CN110763001A - 新型物料脱水设备和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种新型物料脱水设备，包括：给料系统，包括给料管道缓冲池和反吹管道，其中，给料管道的一端能够与缓冲池的底部连接，反吹管道的一端能够连接至缓冲池的顶部；固液分离系统，包括压滤装置和分离管道，其中，压滤装置上连接有给料管道的另一端和反吹管道的另一端以与缓冲池连接，压滤装置上还连接有分离管道的一端；供风系统，包括能够产生高压风和干燥风的供风装置和供风管道；汽水分离系统，包括汽水分离器，其中，汽水分离器通过分离管道的另一端与压滤装置连接；干物转运系统，包括溜板以与压滤装置连接并对压滤装置处理后的物料进行转运。能够通过一整套设备对物料进行脱水处理，可将矿物加工尾矿的外大水分控制在15％以下。

Description

新型物料脱水设备和方法

技术领域

本发明属于物料脱水技术领域，尤其涉及一种新型物料脱水设备和方法。

背景技术

相关技术中，矿物加工尾矿或细粒物料(粒度d≤0.5mm)的主要脱水设备有压滤机和真空过滤机，压滤机的工作原理就是通过机械压力将物料中的水分挤出去，实现固-液分离，达到脱水的目的；真空过滤机的工作原理就是通过负压，实现固-液分离，达到脱水的目的。

压滤机的结构主要由机架、压紧机构、过滤机构三部分组成。具体请参考图1，其中：

1、机架是压滤机的基础部件，主要用于支撑过滤机构，两端是止推板和压紧板，两侧是大梁，大梁用以支撑滤板。

2、压紧机构分为手动压紧和自动压紧两种，手动压紧目前已基本淘汰。自动压紧分为机械压紧和液压压紧两种。机械压紧机构由电动机、减速器、齿轮、丝杆和固定螺母组成。压紧时，电动机正转，带动减速器、齿轮，使丝杆在固定丝母中转动，推动压紧板将滤板压紧。当压紧力越来越大时，电机负载电流增大，当大到保护器设定的电流值时，电机切断电源，停止转动，由于丝杆和固定丝母有可靠的自锁螺旋角，能可靠地保证工作过程中的压紧状态，退回时，电机反转，当压紧板上的压块，触压到行程开关时退回停止。液压压紧由电机、液压站、油缸、活塞、活塞杆、油泵、溢流阀(调节压力)换向阀、压力表、油路、油箱等组成。液压压紧时，由液压站提供压力，将滤板压紧，液压站自动保压，完成压滤作业后，换向阀换向，液压站泄压，滤板松开，进入卸料阶段。

3、过滤机构由滤板、滤布部件组成，滤板两侧为滤布，滤板压紧时，滤板间形成滤室。物料从止推板上的进料孔进入各滤室，固体颗粒被截留在滤室里，滤液则透过滤布从出液孔排出。当不再排出滤液时，则停止压滤，拉开滤板排出滤饼或再由隔膜进行一次挤压，进行二次脱水，然后拉开滤板排出滤饼。

过滤机分为真空过滤机和加压过滤机，具体可参考图2(真空压滤机)和图3(加压过滤机)，真空过滤机在真空负压的作用下，悬浮液中的液体透过过滤介质(滤布)被抽走，而固体颗粒则被介质所截留，从而实现液体和固体的分离。加压过滤机是将真空过滤机置于一个密封的加压仓中，加压仓内充有一定压力的压缩空气，采用正压的方式将液体从滤布一侧压出，固体截留下来，实现固-液分离。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术的压滤机、过滤机至少存在以下问题：

1、由于压滤机只是通过压力来挤压细粒物料中的水分，正压一般小于0.75MPa，滤饼外在水分一般在27％甚至更高。

2、过滤机是通过负压来抽掉细粒物料中的水分，负压一般在

滤饼外在水分一般在24％左右。另加压过滤机虽然为连续作业，相比压滤机的工作效率有一定的提高，但由于其功耗较高，每平方米过滤面积的功耗约为4-6Kw，每平方米过滤面积风量消耗0.7-1.2m3/min。

目前这两类产品在矿物加工尾矿或细粒物料(粒度d≤0.5mm)脱水的应用中，特别是在煤炭行业的应用，由于水分偏高，导致处理后的尾矿难以满足要求，部分企业采用火力干燥的办法进行再脱水，不仅增加了成本，同时增加了能耗，对环保造成一定的影响。目前急需要一种功耗低、节能、环保、操作简单、可现实自动化的设备来处理矿物加工尾矿或细粒物料。

发明内容

本发明实施例提供一种新型物料脱水设备和方法，用于至少解决上述技术问题之一。

第一方面，本申请实施例提供了一种新型物料脱水设备，包括：给料系统，包括给料管道缓冲池和反吹管道，其中，给料管道的一端能够与缓冲池的底部连接，反吹管道的一端能够连接至缓冲池的顶部；固液分离系统，包括压滤装置和分离管道，其中，压滤装置上连接有给料管道的另一端和反吹管道的另一端以与缓冲池连接，压滤装置上还连接有分离管道的一端；供风系统，包括能够产生高压风和干燥风的供风装置和供风管道；汽水分离系统，包括汽水分离器，其中，汽水分离器通过分离管道的另一端与压滤装置连接；以及干物转运系统，包括溜板以与压滤装置连接并对压滤装置处理后的物料进行转运。

由此，本申请实施的脱水工艺及设备能够对物料进行脱水处理，进一步地，通过在入料阶段、反吹阶段和风干阶段对物料进行多次脱水，不仅可以脱去物料颗粒间的间隙水、游离水，同时也可以脱去物料表面化学作用所吸附的水，使得最后输出干物料含水量较低。

