CN113694579A - 一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置 - Google Patents

Abstract

随着选矿指标的提升，使得现在的尾矿平均粒径大幅减小，尾矿内部基质吸力升高，水的渗透压力不足以克服基质吸力，导致孔隙水很难排出。此时，传统的尾矿干排工艺已经不能满足细粒径尾矿的脱水处理要求，同时存在占地面积大，投资大、电耗高，使用成本高等问题。为了解决细粒尾矿脱水处理遇到的上述问题，本发明提供了一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置，该发明装置利用微孔陶瓷特性，将微孔陶瓷棒作为一种介质导体，排除尾矿中的孔隙水，同时根据达西定律，增大总水头损失以及减小渗流路径长度，最后达到促排的效果。

Description

一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置

技术领域

本发明涉及采用微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置，主要针对的技术领域为围垦工程、环境工程、自来水厂处置、污泥处置等领域。

背景技术

在用地日益紧张，尾矿库建设项目(尤其是新建及扩建)审批要求越来越严格的今天，尾矿的排放成为制约诸多矿山企业正常生产和发展的最大因素。为此，对尾矿进行处理，使得尾矿能够达到排放要求显得十分有必要。在尾矿处理工艺中，尾矿浓缩脱水工艺被称为尾矿干排工艺。为了解决尾矿脱水问题，常用浓缩、过滤机或压滤机系统，但存在占地面积大，投资大、电耗高，使用成本高等问题。

随着选矿工艺的提升，选矿指标也随之提高，这使得尾矿颗粒的粒径大幅减小，一般的尾矿颗粒平均粒径在200目以下。尾矿颗粒太细会使得内部的基质吸力升高，这时，尾矿内的水的渗透压力不足以克服基质吸力，导致尾矿内部的水很难排出。此时，尾矿天然固结难以将孔隙中的水脱除。因此，应采取一定的方法或特定的装置对对尾矿中的水进行促排。根据达西定律

即水在单位时间内通过多孔介质的渗流量Q与渗流路径长度l成反比，与过水断面面积F和总水头损失h成正比。本发明根据达西定律，设计了一种采用微孔陶瓷介质材料的尾矿脱水装置对可以增大总水头损失h以及减小渗流路径长度l，最后达到促排的效果。

尾矿干排工艺，指经选矿流程输出的尾矿浆经多级浓缩后，再经脱水振动筛等高效脱水设备处理，形成含水小、易沉淀固化和利用场地堆存的矿渣，矿渣可以转运至固定地点进行干式堆存。

微孔陶瓷棒，微孔陶瓷是一种功能型的结构陶瓷，陶瓷体内部或表面含有大量开口或闭口微小气孔，其孔径一般为微米级或亚微米级。是一种只过水，不过空气，阻挡固体颗粒的介质材料。具有气孔率高、强度高、物理和化学性质稳定、过滤精度高，再生性能好的特点。如图1所示左1为微孔陶瓷材料制作成圆柱形，下缘为锐角的介质体，外部套上图1中间的不锈钢网罩，这就成为右1的一根微孔陶瓷棒。

模袋，来源于土工管袋，是由聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)等制作的大面积袋状材料，并在其袋内充灌尾砂经压力排水后形成的一种固结充填体。其主要利用土工材料的透水不透浆特性，加速充填料的固结。

静置自然固结脱水，将充填后的膜袋静置，尾矿中的孔隙水会慢慢从膜袋的孔中排出，随着时间的推移，液塑性的尾矿浆会因为脱水而浓缩最后固结。

静置自然脱水对尾矿的质量要求较高，大多数情况下，尾矿的颗粒粒径太小，含泥量大，使用静置脱水无法达到期望的脱水效果，且静置自然脱水比较被动，工期较长。

浓缩机脱水，浓缩机一般主要由浓缩池、耙架、传动装置、耙架提升装置、给料装置、卸料装置和信号安全装置等组成。浓缩机工作的主要特点是在待浓缩的矿浆中添加一定量的絮凝剂，使矿浆中的矿粒形成絮团，加快其沉降速度，进而达到提高浓缩效率的目的。

