一种高效沉降装置的制作方法

本发明涉及固液分离领域，尤其涉及一种用于矿浆浓缩沉降的高效沉降装置。

背景技术：

在固液分离领域，尤其是在矿浆浓缩沉降领域，现有技术中常用的浓缩沉降装置有浓密机，浓密机基于重力沉降作用，将浑浊液通过重力沉降浓缩为固重较大的底流矿浆，然后借助安装于浓密机内耙的作用，使增稠的底流矿浆由浓密机底部的底流口卸出。浓密机不适宜于浓缩大于0.3毫米的物料，否则很容易淤塞；浓密机浓缩的底流矿浆的浓度较低；并且如若机器发生故障，则不能保证生产的连续性；此外，浓密机造浆效果不均匀。现有技术中另外一种常用的浓缩沉降装置为深锥沉降槽，深锥沉降槽由于高度高，因此浓缩出的底流矿浆浓度较高，但是其缺点是浓缩沉降速度慢；并且造价高，由于深锥沉降槽体积庞大，垂直高度大，支腿需要承受非常大的压力，这就要求支撑必须牢固，因此建造成本增加，同时还造成施工难度大，无形中又增加了深锥沉降槽建设成本。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种造价低，施工难度小，稳定性好，且底流浓度高，沉降效果好的高效沉降装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高效沉降装置，所述高效沉降装置包括：

串接的一级沉降槽和二级沉降槽；

所述一级沉降槽的高度H₁≤5.0m，且所述一级沉降槽的高度H₁与所述一级沉降槽的直径D₁之比H₁/D₁≤0.3；

所述二级沉降槽的高度H₂≥5.0m，且所述二级沉降槽的高度H₂与所述二级沉降槽的直径D₂之比H₂/D₂≥5；

所述一级沉降槽的直径D₁与所述二级沉降槽的直径D₂之比D₁/D₂≥5；

所述一级沉降槽和所述二级沉降槽之间串设有进料泵，所述进料泵用于将所述一级沉降槽的底流料浆打至二级沉降槽内。

进一步的，所述一级沉降槽的底流料浆浓度为15％～50％，所述二级沉降槽的底流料浆浓度为40％～75％。

进一步优选的，所述二级沉降槽的槽体上部盖设有过滤件，所述二级沉降槽的上部还设置有加压管，所述加压管的一端伸入到所述二级沉降槽的槽腔内，且位于料浆的液面之上，所述加压管的另一端连接有加压泵。

优选的，所述过滤件为微孔过滤板或滤布。

进一步优选的，所述二级沉降槽内设置有至少一个微孔过滤板或微孔过滤管，所述微孔过滤板或微孔过滤管的出液管均穿出所述二级沉降槽的槽壁，所述微孔过滤板或微孔过滤管的出液管与所述二级沉降槽的槽壁之间密封配合，所述微孔过滤板或微孔过滤管的出液管的出液口均连通到一排液管，通过所述排液管将滤液排出。

优选的，所述微孔过滤板或微孔过滤管竖向固设在所述二级沉降槽的内壁上。

进一步的，所述排液管的下端还设置有使排液管内形成负压的真空泵，所述排液管的下端设置有排液开关阀。

进一步的，所述排液管的上端连接设置有反冲洗系统。

优选的，所述反冲洗系统包括与排液管的上端连接的吹气管以及向吹气管内吹气的吹气泵，所述吹气管上设置有吹气开关阀。

优选的，所述高效沉降装置还包括控制器，所述进料泵、加压泵、真空泵、吹气泵、吹气开关阀、排液开关阀均与所述控制器电连接。

在固液分离领域，比如氧化铝生产过程中的氧化铝料浆浓缩等工序都是通过沉降原理来实现的。沉降过程分为三个阶段，从上到下依次是自由沉降阶段、干涉沉降阶段和压缩沉降阶段。自由沉降，即将较稀、粘稠度较小的浑浊液根据自身重力原理进行自由沉降；干涉沉降，即当浑浊液浓度增大后，大小固体颗粒直接相互摩擦和碰撞，以及它们之间间接通过介质而来的介质阻力干涉增大，这种固体颗粒群在有限容器的沉降运动，为干涉沉降；压缩沉降，沉积的固体颗粒浓度很高时，固体颗粒相互接触，相互支承，在上层颗粒的重力作用下，将下层颗粒间隙中的液体挤出，使下层的固体颗粒进一步得到浓缩，固体颗粒沉降完成，从而达到工业要求的底流料浆浓度。

