CN114904827A - 一种高效矿砂脱泥设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效矿砂脱泥设备，包括药剂浸润部、螺旋揉搓部和轮式清洗部；药剂浸润部，包括倾斜向上进给并向螺旋揉搓部输送物料的传输带，所述传输带沿进给方向依次布置有用于检测传输带表面物料厚度的激光扫描仪和若干组向物料喷淋药剂的喷淋机构，本高效矿砂脱泥设备能够精准在砂石表面喷洒带有表面活性剂的药剂，促使表面附着物与砂石剥离，另外通过揉搓部的相互摩擦，促使砂石内部之间的摩擦，促使顽固附着物剥离，最后在轮式清洗部的作用下，对砂石进行漂洗，在保证清洗结果的前提下，缩短浸泡时间和工艺流程，减小设备占地面积，减少清洗用水，缩减使用成本。

Description

一种高效矿砂脱泥设备

技术领域

本发明涉及矿砂表层附着物清除技术领域，具体为一种高效矿砂脱泥设备。

背景技术

洗沙机是人工砂（包括天然沙）的洗选设备；洗砂机广泛用于砂石场、矿山、建材、交通、化工、水利水电、混凝土搅拌站等行业中对物料的洗选，它能除去覆盖砂石表面的杂质，同时破坏包覆砂粒的水汽层，以利于脱水，起到高效洗砂清洗作用；洗砂机又叫洗石机，主要用于砂类产品的去除杂质（如粉尘）的机器，因较多使用水洗的方法，故称为洗砂；其中，因为一般是对机制砂（由石料破碎而成），所以也被称为洗石机。因其外观和原理不同，也被称为螺旋洗砂机，滚筒洗砂机，水轮洗砂机（又称轮式洗砂机），震动洗砂机等。

但是，在实际使用中，单一种类的洗砂机，在使用过程中均存在清洗不到位的情况，需要多种洗砂机结合使用，但是依旧存在部分砂石表面存在附着物，且清洗过程中，需要对砂石进行长时间浸泡，以迫使其表面附着物脱落，造成传输带或流水线长度增加，设备占地面积增加，清洗水使用量增加，成本上升。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种高效矿砂脱泥设备，能够精准在砂石表面喷洒带有表面活性剂的药剂，促使表面附着物与砂石剥离，另外通过揉搓部的相互摩擦，促使砂石内部之间的摩擦，促使顽固附着物剥离，最后在轮式清洗部的作用下，对砂石进行漂洗，在保证清洗结果的前提下，缩短浸泡时间和工艺流程，减小设备占地面积，减少清洗用水，缩减使用成本，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效矿砂脱泥设备，包括药剂浸润部、螺旋揉搓部和轮式清洗部；

药剂浸润部，包括倾斜向上进给并向螺旋揉搓部输送物料的传输带，所述传输带沿进给方向依次布置有用于检测传输带表面物料厚度的激光扫描仪和若干组向物料喷淋药剂的喷淋机构，且相邻两组喷淋机构中间布置有用于翻搅物料的翻搅装置；

所述喷淋机构的喷淋量能够根据激光扫描仪的检测厚度进行调整，随物料厚度的降低，减少喷淋量；

螺旋揉搓部，包括用于长水槽，内部转动设置有揉搓机搅拌轴，所述揉搓机搅拌轴沿进给方向依次分为用于对物料翻搅的翻搅段、通过搅拌轴表面凸起对物料揉搓的柱状凸起揉搓段和通过螺旋搅拌轴对物料进行揉搓的板状揉搓段，所述长水槽的末端与轮式清洗部连通，所述长水槽上方与揉搓机搅拌轴不同段对应位置分别设置有用于药剂补充喷淋或清水喷淋的喷淋机构；