浓缩机是传统的尾矿处理设备，通常和压滤机或其他设备一起使用，在使用过程中需要占用比较大的场地，存在占地面积大，投资大、电耗高，使用成本高等问题。

基于此，本设计提出一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置与实施方法。

发明内容

为了解决尾矿干排工艺中尾矿脱水遇到的上述问题，本发明提供了一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置，该发明可以对中细颗粒尾矿进行脱水，达到排放要求；并实现了自由移动，自行冲洗清洁的功能，具有占地面积小，运行灵活机动的特点。为目前由于选矿指标提升而造成的尾矿颗粒粒径大幅减小而脱水困难的难题提供了一种新的解决方案和装置，针对传统尾矿脱水工艺中占地面积大，投资大、电耗高，使用成本高等问题提出了新的解决思路。

为解决上述难题，本发明提供了一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置，包括：由尾矿脱水机主箱、自行汽车及操纵台、供电箱、膜袋、钢丝绳以及不锈钢软管构成，其中尾矿脱水机主箱和自行汽车及操纵台为本发明的主要部分。所述尾矿脱水机主箱和自行汽车及操纵台通过钢丝绳和不锈钢软管连接。通过钢丝绳的连接，自行汽车及操纵台可以控制尾矿脱水机主箱的升降和方位，使得尾矿脱水机主箱1可以在空间上起吊并随着在水平面上旋转活动。通过不锈钢软管的连接，可以将尾矿脱水机主箱吸取的水抽提至自行汽车及操纵台，并排出。

进一步的，本发明实例提供的尾矿脱水机主箱由尾矿脱水机主箱外罩、活动板导轨、滑轮组、微孔陶瓷棒、活动板、底板、液压升降机、自冲洗管道、橡胶软管以及莲蓬头等部件构成。所述尾矿脱水机主箱外罩形状是无底四棱柱箱体，尺寸是长×宽×高为1700mm×1100mm×850mm，厚度为50mm，材质为不锈钢；所述尾矿脱水机主箱外罩顶部四个角固定安装了四个滑轮，与钢丝绳上的滑轮组成了滑轮组。所述尾矿脱水机主箱外罩两侧面设置了4个活动板导轨，活动板导轨是在尾矿脱水机主箱外罩侧面镂空的长方体，尺寸是50mm×50mm×410mm，所述活动板可以在活动板导轨内上下活动。所述底板焊接在尾矿脱水机主箱外罩底部，所述微孔陶瓷棒、活动板、液压升降机、自冲洗管道、橡胶软管以及莲蓬头等部件设置在尾矿脱水机主箱外罩内部。其中，液压升降机上下分别活动板与和底板连接，莲蓬头固定在尾矿脱水机主箱外罩顶部，微孔陶瓷棒和自冲洗管道固定在活动板上，可以随着活动板的升降而升降。橡胶软管长度适中，用以连接每一个微孔陶瓷棒和莲蓬头的空洞，形成一个个气密性良好的输送水的通道。

进一步的，所述尾矿脱水机主箱内部构件包括微孔陶瓷棒、活动板、底板、液压升降机、自冲洗管道、橡胶软管以及莲蓬头；微孔陶瓷棒为下缘为锐角的圆柱体，尺寸是直径60mm，高度350mm，外部套上不锈钢网罩。活动板为不锈钢板，尺寸是长×宽×高为1600mm×1000mm×50mm，两侧设置4个卡块长×宽×高为50mm×50mm×50mm用以限制活动板在活动板导轨内上下滑动；活动板上设置4行×8列的直径为60mm的孔洞用以镶嵌32根微孔陶瓷棒，微孔陶瓷棒固定在活动板上，二者之间不可相对运动。底板为锰钢板，具有一定配重，当尾矿脱水机主箱降落时可抚平膜袋，尺寸是长×宽×高为1600mm×1000mm×50mm，固定在尾矿脱水机主箱外罩底部，不可滑动，底板板上设有与活动板位置对应的4行×8列的直径为62mm的孔洞，当微孔陶瓷棒扎入膜袋时起到导向作用。2个液压升降机一端固定在底板上的两边，另一端支撑活动板，起到承托的作用，并且作为控制活动板及微孔陶瓷棒上下滑动的动力装置。自冲洗管道材质为不锈钢设置在32根微孔陶瓷棒的间隙处，紧贴活动板底面固定安装；自冲洗管道为直径为20mm的旋转管道，管道壁面布满漏孔，自冲洗管道延伸向上至在预留孔洞的尾矿脱水机主箱外罩顶部，在此处设置注水口，当向自冲洗管道注入有压水流时，漏孔会向微孔陶瓷棒喷射水流。橡胶软管为气密性良好的连通装置，共有32根，连接32根微孔陶瓷棒与莲蓬头的气孔，橡胶管长度适中为550mm～650mm。

