本發(fā)明涉及礦物干法分選技術領域，尤其涉及一種礦物干法振動分選裝置及方法。
背景技術：
我國的煤炭資源主要分布在山西、陜西、內蒙、新疆等干旱缺水地區(qū)，采用濕法選煤的技術難度很大，因此開發(fā)和推廣高效干法選煤技術迫在眉睫。在干法分選領域，空氣重介質流化床干法分選技術以其分選效率高、環(huán)境污染小等優(yōu)勢被廣泛應用。然而傳統(tǒng)空氣重介質流化床分選技術主要適用于6mm以上塊煤的分選，對6mm以下細粒級礦物分選的適應性較差。目前對于細粒級礦物的干法分選，研究人員提出了基于外力場(振動場、磁場及脈動氣流場等)的細粒級干法選煤技術，但是這種方法研究主要集中在實驗室階段，現(xiàn)有工業(yè)上分選系統(tǒng)的分選可靠性、穩(wěn)定性及分選精度仍需進一步提高，并且需要進一步提高分選系統(tǒng)的處理量。
技術實現(xiàn)要素：
鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種礦物干法振動分選裝置及方法，用以解決現(xiàn)有礦物干法分選裝置及方法針對細粒煤干法分選、細粒金屬礦預選和非金屬礦中脈石脫除困難、精度低、穩(wěn)定性差的問題。
本發(fā)明的目的主要是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
一方面提供一種礦物干法振動分選裝置，包括分選室和布風室，在所述分選室內填充有分選加重質，所述裝置還包括振動激發(fā)裝置，所述分選室和布風室均由所述振動激發(fā)裝置控制產生振動；所述布風室位于所述分選室下方，所述分選室與所述布風室之間設置有傾角可調的傾斜式微孔擋板，氣流經過布風室均勻布風后進入分選室進行分選，傾斜式微孔擋板通過改變傾斜角度，既能強化氣流穩(wěn)定性，又能根據(jù)分選礦物需求改變分選室內的流態(tài)化環(huán)境，從而改變礦物顆粒的運動軌跡和分布規(guī)律，配合振動激發(fā)裝置的振動，增大復雜礦物中具有不同密度顆粒的運動位移差，強化不同密度的礦物顆粒按照密度差異分層分離，縮短分選時間，抑制分選過程中的返混；微孔擋板具有一定的強度，一方面用于均勻氣流，一方面用于承受分選室內被分選礦物和分選加重質的重量。
進一步地，所述振動激發(fā)裝置控制產生的振動方向為豎直方向。
進一步地，所述振動激發(fā)裝置控制產生的振動方向可調節(jié)，實現(xiàn)傾斜振動。
進一步地，所述布風室具有一次布風室和二次布風室，其中所述一次布風室與進氣口接通，所述二次布風室與所述分選室通過所述微孔擋板接通；所述一次布風室與所述二次布風室之間設置有水平布風板，所述布風板上開設有孔，保證所述一次布風室與所述二次布風室接通，所述布風板上的開孔率大于等于30％，以保證氣流穩(wěn)定的同時，降低供風能耗；所述二次布風室內填充有微細粒介質，壓縮空氣通過進氣口進入一次布風室后能夠經過布風板進行初步的均勻布風處理，然后進入二次布風室進行強化，進一步增加氣流的穩(wěn)定和均勻性，在二次布風室內的微細粒介質的種類和填充體積可以根據(jù)分選室氣流通量的要求進行更換選擇；這種復合布風系統(tǒng)相比單一布風系統(tǒng)，布風更均勻，更穩(wěn)定，而均勻穩(wěn)定的布風效果又是決定礦物分選效率和效果的關鍵因素之一，因此本申請這種復合布風系統(tǒng)更有利于分選室內的氣流散式化均勻分布。
進一步地，所述微孔擋板一端設置有變頻調速器，通過所述變頻調速器調節(jié)所述微孔擋板的傾斜角度、傾斜角度變換速度和布風室空間大小，不僅能夠強化分選室內的流化穩(wěn)定性，同時能夠主動改變分選室內的流態(tài)化環(huán)境。
進一步地，所述振動激發(fā)裝置連接有振動臺控制器，所述振動臺控制器通過計算機控制系統(tǒng)控制所述振動激發(fā)裝置的振動，包括振動方向、振幅、頻率等參數(shù)。
進一步地，在所述分選室上方設置有引風除塵裝置。
本發(fā)明另一方面還提供一種礦物干法振動分選方法，采用上述礦物干法振動分選裝置進行分選。
