选矿机方案设计书

选矿机设计方案1设计方案书项目名称：基于铬矿物料的选矿机设计日期：2012年12月选矿机设计方案2《基于铬矿物料的选矿机设计》项目研究方案一、项目研究的背景和意义本项目主要研究针对铬矿原料的磁选设备新产品。据了解，铬矿石的一半选矿方法为重选和强磁选，也有采用浮选法处理铬矿石的实例，如南斯拉夫的拉杜莎选厂采用16胺作捕收剂，从38.6%的铬矿石中，获得产率为46.4%含铬54%，回收率80.7%的精矿。但在实际生产中铬矿石浮选应用并不广泛。本项目的研究意义如下：1.本产品的选矿机理是采用永磁材料对铬矿物料的磁吸原理对矿物物料进行分选。现有相关产品均是采用滚筒式选矿。而本产品采用输送带式，选矿效率高，提纯效果好，实现磁选后矿物品位高，而尾矿残留少真正实现污染小、不聚团、分选净、抛尾少、品位高、成本低的极佳效果;2.本产品与现有主动激磁选矿设备相比节能更多。生产过程中只在设备运转时间消耗少量的电能，无需消耗激磁电流，设备运行费用低；3.本产品可靠耐用：关键部分——磁系受输送带保护保护不和物料直接接触，易于保护磁体；4.本产品设计合理，动态磁系，磁性矿物质在输送带表面产生滑动位移及翻滚，对输送带有清理作用，输送带不粘料，并有利于物料磁选和精矿品位的提高；二、国内外现状及目前存在问题近年来铬矿石选矿技术进步不大，还是采用传统的重选法选矿，即采用跳汰选别及摇床选别，也有使用强磁选精选，但不多见。中国是一个贫铬矿资源国家，铬矿资源的基本特点是：矿床规模小，分布零散，没有大型矿区，中型矿区也只有三处，绝大部分为小型矿区，每年进口近百万吨，2005年进口302.47万t，进口依存度95%。因此，加强铬矿石的选矿试验研究及各矿山的开发利用，乃是当前十分重要的任务。选矿设备是现代矿物工程必不可少的装置。一种新型选矿设备的出现，往往能给选矿带来根本性的进展。因此，多年来国内外选矿工作者对此给予了极大的重视，并投入了相当的人力和物力。近年来，国内外选矿设备又出现了许多新品种，如破碎磨矿设备、筛分分级过滤设备、重选设备、磁选设备和浮选设备，等等。在磁选设备中又分电磁强磁选机和永磁磁选机。具体又可分为永磁筒式磁选机、干式磁选机、河沙磁选机、湿式磁选机等。铬矿石选矿设备技术特点和磁选机在分选上的技术特点1、若待选矿物是矿砂的话，为了节约水源，可以采用干式磁选机，可以节约水源，并且环保无污染。干式磁选机处理能力强，不受环境的限制。一般干式磁选矿物也需要根据矿物的磁性来确定磁滚筒表面的磁场强度，如果矿物本身磁性较弱，可以选用强磁干选机来选别，主要还是根据矿物化验分析报告来确定。干式磁选机型号的确定是根据用户的处理量大小来确定的，根据不同的选矿产量和质量要求来确定配置不同规格型号的干式磁选机。2、若待选物质是矿浆的话要选用湿式磁选机，矿石本身品位较高，要选用磁场强度低的磁选机;矿石本身本品不够高，要选用磁场强度高一些的磁选机(一般在1600GS以上)。您也可也两台并用，用磁场高的做为第一道粗选;用磁场强度低的第二道精选，这样效果会更好一些。强磁选机适用于粒度3mm以下的磁铁矿、磁黄铁矿、焙烧矿、钛铁矿等物料的湿式磁选，也用于煤、非金属矿、建材等选矿机设计方案3物料的除铁作业。强磁选机的磁系，采用优质铁氧体材料或与稀土磁钢复合而成，筒表平均磁感应强度为100～600mT。根据用户需要，可提供顺流、半逆流、逆流型等多种不同表强的磁选。本磁选机具有结构简单、处理量大、操作方便、易于维护等优点。强磁性磁选机设备矿物分离仪，它是用于强磁性矿物与非磁性矿物之间的分离提纯以及两种或两种以上的强磁性矿物的分离提纯。目前国内外有许多永磁式磁选机，大部分是滚筒式。由于待选矿物原料跟滚筒接触面只有滚筒圆周的1/4，所以这种形式的设备选矿能力受到固有的限制。本项目主要针对滚筒式永磁选矿机存在的缺点提出新的设计方案，力图加大矿物原料跟选矿磁系的接触面积，大大提高生产效率。