CN110655299A - 泥浆处理工艺与系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种泥浆处理工艺与系统装置，属于固‑液分离技术领域，系统解决各种作业现场废弃泥浆的机动化处理问题。它包含渣浆泵10、碟片筛20、立式针轮转子离心机30、单仓隔膜压滤机40、支架100、以及配套设备，主要单元以泥浆自流方式连接，经过碟片筛筛分、针轮转子离心分离、隔膜压滤，直接输出清洁的粗砂砾、固形泥饼、以及澄清液，大幅度提高了分离效率，实现了紧密撬装结构和系统低能耗。本发明适用于河道清淤、工程勘探、地质钻探、隧道施工、地铁开挖、采矿、选矿、洗煤等领域的泥浆处理。

Description

泥浆处理工艺与系统装置

技术领域

本发明涉及河道清淤、工程勘探、地质钻探、隧道施工、地铁开挖、采矿、选矿、洗煤领 域，具体地，涉及泥浆固液分离工艺与装置。

背景技术

在各种河道清淤、选矿、洗煤过程中，泥浆作为一种产出物，常见选矿厂的尾矿矿浆坝 正是体现了固-液分离技术不能满足现实需求。在工程勘探、地质勘探、采矿、隧道施工、地 铁开挖、非开挖水平钻进中，泥浆通常是一种特定配比的工作介质，普遍存在在作业过程中 溢出泥浆和结束作业后泥浆废弃，依据环保要求，需要在野外或灵活机动地进行处理。经济、 高效、轻便的固液分离成套设备一直是个空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效、经济固液分离方法与设备，系统解决各类废弃泥浆就地 处理的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种泥浆处理工艺，其特征在于，它包括以下过程步骤：

第一过程，用渣浆泵自浆池或浆源头吸取泥浆；

第二过程，用碟片筛分离粒径大于一特征粒径的颗粒物，利用交错同向旋转的薄碟片形 成动态细小间隙对粗颗粒物进行筛分；

自所述碟片筛分出第一条旁支过程路线——筛上物副产物支线，先将所分离出的粗颗粒 物同步在碟片转移过程中喷淋洗涤，将粘连在粗颗粒上的细颗粒清除；再而依靠重力或风吹 将粗颗粒脱水；经过多级碟片接续转移，粗颗粒汇集于所述碟片筛一端，或者跌落堆积，或 者进一步地经输送设备收集汇集，到达卸料点；

第三过程，经过碟片分离机的筛下物，所含颗粒物粒径小于特征粒径，直接进入立式针 轮转子离心机；在所述离心机腔内，通过调节平展辐射状针轮转子的转速，形成浆液离心旋 转，中细颗粒则因旋转产生的离心力足以克服湍流扰动而离心运移并滞留在离心机内环周区 域沉降；只有粒径小而质量小的微细颗粒，旋转后产生的离心力不足以克服湍流扰动的作用 继续向心运动，进一步经过中心锥形离心腔的规则旋流离心作用，微细颗粒才被分离出来， 澄清的液体向上从中心溢流口排出；

第四过程，被离心作用阻碍的腔内环周富集的中细颗粒、以及在向心运移过程中，再次 被离心作用分离的微细颗粒，在重力作用下不断下降，先通过闸阀，再直接滑入卧式单仓隔 膜压滤机；持续沉降一段时间后，在所述隔膜压滤机的压滤仓内颗粒物含量累积到一定数量 后，关闭所述闸阀，另外联通压缩介质，对所述压滤仓内浓缩泥浆进行压滤；

一次压滤结束后，将压缩介质泄压回流，打开所述压滤仓，自动推挤卸下泥饼；然后， 将所述压滤仓闭合、复位密闭，再开启所述闸阀，所述压滤仓重新接纳泥浆，进入下一个循 环；

从所述压滤机卸下的固形泥饼或者自然堆积、或者采用输送设备二次输送到一定卸料点；

所述压滤机压缩形成的排水进入第二条过程支线——洗涤支线，从所述压滤仓排出的水 经微孔板过滤，相对比较清，间歇地汇入一个缓冲水箱，再通过连接一个水泵提升水头，向 安装在所述碟片筛的淋浴装置供水；

