CN100594984C - 一种高频振动多通道集成斜板分级浓密设备 - Google Patents
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Abstract
一种高频振动多通道集成斜板分级浓密设备，其分级浓密过程主要在上部箱体内整体悬挂斜板组模块内完成，下部箱体用于浓密沉砂并提高底流排放浓度。采用侧板、斜板和分隔条形成独立的分级浓密通道，各通道具有相同的分级浓密工效，用集成方法进行通道的集成，得到斜板组模块，用模块组合方法实现设备的大型化，满足不同用户的要求。分级浓密通道可根据物料性质的变化进行变形设计，以发挥设备最佳的分级浓密效能，达到高的分级浓密效率。用高频振动器对斜板组模块进行整体激振，有效防止微细矿泥在斜板上的粘接，避免分级浓密通道的堵塞，保证设备长期稳定的运行效率。
Description
一、技术领域
本发明属于选矿技术领域。
二、背景技术
分级和浓密是矿物加工一选矿领域的重要工序。目前使用的分级设备主要有四大类，即筛分分级机、水力分级机、离心分级机和风力分级机。筛分分级机一般仅对大于0.2mm的中粗粒级分级较为有效，对于小于0.2mm的细粒级分级，存在筛孔堵塞加剧、筛分效率下降、处理量大幅降低及操作维护难度加大等问题。风力分级仅适用于干式物料的微细粒级分级，应用领域有限。对于0.2mm以下的细粒及微细粒级分级，生产上主要使用水力重力分级和离心力分级设备。浓密设备是水力重力分级设备的一种，主要有圆池型浓密机、高效浓密机和斜板浓密机三大类。目前生产上广泛使用的水力分级设备主要有螺旋分级机、水力分级机、分泥斗、单元集成斜窄流分级设备等。其中螺旋分级机主要用于与磨矿机构成闭路磨矿，该设备的主要缺点是分级面积小，返砂夹细严重，溢流容易抛粗，设备分级效率低，分级质效率仅能达到20～40％。水力分级机和分泥斗主要用于微细粒级的分级与脱泥，设备结构简单、动力消耗少、操作方便，明显的缺点则是单位面积处理量小、横向流干扰造成粗细混杂严重，设备分级效率低，分级质效率也仅能达到为30％～50％。单元集成式斜窄流分级设备属于倾斜板式水力分级类型，其对传统的斜板分级设备进行了较多改进，通过缩短溢流排放路径、在狭窄的单元内进行分级提高水力分级效率，通过单元集成方式进行设备大型化。该设备的主要缺点是，不能对分级单元断面尺寸和斜板厚度进行有效调整，使设备不能发挥最大的分级效能，经常出现设备大马拉小车的现象，设备的价格也较贵，影响了设备的推广应用。圆池型浓密机是传统的浓密设备，明显的缺点是设备占地面积大，单位占地处理量小，浓密效率低，在用地越来越紧张的情况下，其应用受到明显抑制，正在被其他设备替代。高效浓密机通过添加絮凝剂对矿浆进行预处理来提高处理量，浓密效率高，单位占地处理量大，缺点是添加药剂后，改变了回水的性质，对选矿工艺有影响。另外，由于要使用药剂，设备的运行费较高。单元集成斜板浓密机采用斜板单元的集成模式来提高浓密效率和设备处理量，在生产中得到了一定的推广应用，其缺点是斜板处于静止工作状态，斜板面容易粘接矿泥，造成分级单元堵塞，随着使用时间的延长，浓密效果大幅下降。
三、发明内容
1、发明目的。本发明的目的是利用斜板的浅层沉降原理来提高设备的分级浓密效率，减少占地面积；利用高频振动原理对斜板组进行整体激振，有效防止微细矿泥在斜板上的粘接，保证分级浓密通道的畅通；采用侧板和斜板形成独立的分级浓密通道，利用集成方法进行分级浓密通道的集成，形成斜板组模块，保证斜板组模块内各分级浓密通道具有相同的工效；利用模块组合和集成方法实现设备的大型化，满足不同用户的要求。斜板分级浓密通道可根据物料性质的变化进行变形设计，以发挥设备最佳的分级浓密效能，达到大于50％的分级浓密效率。该设备既可用于分级，也可用于浓密，可广泛应用于矿物加工、建材、水泥、化工、煤炭等领域的粗细物料分级和固液分离。
2、发明的技术方案
