快速提高砂仓/浓密机沉砂浓度并增强其流化性的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及快速提高矿山立式砂仓/深锥浓密机沉砂浓度并增强其流化性能的装置，以声场振动的方式强化出仓砂浆的流化性，提高尾砂出仓浓度。
【背景技术】
[0002]在充填采矿中，膏体充填以及高浓度充填的应用范围越来越广。以立式砂仓及深锥浓密机为代表的两类砂浆浓缩设施，是实现矿山高效充填，提高充填质量的重要保证。
[0003]由于尾砂在立式砂仓中沉淀为饱和砂，若使其能由放砂管流出，必须先进行造浆，使之流态化，大部分矿山的立式砂仓普遍采用高压水来液化。其制备的尾砂浆浓度较低，约60-65%，成本高且流量极不稳定，容易产生忽高忽低的浓度。
[0004]深锥浓密主要依靠其较大的深度及半径实现储砂，依靠较高的深度及耙架搅拌使沉砂进一步浓密。其虽能够保证连续稳定放砂，但深锥浓密机存在爬架机构复杂，机械搅拌虽然有一定的可靠性，但在控制不利的情况下容易引起压耙现象，导致整个系统停止工作，另外辅助设备的运行也存在整体电能消耗量大等缺点。
[0005]声/超声驱动技术利用声波的机械作用、空化作用、热作用等原理在清洗、材料加工、医疗、化工、石油开采等领域得到广泛应用。在矿山尾砂放砂领域尚无此类应用。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的关键技术问题是:利用声场的机械震荡作用和空化作用改善尾砂砂浆的流化性，以此达到快速提高矿山立式砂仓/深锥浓密机的沉砂浓度，代替立式砂仓以高压风水联合活化尾砂砂浆流化性的方式，通过声场作用改善深锥浓密机的压耙现象。
[0007]一种快速提高砂仓/浓密机沉砂浓度并增强其流动性的装置，所述该装置应用振动超声波作用于立式砂仓/深锥浓密机中砂浆的沉降区和压缩区。
[0008]进一步地，所述该装置包括沉降区声波系统及压缩区声波系统，所述沉降区声波系统用于振动养砂，保证沉砂速度，所述压缩区声波系统用于提高砂浆的流化性。
[0009]进一步地，所述沉降区声波系统包括安装在沉降区的超声波换能器组，及与超声波换能器组连接的控制装置。
[0010]进一步地，所述超声波换能器组包括20组超声波换能器，所述20组超声波换能器以上下两圈分布，每圈10组。
[0011]进一步地，所述控制装置包括单片机及供电装置。
[0012]进一步地，所述压缩区声波系统包括安装在压缩区的另一超声波换能器组，及与超声波换能器组连接的另一控制装置。
[0013]进一步地，应用于浓密机时，所述超声波换能器组包括18组超声波换能器，所述18组超声波换能器以上中下三圈分布，上圈8组，中圈6组，下圈4组；
应用于砂仓时，所述超声波换能器组包括14组超声波换能器，所述18组超声波换能器以上下两圈分布，上圈8组，下圈6组。
[0014]进一步地，所述控制装置包括单片机及供电装置。
[0015]进一步地，所述超声波换能器通过粘结的连接方式连接在砂仓/浓密机的内壁上，并产生20KHZ的超声波。
[0016]方案简介及工作原理:
本发明是将声场的作用应用于充填采矿的立式砂仓和深锥浓密机，将声发射设备安装于立式砂仓和深锥浓密机的砂浆沉降区、压缩区，通过声场的机械震荡作用和空化作用快速提高砂浆的浓度并改善尾砂砂浆的流化性。
[0017]利用声场辐射方式传播的特性，将声场非接触性地作用于沉砂介质中。通过声场振动可以排出颗粒间的气体与液体，实现沉砂快速密实；通过声场振动，还可以降低砂浆粘度，降低其剪切应力，改善高浓度砂浆的流动性。因此，声场具有有效减小颗粒间相互作用力，破碎砂浆流体中气泡，强化管道固液两相传质，改善颗粒的流化质量的作用，具有不受颗粒物性的限制的优势，易于安装应用。
[0018]本发明的技术方案为:
一、装置组成
该装置主要由深锥浓密机、砂仓、超声换能器、超声波发生器组成。
[0019]将深锥浓密机和砂仓划分为沉降区和压缩区，沉降区是促进尾砂沉降的区域，压缩区是尾砂沉降结束发生压缩的区域；在深锥浓密机的沉降区安装2圈超声波换能器，每圈安装10组超声波换能器，在其压缩区安装3圈超声波换能器，从上到下每圈依次安装8组、6组、4组；在砂仓的沉降区安装2圈超声波换能器，每圈安装10组超声波换能器，在其压缩区安装2圈超声波换能器，从上到下每圈依次安装8组、6组。
[0020]二、安装及连接方式 I安装位置
声场发射装置分别安装在立式砂仓/深锥浓密机中砂浆的沉降区和压缩区，超声波换能器安装数量和位置依据立式砂仓/深锥浓密机尺寸而定(安装案例的位置及尺寸见图1)，以达到在沉降区能快速提高砂浆浓度、在压缩区能达到砂浆流畅放出要求为标准，沉降区和压缩区的声场发射装置由两套控制系统控制。
[0021]2连接方式
