專利名稱：混凝沉降尾礦濃密工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及固液分離技術即從懸浮液中將固相和液相分離的方法。適用于選礦廠尾礦脫水，火電廠粉煤灰漿固液分離，鋼鐵廠煙囪旋風除塵灰漿的固液分離及環保工程的固液分離等行業。
以選礦廠為例隨著尾礦量的增加，濃密機處于超負荷運行狀態，造成了溢流懸浮物過高，回水和排放均滿足不了要求，尾礦管道輸送系統也因尾礦體積量增加達不到輸送要求。尾礦輸送濃度過低是鐵礦選礦廠普遍存在的問題，它耗費了大量的能源和動力，增加了選礦的生產成本。為解決此難題，通常采用的方法有1.利用現有濃密機進行改造，加固濃密機提高設備強度，改變底流排礦系統，增加絮凝劑添加系統等措施。
2.采用兩級濃密工藝，將粗選尾礦和精選尾礦分別進行濃密，即實現一段濃密除去粗尾礦減輕二段濃密保溢流的目的。
以上兩種方法都是在現有濃密機基礎上，進行設備的改造或流程調整實現高濃度礦漿制備的。采用第一種方法，濃密機的實際負荷必然增大，濃密機沉降面積難滿足要求;采用第二種方法，進行流程調整比較困難，同時該方法在現有濃密機基礎上也難以獲理想效果。
針對上述方法的不足，本發明的目的是提供一種能夠降低濃密機給礦量和給礦濃度，提高沉降速度，拓寬沉降面積的尾礦濃密工藝，以獲得尾礦高濃度制備和合格的溢流水質;同時節省大量能源，減少藥劑消耗，降低生產成本，防止環境污染;該工藝的采用具有投資少，見效快的優點。
本發明上述目的實現在于設計了長筒體與短錐體結合以及給礦管口呈漸開線方式的高效旋流器和開發了KLP絮凝劑。
圖1，2描述了本發明的旋流器的整體結構。它由圓筒體3與錐角為120°漏斗型的錐筒體4相接;圓筒體3上端焊裝有溢流管1，其側壁焊裝有漸開線給礦管2而組成。
圖4描述了本發明的旋流器的工作狀況及原理，漿體在圓筒體3內形成螺旋狀的回旋運動，由于顆粒受慣性離心力作用，被甩向筒壁，結果形成了徑向的濃度分布，愈靠近筒壁濃度愈高，同時沿旋流器軸向有回轉流動存在，靠近筒壁處速度方向向下，靠近中心處速度向上，在軸向回流作用下，靠近筒壁的高濃度漿體滑向錐體4由沉沙口排出，成為高濃度沉沙產品;而靠近中心處的濃度較低的稀漿體由向上回流帶向溢流管2，由溢流口排出，這樣就實現了漿體的濃縮。旋流器內漿體的流動是具有空間三維速度的復雜流場，由于中心部分漿體的快速旋轉運動，形成了低壓區(即空氣柱)。
可見圓筒體3加長使漿體的旋轉高度增加，濃密時間增長，有利于提高沉砂濃度;錐筒體4錐角增大為120，顆粒相對回轉半徑增大，有利于沉砂沉積與濃密;長柱短錐旋流器具有沉砂濃度穩定，對給礦漿體濃度波動適應性強，沉砂口相對較大，不易堵塞等優點;給礦由漸開線方式給入，降低了由切線方式(見圖4)給入漿體與筒壁的較強的碰撞造成的能量損耗。
所開發的KLP絮凝劑的特性在于1.KLP絮凝劑的結構特性采用紅外光譜對該結構進行了分析，分析結果表明該絮凝劑為高分子有機化合物，其作用基團為羥基OH和COC基團，不含＝C＝O基團，它不同于酮、酯及酰胺等常用絮凝劑的結構，屬新型絮凝劑。
2.KLP絮凝劑加入其絮團特性采用顯微照相對空白漿體，加聚丙烯酰胺(被認為是目前最有效的絮凝劑)漿體以及加KLP絮凝劑漿體的形貌進行了拍照，以便對比，從圖象可以清楚地看出空白漿體顆粒的分布狀態和加入絮凝劑后的特性、可以歸納為以下兩點1)空白漿體顆粒微細，由于顆粒表面電性作用，表面形成了一層水化膜，因此顆粒呈松散狀態分布于液相中，沉降速度很低;
2)加入絮凝劑的漿體，由于大分子的架橋作用，形成了粒度比散顆粒大的絮團，從圖上看出，加入聚丙烯酰胺的絮團粒度較均勻，液相呈網絡狀充填其中，而加入KLP絮凝劑的絮團粒度較粗大，結構呈連接狀態，液相不呈網絡狀，這兩種絮團結構的差異，造成了不同的沉降速度，其中以加入KLP藥劑的絮團沉降速度較快。
3.尾礦漿經旋流器濃縮后，使進入濃密池的礦量減少50～60%，同時經KLP絮凝劑絮凝后，沉降速度又高于尾礦漿，從而大大降低濃密池負荷，KLP絮凝劑成本低于其他常用絮凝劑，所獲溢流水水質最佳。總之，本發明工藝選用KLP絮凝劑其用量少，效果好，成本低。
下面將結合附圖進一步說明
圖1為本發明高效旋流器的結構示意圖;
圖2為圖1的俯視圖;
圖3為普通旋流器工作原理圖;
圖4為本發明高效旋流器工作原理圖;
圖5為本發明工藝流程圖之一;
