CN113457851A

CN113457851A - 一种旋转摩擦静电分选机

Info

Publication number: CN113457851A
Application number: CN202110817668.5A
Authority: CN
Inventors: 陶东平
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2021-10-01

Abstract

本发明涉及一种式旋转摩擦静电分选机，该旋转摩擦静电分选机包括：受料器；旋转摩擦颗粒起电器，所述旋转电器连通于所述受料器，所述旋转摩擦颗粒起电器包括起电腔及设置在所述起电腔内的旋转辊；颗粒分离室，所述颗粒分离室连通于所述旋转摩擦颗粒起电器，所述颗粒分离室内设置有旋转电极；其中，所述旋转电极设置在所述颗粒分离室的一侧和/或两侧。本发明提供的旋转摩擦静电分选机起电效率更高，分选效果更佳。

Description

一种旋转摩擦静电分选机

技术领域

本发明涉及于矿物加工工程技术领域，特别涉及一种旋转摩擦静电分选机。

背景技术

干式静电分选技术主要应用于矿物加工、食品提纯、废物利用以及颗粒净化等方面。由于该技术成本低，对环境无污染，不使用化学药剂，不需耗水，不生成尾矿矿浆，因而获得多个行业的广泛关注。但由于现有技术及设备的缺陷，使得颗粒带电效率不高，分选精度较低，有效分选颗粒粒度范围较窄，从而限制了它的大规模应用。传统摩擦静电分选技术摩擦体(起电器)静止不动，颗粒通过高压空气输送造成颗粒与摩擦体的相对运动，相对运动速度通过调整高压空气气压和流量来控制，耗能高且摩擦起电效率低。因此有必要研发一种起电效率更高、分选效果更佳的旋转摩擦静电分选机。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转摩擦静电分选机，该旋转摩擦静电分选机起电效率更高，分选效果更佳。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种旋转摩擦静电分选机，包括：

受料器，用于接受待分选颗粒；

旋转摩擦颗粒起电器，连通于所述受料器，且与所述受料器之间设置有落差高度，所述旋转摩擦颗粒起电器包括起电外壳及设置在所述外壳内的旋转辊，所述旋转辊与所述外壳之间形成有环形的起电腔；

颗粒分离室，连通于所述旋转摩擦颗粒起电器，所述颗粒分离室内设置有旋转电极；其中，所述旋转电极设置在所述颗粒分离室的下方，所述旋转电极为一对或多对极性相反的电极；

还包括第一高压直流电源及第二高压直流电源，所述第一高压直流电源的一端连接于所述外壳，另一端连接于所述旋转辊，所述第二高压直流电源两端分别连接于极性相反的所述旋转电极。

优选地，所述旋转电极的电位设定于击破空气绝缘性钱的最大临界值，所述旋转电机为旋转的筒体。

优选地，通过第一高压直流电源的设置，控制并优化旋转摩擦颗粒起电器材料的表面电位，强化颗粒带电效果；通过第二高压直流电源为颗粒分离室提供分选颗粒用静电电场。

优选地，所述旋转电极为两个，包括第一旋转电极及第二旋转电极，所述第一旋转电极及所述第二旋转电极的电极极性相反，旋转方向相反，所述第一旋转电极及所述第二旋转电极分别设置在所述颗粒分离室两侧。

优选地，所述颗粒分离室还包括第一物料出口、第二物料出口及中矿出口，所述第一物料出口位于所述第一旋转电极底部，所述第二物料出口位于所述第二旋转电极底部，所述中矿出口开设在所述颗粒分离室底部位于所述第一旋转电极与所述第二旋转电极之间。

优选地，还包括第一物料收集箱、第二物料收集箱及中矿收集箱分别用于承接所述第一物料出口、第二物料出口及中矿出口产出的矿物产品。

优选地，还包括卸料刮板，所述卸料刮板设置在所述第一旋转电极及所述第二旋转电极一侧，位于所述第一物料收集箱及所述第二物料收集箱顶部。

优选地，所述旋转摩擦颗粒起电器还包括驱动电机、交流电源、外层摩擦材料套及控制器，所述驱动电机的输出轴连接于所述旋转辊，所述外层摩擦材料套设在所述旋转辊上，所述交流电源电性连接于所述驱动电机，所述控制器通信连接于所述交流电源及所述驱动电机用于控制旋转辊转速。

