新型斜板濃密機(jī)在濃縮高溫強(qiáng)酸電解二氧化錳浸出礦漿中的應(yīng)用

敖 江，周 亮，洪 霞，李云鵬

（云南科力環(huán)保股份公司，云南 昆明 650031）

廣西某外資公司，位于崇左市工業(yè)區(qū)，主要生產(chǎn)電解二氧化錳和其他錳化工產(chǎn)品。該公司電解二氧化錳浸出礦漿需濃縮脫水，礦漿給料流量200m3/h，給料濃度5% ～6%，pH值3.5～5，溫度90～92℃。底流濃度15%～20%，溢流固含量＜0.1%，該物料屬于高溫強(qiáng)酸，對(duì)設(shè)備使用條件較為苛刻。公司經(jīng)多方考察調(diào)研后，與云南科力環(huán)保股份公司簽訂了斜板濃密設(shè)備采購合同。我公司綜合現(xiàn)場空間布局及資金投入等各種因素，提出了一種新型結(jié)構(gòu)斜板濃密機(jī)設(shè)計(jì)方案，在滿足該物料使用條件下，采用新的集成單元模塊化設(shè)計(jì)，便于運(yùn)輸及現(xiàn)場安裝，得到了客戶高度的認(rèn)可。

1 斜板濃密機(jī)的設(shè)計(jì)理念及材料選擇

1.1 設(shè)計(jì)理念

通過實(shí)地考察設(shè)備安裝現(xiàn)場的地形及安裝條件結(jié)合實(shí)際工作情況，針對(duì)高溫強(qiáng)酸的電解二氧化錳浸出礦漿濃縮要求，現(xiàn)場的設(shè)備安裝位置限制，安裝條件受限以及設(shè)備的用途要求較高，提出一種新型結(jié)構(gòu)斜板濃密機(jī)。設(shè)備以混凝土殼體、耙架助排裝置、傘型布礦裝置、斜板濃密盒集成裝置為主要設(shè)計(jì)部件作為設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

1.2 材料選擇

因考慮物料礦漿屬于高溫強(qiáng)酸，具有較強(qiáng)腐蝕性的特殊性和投資價(jià)格。該斜板濃密機(jī)設(shè)備殼體決定采用混凝土結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)壁貼厚度不小于85mm的防腐磚，和物料礦漿接觸的其它部分零部件全部采用316L不銹鋼。另外，斜板濃密盒集成裝置作為整個(gè)設(shè)備的核心部件，與以往所設(shè)計(jì)使用的工程塑料斜板組架有所不同，以往常規(guī)斜板濃密機(jī)所使用的工程塑料同樣具有很好的機(jī)械性能、耐久性、柔軟性、并且能在一定程度上抗腐蝕、性價(jià)比高，但該設(shè)備用于高溫強(qiáng)酸電解二氧化錳浸出礦漿濃縮，常規(guī)所使用的塑料斜板在耐高溫抗腐蝕條件下達(dá)不到要求，而不銹鋼材料耐腐蝕耐高溫，加工性能好，只是在價(jià)格方面比工程塑料昂貴。綜合以上設(shè)備用途要求選擇不銹鋼材料作為斜板濃密盒的制作材料。

2 新型斜板濃密機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

斜板濃密機(jī)采用了混泥土結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)壁貼防腐磚，以抵抗物料礦漿的腐蝕。為了讓底流排放具有較高的穩(wěn)定可靠性，增加耙架助排攪拌裝置。物流礦漿從設(shè)備底部側(cè)面進(jìn)入，減少礦漿進(jìn)入時(shí)對(duì)設(shè)備內(nèi)上部澄清區(qū)的擾動(dòng)。礦漿物料濃縮區(qū)為斜板濃密盒集成裝置，為使進(jìn)入物料分布均勻，新設(shè)計(jì)一種傘型礦漿布料裝置。該濃密機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 新型斜板濃密機(jī)示意圖

