专利名称：一种尾矿浓密动态模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于尾矿膏体处置领域，主要针对尾矿膏体处置中浓密脱水环节，适用于尾矿浓密技术，尤其对于细粒尾矿浓密研究具有重要意义。
背景技术：
随着采矿技术的多年发展，人们对环境保护以及安全生产越来越重视。同时，安全清洁的饮用水资源日益稀少，尤其是在中国，水被视为一种商品。目前，最为环保且安全的采矿方法是膏体充填采矿法。该采矿方法也称为无废开采，充填材料全部来自选厂尾矿，既能避免采矿带来的地质灾害，同时消除了尾矿库，达到了“一废治两害”的目的。与之相对应的膏体排放技术，具有节约水资源，扬尘小，尾矿库安全性高等优点，是最为先进的尾矿排放方式。综上，膏体处置技术深得人心，是未来工业废弃物利用的一个主要发展方向。在膏体处置技术中，尾矿浓密脱水是一个关键环节。由于磨矿细度越来越细，尾矿浓密脱水的难度越来越大。膏体浓密脱水的新型设备是深锥浓密机，该类浓密机工作原理是尾砂颗粒在重力及搅拌作用下脱水压密，形成高浓度的底流，其中搅拌作用主要依赖于耙架结构。在耙架的作用下，尾矿不仅作沉降运动，而且作圆周运动。目前，在模拟深锥浓密脱水研究方面，常常采用量筒观测尾矿沉降情况，以此来计算物料的单位面积处理能力与底流浓度。在量筒内，尾矿沉降主要依赖于重力作用，从而导致尾矿极限浓度低，不能真实预测膏体浓度以及膏体浓密时间，尤其是对于细粒尾矿，保水性强，泌水性差，絮团内部以及絮团之间的水必须借助耙子外力才能有效导出。为此，有必要寻求新型的尾矿浓密动态模拟装置，提高尾矿浓密脱水实验的准确性，为膏体技术工艺流程的确定与设备的选型提供理论依据。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种新型的尾矿浓密模拟装置。该装置能够克服目前尾矿沉降、压密实验装置的缺陷，主要有以下几个优点第一，实现尾矿浓密过程速度可调(0. 03r/min-500r/min),且速度可调至很慢，与深锥浓密机内部I巴架旋转速度相对应；第二，液位可调，之前尾矿沉降之后，上清液是人为倒出，而新型装置上清液通过装置侧壁溢流口自然流出；第三，导水装置结构可调，可以根据导水杆的布置方式以及数量，来模拟导水效率；第四，絮凝剂添加更加科学，通过上部添加口进行滴定，混合更加均匀；第五，可连续运行不停止，对于实际尾矿浓密状况模拟较为吻合，提高了尾矿浓密真实浓度预测的可靠性，规避了量筒静态压密模拟的较大误差，从而为工业中尾矿浓密浓度范围提供较为可靠的实验判据。本实用新型主体由微电机I、轴向固定螺栓2、电机传动轴3、立式圆筒4、导水装置
5、传动轴连接器6、清水溢流口 7、装置固定支架8和填料口 9组成，如图I所示。微电机I位于支架8顶部，支架8顶部留有填料口 9，轴向固定螺栓2设于立式圆筒4的顶部，传动轴3位于立式圆筒4内部的中心位置，立式圆筒4固定于支架8上；导水装置5置于立式圆筒4内部，且与立式圆筒内壁间距为3mm 8mm ;传动轴接连器6位于导水装置5底部，清水溢流口 7位于料浆容器左侧外部。立式圆筒4上部的微电机I主要通过程序控制，可以通过程序确定微电机I的旋转时间及速度，微电机I具有自动保护功能，当扭矩过大时，会报警并向相反方向旋转，进行能量释放。微电机 I的调速范围为0. 03r/min-500r/min，转速控制时间范围为0 240h。轴向固定装置2主要由轴向连接器及两个固定螺栓组成。其中轴向连接器一端连着支架8，另一端支撑在立式圆筒4上。传动轴3的主要功能是将微电机I的旋转传动到导水装置5上。传动轴3的上端与微电机I连接，下端位于立式圆筒底部中心的凹槽内，凹槽直径是传动轴3的I. I倍。