CN111603809A - 浓密机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浓密机及其使用方法,其中浓密机包括池体、吊装在池体内顶部的进料箱、设在池体顶部的溢流汇聚槽、布置在池体侧壁上并与溢流汇聚槽连通的溢流排放管，所述池体自上而下分为沉储区和振动区，在振动区的池体外壁上连接有底流排料管，在振动区内布置有振动组件，在振动区底部的池体内设有造浆水管。本发明将池体分为沉储区和振动区，只在振动区设置振动组件，沉储区无扰动。由于絮凝剂的作用，沉储区中的尾砂呈絮团结构，粗细粒级不分级，仓内粒级均匀；絮凝尾砂团保水性能好，整体浓度低，流动性强，仓储不易板结；利用振动器的激振力破坏和/或挤压絮凝尾砂团，提高浓密机底流尾砂料浆排料浓度。

Description

浓密机及其使用方法

技术领域

本发明涉及矿山固废充填技术领域，尤其涉及一种浓密机及其使用方法。

背景技术

充填采矿法属人工支护采矿法。在矿房或矿块中，随着回采工作面的推进，向采空区送入充填材料，以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动，并在形成的充填体上或在其保护下进行回采。充填采矿法由于具有回采率高、作业安全、保护地表地物等优点，在地下矿山得到广泛应用。

金属矿山常用的充填骨料为尾砂(或称尾矿，包括分级尾砂和全尾砂)。主要充填工艺流程为来自选厂质量浓度较低(一般10～20％，经过高效浓密机时 40～45％)的尾砂泵送至充填制备站的深锥浓密机，絮凝浓缩至较高浓度(55～ 80％左右)后排入搅拌系统，与胶凝材料混合搅拌(非胶结充填时可不加入胶凝材料)，形成合乎要求的充填料浆，通过钻孔和井下充填管道，自流或泵送至待充地点。

根据深锥浓密机结构和作业方式，其缺点是：

1、为了防止尾砂板结，实现尾砂浆体顺利放料等，一般均有耙架结构，造价占到整个浓密机50～80％以上。

2、深锥浓密机结构复杂，不能实现通用设计，大量部件为定制产品，配件需定向采购，自主维护难度高，建设投资和运营成本高。

3、尾砂添加絮凝剂后形成尾砂絮团，能够加速沉降，但是同时将水也包裹在了尾砂絮团内，深锥浓密机依靠随耙架转动的导水杆剪切破坏絮团，排出尾砂絮团内的水，提升底流排放质量浓度。导水杆在泥层内持续运动，尾砂絮团被逐步破坏，粗细颗粒分离，当浓密机不能连续排料时，粗粒级尾砂快速沉降，汇聚于浓密机池底，浓密机恢复排料后，全部为粗粒级的物料，易引起堵管；长时间不排料时，易引起压耙事故。

4、由于添加絮凝剂，絮凝的尾砂团体保水性增强，相比尾砂自然沉降，尾砂絮凝沉降质量浓度降低2～8％，难以实现高浓度，因此无动力浓密机难以制备高浓度尾砂料浆。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种池体上部粒级均匀、流动性强，底部尾砂料浆排料浓度高的浓密机及其使用方法。

本发明提供的这种浓密机，包括池体、吊装在池体内顶部的进料箱、设在池体顶部的溢流汇聚槽、布置在池体侧壁上并与溢流汇聚槽连通的溢流排放管，所述池体自上而下分为沉储区和振动区，在振动区的池体外壁上连接有底流排料管，在振动区内布置有振动组件，在振动区底部的池体内设有造浆水管。

所述池体包括上圆柱段、下圆柱段、以及连接上圆柱段和下圆柱段的倒圆台段，下圆柱段底部封口，倒圆台段的锥面坡度≥5°。

振动组件在振动区内由上至下至少布置有一层，各层振动组件至少由一个振动器组成。

所述振动区包括下圆柱段，位于同一层振动组件中的振动器在水平投影面内相互平行布置，位于相邻层振动组件中的振动器在水平投影面内呈平行和/或交叉布置。

所述振动区还包括倒圆台段，位于同一层振动组件中的振动器在倒圆台段内呈环形阵列布置，位于倒圆台段内的各振动器向池体中心上方倾斜布置。

所述进料箱包括进料桶、给料管和插装在进料桶中的絮凝剂添加管，给料管沿切线方向连通布置于进料桶上，在给料管下方的进料桶内由上至下的布置有环形导流板和多个消能竖板，在环形导流板和消能竖板间的絮凝剂添加管上布置有数个添加孔，在进料桶顶部设有锯齿堰，锯齿堰顶面平齐或低于溢流汇聚槽布置，在进料桶底部设有收口状的导料段。

