CN101264396B - 选矿业固液快速分离装置 - Google Patents

Abstract

一种选矿业固液快速分离装置，它包括一带防渗层的支承底层，其技术要点是：在该支承底层上部均匀分布有与支承底层为一体结构的承重凸梁，在承重凸梁之间的支承底层上部依次设置有导液管路层，砺石过滤层，软性渗透膜过滤层，抗压格栅及填充粗沙过滤层，硬性渗透膜过滤层；导液管路与储水罐相连通。本发明由于采用负压错流固液分离技术后，可直接设计成为成品矿精粉与尾矿渣粉连续制取工艺布局，去除常规浓缩及压滤工艺，节省相应设备的投入及相配套的能源消耗；去除尾矿坝池等占地设施，节省装载机、挖掘机的投入，实现大型生产企业小型化。本发明还具备自动化可行性高、节省劳动力、固液分离效果好、适用范围广、安全可靠、运行稳定、工作效率高等诸多优点。

Description

选矿业固液快速分离装置

技术领域

本发明属于一种固液分离技术领域，具体地说是一种使不同种类浆体固液分离的选矿业固液快速分离装置。

背景技术

目前，在选矿厂、选煤厂、火力发电厂、城市污水处理厂及给水厂等工厂中在生产过程中均离不开固液分离技术。特别是对于生产含盖金、铁、磷、钼、石墨、煤碳等多种金属的选矿厂，这些企业无一例外的都是采用湿法作业方式从事生产，平均日耗水量在1500～3000吨左右。在生产过程中，水的消耗很大，最后随选分物被排入成品池或尾矿坝(池)内，再经过浓缩机机械浓缩，压滤或自然沉降、蒸发方式获得产成品。尾矿渣则无一例外的通过自然蒸发、沉降方式处理。整个生产过程中，只有少部分水被循环利用，而绝大部分经沉降、蒸发而损失掉了，造成了大量的水资源浪费。个别企业因生产需要而采用的有害甚至剧毒化学药品也因为不能及时回收再利用而伴随水体通过自然渗透被带入地下，溶入自然水系，对环境造成巨大而长期的破坏。

铁粉生产企业的尾矿渣由于采用自然浓缩工艺，个别建址于河流沿岸的企业甚至没有尾矿处理设施而采用直排方式处理尾矿渣，这就形成了水资源的更大浪费，而且自然排放的尾矿渣形成沉积，淤堵了河道，对自然流域及周边环境的破坏作用非常大。雨季会产生河水裹渣漫滩、改变河道的现象，旱季则产生扬沙浮尘、遮云蔽日之人为气候异常；建在山坡的企业，随着大量的尾矿浆自然沉积，破坏了局部植被，甚至存在塌坝的危险。这些现象，在矿产资源丰富的地区随处可见，一方面造成了自然环境的恶劣；另一方面，由于水资源利用不合理，形成严重浪费，造成局部地区水资源严重匮乏。现在已经形成一个普遍的现象——矿产资源相对丰富的地区，一定会存在水资源贫乏、干旱的问题。究其原因，就是采用落后及不良的生产工艺及设施所造成的。

而采用机械处理方式的做法，如浓缩机，但这种浓缩机虽然能够达到一定的浓缩效果，但是由于不同企业所产生的浆体固液成分比例不同，固体成分比例较大的浆体在浓缩过程中容易产生“压耙”事故，而且对底料浓度大小的控制也很不理想，对不同浆体的脱水作业适应性较差，自动化程度较低，防碍了它在许多场合的应用；而且，在冬季生产过程中，由于受自然环境气候影响，生产不能正常进行，很多小型企业只能处于停产状态。另外，额外消耗很多能源动力，相应地维修、养护配套及人员配置、设施的投入资金等等，形成了多种不可避免的浪费。由于加工处理方式的欠缺，造成效率低下、水资源回收利用有限的问题。而且庞大的设施存在冬季保温问题，严寒天气不能正常有效地进行生产作业，使浪费进一步增大。

目前的生产方式还存在占地面积大、土地利用不合理的现象。

综上所述，目前选矿行业存在的问题是：

1、能源利用不合理，形成不应有的能源浪费；

2、水资源利用不合理，形成严重的水资源浪费；

3、自然沉降方式对局部环境产生很大破坏作用，甚至危及人居安全；

4、土地资源利用不合理，对周边产生不良影响；

5、生产效率低下。

选矿行业现有的生产工艺过程中，末端生产工艺过程按原理属于常规过滤及正压过滤范畴，采用这种原理或方式，存在产成品出库周期长、效率低下；水资源浪费严重，化学药品投放量大，回收利用率低；对局部自然水系及环境的污染破坏危害作用巨大等严重问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过负压错流固液分离膜应用技术的选矿业固液快速分离装置。

