[发明专利]粒状物料摩擦分选的方法和装置

说明书

本发明是关于用于两种或两种以上的松散的颗粒物料的混合物(如两种或两种以上的粒状或块状的矿物物料，且各种物料都具有不同的滑动摩擦系数)的分离或精选的新方法和装置。更具体地说，本发明是关于利用不相似物料的滑动摩擦系数差，将它们分离。另外，本发明还改进了不相似物料(如矿物的混合物)的分离技术，其特征是混合物组分的分离度，主要是基于它们各自的滑动摩擦系数差，而不是基于它们的形状或圆球度。

矿石和其他矿物开采时，常常会有一些杂质，也就是说，人们所需要的矿物与其他的不需要的矿物掺杂在一起。因此，所需的矿物或矿石必须与所开采的物料的其余部分分离。

例如，滑石，在自然界中以岩石形态存在，它通常都与其他的矿物伴生在一起。如白云石、绿泥石、石英、黄铁矿、磁铁矿、方解石、长石、云母或它们的混合物。为描述方便起见，在本申请中，“白云石”应当理解是指白云石和/或上述的其他矿物，它们与滑石应当是掺杂着的或天然伴生在一起的。在大多数情况下，原矿一般都是由占主导地位的一种矿物岩组成，如滑石岩，它是与白云石岩或类似的矿物掺杂在一起。也可能有极小部分的含各种矿物混合物的砾岩块出现，如，在同一岩石中，滑石与白云石结合在一起。

滑石一般通过人工分选或浮选的方法从其他矿物，如白云石中分离。人工分选或手选依赖于矿物之间的视觉差别，例如颜色的变化、粒度、物块大小等人可感觉到的一些物性进行分选。人工分选显然是极其费力的，还可以引起包括腕关节综合症等的损伤。浮选法投资费用高，主要是由于浮选法中需要昂贵的设备。另外，还需要大量的水，而大量的水在许多采矿地区，例如蒙塔拿和澳大利亚等是不可得的。

为研究分选矿物的自动分选法，人们已进行了许多尝试，其中有光学分选，它依赖于光敏元件对被分离矿石或矿物表面的光反射的视觉差，沉降——浮选法，它依赖于被分离物料的比重差，以及以电泳或介电泳为基础的静电分离法，它依赖于导电率的差别或混合物的各组分的形状的差别。然而，这些自动分选方法都没有完全成功，原因是它们受到粒子之间颜色的变化、形状的变化，比重差和矿物块大小的变化等因素的影响，而这才仅仅提了几个因素。

现已研究出了许多根据颗粒形状自动分选的方法。例如，在1913年6月15日颁发的Wilmot等的美国专利(专利号1030042)和在1916年7月11日颁发的Lotozky的美国专利(专利号1190936)，就公开了从伴生煤的岩石中分离煤的方法。用这些专利方法适宜分离的煤为颗粒状，并且通常基本上为球形。另一方面，包含板岩的伴生的岩石，必须基本上是以扁平的片状存在。

在Wilmot等的方法中，煤和伴生的岩石的混合物放在带转动圆盘的斜槽中，圆盘在斜槽的中部，煤通常为球形，滚下斜槽收集到斜槽底部的贮器中，而伴生的扁平的岩石一般滑入斜槽，存留在转动圆盘上，并在此被圆盘带走。

在Lotozky的方法中，没有用斜槽，而是把煤和石块的混合物加到倾斜的转动圆盘的表面，倾斜方向与圆盘转动的方向相反，所分离的煤仍为球形，在它原来的方向连续地滚过圆盘，扁平的石块在圆盘上静止并被带走。

这些分离方法都依赖于被分离的颗粒的形状，特别是取决于待分离的颗粒是不是球形的程度。因此，在分选方法中，与其说是利用两种类型被分离粒子的滑动摩擦系数的差别，不如说是利用它们的滚动和滑动摩擦系数的差别。而且，Wilmot等和Lotozky的转动圆盘，仅仅用来从片石/煤物流中物理地带出片石或其他的扁平状的石块，而没有施加离心加速度，以加速以从存在的其它物料中分离煤。

仅以颗粒形状为基础的其它的自动分选方法和装置还包括，在1977年11月22日颁发的John的美国专利(专利号4059189)所公开的内容中。带相同组成但是形状不同的颗粒的分离仍然是根据被分离颗粒的圆球度，表现在它们的滚动和滑动摩擦系数不同。另外的用于分离颗粒的自动装置(取决于被分离颗粒的圆球度)是公开在1969年10月23日颁发的Deinken等的美国专利(专利号3485360)中。Deinken等的装置是由一个转动圆盘组成，向该转动圆盘加入含同一组分的一般为球形和不规则形状、一般为非球形颗粒的混合物。球形颗粒滚下圆盘，而不规则形状的粒子被迫从圆盘表面移去。在1930年1月28日颁发的Johnson的美国专利(专利号1744967)公开了另一种利用静电场自动分离方法。Johnson的方法在不同的摩擦力下操作，而不同的摩擦力主要是通过施加静电力来提高重力得到的，它是利用扁平的粒子产生一比球形颗粒更强的静电场这一事实。