本發(fā)明涉及一種分級(jí)摩擦荷電方法及裝置，屬于電選技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電選是利用物質(zhì)的電性差異來進(jìn)行分離、提純、分級(jí)的一類分選技術(shù)，具有高效、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于礦物分選、農(nóng)產(chǎn)品分選等方面。物料荷電是實(shí)現(xiàn)電選分離的基礎(chǔ)條件，也是電選研究的主要內(nèi)容。物料荷電的方式多種多樣，有電暈荷電、接觸荷電、復(fù)合場(chǎng)荷電、靜電感應(yīng)荷電和摩擦荷電等，其中摩擦荷電不僅能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)體物料之間的荷電，還能實(shí)現(xiàn)非導(dǎo)體物料之間的荷電，是一種極具潛力的荷電方式。

根據(jù)傳動(dòng)力的不同，摩擦荷電可分為兩類，一類是以機(jī)械力或礦物自身重力作為輸?shù)V動(dòng)力，包括振動(dòng)槽、溜槽、旋轉(zhuǎn)圓筒、渦輪等，往往有著荷電量少、礦粒荷電不均勻、荷電選擇性差及設(shè)備易磨損等缺點(diǎn)；另一類是以空氣流作為輸?shù)V動(dòng)力，包括流化床、空氣旋流器等，荷電效果較好、適應(yīng)礦石性質(zhì)廣、后續(xù)分選易匹配且粉塵污染可控，被認(rèn)為具有良好的前景。

物料入選前都需要經(jīng)過磨礦使有用礦物和脈石礦物單體解離，磨礦是一個(gè)很復(fù)雜的過程，磨礦產(chǎn)品往往是粒度范圍寬的混合顆粒，目前尚沒有能夠有效磨出窄粒級(jí)產(chǎn)品的方法和設(shè)備，而眾多的摩擦荷電研究表明，物料粒度范圍越大越不利于摩擦荷電，尤其是粗細(xì)顆?；祀s和細(xì)泥彌散的情況。由于電選是一種干式選礦方法，傳統(tǒng)的濕式磨礦和分級(jí)難以應(yīng)用于電選或是需要增加成本脫水、干燥處理。旋流器型摩擦荷電器是一種氣流式摩擦荷電器，不僅具有荷電效果，還能進(jìn)行分級(jí)，可配合干式磨礦使用，但其用于物料摩擦荷電時(shí)，荷電效果較差，而且細(xì)粒物料將被溢出而難以實(shí)現(xiàn)荷電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種分級(jí)摩擦荷電方法及裝置，通過若干個(gè)旋流器型摩擦荷電器串聯(lián)組成旋流器型摩擦荷電器組進(jìn)行摩擦荷電，或者旋流器型摩擦荷電器組再與其他類型的摩擦荷電器組合進(jìn)行摩擦荷電，充分利用旋流器型摩擦荷電器的分級(jí)作用，將粒度范圍寬的物料分成若干窄粒級(jí)進(jìn)行摩擦荷電，從而消減粗細(xì)顆粒混雜和細(xì)泥彌散對(duì)摩擦荷電的影響，使物料摩擦荷電更加充分。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種分級(jí)摩擦荷電方法，將兩個(gè)以上旋流器型摩擦荷電器串聯(lián)，組成旋流器型摩擦荷電器組，以風(fēng)力驅(qū)動(dòng)干燥后的粗細(xì)混雜物料使之形成氣固二相流，從首個(gè)旋流器型摩擦荷電器的給料管給入旋流器型摩擦荷電器組，在旋流器型摩擦荷電器組的分級(jí)作用下，物料被分成若干個(gè)窄粒級(jí)，同時(shí)進(jìn)行摩擦荷電；難荷電的細(xì)泥從末尾旋流器型摩擦荷電器的溢流管排出，進(jìn)入除塵器進(jìn)行回收，去除細(xì)泥后的空氣給入風(fēng)機(jī)，形成一個(gè)風(fēng)路循環(huán)；荷電后的窄粒級(jí)物料分別從相應(yīng)旋流器型摩擦荷電器的底流管排出，可以直接給入高壓靜電場(chǎng)分選，或者給入其他摩擦荷電器中再次強(qiáng)化荷電；

組成旋流器型摩擦荷電器組的各旋流器型摩擦荷電器的排列滿足以下條件中的任意一個(gè)或多個(gè)條件：從首至尾，旋流器型摩擦荷電器的內(nèi)徑依次減小、給料管口徑依次減小、溢流管直徑依次減小、錐角依次減小、溢流管插入深度依次減小、錐比依次增大。

