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尼尔森选矿机离心锥的有限元分析研究刘祚时【摘要】Knelson concentrator, a new type of high efficiency centrifugal gravity separation equipment, is applied to separate target minerals. The key technology of Knelson concentrator is its centrifugal cone. This paper analyzes the static and dynamic properties of centrifugal cone applying finite element analysis technology and ANSYS software. The results show that the inner cone has uniform stress distribution under working conditions, with the maximum deformation in the separation part. The static structure of centrifugal cone meets the strength and stiffness demands in spite of some fragile parts. With increasing centrifugal cone frequency, the major deformation transforms from the bigger end to the middle part accompanied by fierce deformation in the inner cone. The structural dynamic features can meet the performance demands for the set speed is smaller than the rotation rate at each stage. The finite element analysis on the Knelson Concentrator provides favorable reference for its design and improvement.%尼尔森选矿机是分选回收目标矿物的一种新型高效离心重选设备，其分选的关键在于离心锥。
90354 电子机械论文选矿机械的现状及发展趋势1 引言所谓的选矿指的是依据不同矿物的物理性质及化学性质的差别，对所采集的矿物原料进行筛选的过程。
在这一过程中用到的机械设备称之为选矿机械，具体来说可以分为破碎、粉磨、筛选、选别以及脱水等相关机械。
2 圆锥破碎机随着经济及科技的不断发展，为了有效提升选矿厂的经济效益与社会效益，就需要大大提升选矿设备的精度和高度，普及使用一些具备新技术、新材质、新结构的选矿设备，同时还需要对机电一体化以及自动化控制技术的应用予以高度关注，从而不断推进选矿设备的新发展。
就目前而言，国内选矿行业运用的碎磨设备主要有辊压机、圆锥破碎机和球磨机等形式，此外，一种新型的半自磨的球磨工艺已经被普及应用，并获得良好效果。
本文主要以圆锥破碎机的具体应用为切入点进行分析阐述。
只有深入了解圆锥破碎机的工作原理，才能对其进行科学、合理、高效的应用。
具体说来，圆锥破碎机是一种依靠电动机的发动装置带动传动设备进行旋转的破碎机械设备，其主要的应用原理是能够通过静锥和动锥的磨合与冲撞，有效实现物料破碎的过程，简言之就是通过重力与离心力的相互作用而实现物料破碎。
3 选矿设备改造当前，圆锥破碎机发展处于领先水平的有芬兰Metso 集团的HP 系列圆锥破碎机、俄罗斯研制的惯性圆锥破碎机以及瑞典 Sandvik 集团的液压圆锥破碎机等。
国内研究人员在引进消化吸收基础上，从破碎机工作机理和工作性能的不同角度，分别在物料的层压破碎理论、破碎产品粒度分布情况和腔型多目标优化设计等方面做了细致研究，研制出国产先进的液压圆锥破碎机。
