專利名稱：用于礦物和化合物分離及提純的濕式高梯度介電選機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于礦物和化合物分離及提純的濕式高梯度介電選機(jī)，屬于礦山、化工 機(jī)械領(lǐng)域。二、 背景技術(shù)顆?；蛄钗镔|(zhì)的分離和提純是一個普遍的工程問題，涉及選礦、化學(xué)、化工、材料、 資源利用等諸多領(lǐng)域。顆粒成分往往比較復(fù)雜，具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，利用這些性質(zhì) 的差異，可以對其進(jìn)行分離或提純。例如，根據(jù)顆粒成分比重、磁化率、電導(dǎo)率的不同，在 工業(yè)上發(fā)展了重選、磁選、電選等分離技術(shù)。同樣，利用顆粒成分溶解度、表面張力的不同， 發(fā)展了萃取、浮選等分離技術(shù)。介電選，又稱介電分離，是一種最近興起的物理分離技術(shù)。它是在一定的液體介質(zhì)中， 利用顆粒成分之間以及顆粒與液體介質(zhì)之間介電常數(shù)的差異，使顆粒中待分離物在高梯度強(qiáng) 電場下向某一電極遷移，達(dá)到與其它物質(zhì)和溶劑分離的目的。在中、低頻電場下，待分離物 發(fā)生正介電泳，即向電場梯度高、電力線密集的部位遷移。目前，介電分離在工程、化學(xué)、 生物領(lǐng)域均得到應(yīng)用。在工程領(lǐng)域，介電分離已成功地用于種子干式分選(實(shí)用新型專利CN 2431054Y、 CN2539383)，以及化合物分離。Jordan等人(《國外金屬選礦》，2002.11: 4) 設(shè)計(jì)兩種介電分離器， 一種為半連續(xù)式，無電介質(zhì)，另一種為間歇式，內(nèi)部填充電介質(zhì)。兩 種介電分離器本質(zhì)上都是間歇式的，處理量小，收集精礦極不方便，后者易堵塞。三、 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種解決不同介電常數(shù)的礦物或化合物顆粒的連續(xù)分離或提純， 處理物質(zhì)品種多，收集精礦方便，分離物不易堵塞的用于礦物和化合物分離及提純的濕式高 梯度介電選機(jī)。技術(shù)解決方案本發(fā)明包括滾筒、電介質(zhì)環(huán)、傳動裝置、槽體、內(nèi)電極、外電極、超聲 波換能器、清洗管、給料箱、精料箱、排料口、支架和外殼，滾筒由傳動裝置帶動，并固定 在支架上，滾筒表面包覆有電介質(zhì)環(huán)，槽體位于滾筒下方，內(nèi)裝有工作溶劑，內(nèi)電極固定在 滾筒內(nèi)的軸上，沿滾筒底部圓周角布置，外電極安裝在槽體下表面，超聲波換能器安裝在內(nèi) 電極表面或外電極表面或精料槽附近槽體下表面，其輻射面指向槽體，給料箱位于槽體前端，精料箱位于槽體末端，排料口位于槽體底部。所述的滾筒采用絕緣材料，由傳動裝置帶動。所述的電介質(zhì)環(huán)由線狀、絲狀、條狀或棒狀電介質(zhì)和隔板構(gòu)成，電介質(zhì)在電介質(zhì)環(huán)中成 平行線狀或網(wǎng)狀分層排列，層與層之間通過隔板固定。電介質(zhì)橫截面積小于100mm2，間距 0.5 10mm，電介質(zhì)材料為金屬、鋯鈦酸鉛(PZT)、鈦酸鋇、鈦酸鍶、玻璃、樹脂中的一種 或多種。電介質(zhì)環(huán)起聚集電力線、吸附料漿中目標(biāo)顆粒的作用。所述的內(nèi)電極和外電極構(gòu)成一對平板電極，通過導(dǎo)線與高壓電源連接，從而在槽體之間 產(chǎn)生高壓電場，電極工作電場2 40kV/cm，電場頻率小于10MHz。外電極中部斷開，被排料 口分隔。電極用金屬板制造，并用絕緣材料密封、保護(hù)。所述的給料箱是待分離顆粒的料漿的加入和緩沖容器。所述的精料箱用于收集選別的目標(biāo)顆粒，即精料。所述的排料口采用絕緣材料，用于排出非目標(biāo)顆粒，即尾料。所述的槽體是料漿的分選空間，采用順流式結(jié)構(gòu)，S卩，給料箱、精料箱布置在滾筒掃選 區(qū)的前端、末端，而尾料從槽體底部排出，其特點(diǎn)是給料方向與滾筒轉(zhuǎn)動方向同向。槽體采 用絕緣材料，其底板與滾筒表面的間距為15~80mm。