进一步优选地，所述压缩介质为空气，用空压机提供；所述压滤仓泄压释放气体经管路 或与阀门接入所述碟片筛吹砂砾脱水，或者所述空压机还有支管路向所述碟片筛供风吹砂砾 脱水，在所述碟片筛靠近进浆一端开孔排气。

根据本发明工艺提出的泥浆处理系统装置，其特征在于：

它包含一个渣浆泵、一个碟片筛、一个立式针轮转子离心机、一个卧式单仓隔膜压滤机， 和/或一个粗砂砾输送机、和/或一个泥饼输送机、一个支架、一套辅助设备、一组管道与管接 头、一个控制柜；

所述渣浆泵通过管道连接所述碟片筛进口；

所述碟片筛上输出筛下物的出口与所述离心机进浆口通过过渡管接头连接；

所述离心机浓缩浆出口与下方所述压滤机纳浆口直接连接；

所述支架主体为由型材组成的框架与平台，将所述碟片筛、所述离心机、所述压滤机支 起为依靠浆液重力自流的串联组合，兼顾支撑其余设备；

所述粗砂粒输送机接所述碟片筛筛上物出口；所述泥饼输送机有料斗脱开一定距离承接 所述压滤机卸料口；

所述控制柜包含至少一个变频器，用于软启动和调节所述离心机的转速；

所述碟片筛上安装有至少一排喷嘴，用来洗涤粘附的细颗粒物或表面油渍，水源外接或 内补；

或者进一步地，所述辅助设备包含至少一个滤液箱、至少一个增压泵，所述滤液箱间歇 性收集所述压滤机压缩排出的清液，所述增压泵接所述滤液箱，将滤液增加压力后经过必要 的管路、管接头输送至所述碟片筛喷淋；

或者进一步地，所述辅助设备包含至少一台空压机，与所述压滤机连接，或者所述空压 机还有支管路与阀门接入所述碟片筛后部或尾部，提供有压风对所述碟片筛抛起的粗砂、砾 进行除水。

附图说明

图1是根据本发明实施方式的泥浆处理工艺的流程图；

图2是根据本发明实施方式的泥浆处理系统装置第一轴向示意图

图3是根据本发明实施方式的泥浆处理系统装置第二轴向示意图

图4是根据本发明实施方式的泥浆处理系统装置第三轴向示意图。

附图标记说明

渣浆泵10；

碟片筛20；

离心机30；

压滤机40，弯头401，刀型闸阀402，压滤仓403；

螺旋输送机A 50；

螺旋输送机B 60；

控制柜70；

滤液箱80；

输浆管85；

增压泵90；

空压机95；

输水管96

支架100。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出。下面通过参考附 图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一：

下面参考附图描述本发明泥浆处理方法，如图1。

过程1：用渣浆泵自泥浆源头吸取泥浆，上送一定高度。

过程2：用碟片筛筛分粗颗粒，选取特征粒径为1.5mm，将泥浆分为筛上物和筛下物，在 筛面前部喷淋洗涤，在筛面后部风吹筛上物，粗颗粒经碟片转移至一端汇集，再由输送机A 转移。

过程3：用立式针轮转子离心机对筛下物进行澄清，分为澄清液和含颗粒浓缩浆；浓缩 浆中颗粒物经过弯头过渡，穿过闸阀，滑入卧式单仓隔膜压滤机；当颗粒物沉降累积至一定 浓度后，关闭闸阀，用空压机向压滤机供应压缩空气，使得泥浆固结；固结一段时间后，将 压滤机压滤仓保有压力向碟片筛内释放，打开压滤仓，卸落泥饼，压滤仓复位，再度开启刀 型闸阀，自离心机纳入泥浆。卸落的泥饼由输送机B输送到一定高度的卸料点。

过程4：压滤排水进入滤液箱，经增压泵提升到细碟片筛喷淋。

下面说明本发明泥浆处理工艺进行固-液分离的技术原理：

碟片筛的碟片厚度仅有3～5mm，将其交错排列后间隙很容易达到1.5mm左右。故能够分 离大于1.5mm左右的粗颗粒。不同轴串的碟片之间能够接力传递粗颗粒，行程易于延长，便 于在粗颗粒充分摊薄乃至分散的状态下组织洗涤和风干粗颗粒。