在一些实施方式中，给料系统，包括物料缓冲池(桶)、给料泵、反吹物料返回管道以及控制阀组和传感器。其中，给料泵连接于物料缓冲池(桶)，反吹物料返回管道位于物料缓冲池(桶)的顶部，各控制阀加装于管道上，传感器加装于缓冲池(桶)上或管道上；固-液分离系统，主要将矿物加工尾矿或细粒级物料分离，包括固-液分离装置(压滤装置)、能够与给料系统、供风系统、汽水分离系统和干物料转排系统连接的管道、留槽及控制阀和传感器；供风系统，包括能够产生高压风和干燥风的供风装置、连接管道、控制阀和传感器；汽水分离系统，包括能够与固-液分离系统的排水、排风管道连接的可以将气和水分离的装置、控制阀和传感器；干物转运系统，包括能够与固-液分离装置连接并对处理后的物料进行破碎、转运的装置和传感器。能够通过一整套设备对物料进行脱水处理，可将矿物加工尾矿的外大水分控制在15％以下；用于给料系统的控制阀和传感器，在给料阶段进行逻辑配合，由入料泵完成入料；用于连接固-液分离装置和给料系统的反吹管道、控制阀和传感器根据入料压力，完成物料返回缓冲池(桶)，或用于固-液分离过程中多于的、影响分离效果的物料返回缓冲池(桶)；用于连接固-液分离装置和汽水分离器的风管、控制阀、传感器根据逻辑压差，控制排风量、排风压力，排水量、排水压力。

由此，本申请实施的脱水工艺及设备能够对物料进行脱水处理，进一步地，通过在入料阶段、反吹阶段和风干阶段对物料进行多次脱水，不仅可以脱去物料颗粒间的间隙水、游离水，同时也可以脱去物料表面化学作用所吸附的水，使得最后输出干物料含水量较低。

在一些实施方式中，本项目的固-液分离设备包括间隔布置的多个滤板，滤板包括进风滤板和排水(汽)滤板且不包括隔膜滤板，滤板外包裹有滤布，相邻滤板之间形成有滤室。

由此，本申请实施例的压滤装置具有多个不同功能的滤板，且不包括申请人在实际生产过程中发现的占用时间且效果不佳的隔膜滤板，从而可以使得脱水效率更高。

在一些实施方式中，滤板包括边框和中心部分，边框的三个边上或三个角上分别设置有至少一个进风口，在中间或边上或一个角上设置进料口，在下部的或在下部的一个角上设置排水排汽口，排水排汽口贯穿于所有滤板，并从两头排出。

由此，本申请实施例在三个边上或三个角上设置进风通道，在下部一个边上或下部一个角上设置排水、排汽通道，可以使得风和水由专门的排水排汽通道排出。干燥风更加充分地布在滤室的每一个角落，进一步地，通过控制进风管道的上控制阀，可以防止进风口和排水排汽通道相对设置容易短路的问题，也可以避免滤液水从下方进入干物转运系统。

在一些实施方式中，中心部分上设置有入料口和入料口支撑座且中心部分的其他区域布置有滤布支撑网格；或边框的任一个角上设置有入料口，中心部分上布置有滤布支撑网格；或边框的任一边缘上设置有入料口，中心部分上布置有滤布支撑网格。

由此，入料口的位置设置灵活，可以设置在中心，也可以设置在滤板上的任一个位置。在滤室较少的情况下，可以为一端入料，在滤室较多的情况下也可以支持两端入料，以减少入料所占用的时间。

在一些实施方式中，滤板为进风滤板，还包括由进风通道分别向滤板的长度方向和/或宽度方向延伸出来的并贴近中心部分的边缘的布风通道，布风通道上设置有多个排风孔。

由此，进风滤板的排风孔几乎是平行于滤板表面设置的，不是垂直于滤布设置的，不易对滤布造成损坏。

在一些实施方式中，滤板为排水滤板，还包括由排水排气通道分别向滤板的长度方向、宽度方向并贴近部分边缘的排水排汽口，排水排汽口垂直或平行于滤板表面。

由此，滤板产生的水汽均通过排水排汽口排出。进一步地，排水排汽口一般为一个，设置在滤板的下侧，两端排出，可以防止最边上的滤饼中的水或进入的气体无法排出，更加利于水汽的排出。

在一些实施方式中，滤板的下侧、边框外侧还设置有风、滤液循环接口，两个接口用透明的软管连接或加装阀门，以便调节干燥风的循环或观察汽、水状态。还可以随时观察滤布是否损坏，并且可以在设备手工控制状态下观察是否已经完成脱水过程。

在一些实施方式中，设备还包括：设置在给料管道上的第一压力传感器，在入料低于预设值时一直允许入料，在达到预设值时向所控制系统发送信号，一部分物料可通过返回管道返回缓冲池(桶)，以保证进入固-液分离装置(压滤装置)物料的压力恒定，此过程为保压；和/或设置在供风管道上的第二压力传感器，用以检测供风管道内的风压；和/或设置在给料管道上的第一阀门，第一阀门在入料阶段开启，在反吹阶段、风干阶段、排料阶段关闭，其中，给料管道包括给料部分和至少一个入料部分，第一阀门设置在给料部分上，至少一个入料部分上相应地设置有至少一个第二阀门，第二阀门在入料阶段打开，在反吹阶段和风干阶段关闭，第二阀门安装在固-液分离装置(压滤装置)的就近处，即时开启和关闭，以减少对分离效果的影响；和/或设置在反吹管道上的第三阀门，第三阀门在入料阶段、风干阶段关闭，在反吹阶段和排料阶段开启；和/或设置在供风管道上的第四阀门，第四阀门在反吹阶段和风干阶段开启，在入料阶段、排料阶段关闭，其中，供风管道包括风干部分、反吹部分和风干反吹公共部分，第四阀门设置在公共部分上，风干部分上还设置有第五阀门，第五阀门在风干阶段打开，在其它阶段关闭；和/或设置在供风管道上的第六阀门，第六阀门在反吹阶段、风干阶段打开，在其它阶段关闭；和/或设置在排汽管道(分离管道)上的第七阀门，第七阀门在风干阶段以逻辑关系打开，在其它阶段关闭。

由此，通过采用上述一个或多个传感器或控制阀门，能够对整个固-液分离的过程进行更加精准地控制。进一步地，如果将传感器和控制阀门通过PLC或其它形式的可编程控制器进行逻辑控制，实现对固-液分离装置的自动控制和自适应控制。

在另一些可选的实施例中，给料管道上还设置有流量计，以用于控制当流量减少到预设流量值时停止入料；或固-液分离装置下设置有称重传感器，以用于控制当重量减少的幅度达到或低于预设重量值时停止入料或对分离后的干物料进行计量。其中，缓冲池上还设置有液位传感器，以用于控制缓冲池的液位不高于预设液位或通过逻辑控制，及时补料。