所述的超聲波換能器是超聲波的發(fā)射裝置，其作用是向槽體輻射超聲波。超聲波換能器 選用壓電換能器或磁致伸縮換能器，頻率為10 120kHz。超聲波換能器可以布置在內(nèi)電極或 外電極表面，其作用是對料漿起分散作用，促進(jìn)待目標(biāo)顆粒與其它物質(zhì)解聚，也可布置在精 料槽附近槽體下表面，其作用是對清洗電介質(zhì)環(huán)上的吸附物，促進(jìn)其脫落進(jìn)入精料箱。所述的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻電信號，由傳輸線輸入超聲波換能器，通過電能-機(jī)械能 轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生高頻機(jī)械振蕩即超聲波。超聲波發(fā)生器可以在線布置，也可以離線布置。所述的清洗管內(nèi)通工作溶劑，溶劑從管上密布的小孔噴出，清洗電介質(zhì)環(huán)上殘留的吸附物。所述的支架作為框架，并支撐全機(jī)重量。 所述的外殼采用金屬板，起靜電防護(hù)作用。所述的工作溶劑為水、乙醇、甲醇、戊醇、丙酮、四氫呋喃、甲苯、二甲苯、氯苯、四 氯化碳、氯仿、煤油、硝基苯、甘油之中的一種或它們的混合物。本發(fā)明的特征在于主體采用滾筒一槽體設(shè)計(jì)，使介電選機(jī)具有連續(xù)作業(yè)功能，保證了分選效率、產(chǎn)率；電介質(zhì)環(huán)與滾筒結(jié)合并穿過電極對，獲得高梯度電場和高介電泳力，使可 選別的顆粒粒度變小、范圍變寬，精料收率提高；內(nèi)電極或外電極表面安裝超聲波換能器， 實(shí)現(xiàn)了料漿的在線分散，提高了精料品位，精料槽附近的槽體下表面安裝超聲波換能器，以 及清洗管的采用，保證精料清洗方便、不易堵塞，提高了作業(yè)率。 本發(fā)明不僅適用于分選礦物顆粒，也適用于提純化合物粉末。四

圖1為本發(fā)明高梯度介電選機(jī)正剖圖；圖2為本發(fā)明高梯度介電選機(jī)A-A面?zhèn)绕蕡D；圖3為本發(fā)明高梯度介電選機(jī)絲狀電介質(zhì)環(huán)的表面局部圖；圖4為本發(fā)明高梯度介電選機(jī)網(wǎng)狀電介質(zhì)環(huán)的表面局部圖。五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參照附圖l、 2，本發(fā)明高梯度介電選機(jī)由滾筒l、電介質(zhì)環(huán)2、傳動裝置3、槽體4、內(nèi) 電極5、外電極6、超聲波換能器7、清洗管8、給料箱9、精料箱IO、排料口 11、支架12、 外殼13組成。滾筒1采用聚氯乙烯筒，用調(diào)速電機(jī)帶動；電介質(zhì)環(huán)3由螺絲狀電介質(zhì)并排疊壓而成，中間用環(huán)氧樹脂隔板15分隔，如附圖3所 示，隔板與絲狀電介質(zhì)垂直，電介質(zhì)材料為不銹鋼絲，其直徑lmm，間距3mm;槽體4底板用環(huán)氧樹脂板，底板與滾筒表面間距45mm，內(nèi)裝工作溶劑酒精；內(nèi)電極5、外電極6采用紫銅板，包角115° ，偏角8° ，用環(huán)氧樹脂密封，通過導(dǎo)線與 直流高壓電源正極、負(fù)極相連，電極工作電場15kV/cm。高壓電源離線布置；超聲波換能器7安裝在內(nèi)電極表面和靠近精料箱的槽體下表面，采用磁致伸縮換能器， 頻率為40kHz，功率為40W。換能器相互并聯(lián)，沿滾筒l軸向排列，通過傳輸線與超聲波發(fā) 生器相連。超聲波發(fā)生器離線布置，額定功率2kW， 10%-100%連續(xù)可調(diào)；清洗管8采用聚氯乙烯管；給料箱9、精料箱10采用不銹鋼板；排料口 ll采用環(huán)氧樹脂板；支架12用普通鋼焊接而成；外殼13為鐵皮；整機(jī)除電極外的所有金屬、料漿全部接地保護(hù)。本發(fā)明的工作流程為將顆粒料烘干，然后與工作溶劑均勻混合，配成料漿；開啟高壓 電源發(fā)生器、超聲波發(fā)生器，料漿自給料箱9進(jìn)入槽體4，在介電泳力作用下，料漿中介電 常數(shù)大于溶劑的顆粒被吸附到電介質(zhì)環(huán)2上，滾筒1及電介質(zhì)環(huán)2在傳動裝置3的帶動下旋轉(zhuǎn)，并離開內(nèi)電極5作、外電極6作用區(qū)，在超聲波換能器7以及清洗管8溶劑的清洗作用下，電介質(zhì)環(huán)2上的吸附物進(jìn)入精料箱10，成為精料；而料漿中介電常數(shù)小于溶劑的顆粒受排斥作用，在溶劑攜帶下逆滾筒l轉(zhuǎn)動方向運(yùn)動，最后從排料口ll排出，成為尾料。