[发明专利]一种基于磁性液体一阶浮力原理精密分选非导磁物质的装置及方法

说明书

一种基于磁性液体一阶浮力原理精密分选非导磁物质的装置和方法，具体涉及一种自动浮选分离未知物质的装置及其使用方法，所用装置包括：直角坐标机器人(1)、末端执行器(2)、机架(3)、磁源升降平台(4)、载物平台(5)。磁源升降平台(4)移至合适位置提供磁场，基于一阶浮力原理将载物平台(5)上的未知物质悬浮起后，直角坐标机器人(1)将末端执行器(2)移动到相应位置进行抓捕，实现分离操作。传感器测得分离前后容器重量的变化及液面高度变化，得出所分离物质的质量和体积，进而求其密度，可同基于一阶浮力原理计算的理论值进行对比，提高准确性和可靠性，弥补现有分离方法无法立刻对所分离物质进行定量分析的空白。

技术领域

本发明属于使用磁性液体精密分选非导磁物质的装置及方法，具体涉及一种自动浮选分离领域，特别适用于非导磁物质的分选。

背景技术

磁性液体是人工合成的无毒无污染的新型功能材料，由直径为纳米量级的磁性颗粒，基载液和表面活性剂三部分组成，兼具固体材料的磁性和液体材料的流动性，可对外加磁场迅速做出反应，呈现出许多特殊的磁能和力学特性。磁性液体的悬浮特性(包括一阶浮力原理和二阶浮力原理)是其最主要的静力学特性之一，一阶浮力原理指的是磁性液体在外加非匀强磁场的作用下可以将密度比自身大的非导磁体悬浮起来，此特性在矿物分选领域有着很大的应用潜力。

现有文献出现的磁选方法或装置大多以磁性液体为分选介质，利用其在磁场下产生的“加重”作用，按矿物的磁性和密度的差异而使不同矿物实现分离，多用于矿物之间磁性差异大或密度、导电性差异较大的情况，但由于浸没于磁性液体中的永磁体矿物会对磁性液体本身的磁化产生影响，并且用永磁体与外部磁源之间也会有相互作用力的产生，这种复杂的相互作用环境下设备的稳定性不能得到很好的保障。而磁性液体一阶浮力原理的应用则可以有效的规避以上问题，因为在一阶浮力原理的应用中悬浮在磁性液体中的是非导磁体而不是永磁体，这样就避免了多个导磁体之间的相互影响，提高了设备的稳定性和灵敏度。

近几年的磁选分离装置的专利设计都集中在粒度分选、静力分选及分离磁性物质上，如CN210496625，提出了一种破碎分选的方式，即将矿物颗粒破碎至所需粒度再将其分选，但此方法不仅会使矿物受到一定程度的破坏，且功耗较大，操作具有一定的危险性；CN212916118U设计了一种依靠原料自身重力进行分选的装置，但分选速度较慢，且受磁性液体粘度影响较大；CN102641777A提出了一种分离磁性物质的方法，但设备较为复杂，且不能对所分离出的物质进行定性定量分析。截至目前，利用磁性液体一阶浮力原理进行非导磁物质的分选及其定性定量分析的方法较少，故此分选方法的原理如下：使用永磁体作为磁源，通过改变永磁体与磁性液体的距离来改变浸没在磁性液体中的非导磁物质的受力情况。当非导磁物质悬浮在指定的高度时，通过装载在直角坐标机器人上的末端执行器将其打捞出来，同时处理传感器所得数据，求出所分离的范围在0.8g/cm3～8.9g/cm3非导磁物质的密度，从而进行定性定量分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：在选矿分离过程中无法对非导磁物质进行精密分选且对其进行定性分析的问题。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种基于磁性液体一阶浮力原理精密分选非导磁物质的方法，该方法所用装置包括：直角坐标机器人、末端执行器、机架、磁源升降平台、载物平台。其中，直角坐标机器人焊接于机架顶部，磁源升降平台放置于机架底部，载物平台胶接于机架中部，末端执行器安装于直角坐标机器人的Z轴移动端。

直角坐标机器人包括电机、移动端滑块、联轴器、滚珠丝杠、直角坐标，其中，电机安装于直角坐标的Z轴上部电机座上，移动端滑块通过螺栓连接安装于直角坐标的Z轴导轨上，联轴器一端安装于电机的轴上，另一端与滚珠丝杠连接，直角坐标机器人拥有X、Y、Z三个方向的运动自由度，从而可以准确定位到所需分离非导磁物质的位置。