由此，固-液分离装置也可以通过在给料管道上设置流量计或者设置称重传感器和液位传感器而实现精确控制，进一步地，通过PLC或其它形式的可编程控制器进行逻辑控制，够实现自动控制。

第二方面，本申请实施例提供了一种新型物料脱水方法，使用根据第一方面中任一项的脱水设备，包括：入料阶段，控制物料从缓冲池经由给料管道将物料送到压滤装置中，保持进入压滤装置的物料压力在预设压力范围之内达到预设时间完成入料；反吹阶段，控制高压风经由供风管道、压滤装置和反吹管道以将压滤装置中的物料反吹回缓冲池中；风干阶段，控制干燥风经由供风管道进入压滤装置以对压滤装置中的物料进行风干。

由此，本申请实施例的脱水方法能够在多个阶段分别对物料进行保压脱水、高压风脱水和干燥风脱水，从而可以使处理后的物料含水量较低。

在一些可选的实施例中，入料阶段，控制物料从缓冲池(桶)经由给料泵、管道、阀门等将物料送到固-液分离装置(压滤装置)中，保持进入固-液分离装置的物料压力大预设压力范围之内，由传感器监测不再有料进入固-液分离装置或达到预设定时间或固-液分离装置的重量不在发生变化时，则入料完成；反吹阶段，控制高压风经由供风管、控制阀进入需要清理滤板间形成的入料通道，将物料反吹回到缓冲池(桶)中；风干阶段，控制高压风、干燥风经由供风管、控制阀、进风通道、布风通道进入滤室，通过逻辑控制进出风的压差，在已经形成的滤饼、滤布后形成均匀风幕，然后根据压差的调整，使风进入滤饼内，然后均匀地从滤饼一侧流出，将滤饼中的水分带出，达到固-液分离的效果。在风干阶段，通过逻辑控制，由不同温度的风在不同时间进入滤室，并同时通过逻辑控制进风管道上的阀门，使形成不同形式的循环风，在各滤室内以及所有滤室内进行循环流动，达到最终脱水效果。同时在风干过程的最后阶段，通过逻辑控制，使常温的风进行降温风干，确保最终排出的干物料温度为室温。风干阶段排出的水、汽，通过汽水分离器进行分离，水返回到回收系统，气排入到大气中。

由此，本申请实施例的脱水方法，在三个阶段分别实现三次脱水，极大地降低了最后物料的含水率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的压滤机的结构图；

图2为现有技术中的真空过滤机的结构图；

图3为现有技术中的加压过滤机的结构图；

图4为本发明一实施例提供的一种新型物料脱水设备的简化示意图；

图5为本发明一实施例提供的一种新型物料脱水设备的连接示意图；

图6是本发明一实施例提供的一种脱水设备的滤板排列示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种脱水设备的滤板的侧面视图；

图8为本发明一实施例提供的脱水设备的一种排水滤板结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的脱水设备的一种进风滤板结构示意图；

图10为本发明一实施例提供的另一种排水滤板的结构示意图；

图11为本发明一实施例提供的另一种进风滤板的结构示意图；

图12为本发明一实施例提供的又一种排水滤板的结构示意图；

图13为本发明一实施例提供的又一种进风滤板的结构示意图；

图14为本发明一实施例提供的还一种排水滤板的结构示意图；

图15为本发明一实施例提供的还一种进风滤板的结构示意图；

图16为本发明一实施例提供的一种脱水设备的调节滤板结构示意图；

图17为本发明一实施例提供的一种脱水设备的供风系统结构示意图；

图18为本发明一实施例提供的一种脱水设备的固-液分离系统的结构示意图；

图19为本发明一实施例提供的一种新型物料脱水设备的汽水分离系统的结构示意图；

图20为本发明一实施例提供的一种新型物料脱水设备的单端入料的连接结构示意图；

图21为本发明一实施例提供的一种新型物料脱水设备的两端入料的连接结构示意图。

其中，1-给料系统，2-固-液分离系统，3-供风系统，4-汽水分离系统，5-干物转运系统，F001-第一阀门，F002-第二阀门，F003-第三阀门，F004-第四阀门，F005-第五阀门，F006-第六阀门，F007-第七阀门，F008-第八阀门，C001-第一压力传感器，C002-第二压力传感器，C003-流量计，C004-称重传感器，C005-液位传感器，C006-温度传感器，K001-空气加热器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图4和图5，其示出了本发明一实施例提供的一种新型物料脱水设备的简化示意图和连接示意图。

如图4和图5所示，脱水设备主要包括给料系统1、固-液分离系统2、供风系统3、汽水分离系统4和干物转运系统5。

在一些可选的实施例中，给料系统1，包括物料缓冲池(桶)、给料泵、反吹物料返回管道(反吹管道)以及控制阀组和传感器。其中，所述给料泵连接于物料缓冲池(桶)，所述反吹物料返回管道位于所述物料缓冲池(桶)的顶部，各控制阀加装于管道上，传感器加装于缓冲池(桶)上或管道上；固液分离系统2，主要将矿物加工尾矿或细粒级物料分离，包括固-液分离装置(压滤装置)、能够与所述给料系统、供风系统、汽水分离系统和干物料转排系统连接的管道、留槽及控制阀和传感器；供风系统3，包括能够产生高压风和干燥风的供风装置、连接管道、控制阀和传感器；汽水分离系统4，包括能够与固-液分离系统的排水、排风管道连接的可以将气和水分离的装置、控制阀和传感器；干物转运系统5，包括能够与所述固-液分离装置连接并对所述处理后的物料进行破碎、转运的装置和传感器；用于给料系统的控制阀和传感器，在给料阶段进行逻辑配合，由入料泵完成入料；用于连接所述固-液分离装置和给料系统的反吹管道、控制阀和传感器根据入料压力，完成物料返回缓冲池(桶)，或用于固-液分离过程中多于的、影响分离效果的物料返回缓冲池(桶)；用于连接所述固-液分离装置和汽水分离器的风管、控制阀、传感器根据逻辑压差，控制排风量、排风压力，排水量、排水压力。