實(shí)施例2參照附圖l、 2，本發(fā)明高梯度介電選機(jī)由滾筒l、電介質(zhì)環(huán)2、傳動裝置3、槽體4、內(nèi) 電極5、外電極6、超聲波換能器7、清洗管8、給料箱9、精料箱IO、排料口ll、支架12、 外殼13組成。滾筒l用環(huán)氧樹脂板制造，用調(diào)速電機(jī)控制；電介質(zhì)環(huán)2由網(wǎng)狀電介質(zhì)14疊壓而成，中間用環(huán)氧樹脂隔板15分隔，如附圖4所示， 隔板沿圓周方向布置，電介質(zhì)材料為不銹鋼絲，其直徑2mm，網(wǎng)孔為矩形，尺寸為4x4mm 槽體4底板用聚氯乙烯板，底板與滾筒表面間距30mm，內(nèi)裝酒精一二甲苯混合溶劑；內(nèi)電極5、外電極6采用紫銅板，包角110° ，偏角10° ，用環(huán)氧樹脂密封，通過導(dǎo)線 與交流高壓電源相連，電極工作電場30kV/cm，電場頻率lkHz。高壓電源離線布置；超聲波換能器7安裝在外電極表面和靠近精料箱的槽體下表面，采用磁致伸縮換能器， 頻率為50kHz，功率為50W。換能器相互并聯(lián)，沿滾筒l軸向排列，通過傳輸線與超聲波發(fā) 生器相連。超聲波發(fā)生器離線布置，額定功率3kW， 10%-100%連續(xù)可調(diào)；清洗管8采用不銹鋼管；排料口 ll采用聚氯乙烯板；給料箱9、精料箱10、支架12、外殼13同實(shí)施例1;整機(jī)除電極外的所有金屬、料漿全部接地保護(hù)。 本發(fā)明的工作流程同實(shí)施例1。實(shí)施例3參照附圖l、 2，本發(fā)明高梯度介電選機(jī)由滾筒l、電介質(zhì)環(huán)2、傳動裝置3、槽體4、內(nèi)電極5、外電極6、超聲波換能器7、清洗管8、給料箱9、精料箱IO、排料口ll、支架12、 外殼13組成。滾筒1同實(shí)施例1。電介質(zhì)環(huán)2由棒狀電介質(zhì)和隔板構(gòu)成，隔板沿圓周方向包裹在滾筒表面，隔板豎立、相 互平行，電介質(zhì)棒兩端固定在隔板或滾筒側(cè)板上，沿滾筒軸向平行排列，并覆蓋滾筒表面。 電介質(zhì)棒直徑x長-0)2xl20mm2，間距4mm。電介質(zhì)材料采用PZT。槽體4底板用環(huán)氧樹脂板，底板與滾筒表面間距60mm，內(nèi)裝工作溶劑戊醇；內(nèi)電極5、外電極6采用鋁板，包角12(T ，偏角8° ，用絕緣漆密封，通過導(dǎo)線與交流 高壓電源相連，電極工作電場5kV/cm，電場頻率10kHz。高壓電源離線布置；超聲波換能器7安裝在內(nèi)電極表面和靠近精料箱的槽體下表面，采用壓電換能器，頻率 為80kHz，功率為60W。換能器相互并聯(lián)，沿滾筒l軸向排列，通過傳輸線與超聲波發(fā)生器 相連。超聲波發(fā)生器離線布置，額定功率3kW， 10%-100%連續(xù)可調(diào)；給料箱9、精料箱10、排料口 11、支架12、外殼13同實(shí)施例1;整機(jī)除電極外的所有金屬、料漿全部接地保護(hù)。本發(fā)明的工作流程同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.用于礦物和化合物分離及提純的濕式高梯度介電選機(jī)，其特征在于包括滾筒(1)、電介質(zhì)環(huán)(2)、傳動裝置(3)、槽體(4)、內(nèi)電極(5)、外電極(6)、超聲波換能器(7)、清洗管(8)、給料箱(9)、精料箱(10)、排料口(11)、支架(12)、外殼(13)，滾筒(1)由傳動裝置(2)帶動，并固定在支架(12)上，滾筒(1)表面包覆有電介質(zhì)環(huán)(2)，槽體(4)位于滾筒(1)下方，內(nèi)裝有工作溶劑，內(nèi)電極(5)同定在滾筒(1)內(nèi)的軸上，沿滾筒底部圓周角布置，外電極(6)安裝在槽體(4)下表面，超聲波換能器(7)安裝在內(nèi)電極(5)表面或外電極(6)表面或精料箱(10)附近槽體(4)下表面，其輻射面指向槽體(4)，給料箱(9)位于槽體(4)前端，精料箱(10)位于槽體末端，排料口(11)位于槽體(4)底部，外殼(13)將滾筒(1)、電介質(zhì)環(huán)(2)、給料箱(9)、精料箱(10)密封。