三、项目主要研究内容1.对国内外主要生产厂家和设备进行全面调研、考察为了更好地借鉴其他产品的成功应用，项目组将专门组织人员查找相关资料、文献，全面了解永磁选矿机的厂家信息和设备状况，完成设计信息数据的收集。2.构建带式永磁选矿机的三维模型并进行CAE分析要全面优化选矿机的设计，需要对设备进行三维建模、理论分析和仿真分析。运用SOLIDWORKS，对设备进行三维模型仿真。这些实体模型既可以用来分析各机构的运动学参数、动力学性能，又可用来进行拆卸和装配模拟，为后续详细技术提供验证。三维模型正确与否，将直接影响到后期优化设计工作的进展和优化效果。在全机三维模型的基础上，运用ADAMS、PRO-E等软件对关键运动机构进行结构分析、运动学分析、动力学分析、应力分、可靠性分析，提交三维模型数据和分析报告，为下一步详细设计提供依据。3.优化研究运用AUTOCAD、MATLAB、PRO-E、SOLIDWORKS等软件平台对布料区域、选矿区域、分料区域进行优化研究，通过各种仿真观察和改进分选效果。在多次优化设计之后确定设计方案。4.可靠性研究运用可靠性设计方法，优化选矿机关键结构，通过材料选型、结构优化、运动学仿真、动力学仿真，减少设备重量，提高设备使用寿命。5.详细设计根据优化设计和可靠性研究结果，设计二维图纸，并进行工艺设计，最终形成详细零件图和装配图。6.指导样机加工指导零部件的加工、整机装配和试验，并对可能出现的问题提供解决方案，修改设计图纸。7.项目结题和验收在以上环节完成之后，完成全套图纸的设计。四、本项目拟采取的主要方案、主要关键技术路线1.本项目拟采取的研究方案本项目采用输送带式（如下图所示），即将永磁磁系安装在输送带上并匀速行走，矿浆从选矿机设计方案4图1带式选矿机选矿示意图箱经槽体、流量控制开关后流入到输送带上，在给矿喷水管的水流作用下，矿粒呈松散状态进入槽体的给矿区。在磁场的作用下，磁性矿粒发生磁聚而形成“磁团”或“磁链”。“磁团”或“磁链”在矿浆中受磁力作用，向磁极运动，而被吸附在输送带上。由于磁极的极性沿输送带行走方向是交替排列的，并且在工作时固定不动，“磁团”或“磁链”在随输送带行走时，由于磁极交替而产生磁搅拌现象，被夹杂在“磁团”或“磁链”中的脉石等非磁性矿物在翻动中脱落下来，最终被吸在输送带上表面的“磁团”或“磁莲”即是精矿。精矿随输送带行走到下部时，在卸矿水管喷出的冲洗水流作用下被卸到精矿槽中。为提高卸矿效果，同时采用刷辊卸矿。非磁性或弱磁性矿物被留在矿浆中随矿浆排出槽外，即是尾矿。2.本项目采取的技术路线本项目拟采用以下技术路线进行研究：(1)建立选矿机三维模型建立Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。它可以很方便的进行CAD建模，同时它可以跟其他软件具有很好的交互性。Solidworks软件功能强大，组件繁多。Solidworks功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点，使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。以上为两种常用的CAD建模软件，根据需要采用不同的软件对选矿机建模，如果有需要选矿机设计方案5的话可以对各个版本的模型进行转换，以达到互通性原则。(2)选矿机运动学仿真分析运动学仿真包括位置，速度，加速度仿真，而动力学仿真是加入驱动力和反馈力之后的仿真。19世纪末以来，为了适应不同生产需要、完成不同动作的各种机器相继出现并广泛使用，于是，机构学应运而生。机构学的任务是分析机构的运动规律，根据需要实现的运动设计新的机构和进行机构的综合。现代仪器和自动化技术的发展又促进机构学的进一步发展，提出了各种平面和空间机构运动分析和综合的问题，作为机构学的理论基础，运动学已逐渐脱离动力学而成为经典力学中一个独立的分支。