一種分級(jí)摩擦荷電裝置，包括給料裝置1、旋流器型摩擦荷電器組2、除塵器3、風(fēng)機(jī)4和管道5，旋流器型摩擦荷電器組2由兩個(gè)以上旋流器型摩擦荷電器串聯(lián)組成；

旋流器型摩擦荷電器有三個(gè)開口，即溢流管6、給料管7和底流管8，其中底流管8下端設(shè)置法蘭盤9，用于連接高壓靜電場(chǎng)分選裝置或者其他摩擦荷電器；

給料裝置1設(shè)置在首個(gè)旋流器型摩擦荷電器的給料管7前的管道5上，前一個(gè)旋流器型摩擦荷電器的溢流管通過管道5與后一個(gè)旋流器型摩擦荷電器的給料管連通，末尾旋流器型摩擦荷電器的溢流管通過管道5與除塵器3連通，除塵器3通過管道5與風(fēng)機(jī)4的入口連通，風(fēng)機(jī)4的出口通過管道5與首個(gè)旋流器型摩擦荷電器的給料管連通，整個(gè)裝置形成一個(gè)密閉的風(fēng)路循環(huán)；

組成旋流器型摩擦荷電器組2的各旋流器型摩擦荷電器的排列滿足以下條件中的任意一個(gè)或多個(gè)條件：從首至尾，旋流器型摩擦荷電器的內(nèi)徑依次減小、給料管口徑依次減小、溢流管直徑依次減小、錐角依次減小、溢流管插入深度依次減小、錐比依次增大；

組成旋流器型摩擦荷電器組2的所有旋流器型摩擦荷電器均通過支架固定，使其位置不變，且均為底流管8朝下擺放。

所述的旋流器型摩擦荷電器基本結(jié)構(gòu)和材質(zhì)均相同，只存在結(jié)構(gòu)參數(shù)的差別。

本發(fā)明所述分級(jí)摩擦荷電裝置的工作過程：粗細(xì)混雜物料通過給料裝置1給入管道5，在風(fēng)力的驅(qū)動(dòng)下形成氣固二相流給入首個(gè)旋流器型摩擦荷電器，細(xì)顆粒和空氣向中心軸線方向運(yùn)動(dòng)，并在軸線中心形成一個(gè)向上運(yùn)動(dòng)的內(nèi)渦旋，從溢流管6排出并進(jìn)入第二個(gè)旋流器型摩擦荷電器；粗顆粒在流場(chǎng)的作用下沿軸向向下運(yùn)動(dòng)，沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)圓錐腔b后沿器壁向下運(yùn)動(dòng)，顆粒之間、顆粒和器壁之間產(chǎn)生劇烈的摩擦而荷電，荷電后的顆粒從底流管8排出，可以給入高壓靜電場(chǎng)進(jìn)行分選，或者給入其他的摩擦荷電器再次強(qiáng)化摩擦荷電。第二個(gè)旋流器型摩擦荷電器發(fā)生同樣的過程，依次類推，夾帶細(xì)粒級(jí)物料的空氣流進(jìn)入末尾旋流器型摩擦荷電器，其中難荷電的微細(xì)泥物料隨空氣從溢流管排出后進(jìn)入除塵器凈化，凈化后的空氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)，完成一個(gè)完整的循環(huán)。由于相連的旋流器型摩擦荷電器沿著空氣流動(dòng)方向有一定的分離粒度梯度，粗細(xì)混雜物料將被分成若干個(gè)窄粒級(jí)物料，能夠更有效的進(jìn)行摩擦荷電，而最終難荷電的微細(xì)泥物料由最末尾的旋流器型摩擦荷電器的溢流管排出，在除塵器中回收。