在给料管上方的进料桶内设有沿其周向布置的稀释水逆止板，该稀释水逆止板向进料桶中心下方倾斜布置，在稀释水逆止板上方的进料桶内设有隔离内桶，隔离内桶顶面高于池体布置。

所述进料桶还包括设在导料段下方的锥形卸料盘，该锥形卸料盘的锥面与导料段底面上下间隙布置形成周向絮团卸料口，在锥形卸料盘的锥面上环形均布有若干布料板。

在进料箱与振动组件间的池体内布置有一上下贯通的减压排水组件，该减压排水组件布置于池体轴心处并包括排水管和连接于排水管底部的减压罩，振动区内的渗出水通过排水管接至沉储区的泥层界面上。

本发明提供的这种浓密机的使用方法，包括如下步骤：

S1、向进料箱内注入尾砂料浆并进行稀释；

S2、向进料箱内稀释的尾砂料浆中添加絮凝剂形成絮凝尾砂团；

S3、絮凝尾砂团通过进料箱下部卸入池体，当絮凝尾砂团在池体内沉降的泥层厚度≥3m时，先开启振动区内的振动组件破坏絮凝尾砂团，再开启底流排料管上的阀门进行浓密机底流料浆排放；

S4、当池体内底流料浆不能卸料时，开启造浆水管上的进水阀门对振动区内的尾砂浆体进行反冲稀释，同时开启振动区内的振动组件对其进行均化稀释；

S5、当池体内底流料浆顺畅卸料时，关闭造浆水管上的进水阀门，底流料浆从底流排料管排出池体。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、将池体分为沉储区和振动区，只在振动区设置振动组件，沉储区无扰动。由于絮凝剂的作用，沉储区中的尾砂呈絮团结构，粗细粒级不分级，仓内粒级均匀；絮凝尾砂团保水性能好，整体浓度低，流动性强，仓储不易板结。

2、浓密机排料时，开启振动组件，利用振动器的激振力破坏和/或挤压絮凝尾砂团，由于尾砂比重大于水比重，絮凝尾砂团内的水在振动区形成上升排放通道，提高浓密机底流尾砂料浆排料浓度；通过振动器的振动作用，能够促进尾砂颗粒的紧密排布，降低孔隙率，提高浓密机底流尾砂料浆排料浓度。

3、高浓度尾砂料浆在振动组件的激振力的触变作用下，能够提高流动性能，保持排料的顺畅性，从而完成无耙设计，结构更简单，沉砂过程无动力消耗，无传动部件，可靠性高，规避了深锥浓密机压耙问题。

本发明结构简单，能够实现通用设计，零配件通用，设备投资低，维护难度小，运营成本低。

附图说明

图1为本发明中浓密机的结构示意图一。

图2为图1中A-A向剖视放大结构示意图。

图3为图1中B向局部放大结构示意图。

图4为图1中C处局部放大结构示意图。

图5为实施例一中振动器的另一结构示意图。

图6为本发明中进料箱的结构示意图。

图7为图6中D向结构示意图。

图8为图6中E-E向结构示意图。

图9为图6中F-F向结构示意图。

图10为本发明中浓密机的结构示意图二。

图中示出的标记及所对应的构件名称为：

1、池体；11、沉储区；12、振动区；13、上圆柱段；14、倒圆台段；15、下圆柱段；16、固定座；

2、进料箱；21、进料桶；211、锯齿堰；212、导料段；213、锥形卸料盘； 214、周向絮团卸料口；215、布料板；22、给料管；23、絮凝剂添加管；231、添加孔；232、直管段；233、圆锥段；234、桨叶；24、环形导流板；25、消能竖板；26、稀释水逆止板27、隔离内桶；

3、底流排料管；

4、振动组件；41、振动器；411、偏心振子；412、变频电机；413、护套； 414、密封橡胶套；415、固定套；416、弹簧；417、柔性联轴器；418、密封圈；

