我国高效浓缩机技术综述及展望

王德才 王守信 高志鹏

（太原科技大学 环境与安全学院，山西 太原 030024）

引言

浓缩机是一个由供矿浆沉淀的池子和把已沉淀的高浓度矿浆向中部排放口刮集的机构组成，采用高效浓缩机浓缩脱水的主要目的，既要产生尽可能澄清的溢流水，又要产生浓度尽可能高的底流，从而达到将固体颗粒分离出来实现固液分离的目的。

目前，浓缩机主要应用于沉淀池上，主要由原动机、传动装置和工作机三部分组成。分类方法很多，本文主要讨论靶式浓缩机，按其从动力驱动方式上分类可分为两类：一类是中心传动浓缩机；另一类是周边传动浓缩机。

1 中心传动浓缩机

在上世纪80年代以前，我国中心传动浓缩机主要为中小型规格，并且主要以引进为主；目前，随着科学技术的发展，应用规模的扩大，多种型号、规格、技术先进的中心传动浓缩机相继问世[1]。

1.1 中心液压双驱动高效浓缩机

该高效浓缩机主要消化吸收美国和德国技术开发的。该浓缩机使用液压马达通过齿轮驱动带外圈的回转支承，从而驱动传动轴使耙架旋转。回转支承内圈使用高强度的螺栓固定在传动箱体内的轴承座上，所以通常因扭矩过大而产生偏离搅拌中心的现象不会出现，这种双驱传动方式比蜗轮副传动降低了使用成本及运行过程中的故障率。主传动齿轮和回转支承材质均采用轴承钢，质量稳定可靠。由于采用液压双驱动，较易实现驱动同步，当浓缩机底部沉积的物料增厚，或是低流浓度增大时，耙架的工作阻力矩也随之增大、液压驱动的油路油压进而也会增大。 液压提耙装置是通过液压传感器来控制刮泥耙的升降，电控同时传出声光信号，使提耙信号的提取更为准确、可靠。该浓缩机将混合液直接给入到浓缩机压缩区，将沉降与深层过滤相结合，在池的内部形成滤床层，后续给入的混合液中未絮凝的细小颗粒随着水流上升，途径滤床层时与滤床层的颗粒碰撞，其中颗粒的上升动能被损耗，与其他细小颗粒结合在一起在重力作用下沉降，即国外某些浆中所谓的“毯式沉降”，从而将固体颗粒与液体分离。

1.2 中心电机驱动自动提靶高效浓缩机

该浓缩机是消化吸收美国EMCO公司技术而研制开发的一种新型、高效浓缩机。该机采用两台蜗轮蜗杆减速机通过两个齿轮，驱动带内圈的回转支承，并通过转笼使靶架旋转。该机的布料方式是采用下部深层布料，即使细粒混合物直接进入压缩区的上部，此时稠密的颗粒之间的相互碰撞消减了它们的能量，使细颗粒下降而不能上浮，从而提高了底流的浓度，获得了洁净的溢流水；根据双向水平切向螺旋入料水力学设计，把矿浆分成两股流量相等但回转方向相反的浆体流，给料动能由于两股浆体流相交而被消耗，使搅动消失。将絮凝状的矿浆给入下部，会形成一定厚度的絮团过滤层，它可对上升水流携带的细粒物料进行有效的过滤。并且浓缩机的压力传感器直接与主传动装置的蜗杆相接触，当浓缩机底部沉淀的物料增厚，或是底流浓度增大时，耙架的工作阻力矩也将随之增大，驱动装置的蜗杆副将此压力距传输到压力传感器，提升装置通过电控箱驱动提升装置将把耙架提起，就达到了自动提耙的目的。当耙架被提到一定高度，耙架的阻力距减少到允许值以下的时候，则停止提耙，耙架就停留在该高度上运转，此时经过耙齿的刮动，将沉淀的泥浆向池中心集聚；随着阻力距的逐步减少，通过自动控制使得耙架逐步的下降；若耙架在下降过程中受到的阻力距一直未超过允许值的时候，则耙架会一直下降到最低位置并连续工作。浓缩机靶架运转时耙架总是连续运转，不会受提耙过程的影响。

