一种无耙选尾矿浓密砂仓的制作方法

本发明涉及矿山环保设备领域，具体涉及一种无耙选尾矿浓密砂仓。

背景技术：

矿山工业在对选矿生产过程中产出的低浓度尾矿进行浓缩脱水时，一般采用带有耙架的深锥浓密机或立式砂仓。在浓密机或立式砂仓的底部，当尾矿浓度达到一定值之后，浆体的流变特性呈非牛顿流体特征，其屈服应力较大，难以实现顺利排料。

现有技术的浓密机一般采用结构复杂的刮泥耙破坏这种屈服应力以实现高浓度放矿，刮泥耙卸料方式存在着结构复杂、消耗功率高、制造成本高以及维护维修复杂等问题；对于高压实度的尾矿，还存在着压耙的隐患。

现有技术的立式砂仓一般采用在仓底部加设喷嘴，采用高压喷水嘴局部流态化造浆、气力造浆或气水联动造浆等技术来实现高浓度排放。高压喷水嘴局部流态化造浆可造成排放的尾矿浓度降低；气力造浆则由于气泡上升干扰了尾矿的沉降效果，降低了浓密速率；气水联动造则兼有使排放的尾矿浓度降低和干扰尾矿沉降降低浓密速率的不良后果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种无耙选尾矿浓密砂仓，实现低浓度尾矿进行浓缩脱水处理和顺利排放。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种无耙选尾矿浓密砂仓，包括砂仓体、絮凝给料管、中心给料桶、尾矿进料管、溢流槽、环形沉降锥、滑架流态化装置以及双螺旋卸料装置；所述溢流槽与所述砂仓体的侧壁顶部固定连接；所述中心给料桶设置在所述砂仓体内的顶部中心处并与所述砂仓体固定连接，所述中心给料桶通过环形隔板分为上部的进料区和下部的混合区，所述混合区的侧壁具有至少一个出液口，所述环形隔板与所述中心给料桶同轴设置并固定连接，所述环形隔板与所述中心给料桶的侧壁之间具有间隙；所述尾矿进料管与所述进料区相连通；所述絮凝给料管与所述混合区相连通；所述环形沉降锥设置于所述砂仓体内并位于所述中心给料桶的正下方；所述砂仓体的底壁具有出料口，所述滑架流态化装置设置于所述砂仓体内并位于所述出料口的上方；所述出料口设置有所述双螺旋卸料装置。

本发明的有益效果是：一种无耙选尾矿浓密砂仓是一种新型的尾矿脱水浓缩设备。该设备取消了传统浓密机的刮泥耙及其传动驱动装置；采用深锥浓密砂仓，使尾矿进入砂仓后自稀释成适合絮凝剂发挥最佳效果的浓度并与絮凝剂充分混合，在中心给料桶和砂仓中形成特殊流场，实现粗颗粒的重力自然沉降和细粒级尾矿的絮凝结团沉降；采用了机械滑架流态化放料方式，可在不降低尾砂浓度和不影响浓密效果的前提下，靠滑架流化装置把压实密度大的放砂区域实施扰动流态化并扒向出料口，使其压实密度降低从而达到放砂通畅的效果。双螺旋卸料装置具有互相清理粘附物料的作用，以防止黏度较高的细粒级尾砂粘附在螺旋轴上起不到输送的作用。通过双螺旋卸料装置实现高浓度尾料的顺利排放。

具体的，尾矿进料管用于运输低浓度尾料，絮凝给料管为一端与装有絮凝剂的容器相连通的管道。

具体的，所述溢流槽可以设置在砂仓体内部或外部，如设置在内部，则溢流堰低于砂仓体顶部；如果设置在外部，则砂仓体上边沿充当溢流堰，此时溢流槽外侧壁应高于砂仓体顶部，且在砂仓体上边沿的侧壁开设若干个溢流孔。无论溢流槽设置在砂仓体内部或外部，都应有开设在溢流槽底部的回流管孔且与外部的上清液回流管道连通。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述尾矿进料管沿所述中心给料桶的切线方向与所述中心给料桶相连接，并与所述进料区相连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：当低浓度尾矿通过尾矿进料管沿中心给料桶的切线方向进入时，料流在给料压力的作用下沿中心给料桶的边壁形成旋转流，料流中的粗颗粒在旋转离心力的作用下沿中心给料桶的边壁自然沉降；细粒级尾矿则通过环形隔板的中心进入中心给料桶下部的混合区与设置在该部位的絮凝给料管流出的絮凝剂充分混合然后絮凝沉降，由于粗细颗粒采用了不同的沉降方式，保证了絮凝剂对细粒级尾矿的团聚效果，絮凝效率高。