(1)本发明通过以下的技术方案来实现，现结合附图加以说明：图1是设备的正视示意图，图2是设备的俯视示意图，图3是设备斜板组模块的正视示意图，图4是斜板组模块的俯视示意图，图5是斜板分级浓密通道参数关系示意图。在图中，1是上部箱体，2是下部箱体，3为给料箱，4为溢流汇总槽，5为斜板组模块，6为溢流收集槽，7为悬挂拉杆，8为振动器支架，9为高频振动器，10为振动弹簧，11为螺钉，12为螺栓，13为密封油绳或橡胶垫，14为上升水冲洗水管，15为粗砂排放管，16为粗砂流量控制阀，17为设备整体支架，18为斜板组模块的侧板，19为斜板组模块的斜板，20为斜板组模块的分隔条，21为斜板组模块的紧固支架。本发明设备的主体结构由上部箱体1和下部箱体2组成，上部箱体为有一定倾角的长方形或正方形焊接箱体，在中上部位置的侧面焊接给料箱3，在箱体给料箱对面的边侧部焊接溢流汇总槽4，在上箱体内整体悬挂分级浓密的核心组件-斜板组模块5，在其两侧设置溢流收集槽6。斜板组模块5由悬挂拉杆7固定于上箱体顶部的振动器支架8上，在振动器支架的合适位置安放高频振动器9，振动器支架和上箱体之间设置振动弹簧10，振动器振动后带动斜板组模块整体振动，而箱体没有振动。上、下箱体用螺钉11和螺栓12连接，中间用油绳或橡胶垫13密封。下部箱体为正方形或长方形的方锥斗，在锥斗部分的合适位置设置尺寸为25～50mm的上升水冲洗水管14，在锥斗底部焊接粗砂排放管15，并安装流量控制阀16。设备整体由支架17支撑。本发明设备的分级浓密过程主要在设备的核心组件斜板组模块5内完成，斜板组模块由侧板18、斜板19、分隔条20和紧固支架21组成，支架上焊接悬挂拉杆7。斜板组模块的具体结构为：①侧板。侧板18为高分子塑料板，表面光滑且无静电吸附，厚度为15～25mm，高度为1500～2300mm，宽度为600～1200mm，在侧板上用专用工具沿30～60°倾角开设宽度为4～9mm、深度为8～15mm的沟槽，可以让斜板19的边顺利地嵌入槽内，各沟槽之间的中心距为40～80mm，在侧板的下部开设2～3个宽度为20～50mm、长度为80～120mm的长方型进料孔；②斜板。斜板19为表面光滑且无静电吸附的高分子塑料板，用聚丙烯或聚氯乙烯为基体材料的高分子复合材料压制而成，斜板厚度3～8mm，长度1500～2500mm，宽度500～1000mm；③分隔条。分隔条20为与斜板或侧板同材料的塑料条，分隔条的长度与斜板的长相同，宽度与侧板沟槽的中心距相同，厚度为10～20mm；④分级浓密通道的集成。将斜板19的两边插入到两块侧板18的沟槽内，依次插入斜板，则两块斜板之间构成一个狭长的分级浓密通道，在两块斜板的中部插入分隔条20，将一个分级浓密通道分为两个更小的通道，分隔条上下分别用夹紧装置紧固并定位，n块斜板插入到边侧板的沟槽内，构成n-1个分级浓密通道，在相应通道内插入分隔条后，得到2(n-1)个小的分级浓密通道，每个通道具有相同的进料、沉降、排砂和溢流功能，由此得到多个分级浓密通道的集成模式，n的大小取决于设备给矿量的大小、分级粒度的粗细和侧板的宽度，给矿量越大，分级粒度越细，侧板越宽，则n值越大，反之n的值减小，见图3及图4所示；⑤斜板组合体的紧固。用钢结构支架21对由侧板、斜板和分隔条组成的斜板组合体进行紧固，形成有一定刚度的整体，在钢支架的合适位置焊接悬挂拉杆7，用于斜板组模块的整体悬挂支撑，由此得到独立完整的斜板组模块。溢流收集槽的设置，在斜板组模块的顶部紧靠侧板的两侧，设置分级浓密溢流收集槽6，使从分级浓密通道排出的细粒级溢流从各通道的侧部凹槽中横向流入到溢流收集槽，达到分级浓密溢流双侧横向短距离排液的目的，如果设备较大，也可并行设置两组或更多斜板组模块，在两个斜板组模块之间再设置一个溢流收集槽，溢流槽的宽度为100～350mm，坡度为5～10°，深度根据实际需要确定，溢流槽材料可以是耐磨塑料，也可以用钢材加工，在内部铺设耐磨橡胶板或涂刷耐磨材料层，以增强其耐磨性。本发明设备高频振动器的振次为每分种960～2930次，功率为0.25～5kW，振动间歇时间为10～60分种，每次振动时间为1～5分种，根据设备大小和实际用途进行振动器选型和参数设置。
