CN112746167A - 一种粗颗粒悬浮搅拌浸出槽及连续作业系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种颗粒悬浮搅拌浸出槽及连续作业系统；该浸出槽包括槽体及设置在槽体上的搅拌装置，搅拌装置的一端穿过槽体置于槽体内；溢流管，设置在槽体上，并趋近于槽体顶部设置；底流管道，设置在槽体上，并趋近于槽体底部设置；搅拌装置包括驱动组、搅拌轴、若干上叶片和若干下叶片，驱动组设置在槽体上；搅拌轴一端与驱动组连接，另一端穿过槽体置于槽体内；若干上叶片通过上轮毂上设置在搅拌轴上，若干下叶片通过下轮毂设置在搅拌轴上；该连续作业系统包括若干粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，相邻粗颗粒悬浮搅拌浸出槽呈阶梯设置；本发明提出的粗颗粒悬浮搅拌浸出槽及连续作业系统提高粗颗粒处理效率的同时降低成本降低作业难度。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，特别是指一种粗颗粒悬浮搅拌浸出槽及连续作业系统。
背景技术
现有技术中，浸出作业为多台(6-8台)浸出槽水平并列布置，连续作业，浸出物料粒度较细，-0.074mm占60％以上，甚至更细。物料从第一台浸出槽给入，经搅拌浸出反应后从浸出槽上部通过空气提升装置将矿浆从第一台浸出槽下部提升，进入第二台浸出槽上部，如此，经过长时间的浸出反应后，矿浆从最后一台浸出槽下部经空气提升装置提升排出，进入脱水、过滤流程，滤液为贵液，滤饼为废弃物。
应国家绿色矿山建设和环境保护要求，矿山以不产出废弃物或少产出废弃物，减少污染环境为目标，将蛇纹石的浸出粒度放宽到0.6-2.4mm，粗颗粒蛇纹石浸出反应后，浸出残存物料经过洗涤后可用作建筑沙料。新工艺不但减少固体污染物排放，而且还增加企业的经济效益，但也带来了粗颗粒矿物悬浮和流动性差的难题。
0.6-2.4mm粗颗粒矿物搅拌悬浮性能差，浸出槽内沿槽体高度方向出现固体含量分布不均问题，对于搅拌浸出槽的水平并列布置方案，尽管采用了空气提升装置，固体颗粒也难以从浸出槽进入下一浸出槽。
现有技术中的搅拌浸出槽因浸出物料粒度细，叶轮排量低也能够将物料完全悬浮，因此搅拌功率相对较低。但对于粗颗粒矿物因其沉降速度快，必须有足够循环流量维持粗颗粒矿物保持悬浮状态，搅拌功率相对较大。
由于结构的限制，没有解决粗颗粒矿物连续排放问题，0.6-2.4mm粗颗粒蛇纹石浸出作业方案为单槽间断作业，需要等待浸出反应完成后，停机，人工放出浸出槽内的粗颗粒残存物。这种作业模式工人工作强度大，生产效率低，生产成本高，不利于生产管理。
由此，现有技术中浸出搅拌槽因结构的限制，用于粗颗粒矿物浸出作业存在问题：
(1)叶轮排量低，矿浆循环量不足，粗颗粒悬浮性能差，沉槽严重；
(2)空气提升装置提升粗颗粒矿物性能差，不能满足连续生产需求；
(3)间断作业，生产效率低，生产成本高；
(4)作业强度大，生产管理困难。
发明内容
本发明提出一种结构合理，且能够在提高粗颗粒处理效率的前提下降低成本降低作业难度的粗颗粒悬浮搅拌浸出槽及连续作业系统。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，包括：
槽体及设置在槽体上的搅拌装置，搅拌装置的一端穿过槽体置于槽体内；
溢流管，设置在槽体上，并趋近于槽体顶部设置；
底流管道，设置在槽体上，并趋近于槽体底部设置；
搅拌装置包括驱动组、搅拌轴、若干上叶片和若干下叶片，驱动组设置在槽体上；搅拌轴一端与驱动组连接，另一端穿过槽体置于槽体内；若干上叶片通过轮毂上设置在搅拌轴上，若干下叶片通过下轮毂设置在搅拌轴上。
作为进一步的技术方案，还包括：稳流板，设置在槽体内表面上。
作为进一步的技术方案，还包括：