优选地，外层摩擦材料套为多个，多个外层摩擦材料套之间的材质相同或不同，所述外层摩擦材料套的材质为铜、不锈钢、炭基非金属导体材料、陶瓷、聚酯纤维和聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

优选地，所述旋转辊的截面为圆形或多边形。

本发明的优点在于：

本发明提供的旋转摩擦静电分选***采用旋转辊作为起电摩擦体，其自身是较高速运动的，旋转耗能低，旋转速度易控，通过电源的设置旋转辊本身电位也可控，进一步强化矿物颗粒与此接触产生的起电过程，颗粒带电密度比起常规摩擦起电方法大大提高。颗粒带电正负性和密度可以提高调节旋转速度和旋转辊电位控制，比传统摩擦起电方法效率高，耗能低，控制方便。本发明的颗粒带电结构设置可以使该设备上部的起电腔与下部的分选腔完全独立，各自优化运行条件，真正达到最佳分选性能。

分选完成后得到的产品通过吸附在正负两个旋转电极上最终被擦落到产品收集器，比起用高耗能真空除尘器或除尘袋收集产品的传统摩擦静电分选机可以通过调整旋转速度更加灵活高效地控制颗粒在分选腔中的分选时间，实现最佳分选效果，大量节省电耗和设备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明旋转摩擦静电分选机的结构示意图；

图2为粗选磷灰石矿五氧化二磷回收率与酸不溶物脱除率分选效果曲线；

图3为精选磷灰石矿浮选精矿再分选效果曲线。

附图说明：1、受料器；2、旋转摩擦颗粒起电器；3、起电腔；4、旋转辊；5、颗粒分离室；6、第一旋转电极；7、第二旋转电极；8、卸料刮板；9、第一物料收集箱；10、中矿收集箱；11、第二物料收集箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种旋转摩擦静电分选机，该旋转摩擦静电分选机包括：

受料器；所述受料器用于接受待分选颗粒；

旋转摩擦颗粒起电器，所述旋转摩擦起电器连通于所述受料器，且与所述受料器之间设置有落差高度，所述旋转摩擦颗粒起电器包括起电器外壳及设置在所述外壳内的旋转辊，所述旋转辊与所述外壳之间形成有环形的起电腔；

颗粒分离室，所述颗粒分离室连通于所述旋转摩擦颗粒起电器，所述颗粒分离室内设置有旋转电极；其中，所述旋转电极设置在所述颗粒分离室的下方，所述旋转电极为一对或多对极性相反的电极。

具体地，使用时混合矿物通过受料器给入旋转摩擦静电分选机，混合矿物通过受料器进入旋转摩擦颗粒起电器，混合矿物与旋转的旋转辊摩擦接触带电，同时混合矿物被旋转辊带动旋转，由于矿粒转动速度的差异性，混合矿物直接摩擦带电，起电效率更高，带电后的矿物进入颗粒分离室，带有相反电荷的矿物会吸附在旋转电极上进行回收。进一步地旋转电极可以为单一带有正电荷或负电荷的旋转电极，设置于颗粒分离室的一侧，或为两个分别带有正电荷及负电荷的选择电极，分设于颗粒分离室两侧。

具体地，设备上部的起电腔与下部的分选腔完全独立，可以各自优化运行条件，真正达到最佳分选性能。

具体地，受料器接受来自振动或皮带式给料机的颗粒状物料，通过落差的设置高度，能够保证自由下落的粒状物料进入旋转摩擦颗粒起电器时达到一定速度。进一步地，处理细颗粒时也可以添加辅助性高压空气以助达到必要下落速度。