進一步地，所述分選加重質具有主導加重質和輔助加重質，其中所述主導加重質和所述輔助加重質的種類根據(jù)所述分選礦物種類和分選要求確定，其中所述主導加重質為磁性介質，能夠通過磁選回收；更近一步地，所述主導加重質粒度可在0.074-0.3mm范圍內選擇；所述主導加重質包括磁鐵礦粉和氣霧化鐵粉；所述輔助加重質包括煤粉、鋯英砂和氣霧化鐵粉；所述分選加重質中含有大量的主導加重質，和少量的輔助加重質，其中輔助加重質占整個分選加重質的質量比例為不超過15-20％，通過調整主導加重質和輔助加重質的合理配比，能夠調節(jié)分選室內的密度變化區(qū)間，形成穩(wěn)定的分選密度環(huán)境，進而實現(xiàn)復雜礦物中不同礦物顆粒的按密度的高效分離。
進一步地，所述二次布風室內填充的微細粒介質的種類和填充量根據(jù)分選礦物種類和分選要求確定；更近一步地，所述微細粒介質粒度為0.074-0.3mm，填充體積占所述二次布風室的體積為40-80％，這樣既能保證二次均勻布風的作用，又能保證氣流的通過性較好。
本發(fā)明有益效果如下：
與現(xiàn)有分選裝置相比，本發(fā)明所述礦物干法振動分選裝置在布風室和分選室之間設置有傾角可調的傾斜式微孔擋板，既能強化氣流穩(wěn)定性，又能根據(jù)不同礦物的分選要求設置擋板傾角角度，傾角的變化能夠改變礦物顆粒的運動軌跡與分布規(guī)律，使復雜礦物中具有不同密度顆粒的運動位移差顯著增大，縮短了分選時間，強化了礦物中不同組分的按密度分層離析，有效地抑制了分選過程中的顆粒返混，克服了原有礦物分選室結構固定，無法靈活調整的局限性，拓展了干法振動流態(tài)化分選技術的適用性。
同時振動激發(fā)裝置給分選室激發(fā)振動，在氣流和振動的復合作用力場下，分選室內的分選加重質能夠形成具有穩(wěn)定壓降和均勻密度的分選環(huán)境，能夠強化具有不同密度的礦物顆粒按照密度差異分層分離，使不同密度的礦物顆粒同時產生橫向和縱向的梯級分布，密度較高的顆粒主要集中在分選室的左下部，密度較低的顆粒則主要分布在分選室的上部空間，特別是集中在分選室右上方頂部，進而實現(xiàn)礦物的高效干法分選。
在分選室下部設置有一次布風室、布風板和二次布風室，壓縮空氣從進氣口進入一次布風室后能夠經過布風板進行初步的均勻布風處理，然后進入二次布風室進行強化，進一步增加氣流的穩(wěn)定和均勻性，在二次布風室內的微細粒介質的種類和填充體積可以根據(jù)分選室氣流通量及分選礦物種類的要求進行更換選擇；這種復合布風系統(tǒng)相比單一布風系統(tǒng)，布風效果更好，更有利于分選室內的氣流散式化均勻分布。
與微孔擋板側端連接的變頻調速器既具有控制擋板傾角的功能，而且能夠根據(jù)分選環(huán)境的要求，調節(jié)擋板傾角的變換速度，從而強化分選室內的流態(tài)化穩(wěn)定性，借助微孔擋板主動改變分選室的流態(tài)化環(huán)境。
結構設計獨特、操作方便、易于控制、分選精度高、應用范圍廣，適用于煤炭的精選、金屬礦的預分選及非金屬礦中脈石的脫除，對拓展干法流態(tài)化分選技術的應用領域具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
附圖說明
附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。
圖1為本實施例結構示意圖。
圖中：1、進氣口；2、一次布風室；3、布風板；4、二次布風室；5、微細粒介質；6、微孔擋板；7、微孔擋板行程；8、分選室；9、分選加重質；10、沉物顆粒；11、浮物顆粒；12、引風除塵裝置；13、變頻調速器；14、振動激發(fā)裝置；15、振動臺控制器；16、外設計算機；α、微孔擋板傾角。
具體實施方式
下面結合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
實施例1
