也称为筛槽。在跳汰分选过程中通过筛板进入筛下室的少量颗粒物料S210，通过筛下室底部的底料排出口211排出，进入相应的产品接受装置3。筛板23可以采用0.2mm孔径筛板加长石人工床层，并在机器工作时控制吸啜力。

工作时，物料浆体S在垂直轴111顶端由一个漏斗状的与跳汰单元同步转动的接收桶241从输送管道240接收，并由一条给料管242输送到筛板23下端的筛槽内，在离心力和后续的物料的推动下，物料S边脉动分层边向上移动，在筛板上端，轻料浆体SL、重料浆体SH分别进入轻料排出口251和重料排出口252，然后脱离跳汰单元进入相应的轻料接收槽31和重接收槽32。所述的脉动装置26使用普通的隔膜脉动装置261，由脉动电机2611通过凸轮轴2612驱动隔膜2613推动筛下水产生脉动。为使得所述的旋转装置1在旋转时保持平稳，在跳汰单元的对侧设置一个平衡重物112。

理想的情况下，相对于普通跳汰机的筛板平面，筛板23应为沿物料移动方向延伸的一条抛物线231沿垂直轴111的中线1111回转形成的曲面，这样可以使得筛板在工作时与跳汰流体液面保持平行，在此基础上，筛板可以根据物料相适应的排矸方式的调整其倾角。在筛板较窄并且离心力足够大的情况下，筛板也可以简略地采用平直筛板。

对旋转中的跳汰单元的供电可以采用设置在垂直轴上的滑环与固定基座的电源连接，大功率供电滑环技术在医用螺旋CT上具有成熟应用。跳汰单元的监控信号通讯可采用无线通讯或红外线串口通讯技术与地面连通。

实施例1所述的该离心跳汰装置是本发明最简单的原始装置，可以在以下的实施例中从多方面对其进一步改进与完善。

实施例2

参见附图3，多单元对称配置：在实施例1的基础上，在旋转体11上相对于旋转轴111呈轴对称或中心对称设置多个跳汰单元，待处理物料由接收桶分别通过各跳汰单元的给料管242输送到各跳汰单元，并在分选后经各自的排料管进入相应的接收槽31和32。

实施例3

改进脉动装置：在实施例2的基础上，由于具有多个跳汰单元，采用空气室跳汰机具有更大的优势，不同的跳汰单元可以共用一套压缩气体供应装置和脉动控制装置。

可以采用筛侧空气室，因液体脉动本身不会引起跳汰单元的重心的旋转半径的改变，故各跳汰单元同步运行不会造成旋转速度的扰动。

实施例4

参见附图4，采用了筛下空气室的脉动装置。

筛下空气室的脉动装置具体包括空气压缩机及储气筒2621、筛下空气室2622、进气管路2623和排气管路2624和管路控制***，管路控制***图中未画出。因液体脉动会引起跳汰单元的重心的旋转半径的改变，造成旋转的扰动，可以采用单元分组的方式，各组的重心变化相互平衡，最大限度的降低旋转时的扰动。筛下空气室的跳汰单元的结构相对于筛侧空气室的跳汰单元要紧凑一些。

实施例5

参见附图5及附图10-11，在实施例4的基础上，将筛上室改为封闭腔室。

分选后的浆体通过排料管和接收槽输送的方式一则存在浆体的飞溅问题，另外浆体以极高速度脱离跳汰单元也造成了设备的动能的损失，增加了设备耗能。可以采用让分选后的浆体回流到垂直轴中心或附近，然后脱离旋转状态，进入固定于地面的收集装置。这样可以回收浆体的动能，但在由旋转***流回旋转轴时需克服旋转产生的离心力，可以采用封闭的筛上室，在工作时让筛上室保持足够高的压力，并控制排料管得管径和斜角，迫使浆体以一定的速度流回垂直轴处，避免浆体颗粒的离心沉淀。接收桶141到排料管的高度差产生的压强可以作为浆体流动的动力。为了更好地控制浆体的流动，保持适当的床层厚度，可以在排料口处设置浆体泵254。

在本实施例中，通过控制空气的流动，封闭的筛上室可以参与空气脉动的控制。空气脉动装置由空气压缩机及储气筒2621，筛下空气室2622，筛上室22，空气回收筒2625，以及顺序连通以上4个腔室的管路26261，26262，26263，26264。在脉动膨胀期，如附图10所示，26261开通，空气由空气压缩机及储气筒2621流向筛下空气室2622，同时26263开通，筛上室22内的空气流回空气回收筒2623，26262阻断，筛下水上升。在脉动下降期，如附图11所示，26261阻断，26262开通，26263阻断，筛下水下降。空气回收筒2623与压缩机及储气筒2621间的管路26264工作时保持长通。空气回收筒2623的作用是回收筛上室排出的压缩空气，减少耗能，取消空气回收筒2623后空气环路断开，***仍可正常工作。

封闭的筛上室结构的跳汰单元也可以用在采用其它类型的脉动装置，如采用隔膜式脉动装置。

实施例6

参见附图6，在实施例5的基础上，将各跳汰单元的一段两产品结构改为两段三产品结构。

为了进一步降低轻质汰选产品的重颗粒含量，将跳汰单元设置为两段三产品，功能相当于普通的两段三产品跳汰机，相应地在跳汰单元增加一个中料排出通道253和相应的接收槽。

实施例7

参见附图7-9，改进筛板：在实施例6的基础上，将筛板改为纤毛筛板。

在现有的跳汰机筛板孔径一般都在0.2mm以上，实施例1使用的0.2mm孔径筛板加人工床层，由于对水流的阻力较大，可能会影响跳汰效果，并且仍可能有太多的有用颗粒透过筛板。