进一步的，本发明实例提供的自行汽车及操纵台由驾驶室、动臂、抽水壶、真空泵、卷扬机、电线插头和操纵台等部分构成。工人可以在驾驶室内控制自行汽车及操纵台的行驶，控制动臂的活动，控制操纵台及整个车身的旋转，控制尾矿脱水机主箱的升降。所述抽水壶、真空泵和卷扬机安置在操纵台上，可跟随操纵台的旋转而旋转。所述抽水壶分别与尾矿脱水机主箱和真空泵连接，通过真空泵将抽水壶内空气抽走，形成负压环境，使得尾矿脱水机主箱内抽提的水会输送过来，同时不间断将抽水壶内的水排出，便可以形成一个排水通道。所述卷扬机的牵引线通过动臂连接至钢丝绳，通过卷扬机的运作提供给尾矿脱水机主箱升降的动力。所述电线插头在本装置工作时与附近供电电源连接，为本装置运转提供电力。

进一步的，所述抽水壶由进水口、抽气口、排水口及自控阀门等部分组成。所述抽水壶壶身为圆柱体容器，尺寸是底面直径680mm，高1000mm，是气密性良好的封闭容器，材质可以采用抗锈蚀，高强度的金属合金。所述进水口、抽气口、排水口为连通抽水壶内部环境的短管，其中进水口通过不锈钢软管连接至尾矿脱水机主箱的莲蓬头，抽气口通过橡胶软管连接至真空泵，排水口连接排水管道。所述自控阀门可以自动控制开闭，当抽水壶内水位到达限制水位时，便会将壶内的水排出。

上述方案的有益效果是：

由于采用了上述技术方案，该发明装置可以该发明可以对中细颗粒尾矿进行脱水，达到排放要求；并实现了自由移动，自行冲洗清洁的功能，且具有占地面积小，造价低，操作简便，效率高的特点。解决了目前细粒尾矿脱水工艺复杂，占地面积大，投资大，耗电量大的难题。

附图说明

图1为本发明装置提供的微孔陶瓷棒；

图2为本发明实例提供的一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置；

图3为本发明装置提供的尾矿脱水机主箱；

图4为本发明装置提供的尾矿脱水机主箱内部构件；

图5为本发明提供的自行汽车及操纵台构造图；

图6为本发明提供的抽水壶细部图；

图7为本发明提供的一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置操作示意图。

图中：1-尾矿脱水机主箱；2-自行汽车及操纵台；3-供电箱；4-膜袋；5-钢丝绳；6-不锈钢软管；10-尾矿脱水机主箱外罩；11-活动板导轨；12-滑轮组；13-微孔陶瓷棒；14-活动板；15-底板；16-液压升降机；17-自冲洗管道；18-橡胶软管；19-莲蓬头；20-驾驶室；21-动臂；22-抽水壶；23-真空泵；24-卷扬机；25-电线插头；26-操纵台；221-进水口；222-抽气口；223-排水口；224-自控阀门；225-抽水壶内水位。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进一步清楚完整说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1：