(2)本发明设备的分级浓缩机理：本发明的分级浓密过程主要在斜板组模块内完成。给料以矿浆形式自流给人到上部箱体的给料箱内，在压差作用下，再分别从斜板组模块侧板下部的长方形进料孔进入到分级浓缩通道，粗粒级颗粒由于沉降速度较快，进入给料箱后，直接沉落至下部箱体内并在锥斗内富集浓缩，细粒级和微细粒级进入分级浓缩通道后，在分级通道内受重力和斜上升水流曳力的双重作用，其重力沉降速度服从斯托克斯定律，上升液流速取决于溢流流量的大小。在图5所示的斜板分级浓缩通道内，设斜板长为L，两块斜板之间的距离为H，斜板的水平倾角为α，颗粒的沉降末速为V0，沿斜板向上的水流速度为V1，则根据相似比原理有：
当分级粒度确定后，颗粒的沉降末速V0可以由斯托克斯定律简单求出，其他参数L、H和α是分级浓缩通道的设计参数，可以根据需要进行调整，一旦设定后都变为常数，所有分级过程仅与分级通道的斜上升流速V1有关，而V1主要取决于溢流排出流量Q1，与Q1成正比，通常V1比V0大数倍或数十倍，则该设备的理论处理量比常规设备大数倍或数十倍，或者相同处理量下，设备占地面积小数倍或数十倍。当所有参数都确定后，设分级粒度为d，比d大的颗粒在斜上升流动中，受重力作用将沉落到斜板上，再沿斜板下滑流入到下部箱体的浓缩斗内，随粗粒一起从下部箱体的排渣阀排出，比d小的颗粒随斜上升水流到达溢流面后，从分级通道的侧向凹槽内排入到溢流收集槽，再从溢流汇总槽排出，从而达到粗细分级的目的，如果溢流的粒度足够小，则在溢流中的固体含量很低，近似为清水，此时设备主要起浓密作用。矿浆物料在斜板通道内进行分级与浓密时，细粒级物料主要沉落到斜板上，堆积到一定厚度后在重力作用下从斜板上下滑至下部箱体内，对于添加过药剂的浮选料浆，很多情况细粒矿料会在斜板上逐渐粘接，靠自身重力不能从斜板上滑落，通过本设备设计的间歇高频微振装置对斜板组模块整体振动，可以将堆积在斜板上的物料振松，使其从斜板上有序下滑至设备下部箱体内，从而保证物料不会在斜板上永久堆积和堵塞板间距，使设备达到持续高效的分级浓缩功能。
四、发明的积极效果
1、分级浓缩通道的集成模式。由侧板、斜板和分隔条构成分级浓缩通道，每个通道具有相同的进料、分级浓缩、排砂和溢流功能，结构尺寸相同，可以保证各通道作业的稳定性和同一性；2、由多个分级浓缩通道集成后形成一个一定沉降面积的斜板组模块，由相同的斜板组模块进行组合与集成，形成所需要的设备总沉降面积，使设备轻松达到大型化的目的；3、分级浓缩在各个独立的斜板通道分别完成，细粒溢流或清水从各通道溢流面横向直接排出，缩短了溢流排出路径，有效解决溢流排出过程的细粒短路和循环问题，减少粗砂的夹细，保证设备获得较高的分级浓缩效率；4、可以根据矿浆的性质差异和分级粒度大小的不同，进行斜板通道的变形设计，分级粒度较粗、矿石硬度较大时，采用较短和较厚的斜板，同时加大斜板之间的间距，分级粒度较细、矿石硬度较软时，采用较长和较薄的斜板，并减小斜板之间的间距；5、斜板组模块整体悬挂设计，对该斜板组模块实施间歇式高频微振，可以使斜板上的物料有序下滑，保证斜板板面上不堆积物料，板间不堵塞，从而保证设备长期稳定的工作效能；6、设备既可作为物料的分级脱泥，也可作为物料的回水与浓缩，添加一定的絮凝剂对矿浆进行预处理，设备可以作为高效浓密机使用。
五、实施例
