CN114515696A - 可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置，所述装置包括筛分模块、研磨模块、筛分评判模块、混合模块，其中：所述筛分模块包括筛分仓和细粒材料收纳盒；所述研磨模块包括研磨仓、高速转轴、研磨球和风循环抽吸***；所述筛分评判模块包括压力传感装置、质量控制***、振动控制***和自动控制***；所述混合模块包括混合仓、高速转轴和风循环抽吸***。本发明能够实现对天然矿物材料的超细研磨和精细筛分，并具备筛分评判材料研磨和筛分是否满足预定要求的能力。

Description

可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置

技术领域

本发明属于矿物材料物化特性研究领域，涉及一种可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置。

背景技术

矿物材料物理化学性质研究过程中，需在研究之前将天然矿物材料研磨筛分至目标粒径，由于筛分的目标粒径细，因此对于天然矿物材料超细研磨器械的研制已经成为相关从业人员必须要解决的重要问题。

现有的关于天然矿物材料超细研磨的装置，其研磨原理大致分为蓝氏研磨和球式研磨两种形式，两种形式下的研磨设备均存在一定不足之处：1、粒径大小不同且差异较大的颗粒混合在一起，极大降低了材料的研磨效率；2、矿物材料筛分时细粒容易附着于筛分设备表面和各种角落位置，不但浪费材料同时降低研磨效率；3、超细矿物材料研磨设备对材料研磨成功的评判标准不够智能。

发明内容

为了科学精确的确保天然矿物材料经过研磨筛分之后达到预设粒径，并且在研磨过程中做到无损耗或少损耗，本发明提供了一种可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置。本发明能够实现对天然矿物材料的超细研磨和精细筛分，并具备筛分评判材料研磨和筛分是否满足预定要求的能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置，包括筛分模块、研磨模块、筛分评判模块、混合模块，其中：

所述筛分模块包括筛分仓和细粒材料收纳盒，其中：所述筛分仓的形状为圆台型；所述筛分仓沿其高度方向设置有若干个单元筛分仓，最下面的单元筛分仓底部设置有细粒材料收纳盒；所述单元筛分仓沿筛分仓的高度方向自上而下筛孔孔径逐渐减小；

所述研磨模块包括研磨仓、高速转轴、研磨球和风循环抽吸***，其中：所述研磨仓的形状为圆台型，侧壁采用双层中空设计；所述研磨仓的内部设置有高速转轴和研磨球；所述高速转轴由轻质空心钢管和旋转刀片组成；所述轻质空心钢管在长度方向由若干个单元空心钢管组成，每个单元空心钢管的上下部设置有凹凸槽；所述单元空心钢管上焊接有旋转刀片；所述风循环抽吸***包括若干个抽吸装置，抽吸装置沿径向等间距布设在研磨仓的内壁夹层；

所述筛分评判模块包括压力传感装置、质量控制***、振动控制***和自动控制***，其中：所述压力传感装置设置在单元筛分仓的底部且与质量控制***相连，振动控制***与单元筛分仓相连，自动控制***与质量控制***和振动控制***相连；

所述混合模块包括混合仓、高速转轴和风循环抽吸***，其中：所述混合仓的形状为圆台型，侧壁采用双层中空设计；所述混合仓的内部设置有高速转轴；所述高速转轴由轻质空心钢管和旋转刀片组成；所述轻质空心钢管在长度方向由若干个单元空心钢管组成，每个单元空心钢管的上下部设置由凹凸槽；所述单元空心钢管上焊接有旋转刀片；所述风循环抽吸***包括若干个抽吸装置，抽吸装置沿径向等间距布设在混合仓的内壁夹层。

一种利用上述装置自动判别天然矿物颗粒级配状态的方法，包括如下步骤：

步骤一、将不同粒径的天然矿物材料倒入筛分模块，启动振动控制***，筛分模块开始振动筛分，此时筛分评判模块开始启动，并实时分析数据，待筛分材料质量达到阈值时，振动筛分停止；

步骤二、将筛分的填料倒入研磨模块，启动高速转轴，带动研磨球转动并开始对材料进行研磨，研磨间隙，风循环抽吸***开始工作，将研磨仓内壁附着的颗粒材料抽吸之后再注入研磨仓内继续研磨；

步骤三、将研磨好的材料再次倒入筛分仓，进行振动筛分，筛分过程中筛分评判模块开始筛分评判筛分是否满足预定要求，如果满足预定要求，则执行步骤四，如果不满足预定要求，执行步骤二；