本发明的目的是这样实现的：它包括一带防渗层的支承底层，其特征是：在该支承底层上部均匀分布有与支承底层为一体结构的承重凸梁，在承重凸梁之间的支承底层上部依次设置有导液管路层，砺石过滤层，软性渗透膜过滤层，抗压格栅及填充粗沙过滤层，硬性渗透膜过滤层；导液管路与储水罐相连通。

根据需要，在支承底层的周边还设置有侧墙体，该侧墙体内层为带防渗层的支承底层，沿支承底层向内依次设置有粗沙过滤层，支撑桁架层，硬性渗透膜墙过滤层。

所述带防渗层的支承底层，如果设置在地面时，则为带防渗层的钢筋混凝土支承底层；如果脱离地面设置时，则为带防渗层的金属框架式支承底层。

下面对各层面的作用分别说明：

侧墙体：主要是用来承受浆液的侧向压力；另外，在周边侧墙体上还设置有便于与墙体上部建筑物相连的工艺钢筋结点。

保温层：抵御冬季自然低温；在周边侧墙体的内侧还设置有一保温隔层，即埋置于侧墙体内；

防渗层：防止浆液向外渗透而污染自然环境，覆于主体内侧；

液流层：导出液流动通道，分为水平向及墙体侧向二部分；

支撑桁架：用来安装、固定硬性渗透膜；固置于侧墙体；

硬性渗透膜过滤层：用来实现固液分离，分为侧墙体及水平向二部分，采用矩形拼块结构，有承重要求的膜工作面为凹凸状；

在硬性渗透膜墙过滤层的表面分布防碰撞橡胶，该橡胶防撞体的作用是：在固形物出库时防止装载机对硬性渗透膜的冲击而造成的损害。

承力工艺钢结点：错流系统及保温罩棚的承力点，基部与侧墙钢筋固接；

紧固件：用来实现硬性渗透膜的可靠固定与拆装；

软性渗透膜过滤层：用于导流及防止沙粒进入砺石过滤层；

导液管路：导液管路层为相互导通的网状结构或为相互导通的支杆结构，这样便于将汇流液导入蓄液窖池；

承重凸梁：采用装载机、挖掘机进行生产作业时的主承重结构；凸梁间留有液流通道；

砺石过滤层：通过砺石之间的孔隙形成足够大的隐性空腔，以便设施负压运行可靠；

水平基面的液流层采用抗压格栅固定粗砂，可实现透液及承重的双重作用；导液管路铺设时，形成一定的坡角，以利于液体流动便畅；

储水罐(或蓄水窖)亦为钢筋混凝土结构，表面覆有防渗膜层。如果考虑到企业场地限制，可将浆液池与蓄水窖建成上下一体结构，以节省占地面积；如果没有场地限制，可采用旁建结构布局设计；尾矿渣池亦可采用此法设计。蓄液窖顶部设有常闭密封活门，蓄液窖工作时是密封的。

本发明另一的目的是这样实现的：它包括一上带密封盖下为带防渗层的过滤室，在过滤室的侧壁上设有清渣门，其特征是：在靠近过滤室侧壁上位置上设置有料浆引流管，该引流管的出口设在过滤室的底部，在靠近引流管出口处设置有影响料浆流向的扰流板，在扰流板上部的过滤室内依次覆盖有两层硬性渗透膜过滤层，在硬性渗透膜过滤层上部的过滤室侧壁或顶部还设置有与储水罐或蓄水窖相连通的通孔。

为了提高扰流板的扰流作用以及便于通过清渣门清除固体物料，则过滤室内的下层硬性渗透膜过滤层为带10-30度倾斜角的硬性渗透膜过滤层。

上述的硬性渗透膜过滤层是通过支撑架限位的。

本发明主要设计原理是：变被动回收利用水资源为主动利用——采用膜过滤技术，将以往的正压沉降取水回用方式改为负压引流渗透取水回用方式，快速有效地进行固液分离，使溶于水中的化学药物充分有效地用于再生产循环，减少化学药物的重新投放量，并通过人为控制浆液流量及流向的方式，形成错流，增强膜过滤能力及效率，以实现水资源的充分地、有效地回收再利用；最大限度地降低宝贵的水资源浪费及含存于生产剩余物中的残存药物对环境的破坏，实现生产与自然的和谐；去除和减少不必要的动力及辅助设施，节约能源及资金；缩减作业场地，节省土地资源；维修、养护容易，可实现局部或整体膜构件更换。

