一种月球钛铁矿强磁选预富集设备

技术领域

本发明属于太空金属矿选矿设备领域，具体涉及一种月球钛铁矿强磁选预富集设备。

背景技术

当前“重返月球”的一个主要目标就是要建立一个具有生命保障系统的月球基地。月球基地的建设需要大量的结构材料。同时，由于月球没有大气层，各种宇宙射线可以直接到达月球表面。因此，制备具有一定辐射防护性能的结构材料是建立月球基地所面临的一个重要问题。

月球拥有丰富的矿产资源，包括钛、铁、铬、镍等金属矿产资源，月壤、玄武岩和低浓度挥发物（H、He、C、N）等非金属矿产资源，以及氧资源和陨石资源等。从Apollo采回样品的分析中可得知，高Ti月壤中钛铁矿含量可以达到10.1％～24％。月海玄武岩中的钛铁矿不仅是铁、钛和氧的主要资源，钛铁矿与氢的反应所产生的水也将是未来月球基地获取水资源的重要途径之一。月球上尤其是正面，广泛分布着月海玄武岩，月海玄武岩中的钛铁矿含量可高达25%~30%（体积比）。钛铁矿是铁（Fe）、钛（Ti）金属的主要来源，通过钛铁矿与氢的反应可以得到大量水(FeTiO

发明专利名称：一种月壤钛铁矿分选装置，申请公布号CN 115501945 A，其装置属于静电电选设备，月壤矿样通过进料口送至装置中，再通过筛选装置完成筛选，磨盘结构通过转动研磨细化，经过筛选的月壤，同时通过流出口往下流落至圆锥正极上，并下落过程中被圆锥正极进行传导带电，支撑柱体为圆锥正极提供支撑，环状负极间隔均匀环绕安装在圆锥正极的下端外侧，会对带电的月壤小颗粒产生吸附，由于月壤中导电性较好的矿物主要为钛铁矿，因此钛铁矿颗粒直接从电极上获得正电荷，因同性电荷相斥而使颗粒被弹离电极，其它不导电或导电性很差的颗粒则不能很快或根本不能从电极上获得电荷，只能受到电场的极化，不能被电极排斥，从而使钛铁矿与其它颗粒因运动轨迹的不同而得到分离，与此同时在环状负极的吸引力下，钛铁矿的偏离程度进一步增加，实现了对月壤中钛铁矿的分选和分级回收。静电分选要求选矿粒度细，处理量小，能耗较高，对环境的要求比较高，如温度、湿度等，这些因素都会对分选效果产生影响，在恶劣的环境下难以正常工作。

发明内容

本发明提供一种月球钛铁矿强磁选预富集设备，能够在月球表面特殊环境下实现月壤中钛铁矿的分选，获取高品位钛铁矿。

本发明的技术方案如下：

一种月球钛铁矿强磁选预富集设备，包括机架、旋转辊、磁系、电源适配器和外壳，所述机架上部设有分选槽面，分选槽面与水平面呈60°夹角，分选槽面设有平行的尾矿槽和精矿槽，尾矿槽与精矿槽之间设有凸梁，所述凸梁内部设有盲孔，所述盲孔的端口处设有卡口；所述旋转辊包括电机驱动端和磁辊，所述磁系嵌在所述磁辊上，所述电源适配器与所述电机驱动端相连；所述磁辊放置在所述盲孔内，所述电机驱动端卡装在所述卡口中；所述外壳罩在所述机架上。

进一步地，所述的月球钛铁矿强磁选预富集设备，所述磁辊由烧结钐钴磁体制备。

进一步地，所述的月球钛铁矿强磁选预富集设备，多个所述磁系在所述磁辊上等距设置，呈异极交替方式排布。

进一步地，所述的月球钛铁矿强磁选预富集设备，所述磁系厚度为19-21mm，两个磁系之间的间距为1.8-2.2mm。

进一步地，所述的月球钛铁矿强磁选预富集设备，所述机架上设有给矿料斗，所述给矿料斗的出料口对向所述尾矿槽。

进一步地，所述的月球钛铁矿强磁选预富集设备，所述电源适配器为可调电源适配器，输入电压AC100-240V 50/60Hz，输出电压3V-24V，输出电流2A，输出功率为48W。

进一步地，所述的月球钛铁矿强磁选预富集设备，所述外壳由导磁材料制备。

进一步地，所述的月球钛铁矿强磁选预富集设备，所述外壳设有通孔一和通孔二，所述给矿料斗由通孔一伸出，所述卡口由通孔二伸出。

本发明的有益效果为：

1、本发明的月球钛铁矿强磁选预富集设备，能够在月球表面特殊环境下实现月壤中钛铁矿的分选，获取高品位钛铁矿，为建立月球基地提供结构材料，并为钛铁矿加热氢还原的方式制水提供原料，为实现人类长期驻月开展深空探测活动，提供生命活动所需的水资源。