步骤四、将筛分好的不同粒径的材料倒入混合仓进行混合，从而得到混合均匀的天然矿物填料。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

(1)本发明具有分级筛分超细粉末的功能，经过改造的全陶瓷高耐磨筛分仓可实现对超细粉末的初步筛分；

(2)本发明具有及时清理筛分仓和研磨仓内壁附着超细颗粒的性能，并提高了研磨效率；

(3)本发明可实现自动化智能控制，根据高精度压力传感装置评判研磨是否达到预设要求。

附图说明

图1为智能筛分与研磨出料流程图；

图2为筛分仓结构示意图；

图3为研磨仓结构示意图；

图4为单元筛分仓、刚性筛网、拉敏效应传感装置结构示意图；

图5为振动控制***结构示意图；

图6为研磨仓结构示意图；

图7为研磨仓高速转轴结构示意图；

图8为风循环抽吸***结构示意图；

图中，1、筛分仓；2、刚性筛网；2-1、1mm筛网；2-2、0.1mm筛网；2-3、0.05mm筛网；2-4、0.01mm筛网；2-5、0.005mm筛网；2-6、0.001mm筛网；3、筛分仓外壳；4、质量控制***；4-1、阈值指示灯；4-2、阈值差距显示器；4-3、停止指示灯；5、质量控制***与振动控制***连接导线；6、振动控制***；6-1、振动控制***与拉敏电阻连接装置；6-2、拉敏电阻；7、数据采集***；7-1、关闭指示灯；7-2、运行指示灯；8、振动弹簧与振动控制***连接导线；9、振动弹簧；9-1、振动弹簧圈；10、振动弹簧底座；10-1、振动弹簧底座固定板；10-2、振动弹簧动力推进器；10-3、振动弹簧减震垫；11、细粒材料收纳盒；12、单元筛分仓；12-1、拉敏电阻传感导线；13、研磨仓；14、高速转轴；14-1、高速转轴旋转齿轮；14-2、高速转轴传动齿轮；14-3、旋转刀片；14-4、材料清洁装置；14-5、转轴动力***；15、风循环抽吸***；15-1、风循环抽吸喷口；15-2、风循环导管；15-3、研磨仓夹层；16、研磨球；17、研磨控制模块；18、研磨控制模块与高速转轴连接导线；19、研磨仓外壳；19-1、混合仓外壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置，如图1所示，所述装置包括筛分模块、研磨模块、筛分评判模块、混合模块。

本发明中，如图2和3所示，所述筛分模块包括筛分仓1和细粒材料收纳盒11，其中：

所述筛分仓1由陶瓷高耐磨材料制成，其形状为圆台型，上底半径r1＝20cm，下底半径R1＝15cm，高h1＝40cm；

所述筛分仓1的内部沿其高度方向设置有6个单元筛分仓12，自下而上分别为：5个高为5cm的单元筛分仓和1个高为10cm单元筛分仓，每个单元筛分仓的上下部分别设置由凹凸槽以方便上下单元筛分仓之间的连接连接，最下层的单元筛分仓底部设置有细粒材料收纳盒11；

所述单元筛分仓12设置有刚性筛网2，刚性筛网2的孔径大小不同，孔径范围最大为1mm，最小为1μm，自上而下各单元筛分仓室的筛网分别为1mm、0.1mm、0.05mm、0.01mm、0.005mm、0.001mm，共6层，刚性筛网2为圆形状。

本发明中，如图5-图7所示，所述研磨模块包括研磨仓13、高速转轴14、研磨球16、风循环抽吸***15，其中：

所述研磨仓13由陶瓷高耐磨材料制成，其形状为圆台型，上底半径r2＝10cm，下底半径R2＝7.5cm，高h2＝20cm；

所述研磨仓13的侧壁采用双层中空设计，用以方便布设风循环抽吸***15的管线；

所述研磨仓13的底部预留孔洞，孔洞大小与高度转轴14的外径一致；

所述高速转轴14由直径为5cm、长为16cm的轻质空心钢管和旋转刀片14-3组成，高速转轴14的底端低于研磨仓13底部4cm以方便与固定装置连接，上部12cm通过研磨仓13底部预留孔洞穿入研磨仓13内部，轻质空心钢管从下到上焊接有旋转刀片14-3，旋转刀片14-3为圆弧状，径向长度为4cm，宽为1cm，距研磨仓13内壁1cm；

