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| 权利要求 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， 所述的旋转体在动力驱动下绕垂直 轴旋转； 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， 并且沿其物料移动方向按一定的倾斜角度安装在所述的旋转体 上， 所述的筛下室位于远离所述的垂直轴的位置， 用于分离浆体物料中的密 度不同的颗粒； 所述的产品接收装置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. 如权利要求 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. 如权利要求 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所述的旋转装置垂直轴的中线回转形成的曲 面。 4. 如权利要求 1所述的离心跳汰机， 其特征在于， 所述跳汰单元具有两 个或两个以上， 并且在所述的旋转体上相对于所述的旋转轴呈轴对称或中心 对称。 5. 如权利要求 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. 如权利要求 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. 如权利要求 1所述的离心跳汰机， 其特征在于， 所述筛上室为封闭腔 室， 分离的浆体在所述的旋转轴或邻近所述的旋转轴处脱离旋转状态， 进入 所述的分离产品接收装置。 8. 如权利要求 1所述的离心跳汰机， 其特征在于， 所述的跳汰单元为两 段三产品结构。 9. 如权利要求 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； 所述的纤毛筛板在较大孔径的筛板的上侧格条上设置向上 伸展的覆盖筛孔的纤毛。 10. 如权利要求 1 所述的离心跳汰机， 其特征在于， 所述的跳汰单元设 置有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设置在筛下 室的底部， 包括重浆排出通道和靠近筛下室底部的倒置的漏斗状轻浆排出通 道。 11. 如权利要求 1 所述的离心跳汰机， 其特征在于， 所述的跳汰单元筛 板包括靠近进料端的较低的稀释段和靠近排料端的较高的浓缩段。 |
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。
为实现上述目的， 本发明的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。 旋转装置包括旋转体和基座， 旋转体在动力驱动下可 以绕垂直轴的中线旋转。 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 在旋转体上， 其筛下室位于远离垂直轴的位置。 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 的物料。 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。
在一个较佳实施例中， 倾斜角度与跳汰单元所受的重力可以与向心力 的 合力的矢量方向与垂直方向的夹角相等。 另外， 筛板可以为沿物料移动方向 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。
跳汰单元可以具有两个或两个以上， 并且在旋转体上相对于旋转轴呈轴 对称或中心对称。 该脉动装置可以为空气室脉动装置， 而该空气室脉动装置 可以采用筛下空气室。
在另一个较佳实施例中， 筛上室为封闭腔室， 分离的浆体在旋转轴或邻 近旋转轴处脱离旋转状态， 进入分离产品接收装置。
跳汰单元可以为两段三产品结构。 跳汰单元的筛板可以采用纤毛筛板， 该纤毛筛板在较大孔径的筛板的上侧格条上设 置向上伸展的覆盖筛孔的纤 毛。
另外， 跳汰单元还可以设置有筛下水底浆分离处理装 置， 该筛下水底浆 分离处理装置设置在筛下室的底部， 包括重浆排出通道和靠近筛下室底部的 倒置的漏斗状轻浆排出通道。
跳汰单元筛板还可以包括靠近进料端的较低的 稀释段和靠近排料端的较 高的浓缩段。 附图说明 附图 1是离心跳汰机基本结构的剖面示意图；
附图 2是跳汰单元的倾斜角度和抛物线回转曲面形 板的示意图； 附图 3是多个跳汰单元的离心跳汰机的示意图；
附图 4是采用筛下空气室的离心跳汰机的示意图；
附图 5是采用封闭筛上室的离心跳汰机的示意图；
附图 6是采用三产品跳汰单元的离心跳汰机的示意 ；
附图 7是纤毛筛板的俯视示意图；
附图 8是纤毛筛板的正视示意图， 其中示出了上升水流的状态； 附图 9是纤毛筛板的正视示意图， 其中示出了下降水流的状态； 附图 10 是采用封闭筛上室的离心跳汰机的空气室脉动 装置的工作原理 图， 其中水流处于上升期；
附图 11 是采用封闭筛上室的离心跳汰机的空气室脉动 装置的工作原理 图， 其中水流处于下降期；
附图 12是筛下水底浆分离处理装置的示意图；
附图 13是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 11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 安装在所述的旋转装置 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 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 2在重力和旋转装置 1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 2排出的已完成分离的物料的环形槽状收集输 装置。 所 述的跳汰单元 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 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 23进入筛下室 21 的少量颗粒物料 S， 通过筛下室 21底部的底料排出口 21 1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 2 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， 物料浆体 S边脉动分 层边向上移动， 在筛板 23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 2进入相应的轻料接收槽 31 和重料接收槽 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 2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 23在工作时与跳汰流体液面保持平行。 在此基础上， 筛板 23 可以根据物料相适应的排矸方式调整其倾角。 在筛板较窄并且离心力足够大 的情况下， 筛板 23也可以简略地采用平直筛板。
对旋转中的跳汰单元 2 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 2的监控信号通讯可采用无线通讯或红外线串 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 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， 实施例 2 由多单元对称配置构成： 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 2， 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
实施例 3对脉动装置进行了改进： 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， 实施例 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和管路控制系统， 管路控制系统图中 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， 最大限度地降 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， 实施例 5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 不但存在浆体的飞溅问 题， 而且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 转外围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构成。 在脉动膨胀期， 如附图 10 所示， 管路 26261开通， 空 气由空气压缩机及储气筒 2621流向筛下空气室 2622， 同时管路 26263开通， 筛上室 22内的空气流回空气回收筒 2623， 管路 26262阻断， 筛下水上升。在 脉动下降期，如附图 11所示，管路 26261阻断，管路 26262开通， 管路 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， 系统仍可正常工作。
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， 实施例 6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， 实施例 7对筛板进行了改进： 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。
为了解决上述问题， 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 233以单 排平行排列、 向顺水流方向一侧倾斜效果更好。 纤毛 233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， 实施例 8在实施例 Ί的基础上增加了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， 则可以舍弃， 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 入的物料浆体中补充，也可 以沿给料通道另外设置一条筛下水补充通道。
实施例 9
参见附图 13， 实施例 9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