一种新型高效斜窄流浓密机的研究

肖东升　韩晓熠　李　强

(云南科力新材料有限公司)



一种新型高效斜窄流浓密机的研究

肖东升韩晓熠李强

(云南科力新材料有限公司)

摘要对于处理密度小、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。

关键词斜窄流浓密机尾矿浓缩压缩层深度脱水

选矿和化工生产过程中密度小、粒度细的物料浆体常需要浓密和澄清。由于其自然沉降速度极慢，需很大的沉降面积才能获得澄清的溢流，提高压缩层浓度也较为困难。虽然斜板浓密机可增加沉降面积、提高澄清效率，但压缩层浓度提高仍不明显。一般通过添加絮凝剂将细粒物料絮凝成较大的絮团，以增大沉降速度，达到提高澄清效率、降低浓密设备沉降面积的目的。

沉淀后的絮团形成的浓相层是一个均匀体系，仅靠自身重力将水从浓相层挤压出来是一个极为困难而漫长的过程。当浓缩过程进入压缩脱水阶段，固体颗粒的沉降发生了质的变化，固液分离由固体颗粒的沉降变成水从浓相层中被挤压出来的过程[1]。1987年，国外科技工作者提出了屈服应力的概念，认为在絮凝浓缩的压缩阶段，固体沉降速率和压实程度取决于重力、流出浓相层液体的黏滞力及浓相层固体颗粒间的应力3种力的平衡。絮凝浓缩形成的网状结构物的压缩脱水仅与压力在关，当浓相层所承受的压力大于临界值时，浓相层浓度才能大幅度提高。因此，絮凝剂的添加尽管能明显提高澄清效率，但受压缩过程限制，浓密机浓缩效率难以提高，浓密机底流浓度和设备处理量很难同时兼顾。

斜板浓密机处理该类矿浆时，澄清增效倍数更大，受压缩过程制约的矛盾也更突出。介绍了一种新型斜窄流浓密机，可同时提高斜板浓密机的澄清效果和压缩速度，并进行了浓缩验证试验。

1新型斜窄流浓密机工作原理及结构

斜窄流浓密机增效原理和应用的报道见诸于许多文献[2-6]。新型斜窄流浓密机的结构见图1。

图1　新型斜窄流浓密机结构示意

絮凝后的矿浆由给料口给入浓密机机壳内，随后迅速进入斜板组合装置，在斜板的增效作用下，絮团快速沉淀到斜板上并下滑至机壳内的锥斗区形成浓相层。浓相层受到机壳内搅动装置和安设于机壳外壁的振动器的切割和振实作用，均匀体系受到破坏，内部产生大量的水的通道，使浓相层中的水被快速挤压、排出，达到深度浓缩的目的。压缩速度的提高，显著改善斜窄流浓密机的澄清和压缩效率。

2尾矿浆浓缩工业试验

试验矿浆取自云南省武定县马豆沟选钛厂尾矿，该选厂入选原矿为砂钛矿，脉石矿物以高岭土、石英及针铁矿为主，风化较彻底，泥化现象严重。尾矿极细极黏的泥浆中-0.019 mm的细泥占50%以上。

添加絮凝剂对该选钛尾矿进行絮凝沉淀，底流浓度从28%提高到35%，采用高效斜窄流浓密机浓缩进行尾矿浓缩工业试验，设备配置见图2。

图2　工业试验设备配置示意

絮凝剂溶液添加在给矿溜槽中，给矿浆形成大絮团后给入高效斜板浓密机，絮团很快沉淀至箱斗进行压缩，清澈的溢流由上部溢流槽排出，浓矿浆沉积于箱斗内的压缩区，在浓密机搅拌装置和振动装置的联合作用下，迅速浓密成较高浓度的矿浆，由底流阀排出。

3试验结果与讨论

工业试验絮凝剂用量为3～6 g/m3，絮凝剂为非离子型FN4OH(分子量1 600万)，每小时对浓缩底流进行1次取样、化验。

3.1搅动和振动装置开启试验

目前有些高效浓密机采用搅动疏水装置对底流进行深度浓缩，高效斜板浓密机额外配制了振动装置，借助搅动和振动作用将絮团压缩层中的水挤压出来。固定给矿量4 m3/h，考察搅动和振动装置开启与否对底流浓度的影响，试验结果见图3。

图3　是否开启搅拌和振动装置的对比

由图3可知，开启搅动和振动装置能使絮团压缩层得到进一步的浓密，相比不开搅动和振动装置，底流浓度平均提高了10个百分点。

3.2单独开启搅动装置和同时开启搅动与振动装置对比试验

固定给矿量4 m3/h，先同时开启搅动和振动装置，待斜窄流浓密机底流浓度稳定后关闭振动装置，一段时间后再重新开启振动装置，考察单独开启搅动装置和同时开启搅动与振动装置对底流浓度的影响，试验结果见图4。

图4　只开搅拌和同时开启搅拌和振动装置的对比

图4结果表明，同时开启搅动和振动装置3 h后，底流浓度达到60.0%，并趋于稳定；在第4h关闭振动装置后，底流浓度逐渐下降；在第7 h再次开启振动装置后，底流浓度又逐渐上升，并在第13 h时回升到60.0%，之后趋于稳定。因此，振动装置和搅拌动置的联合使用能更有效地提高底流浓度。

3.3给矿量试验

同时开启搅动和振动装置，考察给矿量对浓缩底流浓度的影响，试验结果见图5。

图5　给矿量对浓缩底流浓度的影响

由图5可知，在不同的搅动和振动装置作用时间下，底流浓度总体随给矿量的减少而上升，给矿量为4 m3/h时，底流浓度相对较高。因此，新型高效斜窄流浓密机容积的设计应考虑底流浓度的要求。

4结论

相比普通斜板浓密机，新型高效斜窄流浓密机可同时提高澄清效果和压缩效率。搅动和振动装置的联合使用可对絮团浓相层进行深度脱水，显著提高底流浓度。马豆沟选钛尾矿浓缩工业试验结果表明，新型高效斜窄流浓密机对尾矿浓缩效果较好，底流浓度可达到60.0%；同时开启搅动和振动装置比单独开启搅动装置，底流浓度更高；降低给矿量可获得类似于延长浓缩时间的效果，有利于提高底流浓度。该高效斜窄流浓密机在尾矿浆浓缩方面具有一定的应用前景。

参考文献

[1]陈述文，陈启文.HRC高压浓缩机的原理、结构及应用[J].金属矿山，2002(12):34-35.

[2]韩晓熠，许锦康，陈家栋，等.斜窄上升流过程与单元集成式分离设备[J].金属矿山，2010(1):122-124.

[3]王喜良，黄云平，周兴龙，等.斜浅层内液流运动特征研究[J].云南冶金，2002(3):61-66.

[4]王文潜. 钢厂污水的斜窄流沉渣除油设备[J].云南冶金，2002(3):67-70.

[5]黄云平，富文彬，万晓金，等.闭路湿磨中斜窄流分级设备研发与应用[J].金属矿山，2003(9):16-18.

[6]王文潜，王喜良，黄云平，等.斜窄流沉降分离装备技术新发展[J].云南冶金，2003(S):132-136.

(收稿日期2016-03-12)

肖东升(1986—)，男，助理工程师，650031 云南省昆明市五华区圆通北路86号。