本實施例提供一種礦物干法振動分選裝置，所述裝置包括分選室8，如圖1所示，在分選室8內設置有分選加重質9；分選室8下部設置有布風室，布風室具有進氣口1，壓縮空氣從進氣口1進入布風室，將氣流進行均勻布風，然后進入分選室8，在分選室8內氣流與分選加重質9均勻混合形成流態(tài)化環(huán)境，當被分選礦物加進所述分選室8內后，振動分選室8，在分選室8的流態(tài)化環(huán)境中按照密度差異進行分層分離，密度較大的顆粒沉在分選室8底部，密度較小的顆粒浮在分選室8的上部，從而達到礦物的分選；分選加重質具有真密度和堆密度穩(wěn)定，粒度均勻的特點，而且在使用時，分選加重質與分選礦物的粒度范圍具有顯著差異，因此可以對使用后的分選加重質進行回收，因此優(yōu)選地，分選加重質具有主導加重質和輔助加重質，其中主導加重質采用磁性介質，通過磁選回收，所述主導加重質粒度可在0.074-0.3mm范圍內選擇，主導加重質和輔助加重質的種類根據(jù)所述被分選礦物種類和分選要求確定，根據(jù)不同礦物的分選密度要求，選取合適的主導加重質，再加入少量的輔助加重質，輔助加重質占整個分選加重質的質量百分比不超過15-20％，調整主導加重質和輔助加重質的合理配比，調節(jié)分選室的密度變化區(qū)間，從而形成穩(wěn)定的分選密度環(huán)境，進而實現(xiàn)復雜礦物中不同礦物顆粒按照密度的差異高效分離。
布風的均勻性和穩(wěn)定性是決定礦物分選效果的關鍵因素之一，因此本申請的布風室具有一次布風室2和二次布風室4，如圖1所示，一次布風室2和二次布風室4之間設置有水平的布風板3，布風板3上具有孔，一次布風室2通過布風板3上的孔與二次布風室4連通，為了保證氣流穩(wěn)定的同時，降低供風能耗，布風板3上具有較高的開孔率，布風板3上的開孔率優(yōu)選地為大于等于30％；在二次布風室4內填充有膨脹性能和流動性能良好的微細粒介質5；一次布風室2接通進氣口1，二次布風室4接通分選室8；壓縮空氣從進氣口1進入一次布風室2，在一次布風室2內進行預先布風，然后經過水平的布風板3上的孔進入二次布風室4，在二次布風室4內，氣流與微細粒介質5充分接觸并從微細粒介質5的空隙中穿過進入分選室8，由于微細粒介質5的均勻性，導致氣流經二次布風室4后更均勻和穩(wěn)定，這種復合式布風系統(tǒng)與單一布風室系統(tǒng)相比，具有更好的布風效果，因此更有利于分選室8內的氣流散式化均勻分布，提高分選室8內對礦物的分選效果；微細粒介質5的種類和填充體積影響進入分選室8的氣流通量，因此在分選時，為了既能保證二次均勻布風，又能保證較好的氣流通過性，微細粒介質5的種類和填充量根據(jù)被分選礦物種類和分選要求確定，微細粒介質5粒度優(yōu)選為0.074-0.3mm，填充體積占所述二次布風室的體積優(yōu)選為40-80％。
二次布風室4與分選室8之間設置有傾角可調的傾斜式微孔擋板6，如圖1所示，傾角為α，微孔擋板6具有一定的強度，一方面用于均勻布風，另一方面承受分選室內被分選礦物和分選加重質的重量。在所述微孔擋板6的一端設置有變頻調速器13，變頻調速器13能夠調節(jié)微孔擋板6的傾斜角度、傾斜角度的變化速度和二次布風室4的空間大小。微孔擋板6的傾角變化既能強化氣流穩(wěn)定性，又能改變礦物顆粒的運動軌跡和分布規(guī)律，所以在分選過程中，微孔擋板6能夠根據(jù)不同分選礦物的需求，調節(jié)擋板的傾斜角度及傾斜角變化速度，主動改變分選室8內的流態(tài)化環(huán)境，增大不同密度礦物顆粒在分選室8內的運動位移差，強化復雜礦物中具有不同密度的顆粒按照密度的差異分層分離，縮短分選時間，改善分選效果，有效抑制分選過程中的顆粒返混；二次布風室4的空間大小也影響氣流通量，因此在使用時，根據(jù)分選室8所需要的氣流量調節(jié)微孔擋板6的傾斜角度，從而調整二次布風室4的空間大小。微孔擋板6一端固定，另一端連接變頻調速器13，由變頻調速器13的控制上下移動，從而使微孔擋板6繞固定端轉動，在二次布風室側壁上設置有微孔擋板行程7，用于限制微孔擋板上下移動時的行程。
分選室8和布風室均由振動激發(fā)裝置14控制振動，本實施例中振動激發(fā)裝置設置在分選室8、一次布風室2和二次布風室4的下部，并連接有振動臺控制器15，振動激發(fā)裝置14的振動方向可以沿豎直方向，也可以調節(jié)，實現(xiàn)傾斜振動；振動臺控制器15連接有外設計算機16，外設計算機16通過控制系統(tǒng)控制振動激發(fā)裝置14的振動方向、振動頻率和振動幅度，從而強化具有不同密度的礦物顆粒按照密度差異分層分離，使不同密度的礦物顆粒同時產生橫向和縱向的梯級分布，實現(xiàn)礦物的高效干法分選。
在分選室8頂部設置有引風除塵裝置12，能夠收集分選過程中產生的細粒礦粉和逸出分選室的微細粒加重質顆粒。
實施例2