立式砂仓/深锥浓密与换能器接触位置之间用超声波换能器粘结专用胶水粘结，换能器接线柱接线时正极和正极相连，负极和负极相连，合为一股后连接到超声波发生器正负极。
[0022]本发明与现有技术相比所具有优点为:
(I)本发明工艺流程简单，安装方便，砂仓内部砂浆流态稳定。与立式砂仓和深锥浓密机相比，采用声场的作用大大提高了沉砂速度，并且解决了立式砂仓沉砂达不到要求浓度的问题。
[0023](2)采用声场提高沉砂速度的作用效果可代替絮凝剂絮凝沉降作用，因此可减少絮凝剂添加及控制环节，节省了添加絮凝剂的费用。
[0024](3)声场的振动超声波可以改善砂浆的流化特征，替代立式砂仓水力风力造浆的方式，从而解决了立式砂仓制备的尾砂浆浓度较低，成本高且流量和浓度极不稳定等问题。
[0025](4)利用声场的振动超声波可以消除深锥浓密由于控制不利所引起压耙现象。后期通过进一步的应用试验可减少深锥浓密机的一些辅助设备，降低系统运行的电能消耗。
【附图说明】
[0026]图1 (a)超声波发生器震子在立式砂仓的布置示意图；
图1 (b)为超声波发生器震子在深锥浓密机中的布置示意图。
[0027]附图标号:1_立式砂仓/深锥浓密机；2_超声波换能器；3_深锥浓密机主传动轴；4-深锥浓密机支架；5_立柱；6_刮泥耙；7_排料筒。
【具体实施方式】
[0028]在沉砂环节，开启沉降区超声波发生器，产生20KHZ超声波，通过换能器转换成机械振动，机械振动作用于砂浆以此来提高沉砂速度；保证适当的“养砂”时间，保证沉沙的浓度(以某金矿为例，保证沉砂浓度在70%左右)。
[0029]在放砂环节，开启沉降区超声波发生器，产生20KHZ超声波，通过换能器转换成机械振动，提高砂浆的流化性，提高放砂率，保证砂浆长时间稳定放砂(以某金矿为例，在经过造浆后需保证砂仓放砂浓度长时间连续稳定在68%左右)。
【主权项】
1.一种快速提高砂仓/浓密机沉砂浓度并增强其流动性的装置，其特征在于，所述该装置应用振动超声波作用于立式砂仓/深锥浓密机中砂浆的沉降区和压缩区。2.根据权利要求1所述的一种快速提高砂仓/浓密机沉砂浓度并增强其流动性的装置，其特征在于，所述该装置包括沉降区声波系统及压缩区声波系统，所述沉降区声波系统用于振动养砂，保证沉砂速度，所述压缩区声波系统用于提高砂浆的流化性。3.根据权利要求2所述的一种快速提高砂仓/浓密机沉砂浓度并增强其流动性的装置，其特征在于，所述沉降区声波系统包括安装在沉降区的超声波换能器组，及与超声波换能器组连接的控制装置。4.根据权利要求3所述的一种快速提高砂仓/浓密机沉砂浓度并增强其流动性的装置，其特征在于，所述超声波换能器组包括20组超声波换能器，所述20组超声波换能器以上下两圈分布，每圈10组，并超声波换能器之间通过接线柱实现并联连接控制装置上。5.根据权利要求3所述的一种快速提高砂仓/浓密机沉砂浓度并增强其流动性的装置，其特征在于，所述控制装置包括单片机及供电装置。6.根据权利要求2所述的一种快速提高砂仓/浓密机沉砂浓度并增强其流动性的装置，其特征在于，所述压缩区声波系统包括安装在压缩区的另一超声波换能器组，及与超声波换能器组连接的另一控制装置。7.根据权利要求6所述的一种快速提高砂仓/浓密机沉砂浓度并增强其流动性的装置，其特征在于，应用于浓密机时，所述超声波换能器组包括18组超声波换能器，所述18组超声波换能器以上中下三圈分布，上圈8组，中圈6组，下圈4组； 应用于砂仓时，所述超声波换能器组包括14组超声波换能器，所述18组超声波换能器以上下两圈分布，上圈8组，下圈6组； 并超声波换能器之间通过接线柱实现并联连接控制装置上。8.根据权利要求6所述的一种快速提高砂仓/浓密机沉砂浓度并增强其流动性的装置，其特征在于，所述控制装置包括单片机及供电装置。9.根据权利要求4或7之一所述的一种快速提高砂仓/浓密机沉砂浓度并增强其流动性的装置，其特征在于，所述超声波换能器通过粘结的连接方式连接在砂仓/浓密机的内壁上，并产生20KHZ的超声波。
【专利摘要】本发明涉及快速提高矿山立式砂仓/深锥浓密机沉砂浓度并增强其流化性能的装置，以声场振动的方式强化出仓砂浆的流化性，提高尾砂出仓浓度。所述该装置应用振动超声波作用于立式砂仓/深锥浓密机中砂浆的沉降区和压缩区，所述该装置包括沉降区声波系统及压缩区声波系统，所述沉降区声波系统用于振动养砂，保证沉砂速度，所述压缩区声波系统用于提高砂浆的流化性。本发明工艺流程简单，安装方便，砂仓内部砂浆流态稳定。利用声场的振动超声波可以消除深锥浓密由于控制不利所引起压耙现象。
【IPC分类】B01D21/24, B01D21/28
【公开号】CN104958935
【申请号】CN201510389000
【发明人】吕文生, 杨鹏, 谷瑞江, 牟宏伟, 王志凯, 宋世文
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月3日