本发明由于采用负压错流固液分离技术，可实现：

1、合理使用能源，降低能源浪费；

2、充分合理利用水资源，降低宝贵的水资源浪费；

3、合理利用土地资源；

4、减轻和最大限度地降低自然沉降对环境的不良影响和破坏，造福子孙；

5、压缩产成品出厂时间，实现资金快速回笼；

6、改变选矿业脏、乱、差的形象，提高设施利用率。

对于新建或进行总体技改的老企业，采用负压错流固液分离技术后，可直接设计成为成品矿精粉与尾矿渣粉连续制取工艺布局，去除常规浓缩及压滤工艺，节省相应设备的投入及相配套的能源消耗；去除尾矿坝池等占地设施，节省(轮式)装载机、(链轨式)挖掘机的投入，实现大型生产企业小型化！同时，为还山于林、还地于民、节水于当代、造福于子孙做出切实有效的贡献！既能为国家建设提供大量的资源，为当地和企业创造巨大效益；又能减少对环境的破坏、节约大量能源和土地等的使用；还会减小巨大的水资源浪费，改善生态环境，可产生一举多得的效应。

另外，此项技术也可以推广应用到其他行业。如城市污水处理系统如果采用此项技术，可以实现大型污水处理企业小型化；河道清淤、取沙如果采用此项技术，可现实高效、快速作业；另外，发电厂中的煤渣与水的分离。本发明还具备自动化实际可行性高、节省劳动力、固液分离效果好、适用范围广、安全可靠、运行稳定、工作效率高等诸多优点。

附图说明

图1是本发明的剖面结构示意简图；

图2是本发明的另一局剖结构示意简图；

下面将结合附图通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

实例1

由图1所示，图中的2为带防渗层的钢筋混凝土支承底层，在该支承底层2上部均匀分布有与支承底层为一体结构的承重凸梁17，在承重凸梁17之间的支承底层上部依次设置有为网状结构且相互导通的导液管路层4，砺石过滤层8，无纺布软性渗透膜过滤层6，抗压格栅及填充粗沙过滤层7，高效透水砖硬性渗透膜过滤层10；导液管路4通过管路再与储水罐相连通。在上述支承底层的周边还设置有侧墙体，该侧墙体内层亦为带防渗层3的钢筋混凝土支承底层，沿支承底层向内依次设置有粗沙过滤层16，支撑桁架层13，高效透水砖硬性渗透膜墙过滤层。

在硬性渗透膜墙过滤层的表面分布通过固定螺栓14固定的防碰撞橡胶15，以防止装载机对硬性渗透膜的冲击而造成的损害；在周边侧墙体上还设置有便于与墙体上部建筑物相连的工艺钢筋结点12；为了便于在冬季生产，在周边侧墙体的内侧还设置有一保温隔层1。

另外，图中的5为承重凸梁17内的加强钢筋；根据需要，在承重凸梁17的顶部还铺设有承力导板9；在导液管路层4与支承底层之间还铺垫有填充粗砂11，以保持导液管路的使用寿命。

工作原理：

加工后的矿浆沿输送管路排入矿浆池内，固体物因效透水砖硬性渗透膜过滤层10、抗压格栅及填充粗沙过滤层7、无纺布软性渗透膜过滤层6、砺石过滤层8的作用被阻挡而留于池内，液流体则穿过上述过滤层经导液管路4而被引入储水罐。生产系统正常使用工作时，储水罐的液流被泵回工作现场。泵机在工作时，由于储水罐体是被设计成密封的，所以在取液过程中，会使罐内产生负压，通过压力传递，加速排入池内的矿浆的固液分离速度，实现快速脱液过程；同时，因流程差异、负压作用也可以改变浆池内液流方向，形成错流；由于矿浆注入池内的方向是人为可调控的，也使之产生错流，所以会降低膜被细微固形物淤塞的可能，以达到延长使用周期、缩减清洗次数的目的；承重膜设计成凹凸表面结构，以增强膜的强度和增大渗透表面，非承重膜设计成平面以便于矿精收集设施实施作业。