5、造浆水管；

6、溢流汇聚槽；

7、溢流排放管；

8、减压排水组件；81、排水管；82、减压罩；

9、密封填料；

10、压紧环。

具体实施方式

实施例一

从图1至图3可以看出，本实施例这种浓密机，包括池体1、进料箱2、底流排料管3、振动组件4、造浆水管5、溢流汇聚槽6和溢流排放管7，

池体1包括上圆柱段13、下圆柱段15、以及连接上圆柱段13和下圆柱段15 间的倒圆台段14，倒圆台段14的锥面坡度≥5°，下圆柱段15底部封口，其中上圆柱段13和倒圆台段14为池体1的沉储区11，下圆柱段15为池体1的振动区12，

进料箱2通过吊杆吊装在池体1内沉储区11的顶部，

底流排料管3水平安装在下圆柱段15的外壁上并与下圆柱段15内部相连通，

振动组件4有三层，三振动组件4由上至下的等距离布置在振动区12内的下圆柱段15上且下层振动组件4位于底流排料管3下方，上层振动组件4由三个密封插装在下圆柱段15上的振动器41组成，中间层振动组件4由两个密封插装在下圆柱段15上的振动器41组成，下层振动组件4由三个密封插装在下圆柱段15上的振动器41组成，位于同一层振动组件4中的振动器41在水平投影面内相互平行布置，位于相邻层振动组件4中的振动器41在水平投影面内呈平行布置，

造浆水管5密封插装在下层振动组件4下方的下圆柱段15上，造浆水管5 的出口端置于池体1内，

溢流汇聚槽6沿池体1周向环绕焊接于沉储区11顶部内侧，

溢流排放管7焊接在沉储区11顶部外侧的池体1侧壁上，溢流排放管7与溢流汇聚槽6相连通布置。

从图4还可以看出，本实施例中的振动器41包括棒状空心外壳、置于棒状空心外壳内的偏心振子411、带动偏心振子411在棒状空心外壳内旋转产生振动的变频电机412，所述棒状空心外壳包括前后依次紧密连接的护套413、密封橡胶套414和固定套415，在密封橡胶套414内侧的护套413与固定套415之间连接有弹簧416，在振动区12的池体1壁上焊接有若干固定座16，固定套415间隙套装在固定座16内，护套413前端封闭并置于池体1内，在固定套415与固定座16间填充有密封填料9，在密封填料9外侧的固定座16上盖装有压紧环 10，偏心振子411设于护套413内，变频电机412安装在池体1外侧的固定套415 后端面上，变频电机412的输出端通过柔性联轴器417与偏心振子411的固定轴连接，柔性联轴器417的两端均与变频电机412和偏心振子411过盈配合，振动器41由变频电机412驱动，通过调节变频器频率值控制振动器41的激振强度。

使用时，变频电机412通过柔性联轴器417使偏心振子411转动，偏心振子411产生的离心力因柔性联轴器417的作用而由护套413承担，避免了偏心振子411产生的离心力会对变频电机412的输出端产生压力而增大了变频电机 412的摩擦损耗。

从图5还可以看出，本实施例中振动器41的变频电机412采用微型变频电机，偏心振子411和变频电机412均设于护套413内，变频电机412的输出端直接与偏心振子411的固定轴固接，在变频电机412外侧的护套413内设有密封圈418；振动器41由变频电机412驱动，通过调节变频器频率值控制振动器41 的激振强度。

从图6至图9还可以看出，本实施例中的进料箱2包括进料桶21、给料管 22、絮凝剂添加管23、环形导流板24和消能竖板25，进料桶21内部分为由上至下依次连通布置的进料稀释区、絮凝混合区和絮团卸料区，在进料桶21顶部设有锯齿堰211，在进料桶21底部连接有收口状的导料段212，进料桶21通过设置在其外壁上的挂耳和吊杆吊装在池体1内沉储区11的顶部，锯齿堰211顶面平齐或低于溢流汇聚槽6布置，导料段212底部开口布置于絮团卸料区中；

给料管22沿切线方向连通布置于进料稀释区下部的进料桶21上；

环形导流板24固接在絮凝混合区12上部的进料桶1内；

絮凝剂添加管23包括直管段232和圆锥段233，直管段232布置于进料桶21 轴心处，圆锥段233通过轴承连接于直管段232底部，圆锥段233可绕直管段232 轴心旋转，圆锥段233与直管段232连通布置，在圆锥段233底部沿进料桶21 周向均布有数个添加孔231，添加孔231布置于环形导流板24下方的絮凝混合区内，在相邻添加孔231之间的圆锥段233上设有沿进料桶21径向布置的桨叶 234；