传动轴3的特点在于方便拆卸，便于实验结束后立式圆筒4、导水装置5的清洗，实验尾矿出料方便。立式圆筒4高径比为0. 5 2. 5，内径0. Im 0. 5m，高径比通过不同溢流口 7来控制。内部传动轴3和导水装置5如图2所示。为了便于观测，立式圆筒4采用透明材料制作，且耐酸碱。筒壁自带刻度，使用方便、准确，与高速摄影机配合记录尾矿沉降情况。立式圆筒4底部中心位置留有凹槽，传动轴3位于凹槽内，凹槽限制传动轴3，防止传动轴3偏离圆筒中心。凹槽内部有一金属垫圈，防止传动轴3击穿立式圆筒4，延长立式圆筒4使用寿命。导水装置5采用不锈钢材质，不易生锈和腐蚀。导水装置5的特点在于导水杆的数量和排列方式可变。导水杆的数量为2 4根，导水杆的排列方式可为相邻或者相对。且导水杆位置高低可调，距离立式圆筒底部范围为0. Olm 0. 05m。传动轴联接器6的主要作用为连接传动轴3与导水装置5。外观呈现圆盘状，中心位置镂空，方便填料，导水杆上下各有一个连接器6。传动轴连接器6的特点在于随意调动，进而实现对导水装置5距离立式圆筒底部的相对位置上下可调。导水装置5与圆盘连接器都是通过螺母固定，因此，拆卸方便，进而可以调整导水杆5的数量和相对位置。溢流口 7间距为5cm 25cm，可以通过溢流口 7开放与闭合的多种不同组合，进而控制料浆泥层高度。溢流口 7的闭合通过胶皮管与管夹配合来控制。支架8采用不锈钢材质，并涂有防腐层，美观耐用。其主要作用是对微电机I、立式圆筒4等组件进行固定装配。支架8与微电机I通过螺母固定，支架8底部留有钢制凹槽，恰好可以固定立式圆筒4，并通过螺栓对立式圆筒4的相对两侧进行固定。填料口 9位于支架8的顶部，位于微电机I的一侧。填料口 9的特点在于呈现圆形状，为水、絮凝剂、尾矿的添加带来极大方便。本实用新型占地面积小、移动方便、动力消耗低，装置顶部留有物料及絮凝剂添加口，使用起来更加方便，时效性更好。有成本低、投资少、设备简单、自动化程度高等优点，能够在较短时间内预测某一尾矿膏体浓度范围和浓密时间，满足矿山企业膏体浓密脱水环节的模拟要求，适用于有色、贵金属、稀有金属、黄金、铀矿等各种矿山企业不同粒级范围的尾矿。
图I 尾矿浓密模拟装置结构示意图；[0019]图2 导水装置结构示意图；图3 填料支架顶部填料结构示意图。
具体实施方式
实例一某矿尾矿容重较小，孔隙率相对较大，-320目含量为45. 45%，属于细粒尾矿。采用该装置进行模拟实验，结果表明，当转速为0. 05r/min-0. 8r/min时，极限浓度范围为67. 41%-70. 73%，可以认为该浓度范围即为该尾矿膏体浓度。不同转速下，当搅拌时间达到 12h时，料浆高度不再变化，达到极限浓度，可以认为该尾矿在压密时间为12h时浓度不再提高，建议深锥浓密机设计物料停留时间为12h。而该尾矿采用室内量进行筒静态沉降得到的极限浓度为55. 82%。可见，依靠静态沉降装置预测尾矿的极限浓度并不可靠，不能得到该尾矿制备膏体的最大浓度值。实例二某矿尾矿-200目达到35%，粒度相对较粗。试验主要考察尾矿膏体浓度、浓密时间、以及建议深锥浓密机高径比。试验内容共分为4组，方案设计依据是泥层高度不同，根据每组实验尾矿添加量依次递增来实现泥层高度变化过程。尾矿添加质量分数依次为11%，25%，40%，50%，水的添加量均相同。4组实验絮凝剂吨耗(15g/t)、絮凝剂浓度(0. 3%)、转速(0. lr/min)均相同。试验结果表明，当泥层高度范围为31mm 200mm时，极限浓度范围为73. 26% 78. 30%，且泥层越高，压密浓度越大，且随着压密时间的不断增加，浓度增加的速率逐渐减小，建议膏体浓度为76%左右。通过计算得极限浓度范围对应的高径比范围为