2 周边传动浓缩机

周边传动耙式浓缩机主要由耙架、槽架、中心支架、集电装置、传动装置等组成，它的传动装置是把电动机的运动和动力传递给挂着靶子的桁架，使桁架在池子内围绕中心均匀地旋转，并把浓缩产品靶向池底中心的排料口，而澄清的溢流水则从池子四周溢出，再由环形溢流槽排出。在中心支柱上装有环形接点，沿环滑动的集电接点与耙架相连，将电流引入电机，使向电动机供电。周边传动整个传动系统较为简单、运行可靠、费用低，但是周边传动要有足够的摩擦力，对于大直径浓缩机，如果采用钢驱动轮在钢轨上驱动，它的摩擦力不够，易出现打滑现象。普通浓缩机在钢轨内侧加了齿条，利用齿轮齿条传递力矩，但从现场使用情况来看，由于齿轮齿条的制造及安装精度较低，易出现打齿现象，故而维护费用较高。另一种多点胶轮驱动是将胶轮直接与混凝土表面接触，增大了接触面的摩擦力，节省了钢轨轨道及齿条，而且使其故障率降低并节省了维护费用，即使长时间不更换胶轮，效果仍然较好。

在20世纪80年代以前，我国主要是消化吸收利用前苏联技术的靶式浓缩机，有些单位也生产了周边齿条传动浓缩机和周边胶轮浓缩机，但应用并不十分广泛。目前，在经济全球化和市场经济的形势下，传统浓缩机的改革也日新月异，周边传动浓缩机也进行了改进，我国周边传动高效浓缩机是在消化吸收20世纪90年代国外技术基础上研究设计开发的，以周边传动中心提靶高效浓缩机和周边传动分段提靶高效浓缩机的使用效果最为明显[2]。

周边传动浓缩机的驱动动力是来自于周边耙臂上的电机减速机驱动的齿轮，通过齿轮与池边上的圆形齿条啮合传动，进而耙臂带动耙架运动，由耙架上处于一定角度的刮泥板将池底高浓度污泥刮集到中心从而排走。为防止齿轮磨损，支撑齿轮耙臂的还有一个半径略小于圆形齿条的道轨，随着旋转的电机所需电源通过池中心滑环来传递，并起支撑作用。尽管周边传动浓缩机存在没有过载保护功能、笨重的齿条和轨道笨重、导电结构效果不好以及易压耙等问题，但是多年来在不同领域里采用的浓缩机仍然是在周边传动的框架下一边修改完善，一边应用[3]。如在导电方面，笨重的齿轮传动、圆形齿条和轨道改成多胶轮支撑传动；没有提耙改成了液压提耙；将铜、铁滑环改成滑触线传送导电等等，但是这些做法都不能使周边传动浓缩机存在的问题得到根本的解决。

传统的周边传动浓缩机刮泥耙为整体桁架式，无法实现提耙，通过自动提耙系统的研制及对刮泥耙结构的创新，不需放水，不影响生产，实现了自动提耙，由于刮泥耙可提出到溢流堰，从而彻底解决了压耙的问题。周边传动中心提耙高效浓缩机主要由传动装置、稳流筒、桥架、短耙、转笼、长耙、底盘、集电装置、液压提升装置、电气控制系统等组成，中心设有自动提耙装置，以避免浓缩机过载时将耙架等传动系统扭坏，由传动装置带动作周边回转运动，将池底的污泥刮集到池中心，经出泥漏斗排到池外。

3 我国高效浓缩机技术发展趋势

我国目前使用的浓缩机，普遍存在处理能力低，占地面积大的缺点。由于生产条件的变化，有的又需要增加浓缩池的面积，但受到现场条件的限制，因此，如何对现有普通浓缩机进行改造，提高其效率或是减少其占地面积是目前急需解决的问题。目前国内浓缩机正在开始以传统浓缩机为基础，以新型浓缩机为方向，不断优化性能、结构，规格趋于完善，类型趋于合理，向着高性能、高处理量高可靠性、和高度自动化、智能化、小体积、节能等方向发展[4]。

周边传动浓缩机和中心传动浓缩机的初次投资尽管差别不大，但由于中心传动浓缩机比周边传动浓缩机效率更高、运行更加可靠，所以后续投资会相差较大。随着我国法制的健全和经济的快速发展，我国与国外工业发达国家的环保技术差距会逐渐缩小。完全有理由相信：我国的矿山、环保设备水平会很快赶上国外发达国家，而选矿和水处理所用的关键设备浓缩机也将会开发出具有自主知识产权居国际先进水平的高效浓缩机。

[1]丛安生，姜春波等.《大型中心传动浓缩（刮泥）机的应用与发展》[J]. 中国环保产业，2009（5）：41-46.

[2]陈庆来.《我国周边传动浓缩机技术现状及发展趋势》[J].矿山机械，2008（3）：81-83.

[3]吕一波，司亚梅.《浓缩机技术理论及设备发展》[J].选煤技术，2006（5）：62-66.

[4]马向哲，樊立萍，柏松.《浓缩机控制系统的改进》[J].电气时代，2007（12）：6-7.