数个消能竖板25绕进料桶21轴线环形阵列布置在添加孔231下方的絮凝混合区内，各消能竖板25均沿进料桶21径向布置。

从图1至图3还可以看出，本实施例中的进料箱2还包括稀释水逆止板26 和隔离内桶27，稀释水逆止板26沿进料桶21周向焊接在锯齿堰211下方的进料桶21内，稀释水逆止板26的横截面呈向进料桶21中心下方倾斜布置，防止进料桶21内料浆通过锯齿堰211溢流到进料桶21外侧，造成溢流水跑混；隔离内桶27间隙套装在稀释水逆止板26上方的进料桶21内，隔离内桶27顶面高于锯齿堰211布置。

从图6至图8可以看出，本实施例中的进料桶21还包括还包括锥形卸料盘 213，该锥形卸料盘213通过一个连接杆与消能竖板25固接并布置在导料段212 下方，锥形卸料盘213与进料桶21同轴布置，锥形卸料盘213底面直径大于导料段212底面直径，锥形卸料盘213的锥面与导料段212底面上下间隙布置形成周向絮团卸料口214，周向絮团卸料口214布置在进料桶21的絮团卸料区内；在锥形卸料盘213的锥面上环形均布有若干使尾砂絮团向进料桶21周均匀卸料的布料板215。

从图1还可以看出，本实施例还包括布置于进料箱2与振动组件4间池体1 轴心处的减压排水组件8，该减压排水组件8呈上下贯通状，并包括排水管81 和连接于排水管81底部的减压罩82，振动区12内的渗出水通过排水管81接至沉储区11的泥层界面上。

在本实施例中，还可采用上层振动组件4中的振动器41与中间层振动组件4 中的振动器41在水平投影面内呈平行布置，中间层振动组件4中的振动器41与下层振动组件4中的振动器41在水平投影面内呈交叉布置。

在本实施例中，还可采用上层振动组件4中的振动器41与中间层振动组件4 中的振动器41、中间层振动组件4中的振动器41与下层振动组件4中的振动器 41在水平投影面内均呈交叉布置的方式。

实施例二

从图10可以看出，本实施例与实施例一的区别在于，上圆柱段13为池体1 的沉储区11，倒圆台段14和下圆柱段15为池体1的振动区12，在振动区12 的倒圆台段14上还设有一层振动组件4，该层振动组件4由数个绕池体1轴心呈环形阵列布置的振动器41组成，各振动器41密封插装在倒圆台段14上，各振动器41的振动端置于倒圆台段14内并向池体1中心上方倾斜布置。

本发明这种浓密机的使用方法，包括如下步骤：

S1、向进料箱2内注入尾砂料浆并进行稀释：

S11、将进料桶21吊装在池体1内沉储区11的顶部，确保池体1内的澄清水可以越过锯齿堰211进入进料桶21内；

S12、通过给料管22将尾砂原浆沿切线方向注入进料桶21的进料稀释区，沉储区11内的澄清水作为稀释用水通过锯齿堰211进入进料桶21，通过尾砂原浆的来料动能，尾砂原浆与稀释用水在进料稀释区混合均化；在环形导流板24 的阻挡作用下，尾砂原浆与稀释用水不会立即下沉到絮凝混合区；

S2、向进料箱2内稀释的尾砂料浆中添加絮凝剂形成絮凝尾砂团：

待稀释到絮凝沉降最佳浓度后，稀释的尾砂料浆在自重作用下沉到絮凝混合区；通过絮凝剂添加管23向絮凝混合区多点加入絮凝剂，利用尾砂料浆稀释后湍动余能，稀释的尾砂料浆和絮凝剂在絮凝混合区均化形成絮凝尾砂团；

S3、絮凝尾砂团先通过消能竖板25均匀下沉到絮团卸料区，再通过导料段 212拢到中部汇合均化，最后通过锥形卸料盘213沿周向絮团卸料口214卸入池体1的沉储区11；

当絮凝尾砂团在池体1内沉降的泥层厚度≥3m时，先开启振动区12内的各振动器41破坏絮凝尾砂团，排出絮凝尾砂团包裹的水，同时促进尾砂颗粒的紧密排布，提高振动区的尾砂料浆质量浓度；再开启底流排料管3上的阀门进行浓密机底流料浆排放；