解决上述问题，可以采用一种带纤毛的筛板，即在较大孔径的筛板的上侧格条232上设置向上伸展的可以覆盖筛孔的纤毛233，纤毛以单排平行排列、向顺水流方向一侧倾斜效果更好。纤毛不会对上升的水流明显增加阻力，但会有效阻止浆体颗粒透过筛孔进入筛下室。根据浆体粒度的大小可以调整纤毛的粗细、长短、浓密、倾斜角度来予以适应。一般来说，颗粒大时采用粗、硬、相对较短的纤毛，颗粒小时采用细、软、相对较长的纤毛；颗粒差别范围较大时可以采用上述两类纤毛有序混合排列；相邻两排的纤毛向略微不同的两个方向交叉侧倾斜可以降低筛板对下降水流的阻力。这种筛板结构也可以用于普通的跳汰机。

实施例8

参见附图12，在实施例7的基础上增加筛下水底浆分离处理装置：

尽管对筛板的孔径做出了特殊处理，跳汰机工作时仍可能会有一些小尺寸颗粒进入筛下室，这些颗粒在离心力的作用下也会按比重不同分层并沉入筛下室底部，形成底浆，这些颗粒也应及时排出，其中的低比重颗粒形成的轻底浆SBL根据煤种的不同，可能是以非常可贵的有用的微粒煤成分为主，在煤基浆体产品中可以改善浆体的粒度级配，应予以收集并有效利用，也可能是以微细的粘土成分为主，可以舍弃，或作为高灰分含量水煤浆的稳定剂成分。由高比重颗粒形成的重浆SBH作为矸石成分排出。在筛下室的底部，除设置重浆排出通道211以外，在靠近筛下室底部的地方还设置一个倒置的漏斗状轻浆排出通道212，两种产品也以前述的方式进入固定在地面的收集装置3。排出底浆造成的筛下水的损失可以直接在输入的物料浆体中补充，也可以沿给料通道另设置一条筛下水补充通道。

实施例9

参见附图13，在实施例8的基础上进一步改进筛板，设置筛板稀释段和浓缩段：

一般跳汰机的给料为固体煤，在进入跳汰区前经冲水湿润然后流到筛板上，排料时精煤随溢出水流排出精煤排料口。水煤浆给料时已经大致与成品的浓度相同，一般在65％以上，跳汰过程中最好不要添加冲水，以免在后续工序里还需脱水。因此，在跳汰过程的起始段，需要由筛下水先把给料稀释，汰选后排出成品前在离心作用下沥出多余的水分。体现在在筛板的设置上表现为，筛板靠近进料端的前段位置较低称之为稀释段234而在排料端有一段位置较高称之为浓缩段235。

以上各实施例所介绍的技术改进，还可以相互组合形成其他不同技术方案，由于其显而易见性，这里不再赘述。

Claims (11)

1.一种离心跳汰机，由旋转装置、至少一个跳汰单元和产品接收装置构成；所述的旋转装置，包括旋转体和基座，在动力驱动下旋转体可以绕一根垂直轴平稳旋转；所述的跳汰单元包括筛下室、筛上室、筛板、给料装置、排料装置和脉动装置，沿其物料移动方向按一定的倾斜角度安装在所述的旋转装置的旋转体上，其筛下室位于远离垂直轴的位置，用于分离浆体物料中的密度不同的颗粒；产品接收装置为固定在地面，用于接收旋转中的跳汰单元排出的已完成分离物料；其特征是所述的跳汰单元采用筛上排料口排出已完成分离的主要物料。

2.如权力要求1所述的离心跳汰机，其特征在于所述的倾斜角度与所述的跳汰单元所受的重力与向心力的合力的矢量方向与垂直方向的夹角相等。

3.如权力要求1所述的离心跳汰机，其特征在于所述的筛板为沿物料移动方向延伸的一条抛物线沿旋转装置垂直轴的中线回转形成的曲面。

4.如权力要求1所述的离心跳汰机，其特征在于具有两个或两个以上的跳汰单元，这些跳汰单元在旋转体11上相对于旋转轴111呈轴对称或中心对称。

5.如权力要求4所述的离心跳汰机，其特征在于所述的脉动装置为空气室脉动装置。

6.如权力要求5所述的离心跳汰机，其特征在于所述的空气室脉动装置采用筛下空气室。

7.如权力要求1所述的离心跳汰机，其特征在于所述筛上室为封闭腔室，分离的浆体在旋转轴或近旋转轴处脱离旋转状态，进入分离产品接收装置。

8.如权力要求1所述的离心跳汰机，其特征在于所述的跳汰单元为三产品结构。

9.如权力要求1所述的离心跳汰机，其特征在于所述的跳汰单元的筛板采用纤毛筛板；所述的纤毛筛板指在较大孔径的筛板的上侧格条上设置向上伸展的可以覆盖筛孔的纤毛的新型筛板。

10.如权力要求1所述的离心跳汰机，其特征在于所述的跳汰单元设置筛下水底浆分离处理装置，所述的筛下水底浆分离处理装置，是指在筛下室的底部，除设置重浆排出通道外，在靠近筛下室底部的地方还设置一个倒置的漏斗状轻浆排出通道。

11.如权力要求1所述的离心跳汰机，其特征在于所述的跳汰单元筛板设置稀释段和浓缩段。

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