轮式清洗部，若干组依次连接的轮式洗砂机，且第一级轮式洗砂机的物料入口处设置高压补水喷淋机构，且轮式洗砂机的水槽底部设置有高压曝气机构。

作为本发明的一种优选技术方案，所述传输带传输部分中间位置下凹，所述翻搅装置包括绕水平且垂直于进给方向轴线转动的翻搅杆，所述翻搅杆的回转圆周端部设置不连续的螺旋挡板，且传输带中面两侧的螺旋挡板旋向相反，当翻搅杆转动时，螺旋挡板能够将传输带表面的物料向两侧摊平；

翻搅杆位于两组喷淋机构之间，当上一级喷淋机构对物料进行药剂喷洒后，通过精准控制喷淋量，药剂喷淋在物料表层，保证物料表层均匀接触药剂，且有效降低药剂浪费量，避免药剂过量造成的后续清洗难问题，且通过翻搅杆作用，将原本处于上层，且接受过药剂喷淋的物料向两侧拨开，将下层物料漏出，便于下层物料接受喷淋，保证在降低喷淋量的前提下，各层物料能够充分接触药剂，且利用传输带传输过程中的时间，对物料进行浸润，药剂内的表面活性物质和碱性物质，与附着在物料表层的粘附物进行反应，促使其与物料本体分离。

作为本发明的一种优选技术方案，所述揉搓机搅拌轴为螺旋轴，且翻搅段为多导程且不连续的螺旋刀片，且翻搅段的螺旋刀片螺距大于柱状凸起揉搓段和板状揉搓段，所述柱状凸起揉搓段和板状揉搓段为连续的单导程螺旋刀片，所述柱状凸起揉搓段表面非均匀的设置有柱状或不规则的凸起；

通过对翻搅段、柱状凸起揉搓段和板状揉搓段的结构设计，利用不同导程、不同螺距的结构设计，使物料在螺旋揉搓部内不同位置获得不同的进给速度，从而进行相互之间的揉搓和翻搅，从而将附着在物料表面的附着物与物料本体分离，且柱状凸起揉搓段和板状揉搓段通过不同的结构设计，提供不同施力方式，从而获得不同的摩擦效果，促使物料表面附着物剥离充分。

作为本发明的一种优选技术方案，所述轮式清洗部内第一级轮式洗砂机的叶轮水槽进料口高于水面，且高压补水喷淋机构的出水冲刷点作用于进料口与水面之间的断层处；

通过叶轮水槽进料口的断崖式设计，使物料在入水时，能够具有一定的冲击力，且配合高压补水喷淋机构的冲刷作用，迫使与物料分离后的附着物随水流分散，与物料分离。

作为本发明的一种优选技术方案，所述高压曝气机构为伞状结构，且高压曝气机构的出气口处于伞盖底部，且能够向下曝气；

通过在叶轮水槽底部增加高压曝气机构，喷射高压小气泡，小气泡具有一定的初始动能，撞击物料，促使物料分散，将内部细颗粒冲击上浮，且小气泡在上浮过程中，水压变化，气泡炸裂，同样具有一定的空化效应，促使可溶物质的溶解和附着物的脱离，如附着在砂石表面的碎泥和尘土，溶解后，能够随水流流走。

作为本发明的一种优选技术方案，所述轮式清洗部内相邻两级轮式洗砂机叶轮水槽之间的三角区域内设置隐藏水箱，且上一级的叶轮水槽侧壁设置溢流孔，并通过固定在侧壁的侧边溜槽与隐藏水箱连通，且隐藏水箱连通设置有用于细沙回收的旋流器；

