一种用于模拟深锥浓密机给料过程的实验装置的制作方法

本发明涉及金属矿山尾矿处置，特别是尾矿浓密脱水的技术领域，具体涉及一种用于模拟深锥浓密机给料过程的实验装置。

背景技术：

深锥浓密机是尾矿膏体处置的核心设备，其能够将选矿厂质量分数较低的来料矿浆通过浓密脱水后制备成适宜于管道输送的膏状物料。给料系统是深锥浓密机的关键结构，其主要有两方面的作用：一是对来料矿浆进行稀释，使其达到与絮凝剂溶液作用的最佳浓度；二是使矿浆、水和絮凝剂充分混合，以便获得较好的絮凝效果，加快絮团颗粒沉降速度，增大浓密机处理能力。

在实际生产中，深锥浓密机给料系统的设计目前主要包括两种形式，即无动力稀释及动力稀释。其中，无动力稀释以FLSmidth的E-DUC给料系统为代表，其主要是基于虹吸原理，利用浆体与清水的速度差，将上部澄清层中的水分吸入稀释管中，从而降低给料浓度；其优点在于无需外部动力，且料浆在进入给料井之前就被完全稀释，并且与絮凝剂溶液充分混合；缺点是混入水量是根据给矿管道出口的速度决定，不能任意调节，来料工况波动较大时，其适用性较差。动力稀释以AUTOTEC的“涡轮”自动稀释系统为代表。该系统利用低水头轴流泵将浓密机上部溢流水注入给料筒中，因此能够对给料矿浆进行精确稀释，适合在给料量变化范围较大的情况下运行，但同时增加了系统的能耗损失。

由于不同矿山尾矿颗粒的物理、化学性质千差万别，在针对某具体矿山进行设备选型及工艺设计时，需要根据实际情况进行选择合适的给料系统方式，须首先开展浓密机给料过程的模拟实验，探求合理的给料工况，分析设备适用性，为设备结构参数设计及优化改造提供依据。但作为一种实验装置，又须面向各种不同的测试样品及工况条件，能够实现关键部件结构参数的调节，以及矿浆不同稀释方式的切换。目前，尚无合适的实验装置能解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于模拟深锥浓密机给料过程的实验装置，该实验装置可以针对各种不同的测试样品及工况条进行给料过程的模拟，该装置还可以根据需要选择不同的矿浆稀释方式进行模拟，从而为设备结构参数设计及优化改造提供依据。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于模拟深锥浓密机给料过程的实验装置，包括浓密机本体及设于浓密机本体上部的溢流槽，还包括：中心圆筒，所述中心圆筒上下敞口并固定安装于所述浓密机本体内中上部；虹吸管，可拆卸的水平安装于所述中心圆筒上部的外侧旁，所述虹吸管的入口端呈锥形扩口结构且其一部分或全部位于所述溢流槽中的液面以下，所述虹吸管的出口端贯穿所述中心圆筒的筒壁并深入到所述中心圆筒内；入口管道，所述入口管道的出口端为可伸缩结构且其外径小于所述虹吸管的内径，可插入到所述虹吸管的入口端的所述锥形扩口结构内或者插入到所述虹吸管的管路深处，所述入口管道的入口端接入给料系统；给料系统，设于所述浓密机本体的外部，所述给料系统可选择的将来料矿浆直接输出或者稀释后输出。

进一步，在所述中心圆筒的上部内侧壁，可拆卸的安装有导流槽，所述导流槽的入口端与所述虹吸管的出口端相连，所述导流槽紧贴中心筒内壁并沿所述内壁延伸，所述导流槽的出口端与所述中心圆筒内部连通。

进一步，所述导流槽为多段组合式结构，每一段均通过螺栓连接于所述中心圆筒内壁。

进一步，所述导流槽的纵截面为上端敞口并且上宽下窄的梯形结构。

进一步，所述虹吸管和/或所述入口管道的侧壁设有多个间隔布置的带有开关阀的絮凝剂溶液注入口。

进一步，所述给料系统包括给料渣浆泵、给料管道、排料管道、混合桶、溢流水管道及变频轴流泵；所述混合桶，为一密闭型腔体结构，固定安装于所述浓密机本体外部，在所述混合桶的底部设有与所述排料管道相通的桶出料管道，所述桶出料管道位于所述溢流槽中的液面以上并且管路上设有阀门；所述给料管道的入口端与所述给料渣浆泵相接，所述给料渣浆泵可将来料矿浆泵送至所述给料管道；所述给料管道的出口端分两路，一路接入所述混合桶，另一路接入所述排料管道，上述两路的管路上均设有阀门；所述溢流水管道的入口端与所述变频轴流泵相接，出口端与所述混合桶相接，所述溢流水管道上设有逆止阀；所述变频轴流泵安装于所述溢流槽中，通过所述溢流水管道将所述溢流槽中的水输送至所述混合桶内；所述排料管道的一端同时与所述给料管道及所述桶出料管道连通，另一端与所述入口管道连通。