国内圆锥破碎机产品从单缸液压到多缸液压，从H1800 系列到 HP 系列，从老式的弹簧圆锥破碎机到改进型的西蒙斯圆锥破碎机，应有尽有，但对广大的中低端用户来说，弹簧圆锥破碎机仍是产销的主力军，为了进一步缩小与国外先进圆锥破碎机的差距，我们需要加大技术创新投入，研发国产大型单缸液压圆锥破碎机和新型高效节能圆锥破碎机，同时从相关的设备改造、工艺流程优化、工艺条件优化等方面入手，有效提升破碎效率和选矿质量，具体如下：3.1 设备改造（1）改造设备的外部结构。
矿石选矿中新型分离设备的性能分析在矿石选矿领域，不断追求高效、精确和节能的分离技术是行业发展的关键。
新型分离设备的出现为提升选矿效率和质量带来了新的机遇。
本文将对几种常见的新型分离设备进行性能分析，探讨它们在矿石选矿过程中的优势和应用前景。
一、浮选柱浮选柱是一种新型的浮选设备，其工作原理基于气泡与颗粒的逆流碰撞和吸附。
与传统的浮选机相比，浮选柱具有以下显著的性能优势。
首先，浮选柱的气泡生成方式更为均匀和细小。
这使得气泡与矿粒的碰撞概率大大增加，提高了浮选的选择性和回收率。
细小的气泡能够更好地捕捉微细粒级的矿物，对于处理难选矿石具有重要意义。
其次，浮选柱内的矿浆流动相对平稳，减少了矿粒的机械夹带和脱落，有利于提高精矿品位。
同时，由于其结构相对简单，占地面积小，操作和维护成本也相对较低。
然而，浮选柱也存在一些不足之处。
例如，对于粗粒级矿石的浮选效果不如浮选机，且处理量相对较小。
在实际应用中，通常需要根据矿石性质和选矿要求，合理选择浮选柱或与其他设备联合使用。
二、离心选矿机离心选矿机是利用离心力场强化重力选矿过程的设备。
它具有较高的分离效率和处理能力。
离心选矿机的优点在于能够快速分离出比重差异较大的矿物颗粒。
其离心力场可以使重矿物迅速沉降并富集，而轻矿物则被抛向周边，从而实现高效分离。
此外，离心选矿机结构紧凑，占地面积小，适合处理微细粒级的矿石。
不过，离心选矿机在运行过程中对设备的磨损较为严重，需要定期更换易损件。
同时，对于某些复杂矿石的分选效果可能不够理想，需要进一步优化工艺参数。
三、磁选柱磁选柱是一种基于磁力和重力联合作用的磁选设备。
其突出的性能特点是能够有效地分离出弱磁性矿物。
磁选柱内部的磁场梯度高，磁力作用强，可以捕捉到微细的弱磁性颗粒，提高了磁性矿物的回收率。
此外，磁选柱还具有良好的调节性能，可以通过改变磁场强度、冲洗水流量等参数来适应不同性质的矿石。
但磁选柱的处理量相对较小，在大规模选矿厂中的应用可能受到一定限制。
煤炭产品脱水用离心机的现状及其发展 2赛普瑞特（天津）工业技术有限公司天津 300011摘要：煤炭产品脱水是选煤工艺的关键环节之一，为保证选煤质量发挥着十分重要的作用。
离心脱水是一种利用离心力场实现液-固体分离的过程，这个过程的实现要靠各种离心机来完成。
根据工作原理，可将离心脱水过程分成两个不同的种类:离心过滤和离心沉降，相应的设备分别为过滤离心机和沉降离心机。
本文重点介绍了用于煤炭产品脱水的离心机现状，并展望了离心机的未来方向。
关键词：脱水离心机；选煤设备；现状前言在选煤过程中，离心机是完成液-固分离的重要生产设备，与其他脱水机械设备相比，离心机脱水设备具有投资低、处理量大、脱水效果好、场地要求简单等优点。
煤炭脱水离心机常用的有振动卸料离心机、刮刀卸料离心机和沉降过滤式离心机。
1离心机工作原理离心机是利用离心力来分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械，主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开；它也可用于排除湿固体中的液体；或利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。
2煤炭产品脱水用离心机的现状2.1振动离心机振动离心机是一种轴向振动卸料离心机，由旋转部件、振动部件、润滑系统、筛篮、机架等部分组成。
其工作原理如下:物料通过进料管，从机体上方进入筛篮底部，由于筛篮高速旋转产生的离心力使物料紧贴在筛篮的内表面，同时在轴向振动力作用下，物料层沿锥状筛面逐步地移动到筛篮的大端，物料从筛篮的大端排出，落入机壳底部的出口，完成离心脱水过程。
在此过程中，物料的水分在离心力的作用下透过料层，穿过筛缝，在筛篮的四周向外甩出，并沿机壳内壁汇集到排水口排出。
卧式振动离心机通过主传动机构使筛篮绕主轴旋转，产生了离心力，同时安装在机壳上的偏向块旋转使筛篮产生轴向振动，这两种力量叠加强化了物料的脱水作用，并使物料在筛篮表面向前运动。