现有的深锥沉降槽就是根据上述沉降原理进行设计的。在深锥沉降槽内分为三个沉降区域，最上层为自由沉降区，自由沉降区下面为干涉沉降区，干涉沉降区下面为压缩沉降区，压缩沉降区就是通过自由沉降区和干涉沉降区的压力来实现沉降浓缩。因此，为了保证得到较高的底流浓度，现有的深锥沉降槽建设的垂直高度很高，并且为了满足一定的产能，深锥沉降槽的直径也很大，建造成本极高。

本发明提供的高效沉降装置包括串接的一级沉降槽和二级沉降槽，分两个沉降工序来对料浆进行沉降浓缩，并且所述一级沉降槽的高度H₁≤5.0m，且所述一级沉降槽的高度H₁与所述一级沉降槽的直径D₁之比H₁/D₁≤0.3；所述二级沉降槽的高度H₂≥5.0m，且所述二级沉降槽的高度H₂与所述二级沉降槽的直径D₂之比H₂/D₂≥5；所述一级沉降槽的直径D₁与所述二级沉降槽的直径D₂之比D₁/D₂≥5。在一级沉降槽内主要发生自由沉降和干涉沉降，将料浆的浓度提高，在二级沉降槽内主要发生干涉沉降和压缩沉降，使料浆的浓度得到明显提高，从而达到工业要求的底流料浆浓度。相比现有的深锥沉降槽，本发明提供的高效沉降装置的一级沉降槽不再包含压缩沉降区，其高度明显降低，建造成本显著下降；与一级沉降槽结合使用的二级沉降槽不再包含上部的自由沉降区，在同等产能条件下，其高度和直径也明显减小，建造成本显著下降。

本发明的有益效果是：本发明提供的高效沉降装置，通过合理设计一级沉降槽和二级沉降槽的尺寸关系，使一级沉降槽和二级沉降槽的沉降功能区域得到合理的分配，较现有的深锥沉降槽建造成本显著降低，建造难度也明显下降，同时稳定性显著提高。在使用时，通过一级沉降槽和二级沉降槽的配合使用，可以兼顾生产能力和最终浓缩的料浆的质量。本发明提供的高效沉降装置，建造成本显著降低，施工难度小，稳定性好，且底流浓度高，沉降效果好，可以得到工业要求的底流料浆浓度。

进一步的，所述二级沉降槽的槽体上部盖设有过滤件，所述二级沉降槽的上部还设置有加压管，所述加压管的一端伸入到所述二级沉降槽的槽腔内，且位于料浆的液面之上，所述加压管的另一端连接有加压泵。通过上部设置的加压管增压，采用加压的方式压缩料浆，该压力能够给料浆一个向下的力，该力与固体颗粒的自身重力结合，增大了固体颗粒向下的力，缩短了料浆在干涉沉降区内的沉淀时间，使之能够快速进入到压缩沉降区，同时也能够缩短料浆在压缩沉降区内的压缩沉降时间，因此显著的提高了沉降效率；固体颗粒向下的力增大了，相应的固体颗粒之间的相互作用力也随之增大，这样固体颗粒之间干涉和压缩出的液体也随之增多，因此同时显著的提高了二级沉降槽的底流料浆的浓度。

进一步的，所述过滤件为微孔过滤板或滤布，微孔过滤板或滤布可以将二级沉降槽的槽口相对密封严密，保证加压管的加压效果，并且微孔过滤板或滤布过滤效果好，使溢出的滤液为清液。