进一步，所述混合桶的顶部设有两个接入口，一个与所述给料管道出口端的其中一路相接，另一个与所述溢流水管道的出口端相接。

进一步，所述给料管道的侧壁设有多个间隔布置的带有开关阀的絮凝剂溶液注入口。

进一步，所述溢流槽中安装有用于检测所述溢流槽中的水的浊度的浊度仪。

采用本发明的技术方案的有益效果是，给料系统具有两种给料方式，一种是直接来料矿浆不经稀释直接输出至虹吸管，此时，将可伸缩的入口管道的出口端置于虹吸管的锥形结构入口处，由于锥形结构的入口位于液面以下，所以此时会产生虹吸，来料矿浆通过虹吸管的时候会将一部分水一起吸入并通过导流槽流入中心圆筒，实现无动力稀释；给料系统还具有另一种给料方式，即可以先将来料矿浆进行稀释，然后排入虹吸管，此时，入口管道通过伸缩结构，将入口端伸入到虹吸管的深处，使其不再产生虹吸，这种给料方式可以预先根据需要进行先行稀释。

本发明所提供的一种用于模拟深锥浓密机给料过程的实验装置兼具“虹吸”无动力稀释及“泵压”动力稀释两种方式，可以针对具体矿山尾矿，进行不同给料方式的模拟实验，可对上述两种方式的稀释效果进行技术经济比较，从而为设备选型提供依据。

另外，针对不同的来料工况，可对虹吸管、絮凝剂注入口等关键部件进行快速拆换，因此可面向不同的样品种类及工况条件，具有较广的适用范围；同时，通过本发明所提供的实验装置进行的模拟实验，可为设备结构参数设计及改造提供依据。

再者，在所述“泵压”稀释系统中，通过来料浓度、流量与轴流泵频率的连锁控制，可对来料矿浆的稀释倍数进行精确控制；同时在浓密机溢流槽中安设有浊度仪，能够对矿浆的絮凝效果进行实时监测，方便对实验结果的定量分析。

附图说明

图1为本发明所提供的一种用于模拟深锥浓密机给料过程的实验装置的平面结构示意图；

图2为本发明所提供的一种用于模拟深锥浓密机给料过程的实验装置的立面结构示意图；

图3为图1中，沿A-A向剖视结构示意图。

其中，图中的件号表示为：

1、浓密机本体，2、溢流槽，3、中心圆筒，4、虹吸管，5、液面，6、入口管道，7、导流槽，8、絮凝剂注入口，9、给料渣浆泵，10、给料管道，11、桶出料管道，12、阀门，13、混合桶，14、逆止阀，15、排料管道，16、溢流水管道，17、变频轴流泵，18、浊度仪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

请参照图1至图3，图1为本发明所提供的一种用于模拟深锥浓密机给料过程的实验装置的平面结构示意图；图2为本发明所提供的一种用于模拟深锥浓密机给料过程的实验装置的立面结构示意图；图3为图1中，沿A-A向剖视结构示意图。

在本发明所提供的一种用于模拟深锥浓密机给料过程的实验装置，包括浓密机本体1及设于浓密机本体1上部的溢流槽2，还包括：中心圆筒3，所述中心圆筒3上下敞口并固定安装于所述浓密机本体1内中上部，通过螺栓与浓密机本体1上方的横梁固定；虹吸管4，可拆卸的水平安装于所述中心圆筒3上部的外侧旁，所述虹吸管4的入口端呈锥形扩口结构且其一部分或全部位于所述溢流槽2中的液面5以下，所述虹吸管4的出口端贯穿所述中心圆筒3的筒壁并深入到所述中心圆筒3内；入口管道6，所述入口管道6的出口端为可伸缩结构且其外径小于所述虹吸管4的内径，可插入到所述虹吸管4的入口端的所述锥形扩口结构内或者插入到所述虹吸管4的管路深处，所述入口管道6的入口端接入给料系统；给料系统，设于所述浓密机本体1的外部，所述给料系统可选择的将来料矿浆直接输出或者稀释后输出。

