CN201949691U - 一种自生晶种循环沉淀系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种尾矿处理自生晶种循环沉淀系统及处理方法，能够减少尾矿处理中絮凝剂用量，加速尾矿沉淀处理速度，降低溢流悬浮物含量50%以上。该系统由搅拌槽（1）、浓密机（2）、溢流槽（3）、底流渣浆泵（7）和晶种分离系统中的污泥回流泵（8）组成，浓密机（2）内有一个给矿筒（4）、晶种分离系统还包括一次分级旋流器（9）、二次分级旋流器（10）、粒度分析仪（11）和PLC控制柜（12）；给矿筒（4）通过刻度尺（5）和手摇把柄（6）调节其上下位置；给矿筒（4）上部为圆筒状，下端为喇叭状开口；污泥回流泵（8）通过粒度检测仪（11）与PLC控制柜（12）进行关联控制；给矿筒（4）中的矿浆浓度在8~15%。

Description

一种自生晶种循环沉淀系统

技术领域

本实用新型属于工业废水处理技术领域，特别涉及尾矿废水中有效减少其沉淀溢流中悬浮物量的技术。

背景技术

目前国内矿山尾矿和污水处理工程的浓缩处理一般采用普通浓密机或高效浓密机，若浓密机溢流需要排放时，则需要在浓密时中和尾矿的酸/碱，此时矿浆中的铁、铝、锰等离子会形成胶体。若浓密时形成的胶体较多时往往在溢流中会含有氢氧化铁等絮状悬浮物，使溢流水到不到排放标准。目前国内外积极开发矿山废水处理技术，但当处理过程中产生较多胶体的矿山废水时，仅仅用浓密机处理时排放水往往不达标，需要另加一个沉淀过滤系统；另外现有的循环沉淀技术在矿山的应用尚不成熟，使用时处理效果不稳定。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种尾矿处理自生晶种循环沉淀的技术，该技术能够减少尾矿处理中絮凝剂用量，加速尾矿沉淀处理速度，特别对微细粒含量多或者含铁、铝、锰等处理过程中易产生胶体的尾矿或污泥，可以提高处理速度，加速尾矿沉淀速度2~5倍，降低溢流悬浮物含量50%以上，有效减少其溢流中悬浮物的量。

本实用新型是一种自生晶种循环沉淀系统，由搅拌槽、浓密机、溢流槽、底流渣浆泵和晶种分离系统组成，浓密机内有一个给矿筒，给矿筒可通过刻度尺和手摇把柄调节其上下位置。晶种分离系统包括污泥回流泵、一次分级旋流器、二次分级旋流器、粒度检测仪和PLC控制柜。

尾矿经过给矿搅拌槽混合后给入到浓密机的给矿筒，此给矿筒设计为圆筒，下端为喇叭状开口，给矿筒可通过手动摇柄调节其上下位置，溢流水从浓密机周边溢流槽排出，浓密机底部设底流渣浆泵和污泥回流泵两台渣浆泵，底流渣浆泵用于排出浓密机底流，污泥回流泵则把一部分底流输送至晶种分离系统，分离出的晶种返回至浓密机给矿筒，运行时，给矿筒中需加入所需的助凝剂和絮凝剂；工业现场使用的絮凝剂和助凝剂的种类和用量一般需要通过试验来确定，易沉淀的则不需要加絮凝剂和助凝剂，尾矿处理中常用的种类有如聚丙烯酰胺类、活化硅酸、石灰等，整个处理过程是连续作业。沉淀产生的浓密机底流除提取所需的晶种外全部外排或者进行后续处理，整个处理过程是连续作业。