离心机市场前景分析1. 引言离心机作为一种常见的分离设备，广泛应用于化工、制药、食品等多个行业。
本文将对离心机市场的前景进行分析，评估其发展潜力和趋势。
2. 市场规模和增长趋势根据市场调研数据，离心机市场在过去几年中保持了较为稳定的增长。
预计未来几年，由于化工、制药等行业的发展，离心机市场将继续保持增长势头。
特别是随着推动环保和提高生产效率的需求增加，离心机在相应行业的应用将得到进一步扩大。
3. 技术创新和产品升级离心机行业一直在不断进行技术创新和产品升级。
新的材料和工艺的应用使得离心机的性能得到了提升，其能够更好地满足用户的需求。
例如，高速离心机的出现使得离心过程更加高效，降低了时间成本。
此外，智能化技术的应用也使得离心机的操作更加便捷，提高了设备的稳定性和可靠性。
4. 行业应用市场离心机在多个行业有着广泛的应用市场。
化工行业是其中最主要的应用领域之一，离心机被用于分离和提取化工原料。
此外，制药、食品、生物科技等行业也是离心机的重要应用市场。
随着这些行业的快速发展，离心机市场将得到进一步扩大。
5. 竞争格局和发展机遇目前，离心机市场存在一定的竞争格局。
国内外众多企业纷纷投入离心机市场，产品种类众多，各具特色。
竞争激烈的同时也带来了市场机遇。
对于企业而言，关键是提高产品的质量和性能，满足用户多样化、个性化的需求。
同时，积极参与市场竞争的企业也更有机会获得更大的市场份额。
6. 挑战与未来发展趋势离心机市场在未来还将面临一些挑战。
例如，技术壁垒相对较高，企业需要加大研发力度提高产品的技术含量。
此外，成本控制也是一个重要的问题，尤其是在低端离心机市场。
未来的发展趋势可能包括更加智能化、高效化的离心机产品的推出，以满足市场对于节能环保、高效操作的需求。
7. 结论离心机市场前景广阔，随着化工、制药、食品等行业的快速发展，离心机的需求将进一步增加。
技术创新和产品升级将推动离心机市场的发展。
然而，企业需要面对来自竞争对手的挑战，并积极适应市场的变化，才能在离心机市场中取得更大的成功。
离心分离设备的进展及无基础离心机离心分离设备的进展及无基础离心机解放初，我国的离心分离设备几乎是一片空白，经过四十多年的努力，目前离心分离设备行业已初具规模，主要体现在：1、已建立起一个全国性的分离机械网络，它遍及全国26个部，行业生产单位已逾二百多家，技术人员近1900人左右。
2、目前已能生产三足离心机，上悬式离心机，活塞推料离心机，螺旋卸料离心机，离心力卸料离心机，振动卸料离心机，进动卸料离心机与旁滤式离心机，刮刀卸料离心机以及上述机型组成的复合离心机。
分离机则有碟式机(喷咀排渣、活塞排渣及人工排渣三种类型)，室式机及管式机。
上述产品不仅遍及全国各地使用，部分还远销国外。
3、各种基础理论的研究与各种标准的制订基础理论的研究一直是我国分离机械方面的薄弱环节，为此，一些高校与研究所在这方面做了大量研究工作，例如离心机转鼓强度优化设计，离心分离设备的选型和优化操作条件的研究．碟片式转鼓材料的研究，动平衡技术的探讨??等等。
为保证离心分离设备制造质量与使用安全，技术标准无疑是不可缺少的，这方面涉及基础标准、产品标准及零部件标准三大类，现各类标准的产品覆盖率已逾90％。
离心机与分离机的标准(包括国家标准、行业标准及内部标准)已达5O多个。
4、其它方面的进展(1)对国外著名离心机厂商的技术跟踪(2)重点离心机与分离机技术的攻关(例如碟式分离机功能分析软课题与螺旋卸料离心机的攻关)(3)自控技术与CAD技术在离心分离设备上的应用。
(4)为加快发展进度与国外离心机厂商进行技术合作综上所述，我国离心分离设备。
解放后至今，做了大量工作，一些科研成果已达到国际八十年代水平，并已初步形成一定规模的设计、研究和生产制造体系。
但与世界先进国家相比，差距甚大，主要表现在：1、产品系列少．规格少以碟式分离机而言．国内为离心机中品种最多的．规格亦仅30多种。
而德国WESTFALIA公司的碟式机就有7O 几种系列，品种近370种之多。
煤炭产品脱水用离心机的现状及其发展1 概述离心脱水是以离心力场实现液-固分离的过程,其设备主要有各类离心机。
根据工作原理的不同,区分为两类不同的离心脱水过程———离心过滤和离心沉降,与其相应的机型可分为过滤式离心机和沉降式离心机,具体分类如图1所示。