所述固定装置用于将高速转轴14牢靠固定于研磨仓13底部；

所述轻质空心钢管在长度方向每4cm为一个单元空心钢管，单元空心钢管上下部设置凹凸槽方便连接；

所述轻质空心钢管的内径为4cm，空间内部布设3个转动驱动装置，用于驱动研磨仓13内部上、中、下3个部位的单元空心钢管旋转；

所述旋转刀片为圆弧状，间隔2cm焊接在轻质空心钢管上；

所述研磨球16的表面设置有凸起尖刺，研磨球16的直径大小从0.5cm到3cm不等，各粒径研磨球混合使用以提高研磨效率；

所述风循环抽吸***15包括共4个抽吸装置，4个抽吸装置沿径向间隔90°布设在研磨仓的内壁夹层，每个抽吸装置抽吸范围为上下左右均为90°，用于吸附研磨过程中研磨仓内壁附着的细小颗粒，风循环抽吸***布设于研磨仓内壁夹层，风循环抽吸***15在研磨间隙开始工作，4个抽吸装置同时抽吸并最终排出在研磨仓内，在高速转轴的再次转动下继续研磨。

本发明中，所述筛分评判模块包括质量控制***4、振动控制***6、高精度微型压力传感装置和自动控制***，用于筛分评判筛分是否满足预定要求，其中：

所述高精度微型压力传感装置为拉敏电阻6-2，拉敏电阻6-2设置在筛网2的底部，见图4，质量控制***在振动筛分间歇对各粒径单元筛分仓的材料质量变化率进行智能测试，智能感知由于筛分仓室内矿物材料质量变化引起拉敏传感材料的拉敏特性变化，进而将信号传递给自动控制***，自动控制***了解到质量控制***采集到的质量变化，指导振动控制***，是否进行振动操作；

所述振动控制***6由振动频率和振动幅值可自由调控的控制电机组成，拉敏电阻6-2、质量控制***4、振动控制***6的连接线图如图4所示；

所述自动控制***基于Python语言进行编写；

所述Python语言可实现对压力传感装置传回的电学信号的处理，将采集到拉敏电阻的电学信号，即电阻，经过公式转化成质量数据，所述Python语言程序可进一步对质量数据进行分析，以单位时间的质量变化率小于等于0.01g为阈值，当质量变化率达到阈值后，自动控制***停止筛分。

本发明中，如图8所示，所述混合模块结构设计与研磨模块相似，不同之处在于该模块中不包含表面为凸起尖刺的刚性研磨球，其他结构功能与和研磨模块完全一致，其功能在于将研磨好的各粒径矿物材料均匀混合，具体如下：

所述混合模块包括混合仓、高速转轴14、风循环抽吸***15，其中：

所述混合仓由陶瓷高耐磨材料制成，其形状为圆台型，上底半径r3＝10cm，下底半径R3＝7.5cm，高h3＝20cm；

所述混合仓的侧壁采用双层中空设计，用以方便布设风循环抽吸***15的管线；

所述混合仓的底部预留孔洞，孔洞大小与高度转轴14的外径一致；

所述高速转轴14由直径为5cm、长为16cm的轻质空心钢管和旋转刀片14-3组成，高速转轴14的底端低于研磨仓13底部4cm以方便与固定装置连接，上部12cm通过研磨仓13底部预留孔洞穿入研磨仓13内部，轻质空心钢管从下到上焊接有旋转刀片14-3，旋转刀片14-3为圆弧状，径向长度为4cm，宽为1cm，距混合仓内壁1cm；

所述固定装置用于将高速转轴14牢靠固定于混合仓底部；

所述轻质空心钢管在长度方向每4cm为一个单元空心钢管，单元空心钢管上下部设置凹凸槽方便连接；

所述轻质空心钢管的内径为4cm，空间内部布设3个转动驱动装置，用于驱动混合仓内部上、中、下3个部位的单元空心钢管旋转；

所述旋转刀片为圆弧状，间隔2cm焊接在轻质空心钢管上；

所述风循环抽吸***15包括共4个抽吸装置，4个抽吸装置沿径向间隔90°布设在混合仓的内壁夹层，每个抽吸装置抽吸范围为上下左右均为90°，用于吸附研磨过程中混合仓内壁附着的细小颗粒，风循环抽吸***布设于混合仓内壁夹层，风循环抽吸***15在研磨间隙开始工作，4个抽吸装置同时抽吸并最终排出在混合仓内，在高速转轴的再次转动下继续研磨。

