无液氦干式超导磁选机的制作方法

1.本发明涉及超导磁分离及磁性选矿技术领域，具体为无液氦干式超导磁选机。


背景技术：

2.目前市面上的磁滚筒不管是永磁系列还是常导电磁系列，受技术条件限制，其转筒表面场强低于1特斯拉，在分选能力、除杂能力、能耗等方面均不能满足市场需求，虽然现有技术中存在滚筒型低温超导磁选机(低温超导临界温度tc＝8k-10k)，但是需要提供液氦(4.2k)以冷却超导线圈使其维持在临界温度tc以下，导致磁滚筒装置的成本普遍高。
3.近年来也有关于高温超导线圈(超导临界温度》77k)类型的磁滚筒，但需要向腔体内灌输液氮并设置制冷机在腔体上以维持液氮的温度，同时由于其他因素，该类型的磁选机需要定时补充液氮，增加了设备的制造成本。
4.因此，如何在降低成本的基础上保证提高磁滚筒的磁场强度，成为本领域急待解决的技术问题，如中国专利申请号201520728431.x就公开了滚筒型超导磁选机，其转筒1位于最外侧，用于固定磁性矿物质，内部设有三层杜瓦，三层杜瓦内部均为真空，第二、第三杜瓦用于减少第一杜瓦对超导线材的辐射影响，提高超导线圈的稳定性。超导线圈位于第三杜瓦内，被液氦浸泡以维持低温状态，磁滚筒外接服务塔，服务塔内有制冷机，第三杜瓦内的液氦通过管道与制冷机进行热量交换以维持液态并持续吸收超导线圈产生的热量，从服务塔引出的电流引线穿过第一、第二、第三杜瓦与第三杜瓦内的超导线圈连接以给超导线圈供应电流。
5.但是，上述专利存在以下问题：
6.1、设置的三层杜瓦只能在十分有限的范围内降低室温筒的热辐射对液氦和超导线圈温度的影响，且过多的杜瓦结构容易造成安装不便、同时时间成本和材料成本也会大幅度增大；
7.2、使用液氦作为制冷机与超导线圈的热交换介质，超导线圈因故失超时产生的大量热量易导致液氦变为气体，其体积膨胀系数过大，室温下氦气的体积是同质量液氦状态下的700倍，若超导线圈因故失超，极易产生爆炸事故；
8.3、要使液氦作为超导线圈和制冷剂之间的热交换介质，其管道不仅需要一定的密封能力，还需要一定的抗压能力，直接增大了设备的制造工艺难度，超导线圈在转筒表面形成的磁场强度只有2t以上。
9.综上，我们有必要对现有的磁选机进行改进，已解决上述问题。