本技术的主要特征为晶种分离系统，此系统包括上述污泥回流泵、一次分级旋流器和二次分级旋流器，两台旋流器串联，粒度检测仪、底流渣浆泵、PLC控制柜。污泥回流泵通过粒度检测仪与PLC控制柜进行关联控制，运行时粒度检测仪检测二次分级旋流器底流沉砂即分离的晶种的平均粒度值，将检测信息输送至PLC控制柜，若检测值与设定的晶种大小不一致，PLC控制柜则会自动调节污泥回流泵的给料压力来调节分离晶种的大小，如此循环，直至晶种大小的检测值与设定值在10%偏差范围内，晶种的平均粒度值的大致范围为0.05~0.09mm，晶种的平均粒度值超过此范围时，晶种粒度值偏大会使其在给矿筒中沉降时间偏短，难以有效吸附胶体物质和微细悬浮物，晶种粒度值偏小时，其在给矿筒中沉降时间偏长，会使给矿桶内矿浆浓度升高，影响沉降效果。晶种大小根据颗粒沉降速度公式及所需的沉降时间初步设定（u=545（ρ-1）d²），并在具体的实践中调整。

晶种的平均粒度值通过尾矿的比重和给矿筒的长度等参数初步计算后在PLC控制柜（12）上设定，理论计算公式为（u=545（ρ-1）d²），使晶种在给矿筒内的理论自由沉淀时间为4~6分钟，晶种的平均粒度值或沉降时间可根据实际处理效果情况调节，充分吸附在沉淀过程中产生的氢氧化铁等胶体物质和微细悬浮物。

本技术的第二主要特征为通过一个非标给矿筒稀释矿浆浓度，给矿筒上部为圆筒状，下部为喇叭状开口。给矿筒可以通过标尺和手动摇柄调节其上下位置，使浓密机上层液进入到给矿筒，稀释给矿浓度，使稀释后的矿浆浓度在8~15%之间，稀释后的尾矿在给矿筒中向下流动的过程中与絮凝剂和晶种充分混合反应，可以大幅度提高沉降速度和絮凝效果。给矿筒下端的喇叭状开口有利于运行过程中减缓矿浆的下冲速度，避免从尾矿筒中下冲的矿浆把浓密机底部沉降形成的淤泥层冲起来。

本实用新型的自生晶种循环沉淀系统尾矿处理方法，下列步骤：

（1）、待处理的尾矿（一般为碱性）/污泥与矿山酸性废水/石灰乳或电气石混合给入到矿搅拌槽进行搅拌中和，然后输送至浓密机中心的给矿筒内，当待处理的尾矿为pH值为中性时，搅拌槽不进行搅拌，仅作为缓冲装置；

（2）、给矿筒可通过手动摇柄和固定在其上的刻度尺调节其上下位置使给矿筒上部边缘低于浓密机内液面，使浓密机内上层液流入到给矿筒内稀释尾矿浓度至8-15%。给矿筒低于浓密机内液面的距离通过处理的尾矿量和浓度以及稀释之后的浓度决定，由公式（W/C2-W/ C1)/24=2пrhv·3600计算得出，式中W为处理的尾矿干量t/d，C1为尾矿浓度%，C2为稀释之后的浓度%，r为给矿半径m，v为浓密机上层清液向给矿筒内流入的平均速度m/s，h即为给矿筒需要低于浓密机内液面的高度m。

（3）、晶种平均粒度值的设定通过尾矿的比重和给矿筒的长度等参数初步计算后在PLC控制柜上设定，理论计算公式为（H/T=U=545（ρ-1）d²），使晶种在给矿筒内的理论自由沉淀时间为4~6分钟，晶种的平均粒度值或沉降时间可根据实际处理效果情况调节。式中U为沉降速度（mm/s），H为给矿筒长度（mm），T为沉降时间（s），ρ为尾矿比重。

（4）、溢流水从浓密机周边溢流槽排出，浓密产生的高浓度尾矿或污泥通过底流渣浆泵排出，另外一小部分浓密机底流通过污泥回流泵输送至晶种分离系统，晶种分离系统通过一次分级旋流器和二次分级旋流器串联分级，并通过粒度分析仪和PLC控制柜对分级过程进行关联控制，分离出的晶种返回至浓密机给矿筒，运行时，给矿筒中需加入1~6g/t高分子絮凝剂——基丙烯酰胺。若处理的为超细粒的复杂组分尾矿，其絮凝剂和助凝剂的种类和用量需另行做实验进行初步确定；

