2浓缩过程及装备
日期：2024-06-03 14:47:45 | 作者: 常用浓缩机
英国和前苏联生产的深锥浓缩机如图5—17所示。深锥浓缩机中 可采用搅拌机构，如中国 (NU一10型)和英国生产的；也可不使 用搅拌机构，如前苏联生产的。
我国生产的用于浓缩浮选尾煤的一种深锥浓缩机直径为5m， 在尾煤入料浓度30g／L，入料量为50～70m3／h，添加3～5g／ m3絮凝剂的条件下，底流浓度可达45％，显然给料量越大，溢流 浊度或含固量越高。
A区为澄清区，得到的澄清水作为溢流产物从溢流堰排出； B区为自由沉降区，需要浓缩的悬浮液浆体首先进入B区，固体颗粒依靠自重 迅速沉降，进入压缩区； C区过渡区，在自由沉降区与压缩区之间，该区中，部分颗粒由于自重作用 沉降，部份颗粒则受到密集颗粒的阻碍，难以继续沉降。 D区为压缩区，悬浮液中的固体颗粒已形成较紧密的絮团，絮团仍继续沉降， 但其速度已较缓慢；
E区为浓缩物区，此处设有旋转刮板，有时该区的一部分呈浅锥形表面，浓缩 物中的水又会在刮板的压力作用下溢出，悬浮液浓度进一步提升，最终由浓 缩机底口排出，成为浓缩机的底流产品。
重力浓缩机是在重力场中实现悬浮液浓缩的设备。自从1905年道 尔发明第一台耙式浓缩机以来，浓缩设备得到了不断的发展，而 从60年代以来，其发展的主要方向是大型化和高效化。浓缩机向 大型化发展的结果，使其直径已达100～200m，因此大大地提高 了处理能力。
倾斜浓缩箱的核心部件是倾斜板，包括材质、板间间距、倾斜角、 长度等。常用的倾斜板的材料有玻璃板、钢化玻璃板、硬质塑料板、 涂面钢板等等，最主要的要求是强度大，不变形、质轻、表面十分光滑、 疏水、不粘结物料，据此，聚四氟乙烯应有良好应用前途。很显然 板间距离越小，能增加同一设备的解决能力，但间距过小易堵塞， 通常5必须大于10mm，处理煤泥时常用50mm；还有采用80mm间距 者。减小倾角a有利于分离，但倾角过小不仅排料困难且不利于颗粒 在板上的沉积，通常在45°～55°内选择倾角。 倾斜板浓缩箱的优点是：构造简单、不耗用动力、容易制造、单位 面积的生产能力大以及浓缩效率高等，不足之点是因为不宜太大型 化，故单台处理量小。
倾斜板浓缩机是在中心传动耙式浓缩机中加倾斜板，可以提 高浓缩机单位面积的处理能力。倾斜板装在澄清区下部，浆体沿 倾斜板的空间向斜上方流动，使固体颗粒在两板之间垂直沉降， 沉降路程缩短，沉降时间减少，沉降到倾斜板上的微细粒团聚在 一起，沿倾斜板下滑，沉至浓缩机底部，强化了浓缩机处理微小 颗粒的能力，降低溢流浊度。
高效浓缩机的单位处理能力为常规耙式浓缩机的4～9倍，单位 面积造价虽然较高，但按单位处理能力的投资比常规耙式浓缩机低 约30％，已在矿业、煤炭、化工和环保部门中推广使用。
高效浓缩机的种类型号虽已有多种，但最主要的区别还在于给料 一混凝装置、自控方式和装置。典型的有以下几种： A艾姆科型(图5—9)
1.1.1 耙式浓缩机 典型用途：大规模浓缩和相对稀释的悬浮液脱水。 典型粒度和给料浓度范围：0.1-500微米，质量浓度小于20%。 耙式浓缩机由一个相对较低的带有平底或底部为倒锥体形式的顶部开 口的圆柱体槽子组成(如图1.2和1.3所示)。 混合给料连续轻轻加入到给料井，给料井中有一槽悬浮液和一些絮凝 剂，随着沉降过程的进行，澄清液（溢流）通过顶部的环行堰被分离 出来。固体矿浆（底流）通过底部的一个井排出。 置于中心传动头上的缓慢转动的耙子帮助浓缩过程的进行，通过直接 向井中浓缩固体以达到后续的处理，同时，矿浆中进一步的流动液体 由产生的通道排出。 耙子的结构和形式是重要的设计参数，因为它表征了中心传动头中电 动机的一个等级，中心传动头不仅要在正常工作情况下将耙子在浓缩 固体中转动，还要有能力在故障之后重启耙子。
