浓密机发展历程、分类及其高效化改进研究现状

传统浓密机使用中常存在溢流“跑浑”、底流浓度不达标、压耙等问题,导致浓密机分级效果差,直接影响企业的安全高效生产。浓密机分级效果除了受到来自浓密机自身结构参数的宏观因素影响外,根本原因取决于进料特性、药剂作用参数（如泥层厚度、加药量、溢流含固量、底流浓度等）。为此,通过综述国内外浓密机发展历程、分类及特点、存在的问题及其改进,系统分析了自动提耙技术、新型进料井结构、自动加药技术、综合控制系统等在传统浓密机高效化改进方面的应用,总结了深锥浓密机和斜板（管）浓密机在稳定底流浓度、改善板面上物料堆积粘结、减少沉降通道堵塞等方面采取的措施,介绍了振动型斜板浓密分级机和振动型斜板盒浓密分级机技术特征及应用,重点讨论了消除斜板浓密机斜板面上物料粘结与堵塞问题的最新技术与解决方案。未来浓密机将以高底流浓度、高处理能力、低故障率、低能耗、智能控制为主要技术特征,借助于新材料、自动化水平、药剂工艺等技术的进步,实现以传统浓密机为基础、高效浓密机为方向,不断优化设备结构,最终规格趋于合理、类型趋于完善。浓密机及其高效化应用的系统研究,为我国在固液分离行业通用设备的研究与开发提供重要思路,为实现尾矿高效脱水、干排干堆、综合利用,加快绿色矿山建设进程提供重要的理论和技术支撑。     

尾矿动态浓密过程中底流浓度主要影响因素研究

深锥浓密机是尾矿高效浓密脱水的关键设备,其生产过程中的泥层高度对压密效果具有重要影响,进而影响底流浓度,而目前缺少基于动态连续浓密过程的泥层高度对底流浓度的影响研究。笔者借助自制的小型深锥浓密机模拟系统进行了全尾砂连续动态浓密试验,探究了泥层高度和固体通量分别对动态浓密过程的影响。结果表明,在动态浓密过程中,底流浓度与泥层高度呈非线性正相关关系,泥层高度一定时,底流浓度最终趋于平稳;泥层高度稳定在60 cm时,由非连续浓密转变为连续浓密,底流浓度由60.3%降至56.4%;动态浓密过程中,泥层高度一定时,底流浓度与固体通量呈线性负相关关系。因此,泥层高度和固体通量对深锥浓密机的底流浓度具有一定的影响。     

SZN型深锥浓密机的设计思想及应用考核

深锥浓密机是国外近年来发展起来的一种高效浓缩设备，适用于处理细粒和微细粒物料。其极高的底流浓度（似膏状）可以使底流采用皮带输送。参照国外设备，通过对浓密机中两相流的运动状态的分析，提出深锥浓密机的新的设计思路。按这一思路设计的直径６ｍ的大型设备（国外直径小于５ｍ）工业试验获得成功。     

高压浓密机膏体制备系统的研究与设计

对玉石洼铁矿尾矿膏体制备的工艺进行了研究, 得到了极高的浓密机底流浓度。结合高效浓密机和深锥浓密机的工作原理发展了大型高压浓密机, 同时设计了我国目前最大的高压浓密机膏体制备系统, 该系统在工业上达到了极高的底流浓度, 底流膏体浓度大于57%。     

KMLZ-J型搅动助排式斜窄流浓密机研发及应用

KMLZ型斜窄流浓密箱因其简易、高效、无运动部件而得以广泛应用。在此基础上研发的KMLZ-J型搅动助排式斜窄流浓密机,采用小尺寸的倒梯形搅刀框架在箱斗底部的沉积物中搅动剪切,破坏其假塑性,从而使其能沿锥斗壁顺排至底口。新设备的扩大试验和工业试验结果表明,其底流顺排浓度较KMLZ型斜窄流浓密箱提高15%,现已开始大量推广应用。     

基于动态浓密试验的深锥浓密机底流浓度预测模型

深锥浓密机制备高浓度尾砂料浆普遍用于膏体充填,通常依据静态沉降和动态浓密理论预测深锥浓密机运行规律,进行底流浓度的调控,然而模型精度难以达到要求。通过开展某铜矿全尾砂絮凝动态沉降试验研究,揭示了底流浓度随停留时间延长而上升的变化趋势,探明了网络化泥床压缩屈服应力增长随底流浓度上升的规律,解释了泥床高度随停留时间延长而逐渐压缩的现象。在考虑网络化泥床压缩屈服应力对脱水速度影响的基础上,建立了泥床高度、停留时间和底流浓度的预测模型。通过与试验数据对比,模型预测值误差为3%~5%,浓密机预测模型具有较高的准确度,可作为深锥浓密机底流预测计算依据。     