（5）、运行时粒度检测仪将检测信息输送至PLC控制柜，PLC控制柜会自动调节污泥回流泵的给料压力来调节分离晶种的大小，如此循环，直至晶种大小的检测值与设定值在10%偏差范围内。

附图说明

图1：自生晶种循环沉淀系统示意图。

实施例1

待处理的尾矿与矿山酸性废水混合给入到矿搅拌槽1进行搅拌中和，然后输送至浓密机2中心的给矿筒内4，当待处理的尾矿为pH值为中性时，搅拌槽1不进行搅拌，仅作为缓冲装置。此给矿筒4设计为圆筒形，下端为喇叭状开口，给矿筒可通过手动摇柄6和固定在其上的刻度尺5调节其上下位置使给矿筒上部边缘低于浓密机2内液面，使浓密机2内上层液流入到给矿筒4内稀释尾矿浓度至8~15%左右。溢流水从浓密机2周边溢流槽3排出，浓密产生的高浓度尾矿或污泥通过底流渣浆泵7排出，另外一小部分浓密机2底流通过污泥回流泵8输送至晶种分离系统，分离出的晶种返回至浓密机2给矿筒4，运行时，给矿筒4中加入1~6g/t高分子絮凝剂——基丙烯酰胺，易沉淀的则不需要加絮凝剂和助凝剂，整个处理过程是连续作业。

晶种分离系统包括上述变频污泥回流泵8、一次分级旋流器9和二次分级旋流器10、粒度检测仪11，渣浆泵与粒度检测仪使用PLC控制柜12进行关联控制；运行时粒度检测仪检测二次分级旋流器10底流沉砂粒度值，即分离的晶种的平均粒度值，其范围为0.05~0.09mm，将检测信息输送至PLC控制柜12，若检测值与设定的晶种大小不一致，PLC控制柜12则会自动调节污泥回流泵8的给料压力来调节分离晶种的大小，如此循环，直至晶种大小的检测值与设定值在10%偏差范围内；晶种大小根据颗粒沉降速度公式及所需的沉降时间初步设定（H/T=U=545（ρ-1）d²），并在具体的实践中调整。

以浓密机2直径为24m的为例，处理之前需要预先调节好之处：

若需要处理尾矿量（按大值估算，干量）2700t/d,尾矿原始质量浓度为30%，给矿筒4直径为2m，稀释至10%的浓度，给矿筒4上边缘低于液面的高度为h，其计算公式为：（W/C2-W/ C1)/24=2пrhv·3600

式中W=2700t/d，C1=30%，C2=10%，v≈1m/s，给矿筒4半径r=1m，则由上式可计算出h=0.033m，即低于液面3.3cm，即通过手摇把柄6调节给矿筒4的位置，调节时观察刻度尺5使给矿筒4上边缘低于浓密机2内部的液面3.3cm。

若给矿筒长1500mm，尾矿比重3，要分离的晶种平均粒度设为0.07mm，则根据公式u=545（ρ-1）d² ，式中U为沉降速度（mm/s），H为给矿筒长度1500（mm），T为沉降时间（s），ρ为尾矿比重3，d为设定的晶种平均粒度0.07mm，则可以列出下式：