用于控制槽体与底流管道连通的锥阀组，设置在槽体上，且一端穿过槽体与底流管道连接。
作为进一步的技术方案，还包括：
用于改变矿浆流向的转向管，设置在锥阀组与底流管道之间。
优选的，若干上叶片与水平面的夹角θ1为40°-50°；若干下叶片与水平面的夹角θ2为40°-50°。
优选的，槽体的直径为D；若干上叶片以搅拌轴轴线为圆点形成的叶轮直径为d1，若干下叶片以搅拌轴的轴心为圆点形成的叶轮直径为d2；
d1＝0.3-0.4D；d2＝0.5D。
优选的，上叶片弯折后形成弯折角γ1，γ1＝160°-170°；下叶片弯折后形成弯折角γ2，γ2＝160°-170°。
优选的，若干上叶片和若干下叶片上均设置有耐磨层；且若干上叶片上的耐磨层临近槽体底部的一面的厚度是临近槽体顶部的一面厚度的2-3倍；若干下叶片上的耐磨层临近槽体底部的一面的厚度是临近槽体顶部一面的厚度的2-3 倍。
优选的，溢流管中心线与槽体外壁的夹角为α；底流管道与槽体外壁的夹角为β。
本发明还公开了一种连续作业系统，包括若干粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，相邻粗颗粒悬浮搅拌浸出槽呈阶梯设置。
本发明技术方案通过在槽体上设置搅拌装置，并通过溢流管和底流管道的设计配合搅拌装置将进入到槽体的矿浆进行搅拌；进入到槽体的矿浆被搅拌后，矿浆中的粗颗粒矿物完全离底悬浮，进而能够使粗颗粒矿物达到搅拌装置上部，通过底流管道放浆后槽体底部不会残留过多的粗颗粒矿物；进而提高粗颗粒处理效率的同时降低成本降低作业难度；
另外，本发明中，采用多台粗颗粒悬浮搅拌浸出槽阶梯布设后形成连续作业系统，利用粗颗粒悬浮搅拌浸出槽之间的液位差实现矿浆自上而下，逐级自然流动；进而使得生产效率提高，作业强度降低，且易生产管理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明一种粗颗粒悬浮搅拌浸出槽的结构示意图；
图2为上叶片与上轮毂组合后的结构示意图；
图3为上叶片与上轮毂组合后另一角度的结构示意图；
图4为下叶片和下轮毂组合后的结构示意图；
图5为下叶片和下轮毂组合后的另一角度结构示意图；
图6为上叶片的结构示意图；
图7为图6中M-M部分的剖视图；
图8为图1中N部分的结构放大示意图；
图9为图8另一角度的结构示意图；
图10搅拌轴、上轮毂、上叶片、下轮毂及下叶片连接后的结构示意图；
图11为作业系统的结构示意图；
图12为图11另一角度的结构示意图。
图中：
槽体1；搅拌装置2；驱动组201；搅拌轴202；上叶片203；下叶片204；上轮毂205；下轮毂206；连接板207；溢流管3；底流管道4；稳流板5；阀体 601；阀杆602；手轮603；定向套管604；转向管7；反冲洗水管8；
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
如图1-10所示，本发明提出的一种粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，包括：
槽体1及设置在槽体1上的搅拌装置2，搅拌装置2的一端穿过槽体1置于槽体1内；其中，
搅拌装置2包括驱动组201、搅拌轴202、若干上叶片203和若干下叶片204，驱动组201设置在槽体1上；搅拌轴202一端与驱动组201连接，另一端穿过槽体1置于槽体1内；若干上叶片203通过上轮毂205设置在搅拌轴202上，若干下叶片204通过下轮毂206设置在搅拌轴202上；
如图10所示，搅拌轴202主体为厚壁钢管结构，一端通过法兰与驱动组201 法兰连接；上轮毂205和下轮毂206通过螺栓或键等与搅拌轴202连接；且在上轮毂205和下轮毂206上均设置有连接板207，通过连接板207与上叶片203 和下叶片204进行连接；且连接板207的与搅拌轴202轴线的倾斜角度为δ，δ＝40-50°，具体的角度选取根据实际情况而定；