进一步，所述中心给料桶为顶部敞开的圆柱筒形，且底壁上设有锥顶向上的圆锥形结构。

采用上述进一步方案的有益效果是：圆锥形结构便于细粒级尾矿和絮凝剂在混合过程中形成涡旋并延长混合时间，使混合更为充分，保证了絮凝剂的分散效果，有利于絮凝剂对细粒级尾矿的团聚，经充分混合后经出液口排出开始团聚过程。

进一步，所述中心给料桶的上边沿高于所述溢流槽内侧上边沿并与砂仓体的上边沿平齐，所述中心给料桶的顶部具有多个与砂仓体相通的过流孔，所述过流孔的下边沿低于所述溢流槽内侧上边沿，所述过流孔的下边沿高于所述尾矿进料管。

采用上述进一步方案的有益效果是：在中心给料桶上设置过流孔，由于尾矿管的进料浓度及密度高于砂仓体上部的澄清液，会造成中心给料桶的液面低于澄清液的液面，此时砂仓体上部的澄清液会通过中心给料桶上部开设的过流孔流入中心给料桶，起到对尾矿的稀释作用，使得尾矿浓度达到絮凝剂能发挥最佳团聚作用的最佳浓度，增强絮凝剂的团聚效果。

进一步，所述滑架流态化装置包括直线往复驱动装置和滑架，所述直线往复驱动装置与所述砂仓体的侧壁固定连接，所述直线往复驱动装置的输出端穿设在砂仓体内并与所述滑架固定连接，所述滑架水平设置于所述出料口的上方并在所述砂仓体的底壁上水平直线往复运动。

采用上述进一步方案的有益效果是：滑架在直线往复驱动装置的带动下运动，不断将出料口附近的高浓度物料扰动流化并扒向出料口，出料效率高、避免堵塞。

进一步，所述滑架为中间具有网格结构的椭圆形框架，所述椭圆形框架的长轴的长度小于所述砂仓体底部的直径，所述滑架沿其短轴所在的方向往复运动；所述网格结构包括交错设置的卸料锥和连接筋板，所述卸料锥与所述滑架的移动方向垂直，所述卸料锥的截面为直角三角形。

采用上述进一步方案的有益效果是：网格结构的滑架可大大减小受力面积，降低移动负荷；滑架的椭圆形结构保证了在砂仓体内具有一定的运动空间且无死角扒料；卸料锥的直角三角形结构可以保证向出料口方向移动时，卸料锥的直立面更好的将物料扒向出料口，而斜面则有效地减少移动阻力。

进一步，所述砂仓体的上部为顶部敞开的圆柱筒形，下部为锥顶向下的圆锥筒形，所述圆锥筒形的锥角小于尾矿浆最高浓度的安息角。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用了小于最高浓度尾矿试验安息角的下部锥体设计，使尾砂的垂落力大于尾矿与锥体内壁的附着力，避免了尾砂在锥体内壁堆积而结拱的可能，保证了落料和排料顺畅。

具体的，安息角，亦作休止角，是斜面使置于其上的物体处于沿斜面下滑的临界状态时，与水平表面所成的最小角度(即随着倾斜角增加，斜面上的物体将越容易下滑；当物体达到开始下滑的状态时，该临界状态的角度称为休止角)。

进一步，环形沉降锥为环形结构，并具有内倒锥面和外正锥面，所述内倒锥面和所述外正锥面顶部相连，且夹角为60°，所述环形沉降锥顶部对应设置于所述出液口的下方。

采用上述进一步方案的有益效果是：一是增大砂仓体的絮凝沉降面积，增强沉降效果；二是利用内外锥面上尾矿的集聚和滑移效应，形成具有浓度差的流场，加速澄清液的上升和絮团的沉降。