一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置，包括：如图2所示，由尾矿脱水机主箱1、自行汽车及操纵台2、供电箱3、膜袋4、钢丝绳5以及6不锈钢软管构成，其中尾矿脱水机主箱1和自行汽车及操纵台2为本发明的主要部分。所述尾矿脱水机主箱1和自行汽车及操纵台2通过钢丝绳5和不锈钢软管6连接。通过钢丝绳5的连接，自行汽车及操纵台2可以控制尾矿脱水机主箱1的升降和方位，使得尾矿脱水机主箱1可以在空间上起吊并随着在水平面上旋转活动。通过不锈钢软管6的连接，可以将尾矿脱水机主箱1吸取的水抽提至自行汽车及操纵台2，并排出。

如图3所示，本发明实例提供的尾矿脱水机主箱1由尾矿脱水机主箱外罩10、活动板导轨11、滑轮组12、微孔陶瓷棒13、活动板14、底板15、液压升降机16、自冲洗管道17、橡胶软管18以及莲蓬头19等部件构成。所述尾矿脱水机主箱外罩10形状是无底四棱柱箱体，尺寸是长×宽×高为1700mm×1100mm×850mm，厚度为50mm，材质为不锈钢；所述尾矿脱水机主箱外罩10顶部四个角固定安装了四个滑轮，与钢丝绳5上的滑轮组成了滑轮组12。所述尾矿脱水机主箱外罩10两侧面设置了4个活动板导轨11，活动板导轨11是在尾矿脱水机主箱外罩10侧面镂空的长方体，尺寸是50mm×50mm×410mm，所述活动板14可以在活动板导轨11内上下活动。所述底板15焊接在尾矿脱水机主箱外罩10底部，所述微孔陶瓷棒13、活动板14、液压升降机16、自冲洗管道17、橡胶软管18以及莲蓬头19等部件设置在尾矿脱水机主箱外罩10内部。其中，液压升降机16上下分别活动板14与和底板15连接，莲蓬头19固定在尾矿脱水机主箱外罩10顶部，微孔陶瓷棒13和自冲洗管道17固定在活动板14上，可以随着活动板的升降而升降。橡胶软管18长度适中，用以连接每一个微孔陶瓷棒13和莲蓬头19的空洞，形成一个个气密性良好的输送水的通道。

如图4所示，所述尾矿脱水机主箱1内部构件包括微孔陶瓷棒13、活动板14、底板15、液压升降机16、自冲洗管道17、橡胶软管18以及莲蓬头19；微孔陶瓷棒13为下缘为锐角的圆柱体，尺寸是直径60mm，高度350mm，外部套上不锈钢网罩。活动板14为不锈钢板，尺寸是长×宽×高为1600mm×1000mm×50mm，两侧设置4个卡块长×宽×高为50mm×50mm×50mm用以限制活动板14在活动板导轨11内上下滑动；活动板14上设置4行×8列的直径为60mm的孔洞用以镶嵌32根微孔陶瓷棒13，微孔陶瓷棒13固定在活动板14上，二者之间不可相对运动。底板15为锰钢板，具有一定配重，当尾矿脱水机主箱1降落时可抚平膜袋4，尺寸是长×宽×高为1600mm×1000mm×50mm，固定在尾矿脱水机主箱外罩10底部，不可滑动，底板15板上设有与活动板14位置对应的4行×8列的直径为62mm的孔洞，当微孔陶瓷棒13扎入膜袋4时起到导向作用。2个液压升降机16一端固定在底板15上的两边，另一端支撑活动板14，起到承托的作用，并且作为控制活动板14及微孔陶瓷棒13上下滑动的动力装置。自冲洗管道17材质为不锈钢设置在32根微孔陶瓷棒13的间隙处，紧贴活动板14底面固定安装；自冲洗管道17为直径为20mm的旋转管道，管道壁面布满漏孔，自冲洗管道17延伸向上至在预留孔洞的尾矿脱水机主箱外罩10顶部，在此处设置注水口，当向自冲洗管道17注入有压水流时，漏孔会向微孔陶瓷棒13喷射水流。橡胶软管18为气密性良好的连通装置，共有32根，连接32根微孔陶瓷棒13与莲蓬头19的气孔，橡胶管18长度适中为550mm～650mm。