具体地，旋转摩擦颗粒起电器包括外部不动的外壳和内部带电旋转的旋转辊。进一步地，外壳的截面呈圆形，旋转辊与外壳之间形成环形的起电腔。旋转辊由内芯和外层摩擦材料套组成，内芯为绝缘材料，外层为导体，便于其电位受控并可优化。颗粒的起电(也称带电或荷电)通过在环形的起电腔内与旋转辊外表和外壳内壁以及颗粒之间的碰撞和摩擦完成，外加于旋转辊表面的电位可有效强化这一带电过程。

具体地，所述颗粒分离室连通于所述旋转摩擦颗粒起电器底部，物料经由所述旋转摩擦颗粒起电器带电后自由落体进入所述颗粒分离室。

具体地，颗粒分离室设置于旋转摩擦颗粒起电器底部，混合矿物带电后在自身重力下落入颗粒分离室，在混合矿物落入颗粒分离室过程中，混合矿物呈分散状，便于带电矿物吸附在旋转电极进行回收。

具体地，颗粒分离室依靠颗粒在其中自由下落运动轨迹的差异分离来自旋转起电器的不同带电颗粒；其中，所述旋转电极设置在所述颗粒分离室的下方，可有一对或多对正负电极。

作为优选方案，旋转电极为旋转的筒体，通过采用旋转电极代替传统的平板电极，电极清除物料方便有效。电极电位设定于击破空气绝缘性前的最大临界值。

作为优选方案，通过第一高压直流电源的设置，控制并优化旋转摩擦颗粒起电器材料的表面电位，强化颗粒带电效果；通过第二高压直流电源为颗粒分离室提供分选颗粒用静电电场。

作为优选方案，所述旋转电极为两个包括第一旋转电极及第二旋转电极，所述第一旋转电极及所述第二旋转电极的电极极性相反，旋转方向相反，所述第一旋转电极及所述第二旋转电极分别设置在所述颗粒分离室两侧。

具体地，通过第一旋转电极及第二旋转电极的设置，分别回收摩擦起电后带有正电荷及负电荷的矿物，实现矿物的分离及多产品的产出。

作为优选方案，所述颗粒分离室还包括第一物料出口、第二物料出口及中矿出口，所述第一物料出口位于所述第一旋转电极底部，所述第二物料出口位于所述第二旋转电极底部，所述中矿出口开设在所述颗粒分离室底部位于所述第一旋转电极与所述第二旋转电极之间。

作为优选方案，还包括第一物料收集箱、第二物料收集箱及中矿收集箱分别用于承接所述第一物料出口、第二物料出口及中矿出口产出的矿物产品。

作为优选方案，还包括卸料刮板，所述卸料刮板设置在所述第一旋转电极及所述第二旋转电极一侧，位于所述第一物料收集箱及所述第二物料收集箱顶部。

具体地，卸料刮板设置于颗粒分离室上，位于颗粒分离室侧壁的内侧或外侧，当第一旋转电极及第二旋转电极旋转，第一旋转电极及第二旋转电极上吸附的矿物能够与卸料刮板接触，卸矿。

具体地，本发明分选产品通过吸附在电极上再擦落到产品收集器，代替传统真空作用下的离心除尘器或除尘袋。通过调整电极旋转速度可以灵活高效地控制颗粒在分选腔中的分选时间，因而大量节省电耗和设备成本，减少细粒物料的损失。

作为优选方案，所述旋转摩擦颗粒起电器还包括驱动电机、交流电源、外层摩擦材料套及控制器，所述驱动电机的输出轴连接于所述旋转辊，所述外层摩擦材料套设在所述旋转辊上，所述交流电源电性连接于所述驱动电机，所述控制器通信连接于所述交流电源及所述驱动电机用于控制旋转辊转速。

作为优选方案，外层摩擦材料套为多个，材质可以为铜、不锈钢、炭基非金属导体材料、陶瓷、聚酯纤维、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

具体地，使用时外层摩擦材料套套设在旋转辊上，混合矿物与旋转辊向接触摩擦起电，一方面同一种矿物与不同材质的外层摩擦材料套摩擦可带不同电荷，使本发明的旋转摩擦静电分选机适用范围更广，另一方面通过外层摩擦材料套的设置，避免矿物直接磨损旋转辊。使用时旋转辊可以接电也可以不接电，更优选地旋转辊连接于电源，给旋转辊提供电势，便于矿物摩擦带电。