圖5描述了本發明混凝沉降濃密工藝過程選礦廠尾礦以輸入濃度為12-18%的礦漿先經高效旋流器濃密。礦漿從進漿管漸開線方向進入旋流器后，在園筒體內形成螺旋狀的回旋運動，顆粒受到慣性離心力的作用，粗顆粒甩向筒壁并滑向錐底，由沉砂口排出;又由于旋流器中心部分的漿體作快速旋轉運動，在水力旋流器中心處形成低壓區，大部分流體和尚未沉降的細顆粒形成上升的螺旋流，由溢流管排出;沉砂與溢流運動方向相反，故沿軸向存在一個零速包絡面，為此旋流器內的流場是復雜的螺旋運動，是三維空間的運動。本發明高效旋流器在普通旋流器基礎上將筒體加長，底錐縮短，錐角增大，筒體加長使礦漿的旋轉高度增加，使濃密時間增長，濃密、分級過程充分，可使礦漿短路減少，因此有利于提高沉砂的濃度;錐角增大，顆粒相對回轉半徑增大，利于沉砂沉積與濃密;長柱短錐旋流器還具有沉砂濃度穩定，對給礦漿體波動適應性強，又沉砂口相對較大，不易堵塞等特點，得到濃度為68.18%沉砂，其產率為58.95%和濃度為6.76%溢流，其產率為41.05%。
低濃度溢流再進入濃密機并加KLP絮凝劑混凝沉降濃密。盡管經旋流器的溢流濃度比尾礦漿濃度低，但由于細粒級含量增加，沉降速度降低，仍不能解決濃密機沉降面積的不足，因此，按每立方米漿15克用量加KLP絮凝劑，以增加旋流器溢流的沉降速度，混凝沉降速度提高到7.6毫米/分，高于其他絮凝劑混凝沉降速度。從而降低濃密機給礦濃度和負荷，最終得到符合環保標準(SS＜500PPM)溢流水和濃度為40%以上濃縮底流。其中溢流水可做為回水利用或排放，濃縮底流與旋流器沉砂合并進行管道高濃度輸送。處理量較大時，采用多臺旋流器構成旋流器組處理。
本發明混凝沉降尾礦濃密工藝在生產過程中充分顯示了如下優點1.本發明高效旋流器為長筒體與短錐體結合以及給礦管口呈漸開線方式，具有比傳統旋流器分離粒度細，分級效率高，濃密比高的優點，其沉砂產率為50～60%，濃度為58～69%，溢流濃度為5.9～9.0%。
2.濃密機混凝沉降過程中采用的KLP絮凝劑具有比其它絮凝劑效果好、成本低的優點。KLP絮凝劑單耗15克/立方米漿，當單價為2000元/噸時，其成本為0.03元/立方米漿。
3.由于經混凝沉降的水體，其懸浮物已達標即SS＜500ppm，可作回水利用，若每年回水利用達總水量的60%時，其價值為16.8萬元/年;同時排放水體已達標排放，消除了對環境的污染，則每年可節約排污費15萬元/年。
4.本發明混凝沉降尾礦濃密工藝操作簡便，藥劑消耗量少、生產成本低，其設備結構緊湊，占地面積小，有效解決了選礦廠尾礦漿的高濃度制備，濃密機超負荷和溢流水質差等問題，既節約大量基本建設的投資，又可減少沉降濃密的運轉費用，取得了顯著的經濟和社會效益。
權利要求
1.一種混凝沉降尾礦濃密工藝，其過程是尾礦先經旋流器濃縮，得到高濃度沉砂和低濃度溢流，低濃度溢流再進入濃密機并加絮凝劑混凝沉降濃密，得到溢流水和濃縮底流，其中溢流水可做為回水利用或排放，濃縮底流與旋流器沉砂合并進行管道輸送；其特征在于尾礦進漿濃度為12～18%，沉砂濃度為68.18%，溢流濃度為6.76%，混凝沉降速度為7.6毫米/分，并且設計了長筒體與短錐體結合以及給礦管口呈漸開線方式的高效旋流器和選用了KLP絮凝劑。
2.根據權利要求1所述的高效旋流器，其特征在于其由圓筒體3與錐角為120°漏斗型的錐筒體4相接;圓筒體3上端焊裝有溢流管1，其側壁焊裝有漸開線給礦管2而組成。
3.根據權利要求1所述的絮凝劑，其特征在于其為高分子有機化合物，其作用基團為羥基OH和COC基團。
4.根據權利要求3所述的絮凝劑，其特征在于其用量為每立方米漿15克。
全文摘要
本發明涉及固液分離技術，適用于選礦廠尾礦脫水，燃煤火力發電廠粉煤灰漿固液分離，鋼鐵廠煙囪旋風除塵灰漿的固液分離及環保工程的固液分離等，特征在于設計了高效旋流器和選用了KLP絮凝劑，本發明混凝沉降尾礦濃密工藝操作簡便，藥劑消耗量少，生產成本低，其設備結構緊湊，占地面積小，有效解決了選礦廠尾礦漿的高濃度制備，濃密機超負荷和溢流水質差等問題，既節約大量基本建設的投資，又可減少沉降濃密的運轉費用，取得了顯著的經濟和社會效益。
文檔編號B03D3/06GK1085128SQ9311552
公開日1994年4月13日 申請日期1993年9月25日 優先權日1993年9月25日
發明者楊小生, 陳庭中, 呂桂芝, 陳藎 申請人:中南工業大學