本發(fā)明的原理：旋流器型摩擦荷電器指用作礦粒摩擦荷電的旋流器，由圓柱腔a和圓錐腔b構(gòu)成，具有三個(gè)開口，即給料管7、溢流管6和底流管8。給料與介質(zhì)（如干燥空氣、非導(dǎo)電氣、液介質(zhì)等）形成的混合物高速從給料管沿切線方向給入旋流器型摩擦荷電器，在圓柱腔a內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)，粗顆粒在流場(chǎng)的作用下沿軸向向下運(yùn)動(dòng)，沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)圓錐腔b后沿器壁向下運(yùn)動(dòng)，并從底流管排出，形成外旋渦流場(chǎng)；細(xì)顆粒和介質(zhì)向中心軸線方向運(yùn)動(dòng)，并在軸線中心形成一個(gè)向上運(yùn)動(dòng)的內(nèi)渦旋，然后由溢流管6排出，從而實(shí)現(xiàn)分級(jí)；旋流器型摩擦荷電器的結(jié)構(gòu)參數(shù)（如內(nèi)徑——指圓柱腔a直徑、給料管口徑、錐角β——指圓錐腔b的椎體角度、溢流管直徑、溢流管插入深度、溢流管壁厚、錐比——指底流管直徑與溢流管直徑之比、內(nèi)表面粗糙度等）和操作參數(shù)（如給料壓力、 給料量、給料濃度和給料粒度等）都會(huì)影響其分級(jí)效率和分級(jí)粒度，其中結(jié)構(gòu)參數(shù)和給料壓力是其主要影響因素，通過調(diào)整內(nèi)徑、給料管直徑、溢流管直徑、錐角、溢流管插入深度、錐比來實(shí)現(xiàn)分離粒度梯度，一般而言，內(nèi)徑減小、給料管口徑減小、溢流管直徑減小、錐角減小、溢流管插入深度減小、錐比增大分離粒度變細(xì)。

本發(fā)明采用多個(gè)旋流器型摩擦荷電器串聯(lián)組成旋流器型摩擦荷電器組，組成旋流器型摩擦荷電器組的各旋流器型摩擦荷電器，從首至尾，內(nèi)徑依次減小、給料管口徑依次減小、溢流管直徑依次減小、錐角依次減小、溢流管插入深度依次減小、錐比依次增大，使得粗細(xì)混雜物料沿著風(fēng)路方向形成一定的分離粒度梯度，而且從首至尾的溢流粒度越來越細(xì)，從而細(xì)分成若干個(gè)窄粒級(jí)物料，并使細(xì)分后的窄粒級(jí)物料在相應(yīng)的旋流器型摩擦荷電器進(jìn)行摩擦荷電，也還可以將這些窄粒級(jí)分別給入其他類型的摩擦荷電器中強(qiáng)化荷電，將極大地提升物料的摩擦荷電效果，實(shí)現(xiàn)粗細(xì)混雜物料的高效率荷電。

本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）將粗細(xì)混雜物料分成若干窄粒級(jí)物料，由于窄粒級(jí)物料的粒度均勻，減輕粗細(xì)混雜給摩擦荷電帶來的干擾，可以極大地提升摩擦荷電效果，還可以給入其他摩擦荷電器中再次強(qiáng)化荷電，兩者累積有利于增加物料的摩擦荷電帶電量；

（2）分級(jí)摩擦荷電可以預(yù)先分離出難荷電的細(xì)泥，避免摩擦荷電器內(nèi)細(xì)泥彌散的影響；

（3）粒度均勻的窄粒級(jí)物料不僅能夠獲得更好的摩擦荷電效果，作為后續(xù)靜電分選的給料，在分選過程中可以避免因粒度差異過大造成的干擾，有利于提高分選效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述分級(jí)摩擦荷電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為旋流器型摩擦荷電器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-給料裝置，2-旋流器型摩擦荷電器組，3-除塵器，4-風(fēng)機(jī)，5-管道，6-溢流管，7-給料管，8-底流管，9-法蘭盤，a-圓柱腔，b-圓錐腔，β-錐角。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。

實(shí)施例1

一種分級(jí)摩擦荷電方法，將三個(gè)旋流器型摩擦荷電器串聯(lián)，從首至尾，旋流器型摩擦荷電器的內(nèi)徑、給料管口徑、溢流管直徑、錐角和溢流管插入深度依次減小，錐比依次增大，組成旋流器型摩擦荷電器組。以風(fēng)力驅(qū)動(dòng)干燥后的粗細(xì)混雜物料使之形成氣固二相流，從首個(gè)旋流器型摩擦荷電器的給料管給入旋流器型摩擦荷電器組，在旋流器型摩擦荷電器組的分級(jí)作用下，物料被分成三個(gè)窄粒級(jí)，同時(shí)進(jìn)行摩擦荷電；難荷電的細(xì)泥從末尾旋流器型摩擦荷電器的溢流管排出，進(jìn)入除塵器進(jìn)行回收，去除細(xì)泥后的空氣給入風(fēng)機(jī)，形成一個(gè)風(fēng)路循環(huán)；荷電后的窄粒級(jí)物料分別從相應(yīng)旋流器型摩擦荷電器的底流管排出，直接給入高壓靜電場(chǎng)分選。