由此，本申请实施的脱水工艺及设备能够对物料进行脱水处理，进一步地，通过在入料阶段、反吹阶段和风干阶段对物料进行多次脱水，不仅可以脱去物料颗粒间的间隙水、游离水，同时也可以脱去物料表面化学作用所吸附的水，使得最后输出干物料含水量较低

请参考图6和图7，其分别示出了本发明一实施例提供的一种新型物料脱水设备的工作时滤板排列示意图及单个滤板的侧面视图。

请参考图6，固-液分离装置包括间隔布置的多个滤板，滤板包括进风滤板和排水(汽)滤板且不包括隔膜滤板，滤板外包裹有滤布，相邻滤板之间形成有滤室。

由此，本申请实施例的固-液分离装置具有多种不同功能的滤板，且不包括申请人在实际生产过程中发现的占用时间且效果不佳的隔膜滤板，从而可以使得脱水的效率更高。

在进一步可选的实施例中，固-液分离装置还包括机架、止推板、液压机构、活动头板、滤布振动机构、滤布清洗机构、排料机构。其中，滤布加装的滤布振动机构，可以在每次卸料完成后，对滤布进行振动，以防止物料粘在滤布上没有卸净，导致损坏滤板或降低处理能力，提高滤布的使用寿命和保持滤布良好的处理能力，进一步也可以没有这一机构。

进一步参考图7，其示出了滤板的侧视图。其中，进风通道平行于滤板表面，从而可以保证气流不是垂直吹到滤布上，从而不易对滤布造成损坏，滤布支撑网格用于支撑滤布。

继续参考图8-图15，其示出了本发明一实施例提供的新型物料脱水设备的多种排水滤板和多种进风滤板的结构示意图。

如图中所示，滤板包括边框和中心部分，边框的四个边上或角上分别设置有至少一个进风口和至少一个排水排汽通道，其中，排水排气通道设置在滤板的下部的边上或角上。可以如图中所示只设置一个排水排汽通道，也可以设置多个，另滤板的形状不一定为四边形，也可以为多边形，本申请在此没有限制，只要将风均匀地布满滤板的表面即可。

由此，本申请实施例在四个角上设置进风口和排水排汽通道，可以使得风和水由专门的排水排汽通道排出。进一步地，通过控制进风管道的上控制阀，可以防止进风口和排水排汽通道相对设置容易短路的问题，也可以避免滤液水从下方进入干物转运系统。

进一步地，参考图8-图11，中心部分上设置有入料口和入料口支撑座且中心部分的其他区域布置有滤布支撑网格，其中，入料口的位置不限定，可以在中心部分的中间。参考图12和图13，还可以在边框的四个角中的任一个角上设置有入料口，中心部分上布置有滤布支撑网格。参考图14和图15，还可以在边框的上边缘上设置有入料口，中心部分上布置有滤布支撑网格。

由此，入料口的位置设置灵活，可以设置在中心，也可以设置在滤板上的任一个位置，也可以支持两端入料，本申请没有限制，只要能够将物料送到滤室内即可。

请参考图16，其示出了本申请一实施例提供的一种新型物料脱水设备的滤室调节滤板的结构示意图。如图所示，该滤板只有边框，而没有中心部分，可以放置在滤板之间用于调节滤板之间的距离及滤室的大小。

进一步可选地，当滤板为进风滤板时，还包括由进风通道(进风口)分别向滤板的长度延伸出来的并贴近中心部分的边缘的布风通道，布风通道上设置有多个排风孔。具体可参考图9、图11、图13和图15。由此，进风滤板的排风孔几乎是平行于滤板表面设置的，不是垂直于滤布设置的，从而在进风时不易对滤布造成损坏。

进一步可选的，当滤板为排水滤板时，还包括由排水排气通道分别向滤板的长度方向、宽度方向和/或中心部分边缘延伸出来的并贴近中心部分边缘的排水排汽口。具体可参考图8、图10、图12和图14。由此，滤板产生的水汽均通过排水排汽口排出。设置在滤板的下侧，更加利于水汽的排出，排水排汽口一般为一个。进一步地，也可根据滤板的形状设置多个，本申请没有限制，只要有利于水、汽排出即不形成死角即可。

在一些可选的实施例中，滤板的下侧还设置有风、滤液循环接口，两个接口用透明软管连接或加装阀门。由此，以便调节干燥风的循环或观察汽、水状态。还可以随时观察滤布是否损坏，并且可以在设备手工控制状态下观察是否已经完成脱水过程。

继续参考图5，脱水设备还包括：设置在给料管道上的第一压力传感器C001，在入料低于预设值时一直允许入料，在达到所述预设值时向所控制系统发送信号，一部分物料可通过返回管道返回缓冲池(桶)，以保证进入固-液分离装置物料的压力恒定。具体的，C001例如为入料压力传感器，不仅可以在现场看到压力值，同时也可以为程序反馈一个压力信号，当入料压力低于设定压力值时，则一直入料，当压力等于设定压力值时，给入料泵一个信号，由入料泵开始保压和稳定，或通过回流阀控制，是压力达到保压稳定的效果，压力设定值不超过入料泵压力值。其中，入料泵位于缓冲池之下，例如在F001的旁边，例如为离心入料泵，具有保压稳压功能，与缓冲池或者F001通过法兰联接，入料泵具有保压功能，或者通过回流阀实现保压功能，当压力达到设定压力值(例如0.75Mpa)时，可以维持一定时间，如300s等，这个时间可以在程序中设置或判断。设置在供风管道上的第二压力传感器C002，用以检测供风管道内的风压，可以控制风干压差，例如设置风干压力为≤0.8Mpa，在风干时，首先控制风干压差，压差从0到0.8Mpa以某种函数关系变化，这需要一定的时间，因为如果一开始就让压差达到最大，容易将滤板、滤布吹坏，也会造成风在滤室内布置不均匀，另也会将滤饼从某一位置吹通，造成风道短路，影响风干效果，失去风干的作用。设置在供风管道上的空气加热器K001和温度传感器C006，该空气加热器用于对进入压滤装置内的空气进行加热，温度传感器用于检测温度是否满足要求。设置在给料管道上的第一阀门F001，第一阀门F001在入料阶段开启，在反吹阶段、风干阶段、排料阶段关闭，其中，给料管道包括至少给料部分和至少一个返料部分，第一阀门F001设置在给料部分上，至少一个入料部分上相应地设置有至少一个第二阀门F002，第二阀门在入料阶段打开，在反吹阶段和风干阶段关闭，第二阀门安装在固-液分离装置的就近处，即时开启和关闭，以减少对分离效果的影响。设置在反吹返料管道上的第三阀门F003，第三阀门在入料阶段、风干阶段关闭，在反吹阶段和排料阶段开启。设置在供风管道上的第四阀门F004，第四阀门在反吹阶段和风干阶段开启，在入料阶段、排料阶段关闭，其中，供风管道包括风干部分、反吹部分和风干反吹公共部分，第四阀门设置在公共部分上，风干部分上还设置有第五阀门F005，第五阀门在风干阶段打开，在其它阶段关闭。设置在排汽管道(分离管道)上的第六阀门F006，第六阀门在风干阶段以逻辑关系打开，在其它阶段关闭。