在选煤工业中常用的离心机有:振动卸料离心机、刮刀卸料离心机、沉降式离心机以及沉降-过滤式离心机[1,2]。
刮刀卸料离心机主要用于细粒煤脱水;振动卸料离心机主要用于不小于0 5ｍｍ粒级煤炭产品脱水;沉降式离心机,主要用于易泥化的原生煤泥、浮选尾煤、浮选精煤的脱水以及洗水的澄清,因其脱水后产品水分偏高,故目前选煤厂用得较少;沉降-过滤式离心机主要用于浮选精煤脱水[3,4]。
2 煤炭产品脱水用离心机的现状与其它脱水机械相比,采用离心机脱水设备投资低、生产能力高,脱水效果好,耗电小,占地面积少,因此,离心机的发展和应用一直受到国内外选煤专家的广泛关注。
2 1 振动离心机振动离心机是具有轴向振动卸料的离心机,由转动部件、振动部件、润滑系统、筛篮、机座、机体等部分组成。
工作原理为:物料经机体上部的给料管运行到筛篮下部,因受离心力的作用而紧贴筛面;在轴向振动力的作用下,料层均匀地沿锥形筛网向筛篮大端移动,完成离心脱水过程;物料从筛篮大端甩出,落入机壳下部的排料口排出。
物料的水分在离心力作用下透过料层和筛缝,甩向筛篮四周并沿壳体壁流向排水口排出。
卧式振动离心机的传动机构使筛篮绕主轴旋转,并作轴向振动,强化了物料的脱水作用,并促使筛面上的物料向前移动。
当物料层在抖动时,有助于清理过滤表面,防止筛面堵塞,减轻了物料对筛面的磨损。
振动卸料离心机经几十年的发展和改进,技术不断完善。
目前,卧式振动离心机筛篮最大直径可达1500ｍｍ,筛篮锥角在20～36°之间,分离因素为60～180,筛篮振幅1 5～10ｍｍ,单机处理能力最大可达400ｔ/ｈ。
德国、美国、俄罗斯等产煤大国都有本国的系列振动离心机产品。
DOI:10.16206/ki.65-1136/tg.2018.04.028
离心选矿设备的研究进展分析
缐海
（新疆有色冶金设计研究院有限公司乌鲁木齐830000）摘要在矿业生产中，选择科学、合理的选矿方法非常重要，随着国家对环境保护的重视，在选矿工程中离心选矿设备越来越受到关注，因其是一种效率较高的环保型选矿方式，本文对离心选矿设备的研究进展进行简要分析。
关键词离心选矿设备研究进展
离心选矿是一种选矿效率较高，同时又相对比较环保的一种选矿方法，是我国矿业发展中必不可少的基础技术之一。
离心选矿方式的应用，主要是指离心选矿机的技术应用。
随着矿业的不断发展，技术的进步，离心选矿机的类型种类也越来越多，在工业上的运用领域越来越广。
离心选矿设备的实际运用重要的是要根据社会发展的实际需要，不断对传统及新型离心选矿机进行开发、研制和运用，以提高选矿效率、提高选矿技术水平，促进我国工矿业的进一步发展。
1 离心选矿概述
离心选矿是一种对细粒物料进行分选的有效重选方法。
[1]主要是通过强化离心力场进行的，这种选矿方法具有分选过程高速高效、设备结构简单、生产成本较低且相对环保的优势。
离心选矿的主要的装备就是离心选矿机，主要技术就是离心分离技术。
离心选矿作用主要是通过离心选矿机发挥出来的。
离心选矿机的主要工作原理是：转鼓以一定的转速高速旋转，矿浆由给矿分矿器经给矿嘴分两处送入转鼓的内壁上。
在离心力的作用下，经排矿分矿器排出尾矿，待尾矿排完后，排矿分矿器自动转离原正常位置准备截取精矿，直至精矿排放完毕，进入下一个工作循环。
随着相关研究人员对离心选矿机的不断研发与实践，已经出现了多种高效新型的离心选矿机，离心选矿技术水平也得到提高，特别是在环境发展、可持续发展背景下，离心选矿设备更加受到人们的重视，其研究进展与社会发展、工业发展、矿业发展、环境发展都有着密切的联系。
从卧式离心选矿机、立式离心选矿机以及其他多种形式的离心选矿机进行分类研究，有助于进一步了解离心选矿的进展情况。
2 离心选矿设备的研究进展
2.1 卧式离心选矿机的进展
卧式离心选矿机也称作卧式离心机，其主要特点是旋转轴的安装方式是水平的。
[2]我国最初的卧式离心选矿机就是云锡式离心机，随着对此进行不断改进，卧式离心选矿机也有了一定的进展，逐渐由传统间断型向高速连续型转变，如SL射流离心机就是近年来运用较好的卧式离心机之一。
下面对这类离心机的进展过程进行细致分析。
（1）传统间断型离心选矿机
这种离心选矿机主要是指云锡式离心选矿机，在发展之初也是我国离心选矿技术的重要标志。
此机主要用于钨矿、锡矿等有色金属的选矿过程。
这种离心选矿机在构造上，主要由主机和控制机组成，主机主要是水平安装的转鼓，控制机主要是由给矿、排矿、冲洗水和电动机等部分组成。