实施例1：某钛铁矿选矿厂，在浮选前需对矿浆进行浓缩同时脱除19μm矿泥，给料矿浆浓度为10％，流量为450m3/h，要求按19μm分级脱泥的效率达到50％以上，底流沉砂浓度大于30％。根据提供的分级浓缩矿浆参数，理论计算需要的分级浓缩设备面积为150m2，按本发明内容设计一台沉降面积为150m2的高频振动多通道集成斜板浓密分级设备，用于该矿浆的浓缩与分级脱泥。设备的分级浓缩区由三个斜板组模块组成，每个斜板组模块的沉降面积为37.5m2，由96个分级浓缩通道集成后得到斜板组合体，每个分级浓缩通道的主要参数为：通道长2000mm、宽320mm，高52mm，通道的水平倾角为45°。分级浓缩通道由侧板、斜板和分隔条构成，侧板为厚度20mm的塑料板，在板上沿45°倾角高度方向上开尺寸为6×12mm的沟槽，每两个沟槽之间的中心距为56mm，在下部每两个沟槽之间开设两个尺寸为30×120的进料口；斜板为长2200mm、宽620mm、厚度4mm的高分子塑料板，依顺序插入到侧板的沟槽内，在每两块斜板的中部插入长2200mm、宽46mm、厚10mm的分隔条并用紧固装置固定，由此形成多通道集成的斜板组合体，加上固定框架后得到斜板组模块。四个斜板组模块按平行方式并排置入5680×4960×2100mm的上部箱体内，每两个斜板组模块悬挂在一个振动框架上，其上安装功率为1.5kw，振次为1460次/分的高频振动器，振动器工作间歇为每30分种振动2分钟，焊接给矿箱和溢流汇总箱，再与相应的下部箱体连接，得到整体的高频振动多通道集成斜板浓密分级设备。设备在生产现场经过3个月的连续生产测试，按19μm分级脱泥的效率达到58％，底流沉砂浓度达到35％，全部参数达到设计要求，取得了理想的浓缩分级脱泥效果。
实施例2：某硫铁矿选矿厂，需对浮选精矿进行浓缩回水，设定的给矿矿浆流量为110m3/h，矿浆浓度为15％，物料的沉降速度为1.2m/h，要求对该精矿浓缩底流浓度达到45％以上，溢流为清水，回水率大于70％。根据给定的矿浆性质和浓缩回水要求，理论计算需要的浓缩设备的沉降面积为92m2，按本发明内容设计制作一台沉降面积为100m2的高频振动多通道集成斜板浓密设备，用于给定物料的浓缩与回水。设备浓缩部分由三个结构尺寸相同的斜板组模块构成，每个斜板组模块的沉降面积为33.5m2，由86个独立的分级浓缩通道集成后得到的斜板组合体构成。每个分级浓缩通道的断面尺寸为：长2100，宽300mm，高50mm，水平倾角50°。分级通道由侧板、斜板和分隔条组成，侧板为厚18mm的塑料板，在板上沿50°倾角方向上开尺寸为5×11mm的沟槽，每两个沟槽之间的中心距为53mm，在下部每两个沟槽之间开设两个尺寸为30×100的进料口；斜板为长2000mm、宽620mm、厚度3mm的高分子塑料板，依顺序插入到侧板的沟槽内；在每两块斜板的中部插入长2100mm、宽50mm、厚10mm的分隔条并用特殊紧固装置固定，由此得到多通道集成的斜板组合体，加上紧固框架后得到斜板组模块。三个斜板组模块按平行方式并排置入2800×3400×2300的上部箱体内，整体悬挂在同一个振动框架上，在其上安装功率为2kw，振次为2930次/分的高频振动器，振动器的工作间歇为每10分种振动2分钟。焊接给矿箱和溢流汇总箱，再与相应尺寸的下部锥型箱体连接，得到整体的高频振动多通道集成斜板浓密设备。设备用于硫铁矿精矿的浓缩回水，经过3个月的连续测试，设备底流沉砂浓度达到48％以上，溢流含固量小于100mg/l，近似为清水，回水率达到75％，各项指标均达到设计要求，运行效果稳定。
Claims (3)
1、一种高频振动多通道集成斜板分级浓密设备，由上部箱体(1)和下部箱体(2)组成，上部箱体内整体悬挂斜板组模块(5)，分级浓密过程主要在斜板组模块内完成，下部箱体用于粗砂的浓密并提高底流排放浓度，上部箱体为有一定倾角的长方形或正方形焊接箱体，在中上部位置的侧面焊接给料箱(3)，在给料箱对面的边侧部焊接溢流汇总槽(4)，在斜板组模块的两侧设置溢流收集槽(6)，斜板组模块(5)由悬挂拉杆(7)固定于上部箱体顶部的振动器支架(8)上，在振动器支架的合适位置安放高频振动器(9)，振动器支架和上部箱体之间设置振动弹簧(10)