0.31 2，回归分析得到极限浓度与高径比之间呈抛物线关系，将膏体浓度76%代入，得到高径比值为1，建议高径比取I。不同泥层高度下，料浆停留时间达到6h时，底流浓度基本不再变化，当停留时间达到9h时，料浆达到极限浓度。因此，建议物料在深锥浓密机内部停留时间为9h，即可达到充分压密。
权利要求1.一种尾矿浓密动态模拟装置，其特征在于由微电机(I)、轴向固定螺栓(2)、电机传动轴(3 )、立式圆筒(4 )、导水装置(5 )、传动轴连接器(6 )、清水溢流口( 7 )、装置固定支架(8)和填料口(9)组成；微电机(I)位于支架(8)顶部，支架(8)顶部留有填料口(9)，轴向固定螺栓(2)设于立式圆筒(4)的顶部，传动轴(3)位于立式圆筒(4)内部的中心位置，立式圆筒(4)固定于支架(8)上，导水装置(5)置于立式圆筒(4)内部，且与立式圆筒内壁间距为3mm 8mm，传动轴接连器(6)位于导水装置(5)底部，清水溢流口(7)位于料浆容器左侧外部。
2.如权利要求I所述的一种尾矿浓密动态模拟装置，其特征在于传动轴(3)，传动轴(3)顶部通过两个螺栓与微电机(I)连接，下部位于立式圆筒(4)底部的凹槽内，使得传动轴不易跑偏。
3.如权利要求I所述的一种尾矿浓密动态模拟装置，其特征在于立式圆筒(4)高径比为0. 5 2. 5，内径0. Im 0. 5m，高径比通过不同溢流口(7)来控制；立式圆筒(4)采用透明材料制成，筒壁自带刻度，读数更加方便；立式圆筒(4)底部中心位置留有凹槽，且凹槽直径是传动轴3的I. I倍，凹槽内部有一金属垫圈，防止电机传动轴(3)击穿立式圆筒(4)，延长装置使用寿命。
4.如权利要求I所述的一种尾矿浓密动态模拟装置，其特征在于导水装置(5)通过传动轴联接器(6)与传动轴(3)固定在一起，导水装置(5)共有2 4根导水杆，且相对排列；导水杆可以灵活拆卸，也可以进行数量增加和排列方式变换；导水杆通过传动轴(3)带动，其旋转时间可调，转速可调且转速最低可达0. Olr/min。
5.如权利要求I所述的一种尾矿浓密动态模拟装置，其特征在于溢流口(7)各溢流口间距离相等，根据立式圆筒高度不同，间距范围为0. 03m 0. 08m，通过溢流口开放与闭合的多种不同组合，进而控制料浆泥层高度；溢流口的闭合通过胶皮管以及管夹来控制；模拟实验时，尾矿料浆随着压密时间的增加，溢流清水通过侧壁不同溢流口(7)流出，进而控制液面高度。
6.如权利要求(I)所述的一种尾矿浓密动态模拟装置，其特征在于尾矿及水通过支架(8)顶部料浆填料口(9)进入立式圆筒(4)内，絮凝剂通过滴定装置在填料口(9)均匀加入，使用起来更加快捷、方便。
专利摘要一种尾矿浓密动态模拟装置，属于尾矿膏体处置领域。由微电机1、轴向固定螺栓2、电机传动轴3、立式圆筒4、导水装置5、传动轴联接器6、清水溢流口7、装置固定支架8和填料口9组成。微电机可以实现尾矿浓密过程的速度调控，实现导水装置的转速可调，同时还能控制导水装置的旋转时间；侧壁溢流口保证了料浆液位可调，尾矿沉降之后，溢流水通过侧壁溢流口自然流出；导水装置具有可变性，导水装置数量可调，能根据导水杆的数量以及布置方式，来模拟导水效率；絮凝剂添加通过上部填料口进行滴定，使用方便，混合均匀。本实用新型能在较短时间内对不同粒级组成的尾矿膏体浓度及浓密时间进行可靠预测，满足矿山企业膏体浓密脱水环节的物理模拟要求，为尾矿浓密提供可靠的设计依据。
文档编号B01D21/18GK202446869SQ20122006920
公开日2012年9月26日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者吴爱祥, 尹升华, 王勇, 王洪江, 王贻明, 韩斌 申请人:北京科技大学