进一步，还包括减压锥，所述减压锥设置于所述砂仓体内并位于所述滑架流态化装置的上方，所述减压锥对应设置于所述内倒锥面下方。

采用上述进一步方案的有益效果是：减压锥可使得滑架受力面积减小，有效降低高浓度堆积尾矿对其砂仓体下部和滑架流态化装置的压力。

进一步，还包括设置在砂仓体下部锥体外壁的环形流化管，所述环形流化管外接具有一定压力的水源，砂仓体锥体内壁固定连接有多个流化嘴。

采用上述进一步方案的有益效果是：当所述一种无耙选尾矿浓密砂仓停止排料一段时间后再启动排料，堆积于砂仓体内锥面的高浓度尾矿会产生很大的屈服应力，此时通过向环形管内泵送清水并通过砂仓体内的端部的单向喷嘴输水，使得砂仓体内锥面堆积尾矿的屈服应力破坏掉，进而获得顺畅放料的效果。需要说明的是，当能够实现顺利排料后，就可以停止泵水，以保证尾矿保持在较高浓度范围内。

具体的，所述流化嘴为单向流化喷嘴。

附图说明

图1为本发明一种无耙选尾矿浓密砂仓的结构示意图；

图2为本发明一种无耙选尾矿浓密砂仓的滑架流态化装置剖视图；

图3为本发明一种无耙选尾矿浓密砂仓的侧视图；

图4为本发明一种无耙选尾矿浓密砂仓的滑架流态化装置俯视图；

图5为本发明一种无耙选尾矿浓密砂仓的中心给料桶主视图；

图6为本发明一种无耙选尾矿浓密砂仓的中心给料桶俯视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、絮凝给料管，2、中心给料桶，201、环形隔板，202、过流孔，3、尾矿进料管，4、溢流槽，5、环形沉降锥，6、砂仓体，7、减压锥，8、环形流化管，9、滑架流态化装置，10、双螺旋卸料装置，11、出液管，a、溢流区，b、沉降区，c、压缩区，d、储料区。

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。

如图1至图5所示，一种无耙选尾矿浓密砂仓，包括砂仓体6、絮凝给料管1、中心给料桶2、尾矿进料管3、溢流槽4、环形沉降锥5、滑架流态化装置9以及双螺旋卸料装置10；

所述溢流槽4与所述砂仓体6的侧壁顶部固定连接；

所述中心给料桶2设置在所述砂仓体6内的顶部中心处并与所述砂仓体6固定连接，所述中心给料桶2通过环形隔板201分为上部的进料区和下部的混合区，所述混合区的侧壁具有至少一个出液口，所述环形隔板201与所述中心给料桶2同轴设置并固定连接，所述环形隔板201与所述中心给料桶2的侧壁之间具有间隙；

所述尾矿进料管3与所述进料区相连通；

所述絮凝给料管1与所述混合区相连通；

所述环形沉降锥5设置于所述砂仓体6内并位于所述中心给料桶2的正下方；

所述砂仓体6的底壁具有出料口，所述滑架流态化装置9设置于所述砂仓体6内并位于所述出料口的上方；

所述出料口设置有所述双螺旋卸料装置10。

具体的，所述双螺旋卸料装置10的壳体内具有两个螺旋输料轴，两个所述螺旋输料轴的叶片在与轴线垂直的面上的投影部分重叠，所述双螺旋卸料装置10的壳体具有进料口和排料口，所述进料口与所述砂仓体1的所述出料口的相连通，所述双螺旋输料装置10与所述砂仓体1的底部固定连接。

具体的，所述中心给料桶2通过钢结构支架与所述砂仓体1的内壁连接；所述环形沉降锥5通过钢结构支架与所述砂仓体1的内壁连接；环形隔板201通过钢结构支架与中心给料桶2内壁固定连接且同轴设置。所述环形隔板201为圆环形板，也就是说所述环形隔板201为中心处具有通孔的圆板，所述环形隔板201的外径小于所述中心给料桶2的内径，环形隔板201的外侧与中心给料桶2之间具有间隙。

具体的，环形沉降锥5为截面呈倒“v”字形的环形结构。

具体的，所述双螺旋卸料装置10通过法兰与所述砂仓体1的所述出料口相连接并连通。所述双螺旋卸料装置10通过旋转驱动装置驱动。两个所述螺旋输料轴的端部分别固定连接有相互啮合的一对齿轮，旋转驱动装置的输出端与其中一个螺旋输料轴固定连接。旋转驱动装置带动两个所述螺旋输料轴反向转动。所述旋转驱动装置可以为电机或液压马达，或其他旋转驱动装置。