U=H/T=1500/T=545（3-1）×0.07²，计算得出T=280.85（s）=4.68（min）。

根据浓密机2的规格不同，给矿筒4的长度会随之变化，同样根据上述原理调节设定的晶种平均粒度值为0.07mm，使之在给矿筒4的沉降时间在4.68min。

调节好之后，将待处理的尾矿与石灰乳混合给入到矿搅拌槽1进行搅拌中和，然后输送至浓密机2中心的给矿筒内4，同时在给矿筒中加入6g/t基丙烯酰胺，溢流水从浓密机2周边溢流槽3排出，浓密产生的高浓度尾矿或污泥通过底流渣浆泵7排出，另外一小部分浓密机2底流通过污泥回流泵8输送至一次分级旋流器9进行分级，一次分级旋流器的溢流部分直接给入到二次分级旋流器10再次分级，二次分级旋流器10的底流即为要得到的晶种，将其给入到给矿筒4中，此过程中粒度检测仪11会对二次分级旋流器10的底流进行实时监测，将检测信息输送至PLC控制柜12，若检测值与设定的晶种大小不一致，PLC控制柜12则会自动调节污泥回流泵8的给料压力来调节分离晶种的大小，如此循环，直至晶种大小的检测值与设定值在10%偏差范围内。一次分级旋流器9的底流和二次分级旋流器10的溢流外排。

处理时若溢流中的悬浮物量超过标准，则可以采取下列措施中的一种或几种：

（1）适当减少处理量；（2）增加絮凝剂和助凝剂的用量；（3）增加晶种的加入量，增大设定的晶种平均粒度值；（4）降低给矿筒，适当调低稀释后的浓度；（5）调节一次分级旋流器或者/和二次分级旋流器的沉沙口等。

实施例2

以浓密机2直径为24m的为例，处理之前需要预先调节好之处：

若需要处理尾矿量（按大值估算，干量）1800t/d,尾矿原始质量浓度为30%，给矿筒4直径为2m，稀释至8%的浓度，给矿筒4上边缘低于液面的高度为h，其计算公式为：（W/C2-W/ C1)/24=2пrhv·3600

式中W=1800t/d，C1=30%，C2=8%，v≈1m/s，给矿筒4半径r=1m，则由上式可计算出h=0.03m，即低于液面3.3cm，即通过手摇把柄6调节给矿筒4的位置，调节时观察刻度尺5使给矿筒上边缘低于浓密机2内部的液面3cm。

若给矿筒4长1500mm，尾矿比重3.2，要分离的晶种平均粒度设为0.06mm，则根据公式u=545（ρ-1）d² ，式中U为沉降速度（mm/s），H为给矿筒长度1500（mm），T为沉降时间（s），ρ为尾矿比重3，d为设定的晶种平均粒度0.06mm，则可以列出下式：

U=H/T=1500/T=545（3.2-1）×0.06²，计算得出T=347.5（s）=5.8（min）。

浓密机2直径24m，给矿筒4长度1.5m的情况下，设定的晶种平均粒度值为0.06mm，使之在给矿筒4的沉降时间在为5.8min。

调节好之后，将待处理的尾矿与从采矿区排出的矿山酸性废水混合给入到矿搅拌槽1进行搅拌中和，然后输送至浓密机2中心的给矿筒4内，同时在给矿筒4中加入5g/t基丙烯酰胺，溢流水从浓密机2周边溢流槽3排出，浓密产生的高浓度尾矿或污泥通过底流渣浆泵7排出，另外一小部分浓密机2底流通过污泥回流泵8输送至一次分级旋流器9进行分级，一次分级旋流器9的溢流部分直接给入到二次分级旋流器10进一步分级，二次分级旋流器10的底流即为要得到的晶种，将其给入到给矿筒4中，此过程中粒度检测仪11会对二次分级旋流器10的底流进行实时监测，将检测信息输送至PLC控制柜12，若检测值与设定的晶种大小不一致，PLC控制柜12则会自动调节污泥回流泵8的给料压力来调节分离晶种的大小，如此循环，直至晶种大小的检测值与设定值在10%偏差范围内。一次分级旋流器9的底流和二次分级旋流器10的溢流外排。

实施例3

以浓密机2直径为24m的为例，处理之前需要预先调节好之处：

若需要处理尾矿量（按大值估算，干量）3000t/d,尾矿原始质量浓度为26%，给矿筒4直径为2m，稀释至15%的浓度，给矿筒4上边缘低于液面的高度为h，其计算公式为：（W/C2-W/ C1)/24=2пrhv·3600