S4、当池体内底流料浆不能卸料时，开启造浆水管5上的进水阀门对振动区12内的尾砂浆体进行反冲稀释，同时开启振动区12内的振动组件4对其进行均化稀释；

S5、当池体内底流料浆顺畅卸料时，关闭造浆水管5上的进水阀门，底流料浆从底流排料管3排出池体1。

Claims (10)

1.一种浓密机，包括池体(1)、吊装在池体内顶部的进料箱(2)、设在池体顶部的溢流汇聚槽(6)、布置在池体侧壁上并与溢流汇聚槽连通的溢流排放管(7)，其特征在于：所述池体自上而下分为沉储区(11)和振动区(12)，在振动区的池体外壁上连接有底流排料管(3)，在振动区内布置有振动组件(4)，在振动区底部的池体内设有造浆水管(5)。

2.根据权利要求1所述的浓密机，其特征在于：所述池体包括上圆柱段(13)、下圆柱段(15)、以及连接上圆柱段和下圆柱段的倒圆台段(14)，下圆柱段底部封口，倒圆台段的锥面坡度≥5°。

3.根据权利要求2所述的浓密机，其特征在于：振动组件在振动区内由上至下至少布置有一层，各层振动组件至少由一个振动器(41)组成。

4.根据权利要求3所述的浓密机，其特征在于：所述振动区包括下圆柱段，位于同一层振动组件中的振动器在水平投影面内相互平行布置，位于相邻层振动组件中的振动器在水平投影面内呈平行和/或交叉布置。

5.根据权利要求4所述的浓密机，其特征在于：所述振动区还包括倒圆台段，位于同一层振动组件中的振动器在倒圆台段内呈环形阵列布置，位于倒圆台段内的各振动器向池体中心上方倾斜布置。

6.根据权利要求1所述的浓密机，其特征在于：所述进料箱包括进料桶(21)、给料管(22)和插装在进料桶中的絮凝剂添加管(23)，给料管沿切线方向连通布置于进料桶上，在给料管下方的进料桶内由上至下的布置有环形导流板(24)和多个消能竖板(25)，在环形导流板和消能竖板间的絮凝剂添加管上布置有数个添加孔(231)，在进料桶顶部设有锯齿堰(211)，锯齿堰顶面平齐或低于溢流汇聚槽布置，在进料桶底部设有收口状的导料段(212)。

7.根据权利要求6所述的浓密机，其特征在于：在给料管上方的进料桶内设有沿其周向布置的稀释水逆止板(26)，该稀释水逆止板向进料桶中心下方倾斜布置，在稀释水逆止板上方的进料桶内设有隔离内桶(27)，隔离内桶顶面高于池体布置。

8.根据权利要求7所述的浓密机，其特征在于：所述进料桶还包括设在导料段下方的锥形卸料盘(213)，该锥形卸料盘的锥面与导料段底面上下间隙布置形成周向絮团卸料口(214)，在锥形卸料盘的锥面上环形均布有若干布料板(215)。

9.根据权利要求1所述的浓密机，其特征在于：在进料箱与振动组件间的池体内布置有一上下贯通的减压排水组件(8)，该减压排水组件布置于池体轴心处并包括排水管(81)和连接于排水管底部的减压罩(82)，振动区内的渗出水通过排水管接至沉储区的泥层界面上。

10.一种适用于权利要求1至9任一所述浓密机的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、向进料箱(2)内注入尾砂料浆并进行稀释；

S2、向进料箱(2)内稀释的尾砂料浆中添加絮凝剂形成絮凝尾砂团；

S3、絮凝尾砂团通过进料箱(2)下部卸入池体(1)，当絮凝尾砂团在池体内沉降的泥层厚度≥3m时，先开启振动区(12)内的振动组件(4)破坏絮凝尾砂团，再开启底流排料管(3)上的阀门进行浓密机底流料浆排放；

S4、当池体内底流料浆不能卸料时，开启造浆水管(5)上的进水阀门对振动区(12)内的尾砂浆体进行反冲稀释，同时开启振动区(12)内的振动组件(4)对其进行均化稀释；

S5、当池体内底流料浆顺畅卸料时，关闭造浆水管(5)上的进水阀门，底流料浆从底流排料管(3)排出池体(1)。

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