，振动器振动后带动斜板组模块整体振动，而上、下部箱体没有振动，上、下部箱体用螺钉(11)和螺栓(12)连接，中间用油绳或橡胶垫(13)密封，下部箱体为正方形或长方形的方锥斗，在锥斗部分的合适位置设置尺寸为25～50mm的上升水冲洗水管(14)，在锥斗底部焊接粗砂排放管(15)，并安装流量控制阀(16)，设备整体由支架(17)支撑，其特征是斜板组模块由多通道集成的斜板组和紧固支架组成，采用侧板、斜板和分隔条形成独立的分级浓密通道，用集成方法进行通道的集成，保证斜板组模块内各分级浓密通道具有相同的功效，用模块组合和集成方法实现设备的大型化，满足不同的要求，能够根据物料性质的变化对分级浓密通道进行变形设计，以发挥设备最佳的分级浓密效能，达到大于50％的分级浓密效率，用高频振动器对斜板组模块进行整体间歇激振，有效防止微细矿泥在斜板上的粘接，避免分级浓密通道的堵塞，保证设备长期稳定的运行效率。
2、如权利要求1所述的一种高频振动多通道集成斜板分级浓密设备，其特征是斜板组模块(5)由侧板(18)、斜板(19)、分隔条(20)和紧固支架(21)组成，紧固支架(21)上焊接悬挂拉杆(7)，形成一个完整的斜板组模块；侧板(18)为高分子塑料板，表面光滑且无静电吸附，厚度为15～25mm，高度为1500～2300mm，宽度为600～1200mm，在侧板上沿30～60°倾角开设宽度为4～9mm、深度为8～15mm的沟槽，可以让斜板(19)的边顺利地嵌入侧板(18)的沟槽内，各沟槽之间的中心距为40～80mm，在侧板的下部开设2～3个宽度为20～50mm、长度为80～120mm的长方型进料孔；斜板(19)为表面光滑且无静电吸附的高分子塑料板，用聚丙烯或聚氯乙烯为基体材料的高分子复合材料压制而成，斜板厚度3～8mm，长度1500～2500mm，宽度500～1000mm；分隔条(20)为与斜板或侧板同材料的塑料条，其长度与斜板的长度相同，宽度与侧板沟槽的中心距相同，厚度为10～20mm；分级浓密通道的集成，将斜板(19)的两边插入到两块侧板(18)的沟槽内，依次插入斜板，则两块斜板之间构成一个狭长的分级浓密通道，在两块斜板的中部插入分隔条(20)，将一个分级浓密通道分为两个更小的通道，分隔条上下分别用夹紧装置紧固并定位，n块斜板插入到边侧板的沟槽内，构成n-1个分级浓密通道，在相应通道内插入分隔条后，得到2(n-1)个小的分级浓密通道，每个通道具有相同的进料、沉降、排砂和溢流功能，由此得到多个分级浓密通道的集成模式，n的大小取决于设备给矿量的大小、分级粒度的粗细和侧板的宽度，给矿量越大，分级粒度越细，侧板越宽，则n值越大，反之越小；斜板组合体的紧固，用钢结构支架(21)对由侧板、斜板和分隔条组成的斜板组合体进行紧固，形成有一定刚度的整体，在钢结构支架(21)的合适位置焊接悬挂拉杆(7)，用于斜板组模块的整体悬挂支撑，由此得到独立完整的斜板组模块；溢流收集槽的设置，在斜板组模块的顶部紧靠侧板的两侧，设置分级浓密溢流收集槽(6)，使从分级浓密通道排出的细粒级溢流从各通道的侧部凹槽中横向流入到溢流收集槽，达到分级浓密溢流双侧横向短距离排液的目的，设备较大时，并行设置两组或更多斜板组模块，在两个斜板组模块之间再设置一个溢流收集槽(6)，溢流收集槽的宽度为100～350mm，坡度为5～10°，深度根据实际需要确定，溢流收集槽材料是耐磨塑料或用钢材加工，在内部铺设耐磨橡胶板或涂刷耐磨材料层，以增强其耐磨性。
3、如权利要求1或2所述的高频振动多通道集成斜板分级浓密设备，其特征是用振次为每分种960～2930次，功率为0.25～5kW的高频振动器对斜板组模块进行整体激振，激振的间歇时间为10～60分钟，每次振动时间为1～5分种，根据设备大小和实际用途进行振动器选型和参数设置。
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