一種新型高效斜窄流濃密機(jī)的研究

肖東升　韓曉熠　李　強(qiáng)

(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(jī)的研究

肖東升韓曉熠李強(qiáng)

(云南科力新材料有限公司)

摘要對于處理密度小、粒度細(xì)的礦漿，斜板濃密機(jī)能增加沉降面積，提高澄清效率，但難以提高壓縮層濃度。設(shè)計(jì)了一種新型高效斜窄流濃密機(jī)，利用攪動耙架和振動裝置的聯(lián)合作用對濃相層進(jìn)行深度脫水，并對云南馬豆溝鈦選礦廠尾礦進(jìn)行工業(yè)濃縮試驗(yàn)。結(jié)果表明，相比普通斜板濃密機(jī)，該斜窄流濃密機(jī)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(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞斜窄流濃密機(jī)尾礦濃縮壓縮層深度脫水

選礦和化工生產(chǎn)過程中密度小、粒度細(xì)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(jī)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(xì)粒物料絮凝成較大的絮團(tuán)，以增大沉降速度，達(dá)到提高澄清效率、降低濃密設(shè)備沉降面積的目的。

沉淀后的絮團(tuán)形成的濃相層是一個(gè)均勻體系，僅靠自身重力將水從濃相層擠壓出來是一個(gè)極為困難而漫長的過程。當(dāng)濃縮過程進(jìn)入壓縮脫水階段，固體顆粒的沉降發(fā)生了質(zhì)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(yīng)力的概念，認(rèn)為在絮凝濃縮的壓縮階段，固體沉降速率和壓實(shí)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(yīng)力3種力的平衡。絮凝濃縮形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物的壓縮脫水僅與壓力在關(guān)，當(dāng)濃相層所承受的壓力大于臨界值時(shí)，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(jī)濃縮效率難以提高，濃密機(jī)底流濃度和設(shè)備處理量很難同時(shí)兼顧。

斜板濃密機(jī)處理該類礦漿時(shí)，澄清增效倍數(shù)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(jī)，可同時(shí)提高斜板濃密機(jī)的澄清效果和壓縮速度，并進(jìn)行了濃縮驗(yàn)證試驗(yàn)。

1新型斜窄流濃密機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)

斜窄流濃密機(jī)增效原理和應(yīng)用的報(bào)道見諸于許多文獻(xiàn)[2-6]。新型斜窄流濃密機(jī)的結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1　新型斜窄流濃密機(jī)結(jié)構(gòu)示意

絮凝后的礦漿由給料口給入濃密機(jī)機(jī)殼內(nèi)，隨后迅速進(jìn)入斜板組合裝置，在斜板的增效作用下，絮團(tuán)快速沉淀到斜板上并下滑至機(jī)殼內(nèi)的錐斗區(qū)形成濃相層。濃相層受到機(jī)殼內(nèi)攪動裝置和安設(shè)于機(jī)殼外壁的振動器的切割和振實(shí)作用，均勻體系受到破壞，內(nèi)部產(chǎn)生大量的水的通道，使?jié)庀鄬又械乃豢焖贁D壓、排出，達(dá)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(jī)的澄清和壓縮效率。

2尾礦漿濃縮工業(yè)試驗(yàn)

試驗(yàn)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(fēng)化較徹底，泥化現(xiàn)象嚴(yán)重。尾礦極細(xì)極黏的泥漿中-0.019 mm的細(xì)泥占50%以上。

添加絮凝劑對該選鈦尾礦進(jìn)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(jī)濃縮進(jìn)行尾礦濃縮工業(yè)試驗(yàn)，設(shè)備配置見圖2。

圖2　工業(yè)試驗(yàn)設(shè)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(tuán)后給入高效斜板濃密機(jī)，絮團(tuán)很快沉淀至箱斗進(jìn)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(nèi)的壓縮區(qū)，在濃密機(jī)攪拌裝置和振動裝置的聯(lián)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(yàn)結(jié)果與討論

工業(yè)試驗(yàn)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(shí)對濃縮底流進(jìn)行1次取樣、化驗(yàn)。

3.1攪動和振動裝置開啟試驗(yàn)

目前有些高效濃密機(jī)采用攪動疏水裝置對底流進(jìn)行深度濃縮，高效斜板濃密機(jī)額外配制了振動裝置，借助攪動和振動作用將絮團(tuán)壓縮層中的水?dāng)D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(yàn)結(jié)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(tuán)壓縮層得到進(jìn)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(gè)百分點(diǎn)。

3.2單獨(dú)開啟攪動裝置和同時(shí)開啟攪動與振動裝置對比試驗(yàn)

固定給礦量4 m3/h，先同時(shí)開啟攪動和振動裝置，待斜窄流濃密機(jī)底流濃度穩(wěn)定后關(guān)閉振動裝置，一段時(shí)間后再重新開啟振動裝置，考察單獨(dú)開啟攪動裝置和同時(shí)開啟攪動與振動裝置對底流濃度的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4　只開攪拌和同時(shí)開啟攪拌和振動裝置的對比

圖4結(jié)果表明，同時(shí)開啟攪動和振動裝置3 h后，底流濃度達(dá)到60.0%，并趨于穩(wěn)定；在第4h關(guān)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(shí)回升到60.0%，之后趨于穩(wěn)定。因此，振動裝置和攪拌動置的聯(lián)合使用能更有效地提高底流濃度。

3.3給礦量試驗(yàn)

同時(shí)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(yàn)結(jié)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(shí)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(shí)，底流濃度相對較高。因此，新型高效斜窄流濃密機(jī)容積的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮底流濃度的要求。

4結(jié)論

相比普通斜板濃密機(jī)，新型高效斜窄流濃密機(jī)可同時(shí)提高澄清效果和壓縮效率。攪動和振動裝置的聯(lián)合使用可對絮團(tuán)濃相層進(jìn)行深度脫水，顯著提高底流濃度。馬豆溝選鈦尾礦濃縮工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，新型高效斜窄流濃密機(jī)對尾礦濃縮效果較好，底流濃度可達(dá)到60.0%；同時(shí)開啟攪動和振動裝置比單獨(dú)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(shí)間的效果，有利于提高底流濃度。該高效斜窄流濃密機(jī)在尾礦漿濃縮方面具有一定的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]陳述文，陳啟文.HRC高壓濃縮機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用[J].金屬礦山，2002(12):34-35.

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

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[6]王文潛，王喜良，黃云平，等.斜窄流沉降分離裝備技術(shù)新發(fā)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(qū)圓通北路86號。