如图5所示，本发明实例提供的自行汽车及操纵台2由驾驶室20、动臂21、抽水壶22、真空泵23、卷扬机24、电线插头25和操纵台26等部分构成。工人可以在驾驶室20内控制自行汽车及操纵台26的行驶，控制动臂21的活动，控制操纵台26及整个车身的旋转，控制尾矿脱水机主箱1的升降。所述抽水壶22、真空泵23和卷扬机24安置在操纵台26上，可跟随操纵台26的旋转而旋转。所述抽水壶22分别与尾矿脱水机主箱1和真空泵23连接，通过真空泵23将抽水壶22内空气抽走，形成负压环境，使得尾矿脱水机主箱1内抽提的水会输送过来，同时不间断将抽水壶22内的水排出，便可以形成一个排水通道。所述卷扬机24的牵引线通过动臂21连接至钢丝绳5，通过卷扬机24的运作提供给尾矿脱水机主箱1升降的动力。所述电线插头25在本装置工作时与附近供电电源连接，为本装置运转提供电力。

如图6所示，所述抽水壶22由进水口221、抽气口222、排水口223及自控阀门224等部分组成。所述抽水壶22壶身为圆柱体容器，尺寸是底面直径680mm，高1000mm，是气密性良好的封闭容器，材质可以采用抗锈蚀，高强度的金属合金。所述进水口221、抽气口222、排水口223为连通抽水壶22内部环境的短管，其中进水口221通过不锈钢软管6连接至尾矿脱水机主箱1的莲蓬头19，抽气口222通过橡胶软管连接至真空泵23，排水口223连接排水管道。所述自控阀门224可以自动控制开闭，当抽水壶内水位225到达限制水位时，便会将壶内的水排出。

具体的，本设计在具体使用时包含以下步骤：

1、如图7所示为本发明提供的一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置操作前后的对比示意图，先本发明装置将驾驶至施工现场膜袋4附近适当位置处，然后将电线插头25连接至供电箱3，然后启动操纵台26，将车身旋转至合适角度；

2、调整动臂21至合适高度和角度，然后启动卷扬机24，将尾矿脱水机主箱1缓缓降落直至膜袋4上方，此时尾矿脱水机主箱1的内部结构如图7左图的放大部分中一样，液压升降机16保持挺直状态，活动板14在活动板导轨11最高处，微孔陶瓷棒13完全在尾矿脱水机主箱外罩10内部不与膜袋4接触，此时底板15与膜袋4的表面先接触，由于底板15具有一定重量，可先将膜袋4压住并抚平，此时控制卷扬机24使得尾矿脱水机主箱1的位置不变；

3、启动液压升降机16，使得活动板14沿着活动板导轨11缓缓降落，此时32根微孔陶瓷棒13也随之降落，然后32根微孔陶瓷棒13会穿过底板14上位置对应的孔洞，穿过底板14后微孔陶瓷棒13依靠下缘锋利的锐角扎入膜袋4中，在此过程中微孔陶瓷棒13的不锈钢网罩会保护在内的微孔陶瓷不至折断，最后整个活动板14降至最低处，此时尾矿脱水机主箱1的内部结构如图7的右边放大部分所示，微孔陶瓷棒13上部在尾矿脱水机主箱外罩10内部，下部进入膜袋4内；

4、打开真空泵23，膜袋4中的尾矿的孔隙水会通过微孔陶瓷棒13的传导作用进入橡胶软管18，流经莲蓬头19、不锈钢橡胶软管6到达抽水壶22，抽水壶22与真空泵23相连，造成内部负压，提供给这一水流动力；

5、抽水壶22的排水口223会不时的有水排出，此时观测排水口223的出流量，当出流量在规定的时间内很少甚至为零时，表明膜袋4中的孔隙水已经脱除到最佳，此时，关闭真空泵23，启动液压升降机16将活动板14升高至原位，微孔陶瓷棒13也脱离膜袋4而完全进入尾矿脱水机主箱外罩10内部；