当然，还可以包括设置在各子系统内部的其他阀门，在此不再赘述。

上述各阀门可以为气动门阀或者气动球阀或者其他阀门，本申请在此没有限制，并且各系统之间或者内部还可以包括其他阀门，例如蝶阀、门阀、电磁阀、截流阀、减压阀等，本申请在此没有限制。

由此，通过采用上述一个或多个传感器或控制阀门，能够对整个固-液分离的过程进行更加精准地控制。进一步地，如果将传感器和控制阀门通过PLC或其它形式的可编程控制器进行逻辑控制，实现对固-液分离装置的自动控制和自适应控制。

在另一些可选的实施例中，给料管道上还设置有流量计C003，以用于控制当流量减少到预设流量值时停止入料；或固-液分离装置下设置有称重传感器C004，以用于控制当重量减少的幅度达到或低于预设重量值时停止入料或对分离后的干物料进行计量。其中，缓冲池上还设置有液位传感器C005，以用于控制缓冲池的液位不高于预设液位或通过逻辑控制，及时补料。由此，固-液分离装置也可以通过在给料管道上设置流量计或者设置称重传感器和液位传感器而实现精确控制，进一步地，通过PLC或其它形式的可编程控制器进行逻辑控制，够实现自动控制。

本申请实施例还提供了一种新型物料脱水工艺方法和固-液分离装置，使用根据前文描述的固-液分离装置实现，包括：

入料阶段，控制所述物料从所述缓冲池(桶)经由所述给料泵、管道、阀门等将物料送到所述固液分离设备中，保持进入固液分离设备的物料压力大预设压力范围之内，由传感器监测不再有料进入所述固液分离设备或达到预设定时间或固液分离设备的重量不在发生变化时，则入料完成；

反吹阶段，控制所述高压风经由所述供风管、控制阀进入所述需要清理滤板间形成的入料通道，将物料反吹回到缓冲池(桶)中；

风干阶段，控制所述高压风、干燥风经由所述供风管、控制阀、进风通道、布风通道进入滤室，通过逻辑控制进出风的压差，在已经形成的滤饼、滤布后形成均匀风幕，然后根据压差的调整，使风进入滤饼内，然后均匀地从滤饼一侧流出，将滤饼中的水分带出，达到固-液分离的效果。在所述风干阶段，通过逻辑控制，由不同温度的风在不同时间进入滤室，并同时通过逻辑控制进风管道上的阀门，使形成不同形式的循环风，在各滤室内以及所有滤室内进行循环流动，达到最终脱水效果。同时在风干过程的最后阶段，通过逻辑控制，使常温的风进行降温风干，确保最终排出的干物料温度为室温。

风干阶段排出的水、汽，通过汽水分离器进行分离，水返回到回收系统，气排入到大气中。

由此，本申请实施例的脱水方法，在三个阶段分别实现三次脱水，极大地降低了最后物料的含水率。

进一步地，还可以包括前文中提到的控制风的压差的过程和控制入料的过程等，在此不再赘述。

以下，通过一个具体实施例来说明本申请及本申请的效果，在该实施例中提到了一些具体的设备和数值，并不用于限制本申请的方案。

本申请的主要目的是解决矿物加工尾矿或细粒物料(粒度d≤0.5mm)的脱水，将物料的外在水分控制在15％以内或更低，以满足物料的回收处理。后续可以将脱水后的物料进行粉碎或成型，进行利用。

本发明主要是制造出一种功耗低、节能、环保、操作简单、可现实自动化的矿物加工尾矿和细粒物料的脱水设备。

功能：对由细粒物料组成混合悬浮液进行处理，实现固-液分离。

应用领域：矿物加工尾矿和细粒物料。

应用范围：需要回收的矿物加工尾矿和细粒物料。

尾矿(细粒物料)空干机组是由给料系统、供风系统(参考图17)(提供高压控制风和干燥工作用风)，尾矿(细粒物料)固-液分离系统(参考图18)、汽水分离系统(参考图19)、干物转运系统组成。

给料系统主要由储料桶、渣浆泵、管道、控制阀、传感器等组成，其中储料桶中设置搅拌装置和液位传感器，搅拌装置防止物料沉淀堵塞管道，液位传感器主要是用来监控桶位，控制程序根据检测信号平稳桶位，确保桶位在设置的范围内波动。渣浆泵的给产压力一般为

系统启动后，给料系统检测到给料请求信号后，启动渣浆泵进行给料，当入料压力达到设定值时(一般为0.75MPa)，则进入到保压程序，根据设定或自行检测保压时间，渣浆泵供给固-液分离系统的压力稳定在设定值一段时间，当达到设定时间后，给料系统停止给料。

