CN101559297A - 浓密机高浓度底流强制排放方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种浓密机高浓度底流强制排放方法和装置，把矿浆等浆体物料在浓密机或浓密箱内浓缩后进入到锥斗内，在锥斗的下部和底部形成高浓度物料区，水和液体被挤往上部从浓密机或浓密箱的顶部排出。高浓密物料从锥斗下部进入到垂直排矿通道3，并挤满充填于圆形管道4中。当圆形管道的排矿闸板阀19关闭时，物料不能从圆形管道内排出，此时圆形管道4、垂直排矿通道3以及锥斗1内的料浆浓度不断升高。当圆形管道内的物料浓度达到需要值时，打开排矿闸板阀19，启动传动电机17，通过减速箱16缓慢驱动传动轴21旋转，传动轴每旋转一圈，其上的螺旋叶片22往前输送一个螺距的高浓密物料，通过全开的闸阀通道从排料溜槽或排料漏斗20排出。本发明用于排放浓度≥70％的浓密机高浓度底流。
Description
技术领域
本发明属于矿业工程矿物加工技术领域，涉及矿浆的固液分离，特别是涉及浓密机高浓度底流强制排放方法及装置。
背景技术
浓密机是实现矿浆及其他浆体物料固液分离的主要设备之一，在选矿、冶金、化工、轻工、煤炭、建材等行业均广泛使用。选矿用浓密机主要有周边转动及中心传动圆池型耙架浓密机、斜板浓密机、斜管浓密机、高效浓密机、深锥浓密机等类型。耙架式浓密机由于受传动机构及池体深度等限制，其底流排放浓度仅能控制在50％以内，浓度超过50％则极易引起埋耙和浓密池溢流跑浑等情况发生，导致浓密机不能正常工作。开发的浓密机耙架液压自动提升仅能解决耙架不被埋死的风险，当池内沉降区物料浓度太高时，耙架阻力加大，自动提升至浓密机液面，需停产清理高浓度区，浓密机不能正常工作。斜板浓密机、斜管浓密机、高效浓密机和深锥浓密机，主要采用锥斗排放底流方式，当锥斗达到足够的高度时，只要控制好底流的排放量，锥斗内物料的固体重量浓度可以达到70％以上甚至更高。现用斜板浓密机和斜管浓密机底流的排放主要采用阀门控制，当底流浓度达到60％以上时，底流在排放管道和控制阀门内的流动性变差，极容易造成底流管道和阀门的堵塞，影响设备正常使用。如果调大阀门的开启度，则底流浓度很快变低，达不到高浓度排放底流的目的。为了使浓密机底流顺畅排放，斜板浓密机和斜管浓密机的底流排放浓度一般控制在50％以内，必要时采用自动控制来稳定底流浓度，防止管道和阀门堵塞。高效浓密机和深锥浓密机是目前唯一能排放高浓度底流的两种设备，主要采用在底流管道上配置变频砂泵的方式来抽吸和输送高浓度底流，底流浓度可达到70％以上。在该类设备中，当给矿流量和浓度发生变化时，则底流浓度和流量很难维持稳定和平衡，即使通过自动控制调整砂泵变速，由于采集信号的滞后，不能达到及时调整的目的，很难保证高浓度底流的顺畅排放，且该排放高浓度底流的原理落后，装置结构复杂、操作难度大、生产和维护成本高，未能在生产中普遍使用。
吕宪俊；崔学奇；邱俊；胡术刚设计了一种无耙高浓度浓密机(专利号：200620121943.0)，该专利采用双锥压缩区结构，利用小角度的卸料锥实现高浓度底流的顺利排放，一段浓密底流浓度高达60％以上。昆明理工大学周兴龙、龙泽毅、刘杨设计了浓密机底流无障碍排放装置(专利号：200820080926.6)，在浓密机底流控制阀下端，配置排放口直径小于公称直径，断面呈圆形变化的圆锥型节流管，控制阀全开全闭，作截止阀使用，通过更换不同排放口直径的节流管来调节底流的流量和浓度，有效避免调节控制阀引起的管道堵塞和控制阀磨损问题。在上述两个专利中，均采用重力自然排放浓密机底流，未涉及到浓密机高浓度底流的强制排放问题。
浓密机高浓度排放底流，可以减少底流输送量，提高后续过滤设备的工作效率，降低生产成本，开发一种原理先进、工作可靠、操作维护简单、生产成本低的新的排放方法和装置，意义重大、应用前景广阔。
发明内容