将粗颗粒优先分离出来，可以增强浆液流动性，有效避免下游精细过程设备发生堵塞。

针轮转子离心机的分离原理是：越是粗的颗粒，越容易在小线速度离心场中克服进料惯 性和湍流影响，开始向边壁运移。针轮转子启动旋转依靠的是放射状分布的针苗，旋转速度 可以很稳定，然而微细颗粒仍易于被针苗扰动向心穿越离心场。离心机中心部位有锥形腔， 是规则轴对称边界，可以分离微细颗粒，从而自中心向上溢出澄清液。

单仓隔膜压滤机的原理是：采用隔膜压滤，泥饼含水量可以轻易降低至40％以下，即泥 饼呈固形状。之所以采用单仓，就是因为在野外工地通常能固相总量很小。压缩泥饼过程中 排出的水分为清液，将其回用来清洗粗砂是可行的。

实施例二：

下面参考附图描述根据本发明实施方式的泥浆处理系统装置，如图2、图3、图4。

泥浆处理系统装置为一套撬装式装置，包括一个渣浆泵10、一个碟片筛20、一个立式针 轮转子离心机30、一个单仓隔膜压滤机40、一个收集粗砂的螺旋输送机A 50、一个收集泥 饼的螺旋输送机B 60、一个控制柜70、一个用于收集压滤排出清液的滤液箱80、一个增压 泵90、一个螺杆式空压机95、一套支架100

自渣浆泵10输出泥浆经输浆管85到达一定高度以后，依次按照泥浆自流方式衔接碟片 筛20、离心机30、和压滤机40。压滤机40上有一个法兰弯头401、一个刀型闸阀402，承接离心机30的浓缩浆。

碟片筛20输出的粗砂汇集至螺旋输送机A 50，压滤机40卸下泥饼落至螺旋输送机B 60； 通过倾斜螺旋输送机B 60，将泥饼提升到一定高度足以用一个小车转运。粗砂砾输出口高 度足够接入转运小车。

自压滤机40的压滤仓403排出的水汇集于滤液箱80，经增压泵90、输水管输送至碟片 筛20喷淋。内源水量不足时可用外源水。

选用一台螺杆式空压机95给压滤机40的压滤仓403提供压缩介质，以及给碟片筛20供 应吹干粗砂的风。

需要指出的是，

1)碟片筛筛分特征粒径取值优选范围为0.5～8mm。特征粒径选取值越大，净砂输出减少， 筛下物的流动性越不良，容易发生堵塞；特征粒径选取值越小，不利于有一定粘度的泥浆在重力作用下透过筛面。总体来讲，特征粒径1.5mm左右有一个最优取值区 间。

2)输送设备除了采用螺旋输送机以外，还可以采用链板输送机、刮板输送机等其它本 专业领域技术人员公知的型式。

3)压缩介质除了采用空气以外，还可以采用水、油等其它本专业领域技术人员公知的 介质，配备相应的辅助设备。

4)所述“上”、“下”、“平”是以重力流为基础方向特定描述，允许有一定偏斜；附 图图面显示“左”、“右”可以为其它本专业领域技术人员公知的比如镜像方式而变 化，不作为唯一性限定。

有益效果

相比本领域技术现状，本发明泥浆处理方法与装置有如下有益效果：

1)本发明采用碟片筛粗分离、离心机细分离两级无缝衔接分离，浓缩浆采用单仓隔膜 压滤机压缩。在任何工况下，只外排泥饼，输出澄清液。

2)本发明单元设备衔接连贯，系统分离效率高，能耗水平低，系统能效高，填补了户 外泥浆处理成套设备的空白。

3)本发明系统装置结构紧凑、轻便，便于清洁和作业转场。

Claims (7)

1.一种泥浆处理工艺，其特征在于它包括以下过程步骤：

第一过程，用渣浆泵自浆池或浆源头吸取泥浆；

第二过程，用碟片筛分离粒径大于一特征粒径的颗粒物，利用交错同向旋转的薄碟片形成动态细小间隙对粗颗粒物进行筛分；

自所述碟片筛分出第一条旁支过程路线——筛上物副产物支线，先将所分离出的粗颗粒物同步在碟片转移过程中喷淋洗涤，将粘连在粗颗粒上的细颗粒清除；再而依靠重力或风吹将粗颗粒脱水；经过多级碟片接续转移，粗颗粒汇集于所述碟片筛一端，或者跌落堆积，或者进一步地经输送设备收集汇集，到达卸料点；