混凝土結(jié)構(gòu)殼體分為底部圓錐形、上部正方形、密封頂部三個(gè)部分。底部為圓底錐形，耙架葉片可以最大化對(duì)底部沉降礦漿物料進(jìn)行刮掃，減少底部聚礦死區(qū)。底流排放出口設(shè)置2個(gè)，1用1備，備用出口用法蘭盲板封住。殼體上部分為正方形，便于不銹鋼斜板濃密盒安裝及空間最大化的利用。殼體側(cè)壁留有檢修觀察孔。出于對(duì)礦漿溶液保溫的要求，殼體頂部為密封結(jié)構(gòu)，預(yù)留1200mm的方孔用于斜板濃密盒的吊裝。耙架軸安裝中心位置預(yù)留安裝孔。溢流槽正上方水泥殼體預(yù)留一定數(shù)量的沖洗孔，當(dāng)水槽內(nèi)堆積礦漿物料時(shí)便于用水沖洗。所有零部件安裝完畢后對(duì)預(yù)留孔進(jìn)行可拆卸式密封。殼體頂部和溢流槽裝置頂部預(yù)留1m左右的操作空間。

耙架助排裝置采用分段式結(jié)構(gòu)，耙架傳動(dòng)軸采用三段利用螺栓連接，耙架軸底部和耙架葉片采用腰孔可調(diào)節(jié)，在耙架軸安裝有誤差時(shí)，耙架葉片可上下調(diào)節(jié)以抵消之前的安裝誤差。耙架提升裝置控制耙架提升高度約為200mm，通過安裝高低位置的限位器對(duì)耙架的升降位置進(jìn)行定位。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，當(dāng)設(shè)備總溢流出口有溶液流出時(shí)可啟動(dòng)耙架，先提起耙架，以防止耙架葉片被沉降的物料埋積，耙架提升的過程中耙架不轉(zhuǎn)動(dòng)，耙架下降時(shí)耙架低速轉(zhuǎn)動(dòng)，防止沉降后的礦漿物料在底部凝結(jié)，葉片把沉降后的物料刮向底流圓錐口，同時(shí)被助排裝置下部的錐形耙架強(qiáng)行排除，使底流出口的礦漿能夠得到較大的濃度，為后段工序創(chuàng)造更好的工作條件。

傘型布礦裝置中，物料礦漿沿著給礦中心筒切線給入，設(shè)備外礦漿給礦位置和給礦中心筒之間有一定的高差，在高差形成的壓力下，礦漿在中心筒內(nèi)螺旋式旋轉(zhuǎn)，礦漿沿著傘型面下落，能夠較好的達(dá)到礦漿均勻分布給入設(shè)備內(nèi)部。中心筒和傘型板采用雙層設(shè)計(jì)，在給礦的壓力下能盡量減小礦漿進(jìn)入時(shí)對(duì)設(shè)備內(nèi)沉降礦漿的擾動(dòng)影響，有壓力的礦漿對(duì)中心筒和傘面有沖刷作用，減少礦漿沉降堆積在其內(nèi)壁的幾率。傘型面采用分體式螺栓連接，便于運(yùn)輸，現(xiàn)場安裝時(shí)螺栓連接。

支架梁裝置采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，主梁兩端和混凝土殼體預(yù)埋件采用螺栓連接，在主梁上面垂直相交焊接不銹鋼斜板盒子定位梁，定位梁中心距和不銹鋼斜板濃密盒外寬一致，定位梁中心表面焊有扁鐵，對(duì)濃密盒左右位置進(jìn)行定位。主梁和定位梁分做兩部分預(yù)制為部件，現(xiàn)場安裝完主梁后焊接定位梁。

不銹鋼斜板濃密盒集成裝置采用模塊化集成單元設(shè)計(jì)，每個(gè)斜板濃密盒由6片不銹鋼斜板焊接組成，不銹鋼斜板長度1200mm，寬度1000mm，傾斜角60°。若干件斜板濃密盒現(xiàn)場安裝時(shí)模塊化組裝成列，每件之間用螺栓固定連接。若干列濃密盒組成斜板濃密盒集成裝置，頂部加焊角鋼，成為一個(gè)整體。有效沉降面積約為425m2。斜板濃密盒集成裝置的中心位置預(yù)留出方形空間，用于安裝耙架助排裝置傳動(dòng)軸。

溢流槽裝置采用井字型多通道設(shè)計(jì)，能有效及時(shí)把不銹鋼斜板濃密盒集成裝置頂部澄清的溶液排走，同時(shí)防止未經(jīng)過斜板濃密盒處理過的的礦漿進(jìn)入溢流槽。溢流槽通道設(shè)計(jì)有一定的坡度，便于澄清溶液的順利排走。四周的主溢流槽通道擋板采用不等高設(shè)計(jì)，擋板低的一側(cè)安裝于澄清溶液區(qū)，澄清溶液從低擋板上沿進(jìn)入溢流槽通道，擋板高的一側(cè)擋住未經(jīng)斜板濃密盒處理的礦漿物料進(jìn)入溢流槽通道。