6、控制卷扬机24将尾矿脱水机主箱1提升至动臂21前端，调正车身位置，将本装置驾驶至另一处，重复1至5步骤进行脱水作业；

7、自清洁功能：由于脱水过程中，微孔陶瓷棒13会沾染尾矿中的泥沙，所以在作业完毕可以将本装置驾驶至空旷处，在自冲洗管道17(如图4)的注水口注入压力水流，自冲洗管道17是布满漏孔的旋转管道，且处在32根微孔陶瓷棒13的间隙处，所以，漏孔流出的射流会对微孔陶瓷棒13进行冲洗，冲洗的污水会从底板15的孔洞流出。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置，其特征在于，包括尾矿脱水机主箱、自行汽车及操纵台、供电箱、膜袋、钢丝绳以及不锈钢软管，其中尾矿脱水机主箱和自行汽车及操纵台为本发明的主要部分，所述尾矿脱水机主箱与自行汽车及操纵台通过钢丝绳和不锈钢软管连接，工人可以在自行汽车及操纵台上控制尾矿脱水机主箱的活动；

所述尾矿脱水机主箱、所述自行汽车及操纵台、所述钢丝绳以及所述不锈钢软管为一个整体，是本发明装置的主要内容，所述供电箱和所述膜袋为单独的个体，所述膜袋为本装置操作的对象，所述供电箱为任意提供电源的设备。

2.根据权利要求1所述的一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置，其特征在于，所述尾矿脱水机主箱包括尾矿脱水机主箱外罩、活动板导轨、滑轮组、微孔陶瓷棒、活动板、底板、液压升降机、自冲洗管道、橡胶软管以及莲蓬头构成，其中所述微孔陶瓷棒、所述活动板、所述底板、所述液压升降机、所述自冲洗管道、所述橡胶软管以及所述莲蓬头为所述尾矿脱水机主箱内部的重要构件；

所述微孔陶瓷棒的材料为微孔陶瓷，且其形状为下缘为锐角的圆柱体，尺寸是直径60mm，高度350mm，外部套上不锈钢网罩，所述活动板的材料为不锈钢板，尺寸是长×宽×高为1600mm×1000mm×50mm，两侧设置4个卡块长×宽×高为50mm×50mm×50mm使得所述活动板在所述尾矿脱水机主箱内上下滑动；

所述活动板上设置4行×8列的直径为60mm的孔洞用以镶嵌32根微孔陶瓷棒，微孔陶瓷棒随着活动板的滑动而上下运动；

所述微孔陶瓷棒、所述橡胶软管、所述莲蓬头以及所述不锈钢软管依次连接，形成一个输送水的通道；

所述底板材质为锰钢，尺寸是长×宽×高为1600mm×1000mm×50mm，其上有与所述微孔陶瓷棒位置相对应的32个孔，所述底板固定在所述尾矿脱水机主箱底部，对所述微孔陶瓷棒上下运动起到导向作用，同时对下面的所述膜袋起到压住抚平作用，使得所述微孔陶瓷棒顺利扎进所述膜袋中；

所述自冲洗管道为直径为20mm的旋转管道，管道壁面布满漏孔，所述自冲洗管道延伸向上至在预留孔洞的所述尾矿脱水机主箱外罩顶部，在此处设置注水口，当向所述自冲洗管道注入有压水流时，所述漏孔会向所述微孔陶瓷棒喷射水流。

3.根据权利要求1所述的一种微孔陶瓷棒的尾矿脱水装置，其特征在于，

所述自行汽车及操纵台由驾驶室、动臂、抽水壶、真空泵、卷扬机、电线插头和操纵台构成。所述驾驶室能控制自行汽车行驶及操纵台运作，控制所述动臂的活动，控制所述操纵台的旋转，控制所述尾矿脱水机主箱的升降；

所述抽水壶由进水口、抽气口、排水口及自控阀门组成；所述抽水壶的壶身形状是圆柱体容器，尺寸是底面直径680mm，高1000mm，是气密性良好的封闭容器，材质采用抗锈蚀，高强度的金属合金，所述进水口、所述抽气口、所述排水口分别连接所述不锈钢软管、所述真空泵、所述排水管道，所述自控阀门自动控制开闭，当所述抽水壶内水位到达限制水位时，便会将所述抽水壶内的水排出。

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