通过在两级叶轮水槽之间设置隐藏水箱，提升现场的空间利用率，且通过溢流孔和侧边溜槽的结构设计，引导溢流水的流向，避免现场污水横流，保证生产环境的清洁。

作为本发明的一种优选技术方案，所述轮式洗砂机的叶轮内筛网前端用于挖沙的部分沿回转切线进给方向固定设置有翻折板；

通过对叶轮的机构设计，改变叶轮筛网在入砂时的角度，降低进入时的阻力，且当叶轮转动至非倾斜物料的位置时，翻折板能够对物料起到一定的遮挡，提升内部物料存量，从而提升漂洗效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本高效矿砂脱泥设备区别于现有的洗砂机，增加了浸润部和揉搓部，通过激光扫描仪对传输带的初始截面和运送过程中的截面进行扫描，通过截面面积的变化，结合传输带的进给速度，计算单位时间内物料的输送量，从而精准控制药剂的喷洒量，且对物料进行翻搅，保证底层物料同样被药剂喷淋，随后在传输过程中完成药剂对物料的浸润，加速物料表面顽固附着物的脱落，随后物料进入揉搓部，通过揉搓部内不同结构的搅拌轴进行翻搅，加速物料与搅拌轴、物料与物料之间的摩擦，从而利用摩擦力将物料表层的附着物进行去除，保证物料的清除率，随后进入轮式清洗部，在轮式清洗部内完成附着物的漂浮、清理，通过对进料量的准确检测，控制药剂的精准用量，保证脱泥效果的前提下，减少药剂使用量，降低漂洗难度，减少清洗用水，且通过增加带有表面活性剂的药剂，加速表面附着物的脱离，增强脱泥效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明剖视图；

图3为本发明药剂浸润部示意图；

图4为本发明螺旋揉搓部示意图；

图5为本发明揉搓机搅拌轴示意图；

图6为本发明轮式清洗部示意图；

图7为本发明轮式清洗部剖视图；

图8为本发明A处放大图；

图9为本发明激光扫描仪工作示意图。

图中：1、药剂浸润部；101、传输带；102、激光扫描仪；103、翻搅杆；104、传输部喷淋机构；2、螺旋揉搓部；201、长水槽；202、揉搓机搅拌轴；2021、翻搅段；2022、柱状凸起揉搓段；2023、板状揉搓段；203、揉搓部喷淋机构；3、轮式清洗部；301、叶轮水槽；302、叶轮；303、侧边溜槽；304、旋流器；305、隐藏水箱；306、高压补水喷淋机构；307、高压曝气机构。

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做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。

请参阅图1、图2，本发明提供一种技术方案：一种高效矿砂脱泥设备，包括药剂浸润部1、螺旋揉搓部2和轮式清洗部3；

参阅图3，药剂浸润部1，包括倾斜向上进给并向螺旋揉搓部2输送物料的传输带101，传输带101沿进给方向依次布置有用于检测传输带101表面物料厚度的激光扫描仪102和若干组向物料喷淋药剂的喷淋机构，且相邻两组喷淋机构中间布置有用于翻搅物料的翻搅装置；

喷淋机构的喷淋量能够根据激光扫描仪102的检测厚度进行调整，随物料厚度的降低，减少喷淋量；

参阅图9，当传输带101为空载时，激光扫描仪102对传输带101表面进行扫描，获得初始扫描面积A0为Aref，随后当传输带101表面负载时，扫描所得面积An分别为Ameas1、Ameas2、… 、Ameas n，即单位增长量为：

△A=Ameas n- Ameas n-1

将此数据传输给用于传输带101控制的PLC，结合传输带101的进给速度和传输部喷淋机构104的安装位置和间隔，合理控制后续的喷淋级数，一级每个层级的喷淋量，当△A增大，适当延长喷淋级数，且An较小时，说明传输带表面堆积较厚，同时表面积较大，即增加每层级喷淋机构的喷淋量，以保证处于表层的物料全部得到药剂的浸润，随后在翻搅杆103的翻搅作用下，将下层为接触药剂的物料翻搅并平铺在表层，受下一级喷淋机构喷淋，从而保证所有的物料均能够接受到药剂的喷淋；

该药剂主要成分是表面活性剂、碱性物质等物质按一定比例混合而成；再按一定得比例稀释成可直接喷洒的药剂溶液，当带有泥粉的原料经过药剂溶液喷洒后，吸附在砂石表面的泥粉能快速脱落并产生乳化现象，增加润湿性、乳化性、起泡性；通过分子中不同部分分别对于两相的亲和，使两相均将其看作本相的成分，分子排列在两相之间，使两相的表面相当于转入分子内部，从而降低表面张力；由于两相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了表面张力和表面自由能；