周边传动耙式浓缩机的构造如图5—8所示。浓缩池一般由混凝土 制成，其中心有一个钢筋混凝土支柱，耙架一端借助于特殊轴承 置于中心支柱上，其另一端与传动小车相连接，小车上的辊轮由 固定在小车上的电机经减速器、齿轮齿条传动装置驱动，使其在 轨道上滚动，带动耙架回转。为了向电机供电，在中心支柱上装 有环形接点，而沿环滑动的集电接点则与耙架相连，将电流引入 电机。
深锥浓缩机的结构特点是池深尺寸大于池直径尺寸。整机呈立式 桶锥形。由于池深，又添加絮凝剂，因此不仅设备的处理能力大， 最突出之点是可以得到高浓度底流产品，某些底流产品甚至可以 用皮带运输机输送。与耙式浓缩机相比，它具有占地面积少，处 理能力大，单位面积处理能力可达2-4m3／(m2· h)，自动化程度高 等优点。70年代以来，前苏联、英国和德国等已采用深锥浓缩机 处理和回收各种微细物料(如矿泥和煤泥)，亦用于废水处理。
倾斜板浓缩箱是一种小型的效率较高的浓缩设备，其构造如图5— 13所示。外形为一斜方形箱体，下装一个角锥形漏斗。斜方形箱内安 装有平行的倾斜板，分为上、下两层排列。浆体沿整个箱体宽度给入 到两层倾斜板之间，然后向上流过上层倾斜板的间隙。在浆体流动过 程中，固体颗粒在板间沉降，故上层倾斜板被称为浓缩板。沉降到板 面的固体颗粒借助重力向下滑动，并落在下层板的空隙继续浓缩，下 层倾斜板的用途主要是减少旋涡的搅动，使浓缩过程稳定的进行，故 下层倾斜板被称为稳定板。底流沉砂从锥形漏斗的底口排放，用闸门 或不同直径的排砂嘴调节沉砂排出量和浓度。溢流则由上部溢流槽排 出。
浆体中的固体颗粒逐渐浓缩沉降到底部，并由耙架下面的刮板刮 入池中心的卸料斗中，用砂泵排出。上面的澄清水层从池上部的 环形溢流槽流出。当给料量过多或沉积物浓度过大时，安全装置 发出信号，通过人工手动或自动提耙装置将耙架提起，以免烧坏 电机或损坏机件。 国产的这种小型中心传动式浓缩机最小直径1.8m，最大12m。
耙式浓缩机通常可分为中心传动式和周边传动式两大类，此外还 有在此基础上发展起来的高效浓缩机。实践表明，大型浓缩机不 仅可以大幅度提高处理能力，而且可以明显降低按单位处理能力 计算的投资费用和操作成本。例如，一台直径为131m浓缩机的面 积和作业效率约等于两台直径91m浓缩机，而周长则可缩短30％， 故设备制造费用明显降低。普通耙式浓缩机仍然是目前最为普遍 应用的设备，而高效浓缩机则是普通浓缩机高效化、小型化的结 果。
小于25米的槽子通常是用钢制成的，并且有耙子角度10°的平底。直 径介于25-200米的大型槽子通常是由钢筋混凝土制成的，耙子的设计 要与锥底的角度相适宜。耙式浓缩机通常用于处理大批量给料，相比 于之前的固液分离工艺，能大大的提升悬浮液浓度。 如果重力沉降槽是有形的，可以使矿泥自流向废弃池，从而实现连续 分离固体，而不需要借助机械力，这就需要圆锥形的容器，并且锥角 介于40°-60°之间。沉降槽的直径是不变的，挡板位于底部，以阻 挡固体从弓形穿过出口池。 对于大批量、沉降较慢的矿泥，如果占地没有额外费用，可以在泻湖 中进行沉降。泻湖通常需要排成一列以防止漏水，同时，这也是一个 环保的选择。但对于浓缩悬浮液来说，泻湖通常不是一个可推荐技术。
图5—12所示为一种多层累叠式耙式浓缩机，料浆由上部给料管 先给到第一层，经初步浓缩后再经2、3、4层逐步增浓，最终由 底流口排出。各层的溢流分别进入溢流箱的不同隔间。位于箱中 底部，浓度较大的溢流再进到下一层浓缩池继续浓缩。溢流箱向 外排放的是最终的最清的溢流。多层累叠式浓缩机占地面积小， 适用于中、小型工厂，尤其适宜处理浓度很低的悬浮液。 这种多层式浓缩机也可以各层分别给料，分别排放底流产品，成 为真正的叠加式。