技术实现要素：

10.针对现有技术的不足，本发明提供了无液氦干式超导磁选机，解决了背景技术中提到的问题。
11.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
12.无液氦干式超导磁选机，包括磁性物料传送筒以及设置在其一侧左侧的给料箱，
给料箱与磁性物料传送筒下方之间形成选矿区，给料箱内的物料输送方向与磁性物料传送筒的转动方向相反，在磁性物料传送筒左侧上方接触设置有压滤滚，在磁性物料传送筒右侧下方从左向右依次设置有尾矿斗和精矿斗，尾矿经选矿区后进入尾矿斗内，精矿经选矿区、压滤滚从磁性物料传送筒右侧进入精矿斗内；
13.在磁性物料传送筒内分别设置有制冷机、均匀缠绕并固定在线圈骨架上的超导线圈，超导线圈为铜质线圈，真空杜瓦、低温冷屏和线圈骨架之间通过在低温下具有低导热系数(导热系数《0.3w/m
·
k)的材料固定相对位置，以充分冷却至超导临界温度tc(8k-10k)以下，在超导线圈外依次包裹设置有低温冷屏、真空杜瓦，超导线圈上连接有电流引线，电流引线一端与外部电源连接，电流引线另一端与低温冷屏连接(电流引线一端通过电流引线接头与外部电源连接，电流引线另一端从超导线圈中引出并与低温冷屏连接)，使低温冷屏的温度维持在45k以下，制冷机分别与低温冷屏和线圈骨架连接。
14.电流导向在保证电流不影响制冷机正常运转的同时连接低温冷屏，以降低真空杜瓦通过电流引线传送至超导线圈的热量，进一步降低真空杜瓦通过电流引线传递至超导线圈的热量。
15.所述制冷机的一级冷头制冷温度在30k-45k之间，制冷机的二级冷头最低制冷温度为2.1k。
16.在低温冷屏外侧和超导线圈外侧均包裹5-30层薄膜，薄膜采用膜丝组合结构，能有效降低真空杜瓦与低温冷屏之间的辐射换热，保证低温冷屏的温度维持在45k以下，以降低低温冷屏对超导线圈的热辐射影响，同时以降低超导线圈与低温冷屏之间因辐射换热引起的热量传递。
17.在磁性物料传送筒右侧安装有卸料刮板，物料经卸料刮板进入精矿斗内。
18.本发明与现有技术相比具备以下有益效果：
19.1、本发明只设置有一层冷屏，但冷屏外侧和线圈外侧均包裹5-30层特制薄膜，该薄膜采用膜丝组合结构，能有效降低真空杜瓦与低温冷屏之间的辐射换热，以及低温冷屏与线圈之间的辐射换热，在提高超导线圈稳定性的同时降低设备制造工艺的复杂性和制造成本。
20.2、采用rrr值》50的(rrr值即为剩余电阻率：即室温下铜的电阻率与10k温度下铜的电阻率的比值)在低温下具有高热导率的铜作为制冷机与超导线圈的热量/冷量传递介质，同时将超导线圈固定在线圈骨架上，能将制冷机二级冷头产生的冷量经导冷带和线圈骨架充分输送至超导线圈，将超导线圈的温度维持在4.2k以下，远低于低温超导线材的临界温度tc(tc＝8k-10k),有效保证超导线圈在运行时的稳定性，提高了设备在运行及运输过程的安全性，降低了设备在组装过程中的操作难度。
21.3、更改了线圈的冷却方式和保温措施，使得超导线圈在转筒表面形成的场强能够达到5特斯拉以上。
附图说明
22.图1为本发明主视图的结构示意图。
23.附图标记：1、制冷机；2、导冷带；3、超导线圈；4、低温冷屏；5、真空杜瓦；6、压滤滚；7、磁性物料传送筒；8、卸料刮板；9、给料箱；10、尾矿斗；11、精矿斗；12、选矿区；13、电流引
线接头；14、电流引线。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
25.请参阅图1，本发明提供一种无液氦干式超导磁选机，包括磁性物料传送筒7以及设置在其一侧左侧的给料箱9，给料箱9与磁性物料传送筒7下方之间形成选矿区12，给料箱9内的物料输送方向与磁性物料传送筒7的转动方向相反，在磁性物料传送筒7左侧上方接触设置有压滤滚6，在磁性物料传送筒7右侧下方从左向右依次设置有尾矿斗10和精矿斗11，尾矿经选矿区12后进入尾矿斗10内，精矿经选矿区12、压滤滚6从磁性物料传送筒7右侧进入精矿斗11内，在磁性物料传送筒7右侧安装有卸料刮板8，物料经卸料刮板8进入精矿斗11内；
26.在磁性物料传送筒7内分别设置有制冷机1、均匀缠绕并固定在线圈骨架上的超导线圈3，真空杜瓦5、低温冷屏4和线圈骨架之间通过在低温下具有低导热系数(导热系数《0.3w/m
·
k)的材料固定相对位置，以充分冷却至超导临界温度tc(8k-10k)以下，在超导线圈3外依次包裹设置有低温冷屏4、真空杜瓦5，超导线圈3上连接有电流引线14，电流引线14一端通过电流引线接头13与外部电源连接，电流引线14另一端从超导线圈3中引出并与低温冷屏4连接，制冷机1拥有两级不同温度的冷头，一级冷头与低温冷屏4连接，使低温冷屏4的温度维持在45k以下，二级冷头通过导冷带2与线圈骨架连接。
27.制冷机1的一级冷头制冷温度在30k-45k之间，制冷机1的二级冷头最低制冷温度为2.1k。
28.在低温冷屏4外侧和超导线圈3外侧均包裹5-30层薄膜，薄膜采用膜丝组合结构，可将低温冷屏4和真空杜瓦5、超导线圈3和低温冷屏4之间的辐射换热量降低90％以上，提高超导线圈3在运行时的稳定性。
29.超导线圈3为铜质线圈，超导线圈3在超导状态下的电阻几乎为零(低于10-25
ω即视为超导状态)，可有效降低磁选机的能耗，当超导线圈3的温度降至临界温度tc以下后，超导线圈3将几乎不消耗电能，只需要制冷机1维持低温所需的极低功率，在设备维持低功率的同时其产生的磁场远超一般的磁体(2t)，该超导线圈3产生的磁场超5特斯拉，能更加高效的吸附弱磁微小颗粒的矿物质，超导线圈3的低温状态不再依靠液氦维持，而是采用导冷带2直接冷却的方式，可降低磁选机制造工艺的复杂度，同时提高设备在运行或运输过程中的安全性。
30.具体的工作原理为：当真空杜瓦5、制冷机1、低温冷屏4和超导线圈3组成的超导磁体达到预定工况后，超导线圈3通过电流引线14与外界电源连接供电以低功耗持续产生超5特斯拉的磁场，通过电流引线14连接的电源调整电流大小以控制超导线圈3产生的磁场大小，通过可调节转速的电机匀速转动磁性物料转筒的转速，从而使其适应不同的工作条件；
31.超导磁体稳定运行后，矿浆从给料箱9进入选矿区12，非磁性物质从尾矿斗10中排除，磁性矿物质被吸附在磁性物料传送筒7上，随磁性物料传送筒7经固定方向传送至压滤滚6，压滤滚6将吸附在磁性矿物质中的部分水分，提高磁性矿物质的浓度，最后，磁性矿物质随磁性物料转筒经卸料刮板8刮下并随卸料刮板8滑至精矿斗11中被收集。
32.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。