实例2

由图2所示，图中的18上带密封盖下为带防渗层的过滤室，在过滤室18的侧壁上设有密封清渣门25，图中的19为过滤室18的带防渗层的钢筋混凝土层；在靠近过滤室侧壁上位置上设置有料浆引流管20，该引流管的出口设在过滤室的底部，在靠近引流管出口处设置有影响料浆流向的活动嵌装式扰流板26，在扰流板上部的过滤室内依次覆盖有两层高效透水砖硬性渗透膜过滤层28，在过滤室内的下层硬性渗透膜过滤层为带10-30度倾斜角的硬性渗透膜过滤层；所述的硬性渗透膜过滤层28是通过支撑架27限位的，该支撑架27为有柱或无柱桁架结构；在硬性渗透膜过滤层28上部的过滤室侧壁上还设置有与蓄水窖30相连通的溢流通道孔29。上述的密封清渣门25通过高滤室密封门栓21，门栓卡扣22，密封门折页23固定设置在钢筋混凝土层的墙体上。

工作原理：从料浆引流管20进入过滤室底部的料浆其液位逐渐上升，经两层高效透水砖硬性渗透膜过滤层28过滤，将固体物料阻隔在硬性渗透膜过滤层的下部，而水则通过过滤层并通过溢流通道孔29直接进入蓄水窖30内。如果是生产正常进行的情况下，蓄水窖30内的负压泵正常运行，则蓄水窖30内为负压状态，则过滤分离效果会更好。

对于矿精粉或尾矿渣中小于200目的细微颗粒含量相对较高的情形，为避免过滤不彻底而产生的轻浊现象，可在分离后的液流体进入蓄液窖前，先将液流体导入高滤室，经高滤处理后再导入蓄液窖，以避免蓄液窖因微细固形物被带入过快或过多而影响蓄液窖的正常可靠工作。

高滤器可设计成三腔双板式的，也可以设计成列管式的。板式的高滤室密封门设计成旁置并且带有泄流活门的结构24，同时，高滤室上部设置常闭密封活门，以便于清理或清洗工作的进行；列管式的高滤室密封门设计成顶置结构，吊装部位兼作密封承力支点，与密封门口共同承担外部重压。

高滤室容积不易过大，设计时依企业现场具体情况而定。

密封门及泄流活门等四周均以密封型胶实现密封。

对于大颗粒矿精粉，高滤器宜采用列管式结构；否则，采用板式结构为宜。

系统进行清洗时，可以采用逆向闭式清洗，以便节省清洗时间或作业强度，此法仅适用于轻度淤塞情况，重度淤塞不适用。对于蓄液窖中的积液如果有轻度混浊现象，不影响回收液的再利用。

Claims (7)

1.一种选矿业固液快速分离装置，它包括一带防渗层的支承底层，其特征是：在该支承底层上部均匀分布有与支承底层为一体结构的承重凸梁，在承重凸梁之间的支承底层从下至上依次设置有导液管路层，砺石过滤层，软性渗透膜过滤层，抗压格栅及填充粗沙过滤层，硬性渗透膜过滤层；导液管路与密封的储水罐相连通，储水罐体还连接有一抽取罐内液体回用并使罐内产生负压的泵机。

2.根据权利要求1所述的选矿业固液快速分离装置，其特征是：该支承底层的周边还设置有侧墙体，该侧墙体内层为带防渗层的支承底层，沿支承底层向内依次设置有粗沙过滤层，支撑桁架层，硬性渗透膜墙过滤层。

3.根据权利要求1或2所述的选矿业固液快速分离装置，其特征是：带防渗层的支承底层为带防渗层的钢筋混凝土支承底层或带防渗层的金属框架式支承底层。

4.根据权利要求2所述的选矿业固液快速分离装置，其特征是：在硬性渗透膜墙过滤层的表面分布防碰撞橡胶。

5.根据权利要求2所述的选矿业固液快速分离装置，其特征是：在周边侧墙体上还设置有便于与墙体上部建筑物相连的工艺钢筋结点。

6.根据权利要求2所述的选矿业固液快速分离装置，其特征是：在周边侧墙体的内侧还设置有一保温隔层。

7.根据权利要求1或2所述的选矿业固液快速分离装置，其特征是：导液管路层为相互导通的网状结构或为相互导通的支杆结构。

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