通过实验表明加药剂溶液的试样中物料表面的附着物脱落比较快且更彻底，并且能将物料表面的着色物去除，污水也能达到絮凝效果，经过大量水的稀释后经检测各项指标都能满足要求。

参阅图4，螺旋揉搓部2，包括用于长水槽201，内部转动设置有揉搓机搅拌轴202，揉搓机搅拌轴202沿进给方向依次分为用于对物料翻搅的翻搅段2021、通过搅拌轴表面凸起对物料揉搓的柱状凸起揉搓段2022和通过螺旋搅拌轴对物料进行揉搓的板状揉搓段2023，长水槽201的末端与轮式清洗部3连通，长水槽201上方与揉搓机搅拌轴202不同段对应位置分别设置有用于药剂补充喷淋或清水喷淋的喷淋机构；

翻搅段2021采用多导程大螺距的不连续刀具设计，相较于后续的两段，物料在其内部能够轴向进给的同时上下翻搅，且进给速度大于后段，从而形成前后段物料之间的摩擦，且在翻搅段2021内，由于物料的翻搅，同样会促进物料之间的摩擦，使物料表面已经松动的附着物被研磨，且剥离；

轮式清洗部3，若干组依次连接的轮式洗砂机，且第一级轮式洗砂机的物料入口处设置高压补水喷淋机构306，且轮式洗砂机的水槽底部设置有高压曝气机构307；

通过设置高压补水喷淋机构306，一是对物料进行一次冲刷，使夹杂在物料内的附着物被分离、溶解或漂浮在水面，其次，完成叶轮水槽301的补水。

传输带101传输部分中间位置下凹，翻搅装置包括绕水平且垂直于进给方向轴线转动的翻搅杆103，翻搅杆103的回转圆周端部设置不连续的螺旋挡板，且传输带101中面两侧的螺旋挡板旋向相反，当翻搅杆103转动时，螺旋挡板能够将传输带101表面的物料向两侧摊平；

翻搅杆103位于两组喷淋机构之间，当上一级喷淋机构对物料进行药剂喷洒后，通过精准控制喷淋量，药剂喷淋在物料表层，保证物料表层均匀接触药剂，且有效降低药剂浪费量，避免药剂过量造成的后续清洗难问题，且通过翻搅杆103作用，将原本处于上层，且接受过药剂喷淋的物料向两侧拨开，将下层物料漏出，便于下层物料接受喷淋，保证在降低喷淋量的前提下，各层物料能够充分接触药剂，且利用传输带101传输过程中的时间，对物料进行浸润，药剂内的表面活性物质和碱性物质，与附着在物料表层的粘附物进行反应，促使其与物料本体分离；

其中翻搅杆103两端的螺旋挡板旋向相反，当翻搅杆103转动时，处于传输带101中间位置的物料不断向两侧分拨，将表层喷淋过药剂的物料向下掩埋，将下方为接触药剂的物料向上翻搅，然后在后续的传输部喷淋机构104作用下，完成药剂喷淋，且结合激光扫描仪102的扫描测算结构，计算出传输带101对应位置物料的承载量，当该位置运动至对应喷淋机构时，获取应当的药剂喷淋量，从而实现药剂的进准用量控制，避免尾水内药剂含量过高，减少冲洗用水；

在长水槽201的上方依次设置若干组揉搓部喷淋机构203，根据实际脱泥情况反馈、且根据物料的自身硬度、特性，可选择喷淋药剂或清水，起到药剂补充、补水润滑、降温的效果，减少物料自身的磨损，避免物料自身粒径变小。

参阅图5，揉搓机搅拌轴202为螺旋轴，且翻搅段2021为多导程且不连续的螺旋刀片，且翻搅段2021的螺旋刀片螺距大于柱状凸起揉搓段2022和板状揉搓段2023，柱状凸起揉搓段2022和板状揉搓段2023为连续的单导程螺旋刀片，柱状凸起揉搓段2022表面非均匀的设置有柱状或不规则的凸起；