一种新型高效斜窄流浓密机的研究

对于处理密度小、粒度细的矿浆,斜板浓密机能增加沉降面积,提高澄清效率,但难以提高压缩层浓度。设计了一种新型高效斜窄流浓密机,利用搅动耙架和振动装置的联合作用对浓相层进行深度脱水,并对云南马豆沟钛选矿厂尾矿进行工业浓缩试验。结果表明,相比普通斜板浓密机,该斜窄流浓密机浓缩底流浓度可提高10%,澄清效果和浓缩速度均得到改善,具有推广应用价值。     

沙溪铜矿全尾砂沉降性能及絮凝剂选型试验研究

全尾砂沉降特性决定其在深锥浓密机中的浓密效率,进而影响充填料浆制备及采场充填效率。为保证沙溪铜矿大规模开采的采场充填效率、提升充填料浆连续稳定制备能力,拟对矿山极细全尾砂深锥浓密控制参数进行优化调整,为此开展了矿山全尾砂自然沉降和絮凝沉降对比试验研究,结果表明：矿山全尾砂自然沉降速率无法满足充填生产需要,需添加絮凝剂加速尾砂沉降;考虑絮凝沉降效果及絮凝剂成本,优选天润P-6型絮凝剂更适合本矿山全尾砂;增加絮凝剂的添加量,能有效提高深锥浓密机中全尾砂沉降速率,但同时会显著降低浓密机底流浓度;综合深锥浓密机中的全尾砂浓密效率及底流浓度,优化确定在15%入料浓度下的絮凝剂添加量为30g/t。可为同类矿山新建深锥浓密机沉降参数管控提供方法参考。     

浓密脱水过程智能控制系统设计与应用

为了解决浓密机底流浓度不稳定,浓密及压滤设备台效低的生产操作问题,本文设计并开发了包括浓密机底流浓度关键运行参数软测量、浓密机生产过程动态监测及浓密机底流放矿的自动控制在内的浓密脱水过程智能控制系统。该套系统在兼顾浓密脱水过程安全生产的同时,通过稳定并适当提高浓密机底流浓度来提高设备运转效率。通过在国内某大型铜矿精矿浓密脱水流程的应用,验证了该套智能控制系统的有效性。     

斜板浓密机底流采用倒虹吸方式排放减小阀门磨损的研究

针对斜板浓密机为节省占地面积利用空间高度导致设备高度很高,箱斗内液压差使底流矿浆通过底流阀的流速极快,造成磨损严重的问题,根据流体力学中的伯努利定理设计制造了倒虹吸装置排放底流,将底流矿浆的速度水头转化为位置水头。试验结果表明,采用倒虹吸装置后,斜板浓密机的底流矿浆流速大幅降低,运行稳定可靠、易调节,有效减小了阀门磨损,使用寿命提高了4倍以上。     

某金矿全尾膏体充填与排放联合处置技术

针对国内某金矿原分级尾砂胶结充填存在的采场充填料浓度低、水泥耗量高以及尾矿库库容不足等诸多问题,对充填系统进行优化改造,提出了一种基于深锥浓密机的全尾膏体充填和堆存联合处置方案。改造后的充填系统运行过程中,选厂全尾砂经泵站打入深锥浓密机。需要充填时,深锥底流经两段卧式搅拌机与水泥混合,制备出膏体自流或泵送至采场。不需要充填时,底流由柱塞泵泵送至尾矿库进行膏体堆存。通过计算和实践证明：改造后的方案可节约充填成本1 399万元/a,节约尾矿排放成本1 040万元/a;尾矿排放浓度由35%提高至68%以上,增加了尾矿的堆积角,提高了尾矿库服务年限。全尾膏体充填和堆存联合处置方案可以很好地同时解决采空区充填和尾矿堆存2个难题,具有巨大的经济和社会效益,符合“绿色矿山”的建设理念。     