1、发明目的。本发明的目的是提供一种简单、可靠的浓密机高浓度底流排放的新方法和新装置，满足用户对浓密机高浓度排放底流的要求，减少底流的输送量，提高后续过滤设备的工作效率，降低选矿厂等行业固液分离的成本。发明的新方法和新装置，对尾矿固液分离的浓密机底流浓度≥70％，精矿固液分离的浓密机底流浓度≥75％。对于比重较大、粒度较粗的物料，浓密机底流浓度≥80％，从而取消后续的过滤或压滤作业，达到底流高浓度物料直接干堆的目的。新方法和装置既可用于选矿厂精矿、尾矿和中间物料的浓密段的固液分离，也可用于湿法冶金、轻工、化工、建材、煤炭等领域的浆体物料固液分离和高浓度排放，具备广阔的应用前景。
2、发明的技术方案。本发明通过以下的技术方案来实现：
(1)高浓度底流强制排放方法。利用高度较大的锥斗使固体物料在锥斗内压缩到需要的高浓度，利用螺旋送料方式使高浓度物料从浓密机锥斗底部强制横向输送，利用内压力和重力使高浓度物料从下部开放的排放孔内强制排出。排放量由螺旋的直径和旋转速度来控制。螺旋及排料区域处于挤满给料方式，螺旋每旋转一周，则从螺旋内挤出一个螺距或一个导程的物料，由此计算出从螺旋排出的高浓度物料量。为了适应浓密机给料流量和浓度变化带来的底流固体量变化，采用变频方式调整螺旋的旋转速度，从而达到稳定排放高浓度底流的目的。对于大型斜板浓密机或斜管浓密机有多个锥斗的，可以在每个锥斗上安装一套高浓度强制排放装置，使每个锥斗都能排放出高浓度底流，满足设备大型化使用的要求。
(2)高浓度底流排放装置。现结合附图加以说明：图1为本发明装置的正视图，图2为圆形管道端盖和传动轴密封的放大示意图，图3为传动轴和螺旋叶片及反向叶片的示意图。在图1中，1为浓密机的锥斗，锥斗上部可以连接斜板浓密箱、斜管浓密箱或高效浓密箱，为使高浓度物料能在锥斗内顺利下落，控制锥斗的内夹角α≤60°，必要时在锥斗内铺设表面光滑、耐磨损的塑料板；2为锥斗的支架，钢结构件或水泥浇铸制作；3为垂直排矿通道，高度为300～1000mm，其顶部和锥斗1的底部尺寸相同，通过其法兰用螺栓、螺母与锥斗连接，中间用油浸石棉绳或橡胶垫密封，也可直接焊接到锥斗1的底部上；4为安装螺旋排放装置的圆型管道，其直径与螺旋叶片的大小有关，一般为100～500mm，3和4通过焊接连接为一整体；5为螺旋输送装置，安装在圆形管道4的轴线方向，其中的轴穿通圆形管道4的两端。在图2中，圆形管道4的两个端头分别连接密封压盖6，用螺钉7与圆形管道4端头的法兰连接，其间用橡胶垫8密封；密封压盖6设有圆形填料箱，其内设置油浸密封填料9，用压箱盖10、通过螺钉11压紧密封压盖9上的填料压箱，达到密封传动轴的作用。在图1中，压箱盖10的外端安装传动轴承12，轴承座13通过螺钉、螺母紧固在传动支撑架14上，支撑架14焊接在锥斗支架2的合适位置，也可单独支撑在地面的基础上。在传动轴的一端安装联轴器15，其外连接摆线针轮减速器16和传动电机17。电机的输入端连接外结的变频器18。在圆形管道4最底部靠近端头的位置开圆形或方形排料口，下部安装闸板阀门19，闸板阀下部安装排料溜槽或排料漏斗20。在图3中，传动轴21可以是厚壁管空心轴或45钢等材料的实心轴，传动轴的长度L一般为600～1600mm或更大，在传动轴的中部安装或焊接输送物料的螺旋叶片22，螺旋叶片总长度L1一般为300～1000mm或更大，螺旋叶片22的内直径与传动轴的外径d相同，尺寸一般为50～200mm或更大，螺旋的螺距L2与输送物料的量有关，一般为40～150mm或更大，螺旋叶片22的外径也与螺旋输送量有关，一般为100～400mm或更大。为了避免输送物料在排矿闸板阀19处形成堵塞，在传动轴靠近圆形管道端头的位置焊接1～2圈的反向螺旋叶片23，增加高浓度物料在排料口的挤压力，使其从排矿口和排矿阀门处强制挤压排出。为了提高螺旋叶片的耐磨性，螺旋叶片可以用高铬合金钢加工制作，也可用普通钢上涂刷耐磨材料碳化硅、聚氨脂等高分子材料制作，也可用聚氨脂等高分子材料模具成形或加工成形制作。