通过对翻搅段2021、柱状凸起揉搓段2022和板状揉搓段2023的结构设计，利用不同导程、不同螺距的结构设计，使物料在螺旋揉搓部2内不同位置获得不同的进给速度，从而进行相互之间的揉搓和翻搅，从而将附着在物料表面的附着物与物料本体分离，且柱状凸起揉搓段2022和板状揉搓段2023通过不同的结构设计，提供不同施力方式，从而获得不同的摩擦效果，促使物料表面附着物剥离充分；

以双导程的翻搅段2021设计为例，由于其采用不连续的刀片设计，物料在进给过程中，不断下落与后续的物料不断揉搓摩擦，增加摩擦几率，且后续的柱状凸起揉搓段2022和板状揉搓段2023分别采用在连续的螺旋刀片上增加凸起的聚氨酯耐磨块或板状的聚氨酯耐磨块，为物料提供不同的施力和摩擦方式，在提升螺旋刀片耐磨程度的同时，提升刀片与物料、物料与物料自身之间的摩擦次数。

参阅图6，轮式清洗部3内第一级轮式洗砂机的叶轮水槽301进料口高于水面，且高压补水喷淋机构306的出水冲刷点作用于进料口与水面之间的断层处；

通过叶轮水槽301进料口的断崖式设计，使物料在入水时，能够具有一定的冲击力，且配合高压补水喷淋机构306的冲刷作用，迫使与物料分离后的附着物随水流分散，与物料分离。

参阅图7、图8，高压曝气机构307为伞状结构，且高压曝气机构307的出气口处于伞盖底部，且能够向下曝气；

通过在叶轮水槽301底部增加高压曝气机构307，喷射高压小气泡，小气泡具有一定的初始动能，撞击物料，促使物料分散，将内部细颗粒冲击上浮，且小气泡在上浮过程中，水压变化，气泡炸裂，同样具有一定的空化效应，促使可溶物质的溶解和附着物的脱离，如附着在砂石表面的碎泥和尘土，溶解后，能够随水流流走；

同时采用伞状结构，且将曝气嘴布置在下方，有效避免浮沙堵塞曝气嘴，保证高压气体的顺利喷出，且在水槽底部产生水流，扰动水底细砂，促使其上浮被叶轮302承接，进入下一级清洗机构。

参阅图6，轮式清洗部3内相邻两级轮式洗砂机叶轮水槽301之间的三角区域内设置隐藏水箱305，且上一级的叶轮水槽301侧壁设置溢流孔，并通过固定在侧壁的侧边溜槽303与隐藏水箱305连通，且隐藏水箱305连通设置有用于细沙回收的旋流器304；

通过在两级叶轮水槽301之间设置隐藏水箱305，提升现场的空间利用率，且通过溢流孔和侧边溜槽303的结构设计，引导溢流水的流向，避免现场污水横流，保证生产环境的清洁。

参阅图8，轮式洗砂机的叶轮302内筛网前端用于挖沙的部分沿回转切线进给方向固定设置有翻折板308；

通过对叶轮302的机构设计，改变叶轮筛网在入砂时的角度，降低进入时的阻力，且当叶轮302转动至非倾斜物料的位置时，翻折板308能够对物料起到一定的遮挡，提升内部物料存量，从而提升漂洗效率。

在使用时：在浸润部1的前端设置下料斗，通过装载机对下料斗进行装填，随后下落在传输带101的上游端，随着传输带101的运转，实现物料的输送，以激光扫描仪102与第一级传输部喷淋机构104间距L1，相邻两级传输部喷淋机构104间距L2，传输带101进给速度V为例，当激光扫描仪102检测到对应位置的承载量为M1时，延迟L1/V时间后，启动第一级传输部喷淋机构104喷淋对应量的药剂，且再延迟L2/V时间后，次级传输部喷淋机构104喷淋对应量的药剂，且根据激光扫描仪102的检测结果，确定后续需要喷淋的喷淋机构级数；