如圖1和圖2所示，一種分級(jí)摩擦荷電裝置，包括給料裝置1、旋流器型摩擦荷電器組2、除塵器3、風(fēng)機(jī)4和管道5，旋流器型摩擦荷電器組2由三個(gè)旋流器型摩擦荷電器串聯(lián)組成，從首至尾，旋流器型摩擦荷電器的內(nèi)徑依次減小，分別為500mm、350mm和250mm；給料管口徑依次減小，分別為110×120mm²、80×65mm²和50×20mm²；溢流管直徑依次減小，分別為180mm、115mm和34mm；錐角依次減小，分別為20°、19°和18°；溢流管插入深度依次減小，分別為40mm、32mm和20mm；錐比依次增大，分別為0.61、0.69和0.74；

旋流器型摩擦荷電器有三個(gè)開口，即溢流管6、給料管7和底流管8，其中底流管8下端設(shè)置法蘭盤9，用于連接高壓靜電場(chǎng)；

給料裝置1設(shè)置在首個(gè)旋流器型摩擦荷電器的給料管7前的管道5上，前一個(gè)旋流器型摩擦荷電器的溢流管通過管道5與后一個(gè)旋流器型摩擦荷電器的給料管連通，末尾旋流器型摩擦荷電器的溢流管通過管道5與除塵器3連通，除塵器3通過管道5與風(fēng)機(jī)4的入口連通，風(fēng)機(jī)4的出口通過管道5與首個(gè)旋流器型摩擦荷電器的給料管連通，整個(gè)裝置形成一個(gè)密閉的風(fēng)路循環(huán)；

所有旋流器型摩擦荷電器通過支架固定，使其位置不變，且均為底流管8朝下擺放；所有的旋流器型摩擦荷電器基本結(jié)構(gòu)均相同，且均采用不銹鋼材制作。

實(shí)施例2

一種分級(jí)摩擦荷電方法，基本原理與實(shí)施例1相同，區(qū)別在于旋流器型摩擦荷電器組2由兩個(gè)旋流器型摩擦荷電器串聯(lián)組成。從首至尾，旋流器型摩擦荷電器的內(nèi)徑、錐角和溢流管插入深度不變，給料管口徑、溢流管直徑依次減?。诲F比依次增大；物料被分為兩個(gè)窄粒級(jí)。

一種分級(jí)摩擦荷電裝置，基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，區(qū)別在于旋流器型摩擦荷電器組2由兩個(gè)旋流器型摩擦荷電器串聯(lián)組成。從首至尾，旋流器型摩擦荷電器的內(nèi)徑、錐角和溢流管插入深度不變，分別為350mm、20°和35mm；給料管口徑依次減小，分別為80×65mm²和70×60mm²；溢流管直徑依次減小，分別為115mm和95mm；錐比依次增大，分別為0.61和0.84；所有旋流器型摩擦荷電器采用有機(jī)玻璃制作。

實(shí)施例3

一種分級(jí)摩擦荷電方法，基本原理與實(shí)施例2相同，區(qū)別在于，從首至尾，旋流器型摩擦荷電器的錐角不變，內(nèi)徑、給料管口徑、溢流管直徑、溢流管插入深度依次減??；錐比依次增大；物料被分為兩個(gè)窄粒級(jí)。

一種分級(jí)摩擦荷電裝置，基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2相同，區(qū)別在于，從首至尾，旋流器型摩擦荷電器的錐角不變，均為20°；內(nèi)徑依次減小，分別為300mm和150mm；給料管口徑依次減小，分別為47×60mm²和22×22mm²；溢流管直徑依次減小，分別為75mm和32mm；溢流管插入深度依次減小，分別為30mm和20mm；錐比依次增大，分別為0.53和0.75；所有旋流器型摩擦荷電器采用純銅制作。

實(shí)施例4

一種分級(jí)摩擦荷電方法，基本原理與實(shí)施例1相同，區(qū)別在于，從首至尾，旋流器型摩擦荷電器的給料管口徑、溢流管直徑、錐角、溢流管插入深度和錐比不變，內(nèi)徑依次減??；物料被分為三個(gè)窄粒級(jí)。

一種分級(jí)摩擦荷電裝置，基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，區(qū)別在于，從首至尾，旋流器型摩擦荷電器的給料管口徑、溢流管直徑、錐角、溢流管插入深度和錐比不變，分別為25×10mm²、40mm、20°、24mm和0.62；內(nèi)徑依次減小，分別為250mm、150mm和125mm；所有旋流器型摩擦荷電器采用純銅制作。