式中W=3000t/d，C1=26%，C2=15%，v≈1m/s，给矿筒4半径r=1m，则由上式可计算出h=0.016m，即低于液面1.6cm，即通过手摇把柄6调节给矿筒4的位置，调节时观察刻度尺5使给矿筒4上边缘低于浓密机2内部的液面1.6cm。

若给矿筒长1600mm，尾矿比重2.8，要分离的晶种平均粒度设为0.08mm，则根据公式u=545（ρ-1）d² ，式中U为沉降速度（mm/s），H为给矿筒长度1600（mm），T为沉降时间（s），ρ为尾矿比重2.8，d为设定的晶种平均粒度0.08mm，则可以列出下式：

U=H/T=1600/T=545（2.8-1）×0.08²，计算得出T=254.84（s）=4.25（min）。

浓密机2直径24m，给矿筒长度1.6m的情况下，设定的晶种平均粒度值为0.08mm，使之在给矿筒4的沉降时间在为4.25min。

调节好之后，将待处理的尾矿与电气石乳混合给入到矿搅拌槽1进行搅拌中和，然后输送至浓密机2中心的给矿筒内4，同时在给矿筒4中加入6g/t基丙烯酰胺，溢流水从浓密机2周边溢流槽3排出，浓密产生的高浓度尾矿或污泥通过底流渣浆泵7排出，另外一小部分浓密机2底流通过污泥回流泵8输送至一次分级旋流器9进行分级，一次分级旋流器9的溢流部分直接给入到二次分级旋流器10进一步分级，二次分级旋流器的底流即为要得到的晶种，将其给入到给矿筒4中，此过程中粒度检测仪11会对二次分级旋流器10的底流进行实时监测，将检测信息输送至PLC控制柜12，若检测值与设定的晶种大小不一致，PLC控制柜12则会自动调节污泥回流泵8的给料压力来调节分离晶种的大小，如此循环，直至晶种大小的检测值与设定值在10%偏差范围内，一次分级旋流器9的底流和二次分级旋流器10的溢流外排。

实施例4

以浓密机2直径为24m的为例，处理之前需要预先调节好之处：

若需要处理尾矿量（按大值估算，干量）3000t/d,尾矿原始质量浓度为26%，给矿筒4直径为2m，稀释至15%的浓度，给矿筒4上边缘低于液面的高度为h，其计算公式为：（W/C2-W/ C1)/24=2пrhv·3600

式中W=3000t/d，C1=26%，C2=15%，v≈1m/s，给矿筒4半径r=1m，则由上式可计算出h=0.016m，即低于液面1.6cm，即通过手摇把柄6调节给矿筒4的位置，调节时观察刻度尺5使给矿筒上边缘低于浓密机2内部的液面1.6cm。

若给矿筒长1600mm，尾矿比重2.8，要分离的晶种平均粒度设为0.08mm，则根据公式u=545（ρ-1）d² ，式中U为沉降速度（mm/s），H为给矿筒长度1600（mm），T为沉降时间（s），ρ为尾矿比重2.8，d为设定的晶种平均粒度0.08mm，则可以列出下式：

U=H/T=1600/T=545（2.8-1）×0.08²，计算得出T=254.84（s）=4.25（min）。

浓密机2直径24m，给矿筒长度1.6m的情况下，设定的晶种平均粒度值为0.09mm，使之在给矿筒4的沉降时间在为4min。

调节好之后，将待处理的尾矿与电气石乳混合给入到矿搅拌槽1进行搅拌中和，然后输送至浓密机2中心的给矿筒内4，同时在给矿筒4中加入6g/t基丙烯酰胺，溢流水从浓密机2周边溢流槽3排出，浓密产生的高浓度尾矿或污泥通过底流渣浆泵7排出，另外一小部分浓密机2底流通过污泥回流泵8输送至一次分级旋流器9进行分级，一次分级旋流器9的溢流部分直接给入到二次分级旋流器10进一步分级，二次分级旋流器10的底流即为要得到的晶种，将其给入到给矿筒4中，此过程中粒度检测仪11会对二次分级旋流器10的底流进行实时监测，将检测信息输送至PLC控制柜12，若检测值与设定的晶种大小不一致，PLC控制柜12则会自动调节污泥回流泵8的给料压力来调节分离晶种的大小，如此循环，直至晶种大小的检测值与设定值在10%偏差范围内，一次分级旋流器9的底流和二次分级旋流器10的溢流外排。