耙架動(dòng)力裝置安裝于鋼結(jié)構(gòu)桁架上，桁架兩端利用混凝土殼體作為基礎(chǔ)受力點(diǎn)，改變傳統(tǒng)桁架基礎(chǔ)在水平地面深挖基坑的辦法，在節(jié)約占地面積的同時(shí)，也節(jié)約成本投資。耙架采用雙電機(jī)傳動(dòng)模式，兩臺(tái)減速機(jī)一正一反通過齒輪傳遞在同一個(gè)主齒輪上，主齒輪和耙架軸連接，單電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也能保證耙架軸的正常工作，使設(shè)備耙架的穩(wěn)定運(yùn)行得到最大的保障。通過可視化屏幕PLC編程控制模式，可以實(shí)現(xiàn)耙架正反轉(zhuǎn)，開關(guān)急停，升降位置的靈活控制。電機(jī)和減速機(jī)之間裝有扭矩傳遞裝置，對(duì)耙架的扭矩進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測，超過設(shè)定最大扭矩時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，對(duì)電機(jī)安全運(yùn)行作出最大保障。

2.2 工作原理

物料礦漿從設(shè)備給礦入口進(jìn)入，在高差形成的壓力下，礦漿以一定的動(dòng)能沖入傘形布礦裝置中心筒中，沿著筒切線逆時(shí)針向下旋轉(zhuǎn)分布礦漿，使礦漿在較大的范圍內(nèi)分布比較均勻。在重力的作用下，礦漿中的粗顆粒及比重大的物料沉降于設(shè)備底部，較細(xì)的顆粒上升到不銹鋼斜板濃密盒里，在淺層沉降的原理下，顆粒在兩片不銹鋼斜板之間快速沉降，并沿著斜板面向下滑落，最終沉降于設(shè)備底部。澄清后的溶液從斜板之間上升到斜板濃密盒頂部，澄清的溶液區(qū)和未經(jīng)斜板濃密盒澄清的礦漿溶液之間是密閉隔斷的，在設(shè)備持續(xù)的工作中，澄清的礦漿溶液水平面不斷升高，最終流入溢流槽裝置，匯集到設(shè)備溢流口流走。

耙架助排裝置正常工作時(shí)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，把沉降于設(shè)備底部的物料不停地刮向設(shè)備底流圓錐口，在耙架下部錐形耙架的強(qiáng)排下，物料實(shí)現(xiàn)高濃度不間斷的排放。

3 結(jié)語

該新型結(jié)構(gòu)斜板濃密機(jī)基于運(yùn)用傾斜板沉降技術(shù)，在設(shè)備殼體內(nèi)加入斜板，縮短礦漿沉降距離，大大縮短沉降時(shí)間。充分考慮了礦漿物料的特性，根據(jù)需要對(duì)設(shè)備的殼體和主要零部件采用了不同的材料，在達(dá)到設(shè)備使用性能的條件下，大大降低設(shè)備固定資金投入。

在同等有效沉降面積下，該結(jié)構(gòu)占地面積更小，處理量更大。

不銹鋼斜板濃密盒具有安裝方便，使用壽命長，減少企業(yè)維護(hù)成本。斜板濃密盒的集成設(shè)計(jì)突破以往斜板濃密機(jī)用組架固定斜板的模式，為在有限的空間內(nèi)布置更多的斜板沉降面積創(chuàng)造良好條件。

設(shè)計(jì)為獨(dú)立系統(tǒng)的耙架助排裝置，可根據(jù)不同的礦漿物料性質(zhì)及技術(shù)參數(shù)要求選擇是否配置，助排裝置的配置以否不影響斜板濃密機(jī)對(duì)礦漿物料濃縮的獨(dú)立運(yùn)行。

傘型布礦裝置在布礦均勻的同時(shí)還具有自沖洗清堆積功能，對(duì)礦漿的均勻布礦研究有很大的指導(dǎo)探索意義。

總之，該設(shè)備整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)新穎，性能先進(jìn)，在有限的設(shè)備占地空間條件和在高溫強(qiáng)酸等惡劣使用條件下，能達(dá)到較高的技術(shù)參數(shù)。運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維護(hù)操作方便。具有較強(qiáng)的推廣性。