在实际工作中，离心机根据矿物的不同密度进行分层选取，最后分别排出尾矿和精矿。
与摇床等设备相比，这种离心机的分选效率虽高，但是传统间断型离心选矿机也有很多不足，由于作业的间断循环，运行不够灵活，设备出现故障的频率较高，效率偏低，而且在运用过程中，水的耗量较大。
（2）逆流连续型离心选矿机
为了解决传统间断型离心选矿机动作不协调、控制机不灵活等缺点，经过不断研发与改进，逆流连续型离心选矿机出现了。
这种选矿机的特别之处就是在转鼓内腔的顶部安装了高压冲洗水装置，使连续排矿得以实现。
较之传统型间断型离心选矿机而言，虽然逆流连续离心选矿机有了进一步的发展，
但还是存在一定的缺陷。
即分选效果不佳，水电消耗水平较高，使其大范围应用受到了一定制约。
（3）SL射流离心选矿机
SL射流离心选矿机也是一种连续型的选矿机。
但是与逆流连续型离心选矿机还有所不同。
它主要是通过摆动的水射来代替逆流连续型离心选矿机来固定高压水。
这种离心机具有新型的选别模式，回收粒度非常有效。
这种离心机能够实现尾矿和精矿的反方向连续排矿。
目前，在细泥锡石的回收上，已经成功应用了SL射流离心选矿机，精矿产出率很高。
SL射流离心选矿机总体来说，造价低、连续作业性强、应用前景良好。
但是也存在缺点，如射流机构存在缺陷，非简谐摆架和弹簧容易发生断裂，设备连续作业时间较短，这些问题都需要不断进行解决。
2.2 立式离心选矿机的进展
立式离心选矿机主要是指其旋转抽的安装方式是垂直的，基本上都属于间断型离心选矿机，一般用于金矿的选别。
从总体上来说，选矿效率较低，使用范围也具有一定局限性。
但为了使其更有针对性及更高的分选效率，通过不断的实践与改进，其设备性能也取得了一定的进展，具体研究如下。
（1）Knelson离心选矿机
Knelson离心选矿机是一种高效的立式离心选矿机。
其技术水平较高，采用了流态化反冲水技术，是流态化离心选矿机的典型，使用范围非常广泛。
其工作原理主要是根据不同密度的颗粒所受的离心力差别，根据流态化反冲水对富集层的流态化松散作用进行分选。
这种离心选矿机主要用于金、银、铂等稀有金属的选别，同时对一些大密度的矿物的选别也具有一定的作用。
从总体上来看，Knelson离心选矿机具有性能较好、处理量较大、适用范围较广和富集比也较高的优点。
但流态化反冲水需求量过大是其主要缺点，这也是环境保护发展背景下，亟需解决的问题。
（2）STL离心选矿机
STL离心选矿机主要是在Knelson离心选矿机的基础上，结合我国实际国情需要，研制开发的一种类型的离心选矿机，这是一种立式半连续型的选矿装备。
在工业发展上得到了进步一发展。
STL离心选矿机主要有STL19、25、30、60四种型号。
其分选锥的内层由不锈钢等耐磨材质制作而成，外层由普通钢板制作，操作更为方便快捷，连续工作的时间较长、富集比较高。
STL离心选矿机在对较小粒度的金砂进行选别时，出金率可达90%以上，其性能较稳定，维护维修也较便利，是一种应用效率较高的离心选矿机。
（3）离心选盘机
这种立式离心重选装备专用于砂金的选别。
虽然离心选盘机形式多样，但是工作原理基本上一致。
都是通过选盘的旋转，根据不同密度的矿物在旋转过程中所受的离心力不同，进行分层处理，从而排除尾矿和精矿。
该机的主要缺点是，盘面加工制造困难，盘面沟槽容易出现被矿砂埋没的现象，因此，影响了这种离心选矿机的进一步推广和应用。
2.3 其他类型离心选矿机
除了卧式离心选矿机和立式离心选矿机得到了进一步的研发和应用，相关研究人员根据现有的离心选矿设备还进行了拓展，研制出很多其他类型的离心选矿机，如MGS多重力离心选矿机、Kelsey离心跳汰机等摇床类和跳汰类的离心选矿机，充实了离心选矿设备的类型，并使得离心选矿技术得到了更广泛的应用，更能够满足工矿业的发展需求。
综上所述，离心选矿设备的不断发展是工矿业发展的关键。
通过对离心选矿设备研究进展进行分析，有助于更好的了解现有离心选矿技术，便于在生产中针对性的选择使用，更有助于了解不足，谋求突破，从而推动工业和矿业的进一步发展，促进社会的不断进步。
参考文献
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[4] 罗仙平,闵世珍,缪建成.离心选矿装备技术研究进展[J].矿山机械,2013,9:1-8.
[5] 陈金仙.卧式离心选矿机控制系统的研究[J].昆明理工大学,2013.
收稿：2018-04-08。