本发明所描述的设备仅为脱泥设备中的一段，前序还有用于上料的机构，后续还有用于脱水的震动脱水筛、污水沉淀、循环再利用等设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种高效矿砂脱泥设备，包括药剂浸润部（1）、螺旋揉搓部（2）和轮式清洗部（3），其特征在于：

药剂浸润部（1），包括倾斜向上进给并向螺旋揉搓部（2）输送物料的传输带（101），所述传输带（101）沿进给方向依次布置有用于检测传输带（101）表面物料厚度的激光扫描仪（102）和若干组向物料喷淋药剂的喷淋机构，且相邻两组喷淋机构中间布置有用于翻搅物料的翻搅装置；

所述喷淋机构的喷淋量能够根据激光扫描仪（102）的检测厚度进行调整，随物料厚度的降低，减少喷淋量；

螺旋揉搓部（2），包括用于长水槽（201），内部转动设置有揉搓机搅拌轴（202），所述揉搓机搅拌轴（202）沿进给方向依次分为用于对物料翻搅的翻搅段（2021）、通过搅拌轴表面凸起对物料揉搓的柱状凸起揉搓段（2022）和通过螺旋搅拌轴对物料进行揉搓的板状揉搓段（2023），所述长水槽（201）的末端与轮式清洗部（3）连通，所述长水槽（201）上方与揉搓机搅拌轴（202）不同段对应位置分别设置有用于药剂补充喷淋或清水喷淋的喷淋机构；

轮式清洗部（3），若干组依次连接的轮式洗砂机，且第一级轮式洗砂机的物料入口处设置高压补水喷淋机构（306），且轮式洗砂机的水槽底部设置有高压曝气机构（307）。

2.根据权利要求1所述的高效矿砂脱泥设备，其特征在于：所述传输带（101）传输部分中间位置下凹，所述翻搅装置包括绕水平且垂直于进给方向轴线转动的翻搅杆（103），所述翻搅杆（103）的回转圆周端部设置不连续的螺旋挡板，且传输带（101）中面两侧的螺旋挡板旋向相反，当翻搅杆（103）转动时，螺旋挡板能够将传输带（101）表面的物料向两侧摊平。

3.根据权利要求1所述的高效矿砂脱泥设备，其特征在于：所述揉搓机搅拌轴（202）为螺旋轴，且翻搅段（2021）为多导程且不连续的螺旋刀片，且翻搅段（2021）的螺旋刀片螺距大于柱状凸起揉搓段（2022）和板状揉搓段（2023），所述柱状凸起揉搓段（2022）和板状揉搓段（2023）为连续的单导程螺旋刀片，所述柱状凸起揉搓段（2022）表面非均匀的设置有柱状或不规则的凸起。

4.根据权利要求1所述的高效矿砂脱泥设备，其特征在于：所述轮式清洗部（3）内第一级轮式洗砂机的叶轮水槽（301）进料口高于水面，且高压补水喷淋机构（306）的出水冲刷点作用于进料口与水面之间的断层处。

5.根据权利要求4所述的高效矿砂脱泥设备，其特征在于：所述高压曝气机构（307）为伞状结构，且高压曝气机构（307）的出气口处于伞盖底部，且能够向下曝气。

6.根据权利要求4所述的高效矿砂脱泥设备，其特征在于：所述轮式清洗部（3）内相邻两级轮式洗砂机叶轮水槽（301）之间的三角区域内设置隐藏水箱（305），且上一级的叶轮水槽（301）侧壁设置溢流孔，并通过固定在侧壁的侧边溜槽（303）与隐藏水箱（305）连通，且隐藏水箱（305）连通设置有用于细沙回收的旋流器（304）。

7.根据权利要求4所述的高效矿砂脱泥设备，其特征在于：所述轮式洗砂机的叶轮（302）内筛网前端用于挖沙的部分沿回转切线进给方向固定设置有翻折板（308）。

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