实施例5

以浓密机2直径为24m的为例，处理之前需要预先调节好之处：

若需要处理尾矿量（按大值估算，干量）3000t/d,尾矿原始质量浓度为26%，给矿筒4直径为2m，稀释至15%的浓度，给矿筒4上边缘低于液面的高度为h，其计算公式为：（W/C2-W/ C1)/24=2пrhv·3600

式中W=3000t/d，C1=26%，C2=15%，v≈1m/s，给矿筒4半径r=1m，则由上式可计算出h=0.016m，即低于液面1.6cm，即通过手摇把柄6调节给矿筒4的位置，调节时观察刻度尺5使给矿筒4上边缘低于浓密机2内部的液面1.6cm。

若给矿筒长1600mm，尾矿比重2.8，要分离的晶种平均粒度设为0.08mm，则根据公式u=545（ρ-1）d² ，式中U为沉降速度（mm/s），H为给矿筒长度1600（mm），T为沉降时间（s），ρ为尾矿比重2.8，d为设定的晶种平均粒度0.08mm，则可以列出下式：

U=H/T=1600/T=545（2.8-1）×0.08²，计算得出T=254.84（s）=4.25（min）。

浓密机2直径24m，给矿筒长度1.6m的情况下，设定的晶种平均粒度值为0.05mm，使之在给矿筒4的沉降时间在为6min。

调节好之后，将待处理的尾矿与电气石乳混合给入到矿搅拌槽1进行搅拌中和，然后输送至浓密机2中心的给矿筒内4，同时在给矿筒4中加入6g/t基丙烯酰胺，溢流水从浓密机2周边溢流槽3排出，浓密产生的高浓度尾矿或污泥通过底流渣浆泵7排出，另外一小部分浓密机2底流通过污泥回流泵8输送至一次分级旋流器9进行分级，一次分级旋流器9的溢流部分直接给入到二次分级旋流器10进一步分级，二次分级旋流器10的底流即为要得到的晶种，将其给入到给矿筒4中，此过程中粒度检测仪11会对二次分级旋流器的底流进行实时监测，将检测信息输送至PLC控制柜12，若检测值与设定的晶种大小不一致，PLC控制柜12则会自动调节污泥回流泵8的给料压力来调节分离晶种的大小，如此循环，直至晶种大小的检测值与设定值在10%偏差范围内，一次分级旋流器9的底流和二次分级旋流器10的溢流外排。

Claims (5)

1.一种自生晶种循环沉淀系统，由搅拌槽（1）、浓密机（2）、溢流槽（3）、底流渣浆泵（7）和晶种分离系统中的污泥回流泵（8）组成，其特征在于：浓密机（2）内有一个给矿筒（4）、晶种分离系统还包括一次分级旋流器（9）、二次分级旋流器（10）、粒度检测仪（11）和PLC控制柜（12）。

2.根据权利要求1所述的自生晶种循环沉淀系统，其特征在于：给矿筒（4）通过刻度尺（5）和手摇把柄（6）调节其上下位置。

3.根据权利要求2所述的自生晶种循环沉淀系统，其特征在于：给矿筒（4）上部为圆筒状，下端为喇叭状开口。

4.根据权利要求1所述的自生晶种循环沉淀系统，其特征在于：污泥回流泵（8）通过粒度检测仪（11）与PLC控制柜（12）进行关联控制。

5.根据权利要求1所述的自生晶种循环沉淀系统，其特征在于：一次分级旋流器（9）和二次分级旋流器（10）进行串联分级。

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