进一步，通过二级沉降槽内设置的微孔过滤板或微孔过滤管，可以使二级沉降槽内的水排出，能够进一步加快料浆浓缩速度，提高浓缩效率。

进一步，微孔过滤板或微孔过滤管竖向固设，减小了由于微孔过滤板或微孔过滤管的面积造成的阻力。

进一步，排液管下端设置的真空泵，能够使微孔过滤板过滤出的滤液加快排出，进一步提高了浓缩沉淀的效率，同时防止了微孔过滤板和排液管堵塞。

进一步，排液管的上端设置的反冲洗系统，防止了排液管和微孔过滤板堵塞，当排液管和微孔过滤板发生堵塞时，可以采用反冲洗系统进行冲洗。

进一步，该高效沉降装置通过一控制器进行控制，使整个沉降装置实现了全自动化，大大节约了人力成本，减少了劳动强度。

附图说明

图1是本发明提供的高效沉降装置实施例1的结构示意图；

图2是本发明提供的高效沉降装置实施例2的结构示意图；

图3是本发明提供的高效沉降装置实施例3的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

本实施例采取的技术方案如图1所示，包括串接的一级沉降槽1和二级沉降槽2。

一级沉降槽1和二级沉降槽2均呈圆柱体。

一级沉降槽1的柱体高度为H₁，一级沉降槽1的柱体直径为D₁，二级沉降槽2的柱体高度为H₂，二级沉降槽2的柱体直径为D₂。

一级沉降槽1的高度H₁≤5.0m，且一级沉降槽1的高度H₁与一级沉降槽1的直径D₁之比H₁/D₁≤0.3；

二级沉降槽2的高度H₂≥5.0m，且二级沉降槽2的高度H₂与二级沉降槽2的直径D₂之比H₂/D₂≥5；

一级沉降槽1的直径D₁与二级沉降槽2的直径D₂之比D₁/D₂≥5；

一级沉降槽1和二级沉降槽2之间串设有进料泵3，进料泵3用于将一级沉降槽1的底流料浆打至二级沉降槽2内。为避免进料时对清液层的影响，通常沿二级沉降槽2的中心线设置有中心进料桶，进料泵3通过该中心进料桶向二级沉降槽2内进料。

一级沉降槽1的底流料浆浓度可以达到15％～50％，二级沉降槽2的底流料浆浓度可达40％～75％。这里所说的料浆浓度是质量百分比浓度，即每100g矿浆含有的固体干重，比如料浆浓度为15％，是指100g矿浆中含有固体干重15g。

在一级沉降槽1内主要发生自由沉降和干涉沉降，将料浆的浓度提高，在二级沉降槽2内主要发生干涉沉降和压缩沉降，使料浆的浓度得到明显提高，从而达到工业要求的底流料浆浓度。相比现有的深锥沉降槽，本实施例提供的高效沉降装置的一级沉降槽1不再包含压缩沉降区，其高度明显降低，建造成本显著下降；与一级沉降槽1结合使用的二级沉降槽2不再包含上部的自由沉降区，在同等产能条件下，其高度和直径也明显减小，建造成本显著下降。

实施例2

本实施例采取的技术方案如图2所示，包括串接的一级沉降槽1和二级沉降槽2。

本实施例中该一级沉降槽1的底面为锥面，该一级沉降槽1的底面上设置有一级底流料浆出口11，在锥面的上表面上固体颗粒的重力分解成沿锥面向下的力和垂直于锥面的力，垂直于锥面的力形成的反作用力能够用于固体颗粒之间的进一步浓缩沉降，沿锥面的力能够使固体颗粒在浓缩沉降的同时沿着锥面缓慢下滑，由一级底流料浆出口11流出。

在其他的实施例中一级沉降槽1的底面也可以为平面，可以在该平面上设置一级底流料浆出口，还可以在一级沉降槽底部的槽壁上设置一级底流料浆出口，只要能够实现底流料浆流出即可。

一级沉降槽1的高度H₁≤5.0m，且一级沉降槽1的高度H₁与一级沉降槽1的直径D₁之比H₁/D₁≤0.3；

二级沉降槽2的高度H₂≥5.0m，且二级沉降槽2的高度H₂与二级沉降槽2的直径D₂之比H₂/D₂≥5；

一级沉降槽1的直径D₁与二级沉降槽2的直径D₂之比D₁/D₂≥5。

例如一级沉降槽1的直径D₁可以为10m，该一级沉降槽1的高度H₁取2m；在该一级沉降槽1内包括自由沉降区12和一级干涉沉降区13，根据沉降原理，在自由沉降区12沉降后的料浆的浓度能够达到10％，然后沉降后的料浆由自由沉降区12进入到一级干涉沉降区13，由干涉沉降原理继续沉降，一级沉降槽1的一级干涉沉降区浓缩沉降后的料浆的浓度能够达到15％～50％，也就是说一级沉降槽1的一级底流料浆出口11中流出的料浆的浓度能够达到15％～50％。

本实施例中，二级沉降槽2的底面为锥面，二级沉降槽2的底面上设置有二级底流料浆出口21，二级沉降槽2底面设置成锥面的原理和一级沉降槽1底面为锥面的原理相同，在此不再赘述。

在其他的实施例中二级沉降槽2的底面也可以为平面，可以在该平面上设置二级底流料浆出口，还可以在二级沉降槽底部的槽壁上设置二级底流料浆出口，只要能够实现底流料浆流出即可。

二级沉降槽2与一级沉降槽1结合使用。二级沉降槽2的直径D₂可以取1m，二级沉降槽2的高度H₂可以取10m。该二级沉降槽2内包含了二级干涉沉降区22和压缩沉降区23。在二级沉降槽2内主要发生干涉沉降和压缩沉降，料浆在二级沉降槽2的二级干涉沉降区22内进行干涉沉降，之后进入到压缩沉降区23进行压缩沉降，使料浆的浓度得到明显提高，二级沉降槽2的底流料浆浓度可达40％～75％，从而达到工业要求的底流料浆浓度。