本實施例提供一種礦物干法振動分選方法，采用上述的分選裝置，以對1-3mm細粒級低品位赤鐵礦石的分選為例。
根據(jù)1-3mm細粒級低品位赤鐵礦石的分選密度要求，以粒度范圍為75-150μm，真密度為7.8g/cm3的氣霧化鐵粉作為主導加重質，150-250μm的鋯英砂作為輔助加重質，兩者混合后作為分選加重質9置于分選室8內，其中，鋯英砂的加入量不能超過整個分選加重質質量的20％；根據(jù)所選用分選加重質種類、粒度范圍及密度與被分選礦物的種類、粒度范圍及密度等確定，分選加重質9的加入量優(yōu)選為形成的靜止床層高度為分選室高度的1/3～1/2；然后采用膨脹性能和流動性能均良好的微細粒石英砂作為微細粒介質5置于二次布風室4內，微細粒石英砂的填充體積占二次布風室4體積的40-60％；將壓縮空氣經進氣口1進入一次布風室2，經布風板3后進入二次布風室4，氣流經過二次布風室4布風后通過微孔擋板6進入分選室8；操控變頻調速器13，改變微孔擋板6的傾角α至合適的角度，調整合適的流化氣速保證分選室8內的穩(wěn)定流態(tài)化環(huán)境；然后從分選室8上部均勻給入1-3mm細粒級低品位赤鐵礦石；1-3mm細粒級低品位赤鐵礦石給入完成后開啟振動激發(fā)裝置14，并通過外設計算機16設定適宜的振動參數(shù)，保證振動方向沿豎直方向，然后在氣流場和振動復合力場共同作用下，分選室8內的氣霧化鐵粉形成具有穩(wěn)定壓降和均勻密度的分選環(huán)境，赤鐵礦石在穩(wěn)定分選環(huán)境下，密度較低的脈石礦物向流態(tài)化床層的頂部及右上部運動，形成浮物顆粒11；而密度較高的鐵精礦顆粒則集中在床層左下底部形成沉物顆粒10，最終實現(xiàn)了細粒級赤鐵礦石在分選室8內的高效干法分選，分選效果相比現(xiàn)有的分選裝置，提高鐵礦石的品位5％左右。
實施例3
以對1-6mm細粒煤分選為例，按照分選密度要求，采用磁鐵礦粉作為主導加重質，粒度小于1mm的煤粉為輔助加重質，其中煤粉輔助加重質可以預先添加在磁鐵礦主導加重質內，也可以在分選過程將小于1mm的次生煤粉作為輔助加重質，其中輔助加重質煤粉的加入量不能超過整個分選加重質質量的15％；其中磁鐵礦粉為0.074-0.3mm的寬粒級磁鐵礦粉，其中0.15-0.3mm的粒級占50％，真密度為4.5g/cm3，堆密度為2.65g/cm3，加入分選加重質后形成的靜止床層高度為分選室高度的1/3。微細粒介質采用微細粒磁鐵礦粉，填充體積為二次布風室體積的50-80％，由振動控制臺控制振動激發(fā)裝置傾斜振動。對1-6細粒煤分選效率Ep值為0.06～0.08g/cm3。
實施例4
以對3-6mm嵌布粒度較粗的煤系高嶺土分選為例，按照分選密度要求，采用磁鐵礦粉為主導加重質，添加質量分數(shù)不超過20％的氣霧化鐵粉作為輔助加重質，其中磁鐵礦粉粒度為0.15-0.3mm，真密度為4.5g/cm3，堆密度為2.65g/cm3，氣霧化鐵粉的粒度為0.074-0.15mm，真密度為7.8g/cm3，堆密度為4.5g/cm3，加入分選加重質后形成的靜止床層高度為分選室高度的1/2。微細粒介質采用微細粒石英砂，填充體積為二次布風室體積的40-60％，振動激發(fā)裝置的振動方向為豎直方向，對3-6mm嵌布粒度較粗的煤系高嶺土分選效率高于80％。
綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種礦物干法振動分選裝置及方法，該裝置在分選室和布風室間設置有傾斜式微孔擋板，通過調整微孔擋板的傾斜角度，可以強化氣流均勻性和穩(wěn)定性，從而調整分選室內流態(tài)化穩(wěn)定性，根據(jù)被分選礦物的需求改變分選室內的流態(tài)化環(huán)境，增加礦物顆粒在分選室內的運動位移差，縮短分選時間，強化分選效果，配合可變方向的振動，進一步強化不同密度的礦物顆粒按照密度差異分層分離；改進布風室系統(tǒng)，通過相互貫通的一次布風室、布風板和填充有微細粒介質的二次布風室，產生更好的布風效果，更有利于分選室內的氣流散式化均勻分布。裝置結構簡單、設計巧妙，分選方法易于控制，分選精度高，應用范圍廣，對于拓展干法流態(tài)化分選技術的應用領域具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。