由此可见运动学仿真对于机构运动的模拟十分的重要，可以很直观的找出选矿机各机构运动时的问题或缺陷，有利于对关键部位进行结构优化设计。(3)选矿机动力学仿真分析动力学是力学的一个分支学科，研究运动和运动变化的原因，即研究力和物体为何在运动，也包括研究力矩对运动的作用。结构动力学分析是CAE分析的主要内容之一。结构动力分析不同于静力分析，常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影响，同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用。结构动力学分析的最终目的在于确定动力载荷作用下结构的内力、位移等量值随时间的变化规律，从而找出其最大值以作为设计或验算的依据。建立三维模型后，利用PRO/E或Solidworks、ADAMS、ANSYS等软件对选矿机的传动机构部分、喷水部分、卸矿部分等进行运动学和动力学仿真，可以很好的直观地反映各机构的运动状态以及变化。(4)选矿机的结构优化结构优化问题就是在一定的约束条件下（约束函数）通过对结构设计参数（设计变量）进行优化，使结构满足一定的设计目标（目标函数）。结构优化有以下几个方面：结构拓扑优化、结构尺寸优化、结构形状优化、形貌优化。随着计算机和有限元软件的发展，用计算机手段实现结构优化设计成为了可能。大型通过有限元软件ANSYS不仅可以做一般的结构应力分析、动态系统模拟、热传导分析和磁场分析，也可以用来做优化设计。ANSYS提供了两种优化方法：零阶方法是一个很完善的处理方法，可以很有效地处理大多数的工程问题；一阶方法基于目标函数对设计变量的敏感程度，因此，更加适合于精确的优化分析。对于这两种方法，ANSYS提供了一系列的分析→评估→修正的循环过程，即对于初始设计进行分析，对分析结果就设计要求进行评估，然后修正，这一循环过程重复进行，直到所有的设计要求满足为止。利用ANSYS对选矿机进行机构优化，节约了设计成本，而结果又十分可靠、可行。具体实施如下：1)简化选矿机模型，以利于ANSYS进行有限元分析，同时可以有效的减少计算机计算时间；2)利用PRO/E或者Solidworks三维软件对简化后的选矿机建模，然后导入到ANSYS中进行下一步的优化分析，或者直接在ANSYS中建立简化后的选矿机模型；3)设定ANSYS中所需的单元类型、实常数、材料类型等参数，划分网格，施加载荷并得出高应力分布图，然后利用ANSYS中的结构优化模块对简化后的选矿机进行结构优化；4)查看并保存选矿机结构优化结果。(5)优化后的选矿机建模利用（4）中得出的优化结果和PRO/E、Solidworks对选矿机重新进行三维建模。选矿机设计方案6(6)结构优化后的选矿机运动学和动力学仿真分析将（5）中建立的选矿机模型在PRO/E、Solidworks以及ADAMS中进行运动学和动力学仿真，检查传动机构运动曲线是否符合设计要求以及模型的可行性；在可行结果确定后，细化选矿机各部分的结构。(7)绘制可行的优化后的选矿机零件图AutoCAD（AutoComputerAidedDesign）是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作，它具有完善的图形绘制功能，具有强大的图形编辑功能。可以采用多种方式进行二次开发或用户定制可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力，支持多种硬件设备，支持多种操作平台，具有通用性、易用性，适用于各类用户。利用AutoCAD软件将可行的优化后的选矿机三维图纸绘制成二维零件图，并保存成档。(8)优化效果验证根据优化设计后提交的选矿机图纸，由甲方组织加工、装配，通过试验结果，改进设计；(9)撰写研究总结报告将所有优化设计的文件整理