第三过程，经过碟片分离机的筛下物，所含颗粒物粒径小于特征粒径，直接进入立式针轮转子离心机；在所述离心机的腔内，通过调节平展辐射状针轮转子的转速，形成浆液离心旋转，中细颗粒则因旋转产生的离心力足以克服湍流扰动而离心运移并滞留在离心机内环周区域沉降；只有粒径小而质量小的微细颗粒，旋转后产生的离心力不足以克服湍流扰动的作用继续向心运动，进一步经过中心锥形离心腔的规则旋流离心作用，微细颗粒才被分离出来，澄清的液体向上从中心溢流口排出；

第四过程，被离心作用阻碍的腔内环周富集的中细颗粒、以及在向心运移过程中，再次被离心作用分离的微细颗粒，在重力作用下不断下降，先通过闸阀，再直接滑入卧式单仓隔膜压滤机；持续沉降一段时间后，在所述隔膜压滤机的压滤仓内颗粒物含量累积到一定数量后，关闭所述闸阀，另外联通压缩介质，对所述压滤仓内浓缩泥浆进行压滤；

一次压滤结束后，将压缩介质泄压回流，打开所述压滤仓，自动推挤卸下泥饼；然后，将所述压滤仓闭合、复位密闭，再开启所述闸阀，所述压滤仓重新接纳泥浆，进入下一个循环；

从所述压滤机卸下的固形泥饼或者自然堆积、或者采用输送设备二次输送到一定卸料点。

2.根据权利要求1所述的泥浆处理工艺，其特征在于，所述压滤机压缩形成的排水进入第二条过程支线——洗涤支线，从所述压滤仓排出的水间歇地汇入一个缓冲水箱，再通过连接一个水泵提升水头，向安装在所述碟片筛上的淋浴装置供水。

3.根据权利要求1所述的泥浆处理工艺，其特征在于，所述压缩介质为空气，用空压机提供，所述压滤仓泄压释放气体经管路或与阀门接入所述碟片筛吹砂砾脱水，或者所述空压机还有支路向所述碟片筛供风吹砂砾脱水，在所述碟片筛靠近进浆一端开孔排气。

4.一种泥浆处理系统装置，其特征在于：

它包含一个渣浆泵、一个碟片筛、一个立式针轮转子离心机、一个卧式单仓隔膜压滤机，和/或一个粗砂砾输送机、和/或一个泥饼输送机、一个支架、一套辅助设备、一组管道与管接头、一个控制柜；

所述渣浆泵通过管道连接所述碟片筛进口；

所述碟片筛上输出筛下物的出口与所述离心机进浆口通过过渡管接头连接；

所述离心机浓缩浆出口与下方所述压滤机纳浆口直接连接；

所述支架主体为由型材组成的框架与平台，将所述碟片筛、所述离心机、所述压滤机支起为依靠浆液重力自流的串联组合，兼顾支撑其余设备；

所述粗砂粒输送机接所述碟片筛筛上物出口；所述泥饼输送机有料斗脱开一定距离承接所述压滤机卸料口；

所述控制柜包含至少一个变频器，用于软启动和调节所述离心机的转速。

5.根据权利要求4所述的泥浆处理系统装置，其特征在于：所述碟片筛上安装有至少一排喷嘴，用来洗涤粘附的细颗粒物或表面油渍，水源外接或内补。

6.根据权利要求4所述的泥浆处理系统装置，其特征在于：所述辅助设备包含至少一个滤液箱、至少一个增压泵，所述滤液箱间歇性收集所述压滤机压缩排出的清液，所述增压泵接所述滤液箱，将滤液增加压力后经过管路、管接头输送至所述碟片筛喷淋。

7.根据权利要求4所述的泥浆处理系统装置，其特征在于：所述辅助设备包含至少一台空压机，与所述压滤机连接，或者所述空压机还有支管路与阀门接入所述碟片筛后部或尾部，提供有压风对所述碟片筛抛起的粗砂、砾进行除水。

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