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦物和化合物分離及提純的濕式高梯度介電選機(jī)，其特征在丁電介 質(zhì)環(huán)(2)由線狀、絲狀、條狀或棒狀電介質(zhì)(14)和隔板(15)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于礦物和化合物分離及提純的濕式高梯度介電選機(jī)，其特征在于電介質(zhì) (14)在電介質(zhì)環(huán)(2)中成平行線狀或網(wǎng)狀分層排列，層與層之間通過隔板(15)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于礦物和化合物分離及提純的濕式高梯度介電選機(jī)，其特征在于電 介質(zhì)(14)橫截面積小，100mm2，間距0.5 10mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機(jī)，其特征在于 電介質(zhì)(14)為金屬、鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、鈦酸鍶、玻璃、樹脂材料中的一種或多種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機(jī)，其特征在于滾筒(1) 和槽體(4)采用絕緣材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用丁礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機(jī)，其特征在于內(nèi)電極(5)、 外電極(6)的工作電場為2~40kV/cm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機(jī)，其特征在于電場的頻 率為0 10kHz。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ffl于礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機(jī)，其特征在于超聲波換能器(7)采用磁致伸縮換能器或壓電換能器，丄作頻率為10-120kHz。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦物和化合物分離及提純的高梯度介電選機(jī)，其特征在于工作溶劑為水、乙醇、甲醇、戊醇、丙酮、四氫呋喃、甲苯、二甲苯、氯苯、四氯化碳、氯仿、煤油、硝基苯、甘油之中 的一種或它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于礦物和化合物分離及提純的濕式高梯度介電選機(jī)，屬于礦山、化工機(jī)械領(lǐng)域。特點(diǎn)是滾筒由傳動裝置帶動，并固定在支架上，滾筒表面包覆有電介質(zhì)環(huán)，槽體位于滾筒下方，內(nèi)裝有工作溶劑，內(nèi)電極固定在滾筒內(nèi)軸上，沿滾筒底部圓周角布置，外電極安裝在槽體下表面，超聲波換能器安裝在內(nèi)電極表面或外電極表面或精料槽附近槽體下表面，其輻射面指向槽體，并與超聲波發(fā)生器相連，給料箱位于槽體前端，精料箱位于槽體末端，排料口位于槽體底部。本發(fā)明具有分選效率高、連續(xù)作業(yè)、不易堵塞等特點(diǎn)，可分離和提純不同介電常數(shù)的顆粒，適用于選礦、化工提純、資源回收以及相關(guān)領(lǐng)域。
文檔編號B03C7/06GK101214469SQ20071030621
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月31日
發(fā)明者張邦文, 李保衛(wèi) 申請人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)