供风系统主要是空压机提供气源，气源的管道上设置有温度调节装置，气源的温度可以根据要求进行

或更高的调节。当料较容易脱水时，则不需要对气源进行加热，当物料难脱水，可以将气源进行加热，利用热空气把物料中的水分带出，以达到固-液分离的目的。

尾矿(细粒物料)固-液分离系统因-液分离系统主要是将物料固-液进行分离，首先将含有细粒物料的悬浮液泵送到分离机进行挤压，形成一定厚度的滤饼，一般情况下滤饼的厚度大于25mm的滤饼，然后再进行吹干，高压风、干燥风经由所述供风管、控制阀、进风通道、布风通道进入滤室，通过逻辑控制进出风的压差，在已经形成的滤饼、滤布后形成均匀风幕，然后根据压差的调整，使风进入滤饼内，然后均匀地从滤饼一侧流出，将滤饼中的水分带出。在此阶段，通过逻辑控制，由不同温度的风在不同时间进入滤室，并同时通过逻辑控制进风管道上的阀门，使形成不同形式的循环风，在各滤室内以及所有滤室内进行循环流动，达到固-液分离的效果。同时在风干过程的最后阶段，通过逻辑控制，以要求的温度风干，确保最终排出的干物料温度为室温或要求的温度。

入料：第一种，在入料管道上加装有压力传感器，当达到设定值时，则对控制阀进行切换，进入保压状态，压力稳定在某一值，例如

保压时间根据现场物料及相关条件设定，如设定为

或其它。第二种，在分离机设置称重传感器，程序自动获取重量，当重量不在发生变化时，则确定入料已完成。在入料完成的同时也完成了一次脱水分离过程。

入料完成后，关闭入料阀，对入料管道进行净化，净化主要是利用高压风进行扫吹管道，把管道内不需的或多余的物料反吹到储料桶中。。

二次脱水分离过程：反吹完成后，再对滤饼进行第二次综合脱水分离，利用高压风(温度可调节，压力比一次入料压力大一些，如)，对滤饼进行吹干，在分离后的汽水管道上加装压力调节监测阀门，高压风入口压力大于汽水排出口压力，一般从0开始变化，直至达到某一设定值。通过调节进风管道上的控制阀门，可以使风在单个滤室和所有滤室形成的滤室空间以不同循环方式进行流动，使固-液进一步分离。

汽水分离系统：上一环节的排出的汽水混合体，利用汽水分离设备进行分离，分离后的空气排入大气，分离后的水进行回收利用。

干物转运系统：分离后的固体从设备排出后，再经破碎机破碎，通过胶带机或刮板机转运到该去的地方。

进一步的，本申请的脱水设备还可以设置成单端入料(如图20所示)或者双端入料(如图21所示)。

其中，单端入料(如图20中所示，F002仅有一个入料端)(例如，当物料<150m²可以采用单端入料)的过程如下：

1、压滤装置滤板压紧，进入工作状态。

2、启动入料泵，压滤装置入料。

3、压滤装置入料时，开启入料泵给压滤装置入产，此时入料管道上的阀门(F002和F007)开启，F001常开，其他阀门(F003、F004、F005、F006和F008)关闭，通过第一压力传感器C001返回信号与设置压力进行比较判断，或返回压力信号一直小于设定压力时，则一直保持进料状态，当二者相等或高于设定压力时，则进入保压环节，直至达到设定入料压力，在设定压力下，入料泵一直处于入料状态，当监测到的压力与入料压力相等时，再延时10秒，至此，入料过程已完成，入料泵停止。

4、入料管物料反吹，即将入料管中的物料反吹到入料桶中，此时反吹管道和供风管管道上的阀门(F003、F004、F007和F008)开启，其他阀门(F002、F005和F006)关闭，时间大约维持3-5秒左右。至此，入料反吹完成。

5、风干过程，首先入料管道上的各阀门(F002、F003、F007和F008)关闭，供风管道上的阀门(F004和F005)开启，分离管道上的阀门开启(分离管道上的阀门F006从0～100％逐步打开，此过程需要10秒钟左右，可以由程序设定)。风干过程由压力传感器监测压力，要求风干所需风的压力为0.5-0.8Mpa，此过程持续一定时间。风干分为两个阶段，第一阶段，在分离管道上的阀门F006全部打开后，空气加热器启动，温度根据传感器进行反馈并控制，风干空气温度可以在40-200度之间设置，加热时间在程序中设定，如600秒，然后空气加热器停止工作，利用常温空气进行扫尾干燥。在风干程序结束前20秒，程序中设定，阀门F007打开，再次排水，风干后的汽水混合物经过汽水分离器进行分离，气体排到大气中，滤液返回滤液桶中。

6、排料过程，风干结束后，阀门全部关闭，系统进入排料过程，拉板机构将滤板拉开，进行排料。排料结束后，再返回第一步进行循环。

双端入料，如图21中所示，与单端入料的区别主要是F002有两个入料端。例如，当物料>＝150m²可以采用双端入料，双端入料的过程与单端入料相似，在此不再赘述。

本设备及工艺可以有效降低矿物加工尾矿或细粒物料的水分，特别是选煤厂煤泥的水分，经现场实验，比现在使用的加压过滤机相比，水分低比压滤机相比低

目前选煤厂煤泥由于水分高，一是采取火力干燥的技术进行脱水，但由于火力干燥不仅成本高，而且不环保。二是由于水分高，发热量低，部分企业将煤泥直接排弃，造成资源浪费。利用本设备可以将水分大大降低，煤泥水分降低后，不仅可以回收利用，增加企业效益，同时减少了地环境的污染。

以下是相关的实验数据

表一：新型物料脱水设备试验结果

申请人在申请之前还检索了其他相关专利，发现专利号为CN204745776U的专利与本申请比较接近，于是在此列出本专利与公开专利CN204745776U的不同之处：

1、本专利所设计不仅有核心设备，同时还设计了一种工艺，这种工艺很关键，能够保证物料脱水的工艺效果，前者没有。

本专利的核心设备与前者的不同之外：

2、虽然都可以叫压滤机(在前者之前就已公开)，因为压滤机这一结构原理和名称在前者之前已不受保护，为普遍采用的方式。但本设计与前者的压滤的方式不一样，前者有压榨过程，有隔膜滤板，本设计没有，因为膈膜压榨环节对本工艺和设备来说有一定的负面影响，还占用一定的时间，脱水效果不佳，所以本设计没有。

1)、前者说明是入料和风干在对侧，下侧出水，本设计的入料更为灵活，可以是中心，也可以是滤板的某一个位置，也可以是框外，因为这不是技术要点，入料口设置在哪里入都可以，只要能将物料送入料滤室就可以了。