该二级沉降槽2的槽体上口盖设有过滤件24，该过滤件24优选采用有机微孔过滤板，在其他的实施例中，过滤件还可以采用陶瓷过滤板或滤布等，能够实现一定程度的密封效果，并过滤出清液即可。二级沉降槽2的上部还设置有加压管4，该加压管4的一端穿过过滤件24伸入到二级沉降槽2的槽腔内，且位于料浆的液面之上，加压管4的另一端连接有加压泵5。本实施例中采用加压泵5对二级沉降槽2内的料浆施加一定的压力，该压力能够给料浆一个向下的力，该力与固体颗粒的自身重力结合，增大了固体颗粒向下的力，缩短料浆在二级干涉沉降区22内的浓缩沉降时间，加快进入到压缩沉降区，同时也能够缩短料浆在压缩沉降区23内的压缩沉降时间，因此进一步显著的提高了二级沉降槽2内的浓缩沉降效率。固体颗粒向下的力增大了，相应的固体颗粒之间的相互作用力也随之增大，这样固体颗粒之间在干涉沉降和压缩沉降过程中挤压出的滤液也随之增多，因此同时进一步显著的提高了二级沉降槽2的底流浓浆的浓度。

实施例3

见图3所示，实施例3与实施例2的区别在于，二级沉降槽2内还设置有至少一个微孔过滤板25，微孔过滤板25均竖向固设在二级沉降槽2的内壁上，微孔过滤板25的出液管26穿出二级沉降槽2的槽壁，微孔过滤板25的出液管与二级沉降槽2的槽壁之间密封配合，防止料浆外漏，微孔过滤板25的出液管26的出液口均连通到一排液管6，通过排液管6将微孔过滤板25过滤出的滤液排出。

微孔过滤板25能够随时将料浆中的水排出，加快了沉降浓缩的速度，显著的缩短了沉降浓缩时间，提高了沉降效率。

在其他的实施例中，上述的微孔过滤板还可以替换成微孔过滤管。

排液管6的下端设置有使该排液管6内形成负压的真空泵7，该排液管6下端设置有排液开关阀8，真空泵7能够加快排出微孔过滤板25过滤出的水，进一步提高了浓缩沉降的效率。

上述的排液管6的上端连接设置有反冲洗系统。该反冲洗系统包括与排液管6的上端连接的吹气管9以及向该吹气管9内吹气的吹气泵27，该吹气管9上设置有吹气开关阀14，本实施例可以采用定时对二级沉降槽2进行吹气冲洗，或是当微孔过滤板25或是排液管6发生堵塞的情况时，将排液开关阀8调小或关掉，启动吹气泵27吹气，对排液管6和微孔过滤板25进行反冲清洗。

在其他的实施例中所述的反冲洗系统还可以采用水压冲洗，即采用水泵向排液管及微孔过滤板内打水，进行冲洗，也能实现对排液管和微孔过滤板的反冲洗。

该高效沉降装置还包括控制器，上述的进料泵3、加压泵5、真空泵7、吹气泵27、吹气开关阀14、排液开关阀8均与该控制器电连接，该控制器采用PWM控制方式对进料泵3、加压泵5、真空泵7、吹气泵27、吹气开关阀14、排液开关阀8进行开关控制和/或定时开关控制。

采用本实施例进行料浆浓缩沉降时，控制器控制进料泵3将一级沉降槽1流出的料浆打至二级沉降槽2内时，控制器控制加压泵5开启，对二级沉降槽2内的料浆进行施压，使二级沉降槽2内的料浆加快进行沉降浓缩，沉降浓缩过程中排出的水一部分可以通过二级沉降槽2上端口的过滤件24溢出，一部分可以通过二级沉降槽2槽内的微孔过滤板25溢出到排液管6内，由排液管6排出，控制器控制真空泵7对排液管进行抽液，增快滤液的流速。控制器可以选择控制吹气泵27和吹气开关阀14间隔一定的时间开启一次，对排液管6和微孔过滤板25进行反冲洗，也可以选择在微孔过滤板25的出液管处和排液管6的底部分别加装流量探测器，控制器可以判断当流量探测器探测到滤液流量小于一定流量时，说明微孔过滤板25和/或排液管6发生了堵塞，控制器控制吹气泵27和吹气开关阀14开启进行一次反冲洗，在反冲洗过程中，控制器控制排液开关阀8关闭，这样冲洗效果更好。整个沉降装置实现了全自动化，大大的减少了人力成本，同时本实施例的高效沉降装置不会出现因为堵塞而延误工期的现象。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。