当矿浆进入到槽体1后，搅拌装置2启动，即通过驱动组201带动搅拌轴 202旋转，通过设置在搅拌轴202上的若干上叶片203和若干下叶片204的配合实现对进入到槽体1内的矿浆进行搅拌，使得沉积在槽体1底部的粗颗粒矿物实现悬浮；
在本发明中，驱动组201包括电机和减速机，电机和减速机均设置在槽体1 顶部，并通过联轴器将电机和减速机连接，其中，减速机与搅拌轴202的一端连接，这样当电机动作会通过联轴器带动减速机动作，实现搅拌轴202的旋转；本发明中，联轴器为弹性联轴器，减速机为平行轴减速机；
如图2-7所示，在本发明中，若干上叶片203优选为2-4个，本发明中优选为4个，通过螺栓、螺母和垫片的配合固定在上轮毂205上；且若干上叶片203 与水平面的夹角θ1为40°-50°，优选为45°；
在本发明中，若干下叶片204优选为2-4个，本发明中优选为4个，通过螺栓、螺母和垫片的配合固定在下轮毂206上；且若干下叶片204与水平面的夹角θ2为40°-50°，优选为45°；
在本发明中，槽体1的直径为D；若干上叶片203以搅拌轴202轴线为圆点形成的叶轮直径为d1，若干下叶片204以搅拌轴202的轴心为圆点形成的叶轮直径为d2；
d1＝0.3-0.4D；d2＝0.5D。
为更好的说明上叶片203和下叶片204的结构，举例说明：
槽体1直径D＝3m，则上叶片203以搅拌轴202轴线为圆点形成的叶轮直径 d1＝0.9m；下叶片204以搅拌轴202的轴心为圆点形成的叶轮直径d2＝1.5m；
槽体1直径D＝5m，则上叶片203以搅拌轴202轴线为圆点形成的叶轮直径 d1＝2m；下叶片204以搅拌轴202的轴心为圆点形成的叶轮直径d2＝2.5m；
槽体1直径D＝2m，则上叶片203以搅拌轴202轴线为圆点形成的叶轮直径 d1＝0.6m；下叶片204以搅拌轴202的轴心为圆点形成的叶轮直径d2＝1m；
当然，根据不同的情况，使用不同的槽体1，因此，可以根据比例调整第一叶片和第二叶片的尺寸，以使得在通过第一叶片和第二叶片进行粗颗粒矿物搅拌时达到最佳的效果；
如图6和图7所示，本发明中，上叶片203和下叶片204均设置有弯折角，其中，上叶片203弯折后形成弯折角γ1，γ1＝160°-170°，具体为165°；下叶片204弯折后形成弯折角γ2，γ2＝160°-170°，具体为165°；
另外，由于矿浆存在颗粒，因此上叶片203和下叶片204在旋转的过程中能够会与矿浆中的颗粒接触，因此，在本发明中，优选的，若干上叶片203和若干下叶片204上均设置有耐磨层；且若干上叶片203上的耐磨层临近槽体1 底部的一面的厚度是临近槽体1顶部的一面厚度的2-3倍；若干下叶片204上的耐磨层临近槽体1底部的一面的厚度是临近槽体1顶部一面的厚度的2-3倍；其中，粘膜层可以为橡胶层、聚氨酯层或陶瓷层等；
溢流管3设置在槽体1上，并趋近于槽体1顶部设置；底流管道4设置在槽体1上，并趋近于槽体1底部设置；本发明中，优选的，溢流管3中心线与槽体1外壁的夹角为α，能够有效的防止颗粒沉积，阻碍矿浆流动；底流管道4 与槽体1外壁的夹角为β，同样能够防止颗粒沉积，阻碍矿浆流动；
另外，由于位置的设置，因此，在使用阶段底流管道4矿浆流速高于溢流管3矿浆流速，因此可以使β<α；
且为避免矿浆在排出阶段被影响，本发明中，还设置有转向管7，该转向管 7设置在锥阀组与底流管道4之间；这样通过转向管7改变矿浆流向，将径向流改变为周向矿浆流，避免搅拌装置2搅拌产生的径向流阻碍矿浆流入；
当然，为更好的对底流管道4进行清洁，本发明中，优选的设置有反冲洗水管8，通过反冲洗水管8在停止工作是，清理底流管道4内沉积的粗颗粒矿物，保障矿浆流动的畅通；
如图1所示，稳流板5设置在槽体1内表面上；本发明中稳流板5数量为 3-6个，优选为4个，沿槽体1内壁周向均匀分布，且稳流板5垂直焊接在槽体 1内壁上；