2)、前者入风口和出风口相对两侧，本设计认为这样容易造成逗路和孤岛，而且也没有说明滤板的结构。本设计的主要技术要点：此过程分几个步骤，一首先进行布风，滤板设置了布风通道，风进入滤布后面时，首先不是穿过滤饼，而是进行布风，通过压差的逻辑控制，让风均匀地分布于滤饼表面。二然后再让风以慢速、均衡的压力渗透到滤饼中间，在滤饼中间形成稳定、均匀、复杂的通道。三再通过压差的调节，让风的穿透压力大于滤饼间的阻力，风通过通道流过滤饼。物料的水分，主要是存在于物料的颗粒之间的间隙水、游离水和物料的表面化学作用吸附的水，只要将这些水分去掉，就可以起到脱水效果。所以本设计的一个技术要点是要求干燥风不仅要从滤饼的一侧流过滤饼，还要从侧面流过滤饼，在单个滤室和整个滤室空间在不同时间形成不同形式的循环风，主要通过控制不同进风通道和压差的变化来实现。

3)、前者没有说明风进入滤室是如何走向，也没有说明滤板的结构。因为不同的滤板结构形成的滤室为不规则形状，为了让滤饼侧面的每一个位置都有干燥风从一侧流过另一侧，所以本设计的进风滤板在各个边都设计了进风通道，滤板上设有支撑凸钉，干燥风经过进风通道进入滤室后，从滤布后面凸钉的间隙中布满整个滤室一侧，由于压差的作用，风在滤室和滤饼中有四个阶段，布风、渗透、紊流、循环。起初，风不会从滤饼的一侧流到另一侧，这一阶段叫布风阶段，然后根据压差的作用，风以慢速、均衡、均匀地渗透到滤饼中间，在滤饼中间形成稳定、均匀、复杂的通道，这一阶段叫渗透阶段。通过压差的调节，让风的穿透压力大于其受到的阻力，风通过第二阶段形成的通道流过滤饼，这一阶段为紊流阶段。然后再改变不周区域的风量和压力，使风在滤室空间内进行循环流动，这一阶段为循环阶段。另本设计的出水口和出风口为同一个，在滤板的下侧或下侧的某一个角上。

4)、前者没有说明风进入滤室是的出口方向，本设计的风进入滤室是从滤布的下方水平吹入，不是直接吹到滤布上，这样可以保护滤布不被吹坏。

5)、前者有导气管，本设计没有，每一块都根据工艺要求开有不同功能的孔，当滤板压紧时，这些孔就形成了一同功能的通道。

6)、前者的返吹是起到风干作用，本设计的返吹主是要为了把入料管中的物料吹回到物料桶中。

7)、前者没有说明滤板间形成滤室的厚度是多少，可以形成多厚了的滤饼，因为进风容易形成短路，本设计的滤室可以≥25mm，这主要是取决于物料粒度的粒级组成，滤饼的厚度可以通过增加或减少滤框来调节，前者没有。

8)、前者每一块滤板上都有排水孔，在压滤过程向外排水，本设计没有排水孔，水和带有水分的汽体从排水通道排出，然后进入汽水分离器进行分离，在滤板的下方或左右是不会有水流出，这样避免了水从设备下方进入干物料系统。

9)、本设计在每一块滤板的下侧边框外侧还设置有风、滤液循环接口，两个接口用透明的软管连接或加装阀门，以便调节干燥风的循环或观察汽、水状态，还可以随时观察滤布是否损坏，并且可以在设备手工控制状态下观察是否已经完成脱水过程，前者没有。

10)、本设计在如何确定入料环节完成，一是通过时间设定，达到设定时间就停止，二是通过、入料或排水管道的流量计，流量减少到设定值时就停止入料，三是根据设置在整机上的称重传感器，当重量没有变化或减少的幅度达到设定值时就停止入料，前者没有。

11)、滤布加装有振动机构，每次卸料完成后，都要对滤布进行振动，以防止物料粘在滤布上没有卸净，导致损坏滤板或降低处理能力，这一装置主要设置在不是中心入料设备上，滤布绝大部分没有被固定。前者没有说明。

12)、本设计的滤板开合采用由液压油缸在中间推拉也可以从两侧拉推结构，前者只有中间推拉。

3、前者提到风干气体的温度可以是60℃～100℃或100℃～200℃，因为这时一个正常物料干燥的温度，没有特点，但没有说明如何干燥，这个环节很重要，关系到干燥效益。本设计风干过程分为两个环节，如果风干温度高于环境温度，风干分为高温风干，冷去风干两个环节，首先是利用一定温度的空气(本设计为20℃～200℃)进行风干，风干一定时间后，再用常温气体进行冷却，这样不会使物料在排出后二次吸水，造成干燥效果的降低，前者没有冷却过程。如果风干温度就是环境空气温度，则风干过程只有一个环节，就是常温吹干过程。因为干物料的温度如果高于环境温度时，干后的物料会返潮，造成能耗损失和风干效果差。

4、前者没有说明压力的控制，本设计确定入料压力为≤0.8Mpa，风干压力为≤0.8Mpa，另外在风干过程中，前者没有说明压力的控制过程，本设计要求在风干时，首先要控制风干压差，压差从0到0.8Mpa的变化，这需要一定的时间，因为如果一开始就让压差达到最大，容易将滤板、滤布吹坏，另也会将滤饼从某一位置吹通，造成风道短路，无法在滤饼内形成均衡、均匀的风道，失去风干的作用或降低风干效果。

5、前者没有说明排气孔排出的气体如何处理，本设计考虑到风干过程中排出的汽体中含有空气也含有水，或是其它液体，还有一部分极细的物料颗粒，如果排到空气中将会造成污染，所以设置了汽水分离器进行分离，使最终的水或其它液体、气体、极细颗粒以常压的状态存在，水或其它液体回到系统中进行收集，干净的空气排到大气中。

6、前者没有说明进料口是一侧还是两侧，因为这关系到设备处理能力，本设计明确当过滤面积小于150m²时，为一侧入料，如果大于等于150m²时，为双侧进料，这样可以减少入料时间，提高设备工作效率。