本发明的装置的具体操作流程包括以下步骤：

首先，将不同粒径的天然矿物材料倒入筛分仓，启动振动控制***，筛分仓开始振动筛分，此时筛分评判模块中质量控制模块开始启动，并实时分析数据，待筛分材料质量达到阈值时，振动筛分停止；

然后，将筛分的填料倒入研磨模块，启动高速转轴，带动刚性研磨球转动并开始对材料进行研磨，研磨间隙，风循环抽吸***开始工作，将研磨仓内壁附着的颗粒材料抽吸之后再注入研磨仓空间内继续研磨；

之后，将研磨好的材料再次倒入筛分仓，进行振动筛分，筛分过程中筛分评判模块的高精度微型压力传感装置和自动控制***开始筛分评判筛分是否满足预定要求；

最后，在将筛分好的不同粒径的材料倒入混合仓进行混合，从而得到混合均匀的天然矿物填料。

Claims (9)

1.一种可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置，其特征在于所述装置包括筛分模块、研磨模块、筛分评判模块、混合模块，其中：

所述筛分模块包括筛分仓和细粒材料收纳盒；

所述筛分仓沿其高度方向设置有若干个单元筛分仓，最下面的单元筛分仓底部设置有细粒材料收纳盒；

所述单元筛分仓沿筛分仓的高度方向自上而下筛孔孔径逐渐减小；

所述研磨模块包括研磨仓、高速转轴、研磨球和风循环抽吸***；

所述研磨仓的侧壁采用双层中空设计；

所述研磨仓的内部设置有高速转轴和研磨球；

所述风循环抽吸***包括若干个抽吸装置，抽吸装置沿径向等间距布设在研磨仓的内壁夹层；

所述筛分评判模块包括压力传感装置、质量控制***、振动控制***和自动控制***；

所述压力传感装置设置在单元筛分仓的底部且与质量控制***相连，振动控制***与单元筛分仓相连，自动控制***与质量控制***和振动控制***相连；

所述混合模块包括混合仓、高速转轴和风循环抽吸***；

所述混合仓的侧壁采用双层中空设计；

所述混合仓的内部设置有高速转轴；

所述风循环抽吸***包括若干个抽吸装置，抽吸装置沿径向等间距布设在混合仓的内壁夹层。

2.根据权利要求1所述的可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置，其特征在于所述筛分仓的形状为圆台型。

3.根据权利要求1所述的可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置，其特征在于所述研磨仓的形状为圆台型。

4.根据权利要求1所述的可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置，其特征在于所述高速转轴由轻质空心钢管和旋转刀片组成；所述轻质空心钢管在长度方向由若干个单元空心钢管组成；所述单元空心钢管上焊接有旋转刀片。

5.根据权利要求4所述的可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置，其特征在于所述单元空心钢管的上下部设置有凹凸槽。

6.根据权利要求1所述的可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置，其特征在于所述混合仓的形状为圆台型。

7.根据权利要求1所述的可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置，其特征在于所述研磨球的表面设置有凸起尖刺。

8.根据权利要求1所述的可自动判别天然矿物颗粒级配状态的筛分和循环研磨装置，其特征在于所述筛分仓、研磨仓、混合仓均由陶瓷高耐磨材料制成。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述装置自动判别天然矿物颗粒级配状态的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤一、将不同粒径的天然矿物材料倒入筛分模块，启动振动控制***，筛分模块开始振动筛分，此时筛分评判模块开始启动，并实时分析数据，待筛分材料质量达到阈值时，振动筛分停止；

步骤二、将筛分的填料倒入研磨模块，启动高速转轴，带动研磨球转动并开始对材料进行研磨，研磨间隙，风循环抽吸***开始工作，将研磨仓内壁附着的颗粒材料抽吸之后再注入研磨仓内继续研磨；

步骤三、将研磨好的材料再次倒入筛分仓，进行振动筛分，筛分过程中筛分评判模块开始筛分评判筛分是否满足预定要求，如果满足预定要求，则执行步骤四，如果不满足预定要求，执行步骤二；

步骤四、将筛分好的不同粒径的材料倒入混合仓进行混合，从而得到混合均匀的天然矿物填料。

Images