在一种优选的实施方式中，所述给料系统包括给料渣浆泵9、给料管道10、排料管道15、混合桶13、溢流水管道16及变频轴流泵17；所述混合桶13，为一密闭型腔体结构，固定安装于所述浓密机本体1外部，在所述混合桶13的底部设有与所述排料管道15相通的桶出料管道11，所述桶出料管道11位于所述溢流槽2中的液面5以上并且管路上设有阀门12；所述给料管道10的入口端与所述给料渣浆泵9相接，出口端分两路，一路接入所述混合桶13，另一路接入所述排料管道15，上述两路的管路上均设有阀门12；阀门12可以为手动也可以自动控制。所述给料渣浆泵9，与所述给料管道10连接，可将所述给料渣浆吸入至所述给料管道10；所述溢流水管道16的入口端与所述变频轴流泵17相接，出口端与所述混合桶13相接，所述溢流水管道16上设有逆止阀14；所述变频轴流泵17安装于所述溢流槽2中，通过所述溢流水管道16将所述溢流槽2中的水输送至所述混合桶13内；所述排料管道15的一端同时与所述给料管道10及所述桶出料管道11连通，另一端与所述入口管道6连通。所述混合桶13的顶部设有两个接入口，一个与所述给料管道10出口端的其中一路相接，另一个与所述溢流水管道16的出口端相接。

在所述中心圆筒3的上部内侧壁，可拆卸的安装有导流槽7，所述导流槽7的入口端与所述虹吸管4的出口端相连，所述导流槽7紧贴中心筒内壁并沿所述内壁延伸，所述导流槽7的出口端与所述中心圆筒3连通。利用导流槽7，可以将进入的渣浆更加充分的混匀，以提高浓密效果。

所述导流槽7为多段组合式结构，每一段均通过螺栓连接于所述中心圆筒3内壁。设计成多段组合式，长度可根据来料情况进行调节，并且可以根据实验结果，改变长短。

所述导流槽7的纵截面为上端敞口并且上宽下窄的梯形结构。有利于矿浆的流动与混合。

所述虹吸管4、所述入口管道6及所述给料管道10的侧壁设有多个间隔布置的带有开关阀的絮凝剂注入口8，通过启闭注入口的开关阀，可对溶液添加位置及添加点数量的调节。所述溢流槽2中安装有用于检测所述溢流槽2中的水的浊度的浊度仪18，能够对溢流水的澄清度进行实时监测。

上述入口管道6、排料管道15及溢流水管道16可以采用分段法兰连接的方式连接，也可以一体形成一个整体管路，但要确保入口管道6的出口端为可伸缩结构，该可伸缩结构可以采用现有的多种结构方式，比如采用套筒套接的方式，该套筒的出口端能够深入到虹吸管的锥形入口处与入口管道固定，也能够深入到虹吸管的深处再与入口管道固定。

在本具体实施方式中，给料管道10上带有阀门12，其入口段与给料渣浆泵9相连，出口端与入口管道6连通，入口管道6插入虹吸管的锥形段，与锥形管出口直对但间隔一定距离；通过启闭相应阀门12可对来料流向进行切换，如来料尾矿浆不进入混合桶，直接经管道以一定速度流入锥形管中，并在虹吸现象的作用下，将上部溢流清水吸入虹吸管中与矿浆混合，即达到尾矿浆自动稀释的目的。

变频轴流泵17、封闭混合桶13及溢流水管道16可以组成“泵压稀释系统”。通过切换阀门12，可以控制来料矿浆不直接进入虹吸管，而是先进入混合桶13，同时浓密机上部的变频轴流泵17可以将溢流水泵入混合桶13中对矿浆进行稀释，二者充分混合后再由底部的桶出料管道11进入深入到虹吸管深处的入口管道6中，即通过外部泵入清水来实现对来料矿浆的稀释。变频轴流泵17的频率可与来料的浓度、流量进行连锁控制，从而实现对稀释倍数的精确控制。

本发明所提供的实验装置在给料管道10、虹吸管4及导流槽7上均布有絮凝剂注入口8，注入口上安设有启闭阀门，能够实现对溶液添加位置及添加点数量的调节。同时，浓密机的环形溢流槽2中安设有浊度仪5，能够对溢流水的澄清度进行实时监测，便于对给料系统絮凝效果的定量研究。

在使用时，若实验选择无动力稀释，则通过切换相应阀门12，来料尾矿浆不进入混合桶，直接经管道以一定速度流入锥形管中，并在虹吸现象的作用下，吸入上部溢流清水从而达到矿浆稀释的目的；若选择动力稀释，则启闭相应的阀门12，将来料矿浆进入混合桶，而不直接进入虹吸管，利用溢流槽2中的变频轴流泵17，其将上部的溢流水泵入混合桶中对矿浆进行稀释；使用过程中，根据来料的工况条件及絮凝效果，可对虹吸管、导流槽等部件的结构参数进行调节。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。