一種新型高效斜窄流濃密機的研究

肖東升　韓曉熠　李　強

(云南科力新材料有限公司)

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一種新型高效斜窄流濃密機的研究

肖東升韓曉熠李強

(云南科力新材料有限公司)

摘要對于處理密度小、粒度細的礦漿，斜板濃密機能增加沉降面積，提高澄清效率，但難以提高壓縮層濃度。設計了一種新型高效斜窄流濃密機，利用攪動耙架和振動裝置的聯合作用對濃相層進行深度脫水，并對云南馬豆溝鈦選礦廠尾礦進行工業濃縮試驗。結果表明，相比普通斜板濃密機，該斜窄流濃密機濃縮底流濃度可提高10%，澄清效果和濃縮速度均得到改善，具有推廣應用價值。

關鍵詞斜窄流濃密機尾礦濃縮壓縮層深度脫水

選礦和化工生產過程中密度小、粒度細的物料漿體常需要濃密和澄清。由于其自然沉降速度極慢，需很大的沉降面積才能獲得澄清的溢流，提高壓縮層濃度也較為困難。雖然斜板濃密機可增加沉降面積、提高澄清效率，但壓縮層濃度提高仍不明顯。一般通過添加絮凝劑將細粒物料絮凝成較大的絮團，以增大沉降速度，達到提高澄清效率、降低濃密設備沉降面積的目的。

沉淀后的絮團形成的濃相層是一個均勻體系，僅靠自身重力將水從濃相層擠壓出來是一個極為困難而漫長的過程。當濃縮過程進入壓縮脫水階段，固體顆粒的沉降發生了質的變化，固液分離由固體顆粒的沉降變成水從濃相層中被擠壓出來的過程[1]。1987年，國外科技工作者提出了屈服應力的概念，認為在絮凝濃縮的壓縮階段，固體沉降速率和壓實程度取決于重力、流出濃相層液體的黏滯力及濃相層固體顆粒間的應力3種力的平衡。絮凝濃縮形成的網狀結構物的壓縮脫水僅與壓力在關，當濃相層所承受的壓力大于臨界值時，濃相層濃度才能大幅度提高。因此，絮凝劑的添加盡管能明顯提高澄清效率，但受壓縮過程限制，濃密機濃縮效率難以提高，濃密機底流濃度和設備處理量很難同時兼顧。

斜板濃密機處理該類礦漿時，澄清增效倍數更大，受壓縮過程制約的矛盾也更突出。介紹了一種新型斜窄流濃密機，可同時提高斜板濃密機的澄清效果和壓縮速度，并進行了濃縮驗證試驗。

1新型斜窄流濃密機工作原理及結構

斜窄流濃密機增效原理和應用的報道見諸于許多文獻[2-6]。新型斜窄流濃密機的結構見圖1。

圖1　新型斜窄流濃密機結構示意

絮凝后的礦漿由給料口給入濃密機機殼內，隨后迅速進入斜板組合裝置，在斜板的增效作用下，絮團快速沉淀到斜板上并下滑至機殼內的錐斗區形成濃相層。濃相層受到機殼內攪動裝置和安設于機殼外壁的振動器的切割和振實作用，均勻體系受到破壞，內部產生大量的水的通道，使濃相層中的水被快速擠壓、排出，達到深度濃縮的目的。壓縮速度的提高，顯著改善斜窄流濃密機的澄清和壓縮效率。

2尾礦漿濃縮工業試驗

試驗礦漿取自云南省武定縣馬豆溝選鈦廠尾礦，該選廠入選原礦為砂鈦礦，脈石礦物以高嶺土、石英及針鐵礦為主，風化較徹底，泥化現象嚴重。尾礦極細極黏的泥漿中-0.019 mm的細泥占50%以上。

添加絮凝劑對該選鈦尾礦進行絮凝沉淀，底流濃度從28%提高到35%，采用高效斜窄流濃密機濃縮進行尾礦濃縮工業試驗，設備配置見圖2。

圖2　工業試驗設備配置示意

絮凝劑溶液添加在給礦溜槽中，給礦漿形成大絮團后給入高效斜板濃密機，絮團很快沉淀至箱斗進行壓縮，清澈的溢流由上部溢流槽排出，濃礦漿沉積于箱斗內的壓縮區，在濃密機攪拌裝置和振動裝置的聯合作用下，迅速濃密成較高濃度的礦漿，由底流閥排出。