具体地，当外层摩擦材料为导体时，其电位由高压直流电源控制，进一步强化其起电效果。

具体地，传统的摩擦静电分选技术是摩擦体静止。颗粒运动(对细颗粒通常要用高压空气)，耗能高，带电效率低。而本发明采用旋转辊作为起电摩擦体，通过控制旋转辊转速及外层摩擦材料套材质，颗粒带电性质以及密度都可以控制。旋转辊形状可以是圆形或者多边形，材料可以是导体、半导体或绝缘体。

作为优选方案，所述旋转辊的截面为圆形或多边形。

具体地，所述旋转辊的截面为圆形或多边形使得旋转辊呈圆柱形或棱柱形，便于外层摩擦材料套的套设。

实施例：

图1示出了根据本发明的一个实施例的旋转摩擦静电分选机的示意性结构图。如图1所示，该旋转摩擦静电分选机包括：

受料器1；

旋转摩擦颗粒起电器2，所述旋转电器2连通于所述受料器1，且与所述受料器1之间设置有落差高度，所述旋转摩擦颗粒起电器2包括起外壳及设置在所述外壳内的旋转辊4，所述旋转辊4与所述外壳之间形成有环形的起电腔3；

颗粒分离室5，颗粒分离室5连通于所述旋转摩擦颗粒起电器2，物料经由所述旋转摩擦颗粒起电器2带电后自由落体进入所述颗粒分离室5；

第一旋转电极6及第二旋转电极7，所述第一旋转电极6及所述第二旋转电极7的电极极性相反，所述第一旋转电极6及所述第二旋转电极7分别设置在所述颗粒分离室5两侧；

第一物料出口、第二物料出口及中矿出口，所述第一物料出口位于所述第一旋转电极6底部，所述第二物料出口位于所述第二旋转电极7底部，所述中矿出口开设在所述颗粒分离室5底部位于所述第一旋转电极6与所述第二旋转电极7之间；

卸料刮板8，所述卸料刮板8设置在所述第一旋转电极6及所述第二旋转电极7一侧，位于所述第一物料收集箱9及所述第二物料收集箱11顶部；

第一物料收集箱9、第二物料收集箱11及中矿收集箱10分别用于承接所述第一物料出口、第二物料出口及中矿出口产出的矿物；

第一高压直流电源12及第二高压直流电源13，所述第一高压直流电源12的一端连接于所述外壳，另一端连接于所述旋转辊4，所述第二高压直流电源13两端分别连接于极性相反的所述旋转电极。

其中，所述旋转摩擦颗粒起电器2还包括驱动电机、电源、外层摩擦材料套及控制器，所述驱动电机的输出轴连接于所述旋转辊4，所述外层摩擦材料套设在所述旋转辊4上，所述电源电性连接于所述旋转辊4，所述控制器通信连接于所述驱动电机及所述电源。

其中，所述外层摩擦材料套为多个，多个所述外层摩擦材料套之间的材质相同或不同。

本发明的旋转摩擦静电分选***采用旋转辊作为起电摩擦体，它自身是较高速运动的，旋转耗能低，旋转速度易控，通过电源的设置旋转辊本身电位也可控，进一步强化矿物颗粒与此接触产生的起电过程，颗粒带电密度比起常规摩擦起电方法大大提高。颗粒带电正负性和密度可以提高调节旋转速度和旋转辊电位控制，比传统摩擦起电方法效率高，耗能低，控制方便。本发明的颗粒带电结构设置可以使该设备上部的起电腔与下部的分选腔完全独立，各自优化运行条件，真正达到最佳分选性能。在带电腔完成带电后的带电颗粒依靠重力自由下落至分选腔，带正电的颗粒被带负电的旋转电极所吸引，旋转到图1中右面排矿口擦落。带负电的颗粒被带正电的旋转电极所吸引，旋转到图1中左面排矿口擦落。因带电不足而从中间下落的颗粒作为中矿从底部排出，可以返回入料口作进一步分选，也可作为一个独立产品。分选完成后得到的产品通过吸附在正负两个旋转电极上最终被擦落到产品收集器，比起用高耗能真空除尘器或除尘袋收集产品的传统摩擦静电分选机可以通过调整旋转速度更加灵活高效地控制颗粒在分选腔中的分选时间，实现最佳分选效果，大量节省电耗和设备成本。