(3)工作原理。矿浆等浆体物料在浓密机或浓密箱内浓缩后，固体物料进入到图1所示的锥斗内，由于重力挤压作用，在锥斗的下部和底部形成高浓度物料区，水和液体被挤往上部从浓密机或浓密箱的顶部排出。高浓密物料从锥斗下部进入到垂直排矿通道3，并挤满充填于圆形管道4中。当圆形管道的排矿闸板阀19关闭时，物料不能从圆形管道内排出，此时圆形管道4、垂直排矿通道3以及锥斗1内的料浆浓度不断升高。当圆形管道内的物料浓度达到需要值时，打开排矿闸板阀19，启动传动电机17，通过减速箱16缓慢驱动传动轴旋转，传动轴每旋转一圈，其上的螺旋叶片22往前输送一个螺距的高浓密物料，在重力和挤压力作用下，通过全开的闸阀通道从排料溜槽或排料漏斗20排出。当排矿装置的尺寸固定后，排放量的大小主要由传动轴21的转速控制，可通过变频器18控制电机转速来达到控制传动轴转速的目的，当排料量与进料量达到平衡时，可以固定传动轴转速，若给料量和浓度发生变化，可进行传动轴转速相应的调整。
3、发明的积极效果。本发明提供的浓密机高浓度底流强制排放方法及装置，用最简单实用的方法和相应的装置来达到排放高浓度底流的目的，可以满足选矿厂精矿、尾矿、中间物料浓缩，以及湿法冶金、化工、轻工、建材、煤炭等领域和行业对排放浓密机高浓度底流的要求。实现浓密机高浓度底流排放后，可以大幅减少浓密机底流的输送量，节省输送设备投资和运行成本，可最大限度实现精矿、尾矿等浆体物料的厂前回水，达到节能减排的目的。对于粒度较粗的物料，可排放直接干堆的高浓度物料，取消选矿厂两段脱水的过滤作业，节省选矿厂过滤作业的设备投资、土建投资，降低过滤作业的高能耗和高的运行成本，使选矿厂的浓密脱水变得简单易行。本发明提供的浓密机高浓度底流强制排放方法及装置具有以下显著特点：一是原理先进。用螺旋输送方式实现浓密机高浓度底流的强制排放，原理先进可靠；二是装置结构简单。设计的强制排放装置零部件少、加工简单、安装方便、运行平稳可靠；三是排放量容易控制。通过变频器或减速箱就能方便地控制螺旋输送速度，达到控制排放量的目的；四是不会堵塞。由于采用螺旋强制输送物料，排矿口为全开放状态，不会造成排矿口和排矿管道的堵塞。
图面说明
图1为本发明装置的正视图，图2为圆形管道端盖和传动轴密封的放大示意图，图3为传动轴和螺旋叶片及反向叶片的示意图。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
实施例1：某铁矿选矿厂尾矿矿浆浓度为25％，粒度为-200目70％，要求浓密机厂前回水，浓密机底流浓度≥65％。采用锥斗式斜板浓密机进行尾矿的浓缩，浓密机锥斗安装本发明的高浓度底流强制排放装置。浓密机锥斗高度为5600mm，垂直排放通道的高度为600mm，圆形管道的内径为300mm，长度为600mm。在圆形管道内安装螺旋输送装置，螺旋传动轴外径为180mm，螺旋叶片的外径为280mm，螺距为80mm，螺旋头为2个，螺旋叶片的总长度为550mm，反向螺旋叶片为1圈，外直径为280mm。螺旋叶片用合金材料制作，以提高其耐磨性。传动电机功率为5.5kw，经过减速机减速后，螺旋传动轴的额定转速为60转/分，用变频器进行电机调速。实际使用中，螺旋轴的转速控制在45～50转/分，从圆形管道排料口排出的浓缩物料的浓度≥72％，达到了高浓度排放底流的目的，满足了生产尽可能厂前回水的要求。
实施例2：某钨矿选矿厂精矿矿浆浓度为20％，粒度为-200目75％，原钨精矿脱水为浓缩、过滤、干燥三段脱水作业。要求浓密机底流浓度达到≥75％，取消中间的过滤环节，浓密机底流直接进入干燥作业。采用锥斗型斜板浓密机进行钨精矿的浓缩，浓密机锥斗安装本发明的高浓度底流强制排放装置。浓密机锥斗高度为4800mm，垂直排放通道的高度为500mm，圆形管道的内径为250mm，长度为500mm。在圆形管道内安装螺旋输送装置，螺旋传动轴外径为140mm，螺旋叶片的外径为230mm，螺距为60mm，螺旋头为2个，螺旋叶片的总长度为400mm，反向螺旋叶片为1.5圈，外直径为230mm。螺旋叶片用聚氨脂类高分子材料制作，以提高其耐磨性。传动电机功率为3.0kw，经过减速机减速后，螺旋传动轴的额定转速为40转/分，用变频器进行电机调速。实际使用中，螺旋轴的转速控制在25～30转/分，从圆形管道排料口排出的浓缩物料的浓度≥80％，达到了高浓度排放底流的目的。排放的底流直接进入生产中的干燥工艺，取消了原流程中的过滤作业，精矿脱水由原来的三段变为二段，大幅降低了生产成本，取得了满意的效果。