3試驗結果與討論

工業試驗絮凝劑用量為3～6 g/m3，絮凝劑為非離子型FN4OH(分子量1 600萬)，每小時對濃縮底流進行1次取樣、化驗。

3.1攪動和振動裝置開啟試驗

目前有些高效濃密機采用攪動疏水裝置對底流進行深度濃縮，高效斜板濃密機額外配制了振動裝置，借助攪動和振動作用將絮團壓縮層中的水擠壓出來。固定給礦量4 m3/h，考察攪動和振動裝置開啟與否對底流濃度的影響，試驗結果見圖3。

圖3　是否開啟攪拌和振動裝置的對比

由圖3可知，開啟攪動和振動裝置能使絮團壓縮層得到進一步的濃密，相比不開攪動和振動裝置，底流濃度平均提高了10個百分點。

3.2單獨開啟攪動裝置和同時開啟攪動與振動裝置對比試驗

固定給礦量4 m3/h，先同時開啟攪動和振動裝置，待斜窄流濃密機底流濃度穩定后關閉振動裝置，一段時間后再重新開啟振動裝置，考察單獨開啟攪動裝置和同時開啟攪動與振動裝置對底流濃度的影響，試驗結果見圖4。

圖4　只開攪拌和同時開啟攪拌和振動裝置的對比

圖4結果表明，同時開啟攪動和振動裝置3 h后，底流濃度達到60.0%，并趨于穩定；在第4h關閉振動裝置后，底流濃度逐漸下降；在第7 h再次開啟振動裝置后，底流濃度又逐漸上升，并在第13 h時回升到60.0%，之后趨于穩定。因此，振動裝置和攪拌動置的聯合使用能更有效地提高底流濃度。

3.3給礦量試驗

同時開啟攪動和振動裝置，考察給礦量對濃縮底流濃度的影響，試驗結果見圖5。

圖5　給礦量對濃縮底流濃度的影響

由圖5可知，在不同的攪動和振動裝置作用時間下，底流濃度總體隨給礦量的減少而上升，給礦量為4 m3/h時，底流濃度相對較高。因此，新型高效斜窄流濃密機容積的設計應考慮底流濃度的要求。

4結論

相比普通斜板濃密機，新型高效斜窄流濃密機可同時提高澄清效果和壓縮效率。攪動和振動裝置的聯合使用可對絮團濃相層進行深度脫水，顯著提高底流濃度。馬豆溝選鈦尾礦濃縮工業試驗結果表明，新型高效斜窄流濃密機對尾礦濃縮效果較好，底流濃度可達到60.0%；同時開啟攪動和振動裝置比單獨開啟攪動裝置，底流濃度更高；降低給礦量可獲得類似于延長濃縮時間的效果，有利于提高底流濃度。該高效斜窄流濃密機在尾礦漿濃縮方面具有一定的應用前景。

參考文獻

[1]陳述文，陳啟文.HRC高壓濃縮機的原理、結構及應用[J].金屬礦山，2002(12):34-35.

[2]韓曉熠，許錦康，陳家棟，等.斜窄上升流過程與單元集成式分離設備[J].金屬礦山，2010(1):122-124.

[3]王喜良，黃云平，周興龍，等.斜淺層內液流運動特征研究[J].云南冶金，2002(3):61-66.

[4]王文潛. 鋼廠污水的斜窄流沉渣除油設備[J].云南冶金，2002(3):67-70.

[5]黃云平，富文彬，萬曉金，等.閉路濕磨中斜窄流分級設備研發與應用[J].金屬礦山，2003(9):16-18.

[6]王文潛，王喜良，黃云平，等.斜窄流沉降分離裝備技術新發展[J].云南冶金，2003(S):132-136.

(收稿日期2016-03-12)

肖東升(1986—)，男，助理工程師，650031 云南省昆明市五華區圓通北路86號。