锥阀组设置在槽体1上，且一端穿过槽体1与底流管道4连接；通过锥阀组控制槽体1与底流管道4连通；其中，锥阀组包括阀体601、阀杆602、手轮 603和定向套管604，该阀体601与底流管道4相邻设置，阀杆602的一端与阀体601连接另一端穿过槽体1后与置于槽体1顶部的手轮603连接，进而通过对手轮603的操作能够带动阀杆602动作，带动阀体601动作，实现对底流管道4的开闭；且在本发明中，为增加阀杆602的稳定性，优选的设置有定向套管604，该定向套管604的一端与槽体1内壁连接，另一端套设在阀杆602上；通过定向套管604防止阀杆602因槽体1内部矿浆的扰动而摆动；
如图11-12所示，本发明还公开了一种连续作业系统，包括若干粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，相邻粗颗粒悬浮搅拌浸出槽呈阶梯设置；本发明中，相邻粗颗粒悬浮搅拌浸出槽之间存在高度差，进而通过对高度的调整来控制粗颗粒悬浮搅拌浸出槽内矿浆的流速，流速用V表示，则
其中，C为流量系数，g 为重力加速度；这样根据不同的情况可以调整相邻粗颗粒悬浮搅拌浸出槽的高度，以使用不同的情况。
矿物悬浮是矿物浸出作业的必要条件；本发明专利在设计粗颗粒悬浮搅拌浸出槽时，保障粗颗粒矿物完全离底悬浮，但沿槽体1高度上存在浓度差，在槽体1内总平均固体质量浓度30％情况下，最上层固体质量浓度约10％，底部质量浓度约40-50％。
利用粗颗粒悬浮搅拌浸出槽悬浮矿物在槽体1高度上的浓度差异，绘制悬浮矿物浓度分布曲线，取悬浮矿物浓度接近于平均浓度(30％)的离底高度A 作为底流管道4的进入到相邻粗颗粒悬浮搅拌浸出槽入浆口位置；
另外，由于来料矿浆流量的波动性(±10％波动)，矿浆完全由底部管道流入到下一浸出槽会导致浸出槽液位高度不稳定，因此，本发明中矿浆流量的80％从底流管道4流出进入相邻粗颗粒悬浮搅拌浸出槽；矿浆流量的20％从槽体1 上部溢流管3进入相邻粗颗粒悬浮搅拌浸出槽；如果矿浆流量发生变化(增加或减少)，底流管道4矿浆流量基本不变，矿浆流量的变化由溢流管3调节，这样在矿浆流量变化范围内，矿浆液位不会有明显变化，维持矿浆液位的稳定。
以2.4mm颗粒矿石(2.65t/m3)为例，在紊流状态下沉降速度约0.23m/s， 30％浓度矿浆流动不堵管临界流速约为3.1m/s；阶梯布置的浸出槽间设计了高度差H(液位差)，底部管道的矿浆流速
根据管道矿浆临界流速V＝3.1m/s；
当矿浆进入到第一台粗颗粒悬浮搅拌浸出槽后，搅拌装置2动作，实现搅拌轴202旋转，在搅拌轴202的带动下，若干下叶片204排出的矿浆向下运动，矿浆流触底后改变流向，轴向流变为径向流，径向流矿浆碰到槽体1内壁时，径向流矿浆流再次改变流向，变为向上的轴向流，大部分轴向流矿浆沿槽体1 内壁附近向上运动，当矿浆向上运动的速度大于颗粒沉降速度时，矿物颗粒就会随矿浆流向上流动、悬浮；当悬浮颗粒随矿浆流循环进入到上叶片203流场区，由于若干上叶片203排出的矿浆向上运动，推动粗颗粒矿再次向上运动，增加了槽体1上部粗颗粒固体含量；
在本发明中，若干上叶片203和若干下叶片204转速一般为50-300rpm之间，上叶片203或下叶片204与搅拌轴202组成的圆的直径越大，则转速越低，一般下叶片204的最大线速度约7.0-8.5m/s；生产实践中的粗颗粒悬浮搅拌矿物颗粒悬浮性好、颗粒不沉槽、放矿时槽体1内粗颗粒矿物残留少；
当第一个粗颗粒悬浮搅拌浸出槽搅拌后进行矿浆的排放，搅拌好的矿浆进入到相邻的粗颗粒悬浮搅拌浸出槽进行再次操作，直至达到最后一台粗颗粒悬浮搅拌浸出槽完成整体的操作过程。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，其特征在于，包括：