测试例1

为了更全面地评价本发明对非金属矿物的分选效果，本测试例采用粒度为16—150网目，五氧化二磷品位为10％的磷灰石浮选入料样品进行旋转摩擦静电分选试验，进行磷矿石粗选，而后通过本发明的旋转摩擦静电分选机进行再次精选。

其中，图2显示了粗选得到磷灰石矿精矿的五氧化二磷回收率与酸不溶物脱除率分选效果曲线。分选曲线非常接近图的右上角，这清楚的表明旋转摩擦静电分选技术可以有效实现磷矿中石英的高效分离。例如，当石英脱除率为85％时，五氧化二磷回收率为90％，此时精矿品位约为32％，此结果远远优于常规摩擦电选的分选结果。

图3显示了旋转摩擦静电分选技术对磷矿浮选精矿再分选生产食品级磷酸盐的分选效果。显然，旋转摩擦静电分选技术可以将五氧化二磷品位从31.7％提高到35％以上，回收率约为82％。这也证实了旋转摩擦静电分选技术比浮选具有更好的选择性和分选效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种旋转摩擦静电分选机，其特征在于，包括：

受料器，用于接受待分选颗粒；

2.根据权利要求1所述的旋转摩擦静电分选机，其特征在于，所述旋转电极的电位设定于击破空气绝缘性钱的最大临界值，所述旋转电机为旋转的筒体。

3.根据权利要求1所述的旋转摩擦静电分选机，其特征在于，通过第一高压直流电源的设置，控制并优化旋转摩擦颗粒起电器材料的表面电位，强化颗粒带电效果；通过第二高压直流电源为颗粒分离室提供分选颗粒用静电电场。

4.根据权利要求1所述的旋转摩擦静电分选机，其特征在于，所述旋转电极为两个，包括第一旋转电极及第二旋转电极，所述第一旋转电极及所述第二旋转电极的电极极性相反，旋转方向相反，所述第一旋转电极及所述第二旋转电极分别设置在所述颗粒分离室两侧。

5.根据权利要求4所述的旋转摩擦静电分选机，其特征在于，所述颗粒分离室还包括第一物料出口、第二物料出口及中矿出口，所述第一物料出口位于所述第一旋转电极底部，所述第二物料出口位于所述第二旋转电极底部，所述中矿出口开设在所述颗粒分离室底部位于所述第一旋转电极与所述第二旋转电极之间。

6.根据权利要求5所述的旋转摩擦静电分选机，其特征在于，还包括第一物料收集箱、第二物料收集箱及中矿收集箱分别用于承接所述第一物料出口、第二物料出口及中矿出口产出的矿物产品。

7.根据权利要求6所述的旋转摩擦静电分选机，其特征在于，还包括卸料刮板，所述卸料刮板设置在所述第一旋转电极及所述第二旋转电极一侧，位于所述第一物料收集箱及所述第二物料收集箱顶部。

8.根据权利要求1所述的旋转摩擦静电分选机，其特征在于，所述旋转摩擦颗粒起电器还包括驱动电机、交流电源、外层摩擦材料套及控制器，所述驱动电机的输出轴连接于所述旋转辊，所述外层摩擦材料套设在所述旋转辊上，所述交流电源电性连接于所述驱动电机，所述控制器通信连接于所述交流电源及所述驱动电机用于控制旋转辊转速。

9.根据权利要求8所述的旋转摩擦静电分选机，其特征在于，外层摩擦材料套为多个，多个外层摩擦材料套之间的材质相同或不同，所述外层摩擦材料套的材质为铜、不锈钢、炭基非金属导体材料、陶瓷、聚酯纤维和聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的旋转摩擦静电分选机，其特征在于，所述旋转辊的截面为圆形或多边形。