7、前者没有说明保压过程，只是根据有没有排水来确定是否完成进料，本设计设置有保压环节，当物料在进满料腔的过程中，阻力越来越大，如果没有保压环节，入料的压力就会很快升高，这样入料的压力有可能会大于滤板所承受的压力，造成损坏，也可能会对和料泵、阀门、传感器或管道造成损坏。

8、本设计的风是从两端进入进行风干的，这样会提高风干的效率，如果从一端进入，则干过程中，干燥风首先会从距离出口近的地方流过，靠最远段的压力的流量就会变小，也就是最远侧的滤饼风干效果就会差，所以本设计不管是哪种入料，都是两端进风，而且利用程序控制压差的变化，确保所有的滤室内压力的风流量均衡，保证风干效果，前者没有。

9、本设计的排水、排汽口为底部两端，这样不会在头、尾板造成孤岛，前者没有说明。

10、本设计排料可以一次性拉开，也可以分N次拉开，这主要取决于排料系统的能力和客户要求，前者也没有提及。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种新型物料脱水设备，其特征在于，包括：

给料系统，包括给料管道、缓冲池和反吹管道，其中，所述给料管道的一端能够与所述缓冲池的底部连接，所述反吹管道的一端能够连接至所述缓冲池的顶部；

固液分离系统，包括压滤装置和分离管道，其中，所述压滤装置上连接有所述给料管道的另一端和所述反吹管道的另一端以与所述缓冲池连接，所述压滤装置上还连接有所述分离管道的一端；

供风系统，包括能够产生高压风和干燥风的供风装置和供风管道；

汽水分离系统，包括汽水分离器，其中，所述汽水分离器通过所述分离管道的另一端与所述压滤装置连接；

干物转运系统，包括溜槽以与所述压滤装置连接并对所述压滤装置处理后的物料进行转运。

2.根据权利要求1所述的脱水设备，其特征在于，所述压滤装置包括间隔布置的多个滤板，所述滤板外包裹有滤布，所述相邻滤板之间形成有用于容纳物料的滤室，所述滤板包括进风滤板和排水滤板且不包括隔膜滤板。

3.根据权利要求2所述的脱水设备，其特征在于，所述滤板包括能够分离设置的边框和中心部分，所述边框的某些角上设置有至少一个进风通道，所述边框的另一些角上设置有至少一个排水排汽通道，其中，所述排水排气通道设置在所述滤板的下部的角上。

4.根据权利要求3所述的脱水设备，其特征在于，

所述中心部分上设置有入料口和入料口支撑座且所述中心部分的其他区域布置有滤布支撑网格；或

所述边框的任一个角上设置有入料口，所述中心部分上布置有滤布支撑网格；或

所述边框的任一边缘上设置有入料口，所述中心部分上布置有滤布支撑网格；

其中，所述滤布支撑网格贯穿所述滤板设置，以使得覆盖所述滤布后形成风道和/或水道，保证风和/或水的流通。

5.根据权利要求4所述的脱水设备，其特征在于，所述滤板为进风滤板，还包括由所述进风通道分别向所述滤板的长度方向和/或宽度方向延伸出来的并贴近所述中心部分的边缘的布风通道，所述布风通道上设置有多个排风孔，所述排风孔平行于所述滤板表面设置。

6.根据权利要求4所述的脱水设备，其特征在于，所述滤板为排水滤板，还包括由所述排水排气通道分别向所述滤板的长度方向、宽度方向和/或所述中心部分边缘延伸出来的并贴近所述中心部分边缘的排水排汽口，所述排水排汽口设置为垂直或平行于所述滤板表面。

7.根据权利要求3所述的脱水设备，其特征在于，所述滤板的下侧、边框外侧还设置有两个风、滤液循环接口，两个接口通过透明的软管连接以便调节风的循环或观察汽、水状态。

8.根据权利要求1所述的脱水设备，其特征在于，所述设备还包括：

设置在所述给料管道上的第一压力传感器，在入料低于预设值时一直允许入料，在达到所述预设值时向所述缓冲池发送信号以由所述缓冲池开始保压；和/或

设置在所述供风管道上的第二压力传感器，用以检测供风管道内的风压；和/或

设置在所述给料管道上的第一阀门，所述第一阀门在入料阶段开启，在反吹阶段和风干阶段关闭，其中，所述给料管道包括给料部分和至少一个入料部分，所述第一阀门设置在所述给料部分上，所述至少一个入料部分上相应地设置有至少一个第二阀门，所述第二阀门在入料阶段打开，在反吹阶段和风干阶段关闭；和/或

设置在所述反吹管道上的第三阀门，所述第三阀门在入料阶段关闭，在反吹阶段和风干阶段开启；和/或

设置在所述供风管道上的第四阀门，所述第四阀门在反吹阶段和风干阶段开启，在入料阶段关闭，其中，所述供风管道包括风干部分、反吹部分和风干反吹公共部分，所述第四阀门设置在所述公共部分上，所述风干部分上还设置有第五阀门，所述第五阀门在风干阶段打开，在入料阶段和反吹阶段关闭；和/或

设置在所述分离管道上的第六阀门，所述第六阀门在风干阶段打开，在入料阶段和反吹阶段关闭。

9.根据权利要求8所述的脱水设备，其特征在于，所述给料管道上还设置有流量计，以用于监测或控制流量；或

所述压滤装置上设置有称重传感器，以用于控制当重量减少的幅度达到或低于预设重量值时停止入料或对分离后的物料进行计量，其中，所述缓冲池上还设置有液位传感器，以用于控制所述缓冲池的液位不高于预设液位或通过逻辑控制及时补料。

10.一种新型物料脱水方法，使用根据权利要求1-9中任一项所述的脱水设备，其特征在于，包括：

入料阶段，控制所述物料从所述缓冲池经由所述给料管道将物料送到所述压滤装置中，保持所述给料管道内和进入压滤装置的物料的压力在预设压力范围之内达到预设时间完成入料；

反吹阶段，控制所述高压风经由所述供风管道、所述压滤装置和所述反吹管道以将所述压滤装置中的物料反吹回所述缓冲池中；

风干阶段，控制所述干燥风经由所述供风管道进入所述压滤装置以对所述压滤装置中的物料进行风干。

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