槽体(1)及设置在所述槽体(1)上的搅拌装置(2)，所述搅拌装置(2)的一端穿过所述槽体(1)置于所述槽体(1)内；
溢流管(208)，设置在所述槽体(1)上，并趋近于所述槽体(1)顶部设置；
底流管道(4)，设置在所述槽体(1)上，并趋近于所述槽体(1)底部设置；
所述搅拌装置(2)包括驱动组(201)、搅拌轴(202)、若干上叶片(203)和若干下叶片(204)，所述驱动组(201)设置在所述槽体(1)上；所述搅拌轴(202)一端与所述驱动组(201)连接，另一端穿过所述槽体(1)置于所述槽体(1)内；若干所述上叶片(203)通过上轮毂(205)设置在所述搅拌轴(202)上，若干所述下叶片(204)通过下轮毂(206)设置在所述搅拌轴(202)上。
2.如权利要求1所述的粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，其特征在于，还包括：稳流板(5)，设置在所述槽体(1)内表面上。
3.如权利要求1所述的粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，其特征在于，还包括：
用于控制所述槽体(1)与所述底流管道(4)连通的锥阀组，设置在所述槽体(1)上，且一端穿过所述槽体(1)与所述底流管道(4)连接。
4.如权利要求3所述的粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，其特征在于，还包括：
用于改变矿浆流向的转向管(7)，设置在所述锥阀组与所述底流管道(4)之间。
5.如权利要求1所述的粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，其特征在于，若干所述上叶片(203)与水平面的夹角θ1为40°-50°；若干所述下叶片(204)与水平面的夹角θ2为40°-50°。
6.如权利要求1所述的粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，其特征在于，所述槽体(1)的直径为D；若干所述上叶片(203)以所述搅拌轴(202)轴线为圆点形成的叶轮直径为d1，若干所述下叶片(204)以所述搅拌轴(202)的轴心为圆点形成的叶轮直径为d2；
d1＝0.3-0.4D；d2＝0.5D。
7.如权利要求1所述的粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，其特征在于，所述上叶片(203)弯折后形成弯折角γ1，γ1＝160°-170°；所述下叶片(204)弯折后形成弯折角γ2，γ2＝160°-170°。
8.如权利要求1所述的粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，其特征在于，若干所述上叶片(203)和若干所述下叶片(204)上均设置有耐磨层；且若干所述上叶片(203)上的耐磨层临近所述槽体(1)底部的一面的厚度是临近所述槽体(1)顶部的一面厚度的2-3倍；若干所述下叶片(204)上的耐磨层临近所述槽体(1)底部的一面的厚度是临近所述槽体(1)顶部一面的厚度的2-3倍。
9.如权利要求1所述的粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，其特征在于，所述溢流管(208)中心线与所述槽体(1)外壁的夹角为α；所述底流管道(4)与所述槽体(1)外壁的夹角为β。
10.一种连续作业系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的若干粗颗粒悬浮搅拌浸出槽，相邻所述粗颗粒悬浮搅拌浸出槽呈阶梯设置。
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