一种新型煤泥分级装置的分级曲线数学模型

为了及时排放高灰细泥,减少浮选柱的中矿循环量,研制了一种针对浮选尾煤的新型分级装置并进行了分级试验研究。结果表明,该装置能实现对浮选尾煤的有效分级,在底流分流比0.2~0.4和入料流量低于40 m3/m2?h时,可以排出约1/2~2/3的高灰细泥。建立了由分级函数和夹带函数构成的基于粒度的分级曲线数学模型,能很好地拟合试验得到的鱼钩型分级曲线。将流量、入料浓度、底流分流比等操作参数引入数学模型、建立了多变量综合模型,实现了操作参数和颗粒粒度性质对新型分级装置分级分配率的定量描述,对于预测特定条件下的分级效果具有指导意义。综合模型说明,入料流量和入料浓度决定着分级过程的好坏,而底流分流比主要影响夹带。     

基于尾矿沉降试验的深锥浓密机尺寸确定方法

为确定合理的矿山充填深锥浓密机尺寸,通过开展分批沉降试验,研究尾矿浆初始浓度对深锥浓密机尺寸的影响,并对Talmage-Fitch 法（T-F法）、Oltmann法和Wilhelm-Naide 法进行详细对比分析。结果表明：尾矿沉降速率随尾矿浆初始浓度的增加而减小,底流浓度随尾矿浆初始浓度的增加呈先增大后趋于不变,合适的尾矿浆初始浓度可减少深锥浓密机的断面面积。三种方法计算得到的单位面积（UA）的关系为T-F 法>Oltmann 法>Wilhelm-Naide 法,深锥浓密机断面面积计算推荐采用Oltmann法。当尾矿浆初始浓度为20%,絮凝剂添加量为20 g/t,尾矿处理量为6 000 t/d时,T-F法、Oltmann法和Wilhelm-Naide 法计算得到的深锥浓密机直径分别为28、25和11 m。     

基于MOPSO煤泥水浓缩过程加药系统研究与设计

针对煤泥水浓缩过程中药剂添加不合理造成的药剂浪费增加洗选成本,浓缩效果不理想和不能满足压滤工序的入料要求等问题,设计了一种针对不同工况下煤泥水浓缩的智能加药控制系统,实时识别煤泥水浓缩入料状况,以溢流浊度(浓缩效果)和浓缩机底流浓度(压滤机入料要求)以及药剂消耗为优化目标,设计了基于MOPSO煤泥水浓缩过程加药系统。仿真验证以及在工业现场应用试验表明,该系统的运行可以保证煤泥水浓缩效果,同时降低药剂消耗。     

深锥浓密机在福建某金矿的应用研究

以深锥浓密机在福建某金矿高浓度充填系统中的应用为例,分析了造成深锥浓密机溢流水跑浑严重、底流浓度低的原因,并详细介绍了解决措施。工业运行结果表明,增设稀释系统有利于溢流尾砂与药剂混合,加快沉降速度; 以石灰作凝聚剂、阴离子型絮凝剂655V作絮凝剂,通过两者的协同作用实现了溢流尾砂的快速絮凝沉降,获得了满足要求的底流浓度。     

深锥浓密膏体充填工艺在国内某铜矿的应用与改进

膏体充填工艺具有绿色环保、经济高效的优势，是充填工艺技术发展的方向和趋势，全尾砂浆的沉降浓缩技术对膏体工艺的效率、膏体料浆的质量和生产成本具有直接影响。本文在概述深锥浓密机工艺特点的基础上，详细介绍了深锥浓密膏体充填工艺在国内某铜矿的应用与改进，针对矿山尾砂浆给料参数（尾砂粒径和质量浓度）不稳定和采场充填不连续等问题，提出了增加旋流器调控给料参数，生产中采取“一控二调三稳”的深锥浓密机进料法则，并借助数字化和智能化方面的技术，实现了深锥浓密膏体充填工艺在国内某铜矿的顺利运行，深锥浓密机底流浓度达到72%~76%，充填料浆浓度控制在74%~76%，灰砂比1:4充填体28d单轴抗压强度达到5MPa以上。     

哈尔滨某矿深锥浓密机的应用改造

以哈尔滨某铜锌矿膏体充填系统调试为背景,指出调试过程中出现深锥浓密机澄清溢流水受给矿污染、底流浓度偏低以及压耙等问题的原因,并介绍了针对这些问题进行给料井、絮凝剂投加点及底流循环管道等的改造情况。实践证明：①合理选择尾矿浆的稀释方式,科学、恰当消减尾矿浆进入给料井的动能,有利于为矿浆与絮凝剂平稳、充分混合营造理想的环境;②适当增加并合理布置絮凝剂投加点有利于改善絮凝效果,提高深锥浓密机的底流浓度;③科学、合理的浓密机底流循环管路设计有利于底流料浆的平稳流动,减少耙架的运行阻力和压耙事故的发生。