我国生产的周边传动浓缩机的直径有15、18、24、30、38、45和 53m，并已生产出100m的浓缩机。美国艾姆科(Eimco)公司生产的最 大直径达198m。随着浓缩机的大型化，自动提耙和自动控制都有较 大发展。
高效浓缩机是新型浓缩设备，其结构与中心传动耙式浓缩机相 似，其主要特点是： (1) 在待浓缩的料浆中添加一定量的絮凝剂或凝聚剂，使浆体中的固 体颗粒形成絮团或凝聚体，加快其沉降速度，提高浓缩效率； (2) 给料筒向下延深，将絮凝料浆送至沉积及澄清区界面下；
大型化以至超大型化浓缩机的缺点是笨重、占地面积大等，因 而又出现了浓缩机向小型、高效化发展的势头。 随着絮凝剂和凝聚剂的使用而出现的高效浓缩机，显著地提高 了单位面积的解决能力，因此浓缩机直径得以大幅度减小，当 然，与此同时增加了药剂费用。 常用的浓缩设备有耙式浓缩机、倾斜浓缩箱和深锥浓缩机。
柱式中心传动耙式浓缩机的外貌如图5-7a所示，其耙臂由中心桁架支承， 桁架和传动装置置于钢结构或钢筋混凝土结构的中心柱上，或钢筋混凝土 沉箱式中空柱上。由电动机带动的蜗轮减速机的输出轴上安有齿轮，它和 内齿圈啮合，内齿圈和稳流筒连在一起，通过它带动中心旋转架(如图中 点线的示意)绕中心柱旋转，再带动耙架旋转。可以把一对较长的耙架的 横断面做成三角形，三角形斜边两端用铰链和旋转架连接，因为是铰链连 接，耙架便可绕三角形斜边转动，当发生淤耙时，耙架受到的阻力增大， 通过铰链的作用，可以使耙架向上向后提起。 这种大型中心传动浓缩机的国产规格为16、20、30、40和53m，已有直 径达100m的产品，国外已达183m。
重力浓缩机和澄清机属于一类固液分离设备，重力通过沉积作用 提高悬浮液浓度，得到浓度高的矿浆和澄清液，澄清液即溢流。 澄清率应该尽可能的高，以提高生产量，同时减小占地面积。沉 积率通常通过添加凝聚剂和絮凝剂的方式认为增大。浓缩机的横 截面积决定了沉降时间，同时在决定澄清能力方面也有重要意义。 分选机的物理深度决定了矿浆的浓缩时间，也是决定浓缩处理量 的一个重要参数。浓缩机和分级机可以设计用于批次试验或是连 续试验，大部分工业厂使用连续试验。
这种高效浓缩机的给料筒内设有搅拌器，搅拌器由专门的调速 电动机系统带动旋转，搅拌叶分为三段，叶径逐渐减小，使搅拌 强度逐渐降低。料浆先给入排气系统，排出空气后经给料管进入 给料筒，絮凝剂则由管分段给入筒内和料浆混合，混凝后的料浆 由下部呈放射状给料筒立即进入浓缩一沉积层上、中部，料浆絮 团迅速沉降，液体则在浆体自重的液压力作用下向上经浓缩一沉 积层过滤出来，形成澄清的溢流排出。
桥式中心传动耙式浓缩机构造如图5-6所示。主要部件是：浓缩 池、耙架、传动装置、耙架提升装置、给料装置、卸料装置和 安全信号装置等组成。池体上方有一桥架横跨整个池体，桥架 上设有传动装置，且用作人行道，故称为桥式中心传动耙式浓 缩机。
圆柱形浓缩池一般用水泥制成，小规格者用钢板制作而成，池底 呈圆锥形(12°)或者是平底。在池底中心有一个排出浓缩产品 的卸料斗，池子上部周边设有环形溢流槽，在浓缩池中心安有一 根竖轴，轴的下端固定有十字形耙架，耙架下面装有刮板。耙架 与水平面成8°-15°。竖轴由固定在桁架上的电机经齿轮减速器、 中间齿轮和蜗杆减速器带动旋转。料浆沿着桁架上的给料槽流入 半浸没在池中澄清区液面下的中心受料筒，向池四周辐射。
借助于辊轮和轨道间的摩擦力而传动的浓缩机，不需设特殊的安全 装置，因为当耙架所受阻力过大时，辊轮会自动打滑，耙子就停止 前进。但这种周边传动的浓缩机仅适用于较小规格，而且不适用于 冻冰的北方。在直径大于15m的周边传动浓缩机上，与轨道并列安装 有固定齿条，传动装置的齿轮减速器上有一小齿轮与齿条啮合，带 动小车运转。在这种浓缩机上要设过负荷继电器来保护电动机和耙 架。用胶轮代替钢辊，也可以免除钢轮打滑。