Claims (7)
1、一种浓密机高浓度底流强制排放方法，其特征在于以下步骤：
(1)将浆体物料在浓密机或浓密箱内浓缩后，把固体物料放进入到锥斗1内，在锥斗的下部和底部形成高浓度物料区，水和液体被挤往上部从浓密机或浓密箱的顶部排出；高浓密物料从锥斗下部进入到垂直排矿通道3，并挤满充填于圆形管道4中；
(2)关闭圆形管道的排矿闸板阀19时，物料不能从圆形管道内排出，此时圆形管道4、垂直排矿通道3以及锥斗1内的料浆浓度不断升高；
(3)当圆形管道内的物料浓度达到需要值时，打开排矿闸板阀19，启动传动电机，通过减速箱缓慢驱动传动轴旋转，传动轴每旋转一圈，其上的螺旋叶片往前输送一个螺距的高浓密物料，在重力和挤压力作用下，通过全开的闸阀通道从排料溜槽或排料漏斗20排出。
2、根据权利要求1所述的浓密机高浓度底流强制排放方法，其特征在于：所述的浓密物料排放量的大小由传动轴的转速控制，可通过变频器控制电机转速来达到控制传动轴转速的目的，当排料量与进料量达到平衡时，可以固定传动轴转速，若给料量和浓度发生变化，可进行传动轴转速相应的调整。
3、一种浓密机高浓度底流强制排放装置，其特征在于该装置包括以下部件和连接方式：浓密机的锥斗1，锥斗的支架2，垂直排矿通道3，安装螺旋排放装置的圆型管道4，3和4通过焊接连接为一整体；螺旋输送装置5，安装在圆形管道4的轴线方向，其中的轴穿通圆形管道4的两端，圆形管道4的两个端头分别连接密封压盖6，用螺钉7与圆形管道4端头的法兰连接，其间用橡胶垫8密封；密封压盖6设有圆形填料箱，其内设置油浸密封填料9，用压箱盖10、通过螺钉11压紧密封压盖9上的填料压箱，压箱盖10的外端安装传动轴承12，轴承座13通过螺钉、螺母紧固在传动支撑架14上，支撑架14焊接在锥斗支架2的合适位置，或单独支撑在地面的基础上，在传动轴的一端安装联轴器15，其外连接摆线针轮减速器16和传动电机17，电机的输入端连接外结的变频器18，在圆形管道4最底部靠近端头的位置开圆形或方形排料口，下部安装闸板阀门19，闸板阀下部安装排料溜槽或排料漏斗20，传动轴21穿通圆形管道4的两端，在传动轴的中部安装或焊接输送物料的螺旋叶片22，在圆形管道排料口端头的位置处焊接有1～2圈的反向螺旋叶片23。
4、根据权利要求3所述的浓密机高浓度底流强制排放装置，其特征在于：所述的锥斗可以是一个或多个，锥斗1上部可以连接斜板浓密箱、斜管浓密箱或高效浓密箱，为使高浓度物料能在锥斗内顺利下落，控制锥斗的内夹角α≤60°，必要时在锥斗内铺设表面光滑、耐磨损的塑料板；所述的锥斗的支架2是用钢结构件或水泥浇铸制作的；所述的垂直排矿通道3的高度为300～1000mm，其顶部和锥斗1的底部尺寸相同，通过其法兰用螺栓、螺母与锥斗连接，中间用油浸石棉绳或橡胶垫密封，也可直接焊接到锥斗1的底部上。
5、根据权利要求3所述的浓密机高浓度底流强制排放装置，其特征在于：所述的安装螺旋排放装置的圆型管道4的直径与螺旋叶片的大小有关，一般为100～500mm，传动轴21可以是厚壁管空心轴或45钢等材料的实心轴，传动轴的长度L一般为600～1600mm或更大；所述的螺旋叶片22的总长度L1一般为300～1000mm或更大。
6、根据权利要求3所述的浓密机高浓度底流强制排放装置，其特征在于：所述的螺旋叶片22的内直径与传动轴的外径d相同，尺寸一般为50～200mm或更大，螺旋的螺距L2与输送物料的量有关，一般为40～150mm或更大，螺旋叶片22的外径也与螺旋输送量有关，一般为100～400mm或更大。
7、根据权利要求3所述的浓密机高浓度底流强制排放装置，其特征在于：螺旋叶片22、反向螺旋叶片23可用高铬合金钢加工制作，或在普通钢上涂刷耐磨材料碳化硅、聚氨脂等高分子材料制作，也可用聚氨脂等高分子材料模具成形或加工成形制作。
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