2、永磁强磁材料烧结钐钴磁体作为磁源材料，可保证设备在极寒和高温条件下磁场不受影响。磁极交替排列，形成挤压磁场，相邻磁极间由导磁介质连接，通过磁场模拟显示，如此设计可增强磁场强度。

3、磁系镶嵌在旋转辊上，在电源驱动下可发生定向旋转，在分选槽面产生周期变动的磁场，其施加在钛铁矿的磁性颗粒上的磁力驱动其运动，充分利用磁场运动可以定向将磁性颗粒由尾矿槽移动到精矿槽中，从而达到更高效的分离效果。

4、机架的凸梁结构有助于钛铁矿的磁性颗粒和非磁性颗粒的分离，磁性颗粒由尾矿槽在磁力作用下爬升过中间凸梁进入精矿槽时，强弱交替变化的磁场起到磁翻滚的作用，可有效消除非磁性颗粒的夹杂，提高分选的精度。

附图说明

图1为机架立体示意图；

图2为机架左视图；

图3为旋转辊、磁系、电源适配器示意图；

图4为外壳示意图。

图中：1为机架，2为尾矿槽，3为精矿槽，4为凸梁，5为卡口，6为给矿料斗，7为出料口，8为电机驱动端，9为磁辊，10为磁系，11为电源适配器，12为外壳，13为通孔一，14为通孔二。

具体实施方式

如图1-4所示，一种月球钛铁矿强磁选预富集设备，包括机架1、旋转辊、磁系、电源适配器和外壳，所述机架1上部设有分选槽面，分选槽面与水平面呈60°夹角，分选槽面设有平行的尾矿槽2和精矿槽3，尾矿槽2与精矿槽3之间设有凸梁4，所述凸梁4内部设有盲孔，所述盲孔的端口处设有卡口5；所述旋转辊包括电机驱动端8和磁辊9，所述磁辊9由烧结钐钴磁体制备，所述磁系10嵌在所述磁辊9上，多个所述磁系10在所述磁辊9上等距设置，呈异极交替方式排布，所述磁系10厚度为20mm，两个磁系10之间的间距为2mm；所述电源适配器11与所述电机驱动端8相连，所述电源适配器11为可调电源适配器，输入电压AC100-240V 50/60Hz，输出电压3V-24V，输出电流2A，输出功率为48W；所述磁辊9放置在所述盲孔内，所述电机驱动端8卡装在所述卡口5中；所述外壳12罩在所述机架1上，所述外壳12由导磁材料制备。所述机架1上设有给矿料斗6，所述给矿料斗6的出料口7对向所述尾矿槽2，所述外壳12设有通孔一13和通孔二14，所述给矿料斗6由通孔一13伸出，所述卡口5由通孔二14伸出。

所述磁辊9由烧结钐钴磁体制备，烧结钐钴磁体的内禀矫顽力随温度下降而显著上升，剩磁则略有上升，其甚至可以在接近于绝对零度的2K环境下工作；磁系10异极交替排布，相较同极排布漏磁更少，磁极附近具有更强的磁感应强度。磁系10厚度增大，磁极作用深度增加，但有效磁场强度范围会减小；磁系10厚度减小，磁场作用深度减小，磁极表面磁场梯度增大，但磁场强度会略有减小，综合考虑分选所需强度和适宜分选区域，磁系10厚度设定20mm最佳。两个磁系10之间的间距越小，挤压磁场的磁场强度越高，但是有效分选区域越小；两个磁系10之间的间距越大，聚磁效果越差，磁极表面磁场强度越低；综合考虑磁场强度和分选区域，当磁系10厚度为20mm时，两个磁系10之间的间距为2mm最佳。

所述外壳12为导磁材料，可以增强磁场的强度，使分选槽面具有更强的磁场和更高的磁通量；其次导磁材料可以提高磁场的传导性能，容易将磁场从一个部分传递到另一个部分，实现电磁能量的转换和控制；再次，导磁材料可将磁场集中在分选槽面内部，减少了磁场的漏出，提高了永磁材料的性能和效率；最后，导磁材料可以有效地降低电磁和辐射对设备性能的干扰。

所述电源适配器11可在极端条件下使用，所述旋转辊与所述电源适配器11连接，旋转辊的旋转速度可调节，决定着设备的处理量和分选效率。旋转速度加快，对应设备处理量增大，分离效果变差，旋转速度变慢，设备处理量减小，分离效果改善。在电源适配器的驱动下旋转辊高速旋转，在分选区产生周期变化的磁场，使得非磁性脉石沿尾矿槽自由落下；所述磁辊9在凸梁4部位形成由一侧往另一侧运动的强磁场，在强磁场作用下，弱磁性钛铁矿颗粒随磁场运动，翻过中间凸梁4便沿精矿槽排出。

通过磁场模拟优化，磁系10表面附近磁感应强度可达1T，满足钛铁矿的分选要求。