具体的，所述溢流槽4为截面为u形的环形槽体。

作为本实施例的进一步方案，所述尾矿进料管3沿所述中心给料桶2的切线方向与所述中心给料桶2相连接，并与所述进料区相连通。

作为本实施例的进一步方案，所述中心给料桶2为顶部敞开的圆柱筒形，且底壁上设有锥顶向上的圆锥形结构。

作为本实施例的进一步方案，所述中心给料桶2的上边沿高于所述溢流槽4内侧上边沿并与砂仓体6的上边沿平齐，所述中心给料桶2的顶部具有多个与砂仓体6相通的过流孔202，所述过流孔202的下边沿低于所述溢流槽4内侧上边沿，所述过流孔202的下边沿高于所述尾矿进料管3。

具体的，在本实施例中，所述中心给料桶2也可以为：所述中心给料桶2的上边沿低于所述溢流槽4内侧上边沿，所述中心给料桶2的侧壁不具有过流孔202。顶部的澄清液可以从中心给料桶2的上部进入中心给料桶2。本实施例中的优选方案为：所述中心给料桶2的上边沿高于所述溢流槽4内侧上边沿且侧壁具有过流孔202，过流孔202可以限制进入中心给料桶2的澄清液的流量，避免过多的澄清液进入中心给料桶2，使中心给料桶2内尾矿的浓度维持在适宜絮凝沉降的范围内。

作为本实施例的进一步方案，所述滑架流态化装置9包括直线往复驱动装置和滑架，所述直线往复驱动装置与所述砂仓体6的侧壁固定连接，所述直线往复驱动装置的输出端穿设在砂仓体6内并与所述滑架固定连接，所述滑架水平设置于所述出料口的上方并在所述砂仓体6的底壁上水平直线往复运动。

具体的，如图1和图2所示，所述直线往复驱动装置可以为液压缸、气缸或直线电机。砂仓体6的侧壁具有安装孔，所述直线往复驱动装置的缸体或电机外壳穿设在安装孔内并与安装孔固定连接，直线往复驱动装置的缸体或电机外壳与安装孔之间还设有密封座，直线往复驱动装置的驱动杆与滑架固定连接，带动滑架往复移动。

作为本实施例的进一步方案，所述滑架为中间具有网格结构的椭圆形框架，所述椭圆形框架的长轴的长度小于所述砂仓体6底部的直径，所述滑架沿其短轴所在的方向往复运动；所述网格结构包括交错设置的卸料锥和连接筋板，所述卸料锥的截面为直角三角形，所述卸料锥的直立面朝向滑架短轴。

具体的，包括至少两个所述卸料锥，至少一个所述卸料锥位于所述滑架长轴的一侧，至少一个所述卸料锥位于所述滑架长轴的另一侧，所述直角三角形的斜边朝向远离所述滑架长轴的一侧。

具体的，卸料锥和连接筋板相互垂直设置并相互固定连接，卸料锥的两端与椭圆形框架内壁固定连接，连接筋板的两端与椭圆形框架内壁固定连接。

具体的，所述直角三角形的其中一条直角边水平设置，与所述砂仓体6的底壁相接触，另一条直角边竖直设置，朝向所述滑架长轴。

作为本实施例的进一步方案，所述砂仓体1的上部为顶部封闭的圆柱筒形，下部为锥顶向下的圆锥筒形，所述圆锥筒形的锥角小于尾矿的安息角。

作为本实施例的进一步方案，环形沉降锥5为环形结构，并具有内倒锥面和外正锥面，所述内倒锥面和所述外正锥面顶部相连，且夹角为60°，所述环形沉降锥5顶部对应设置于所述出液口的下方。

具体的，还包括至少一个出液管11，所述出液管11的一端与所述出液口的外侧固定连接并连通，环形沉降锥5的顶部与所述出液管11的另一端中心处对应设置。具体的，所述出液管11为多个，所述出液口为多个，多个所述出液管11沿所述中心给料桶2的径向设置，多个所述出液管11的另一端的中心位于同一个圆周上，所述圆周与中心给料桶2同轴，所述环形沉降锥5与中心给料桶2同轴设置，环形沉降锥5锥顶的直径与多个所述出液管11的另一端的中心所形成的圆周的直径相同。

作为本实施例的进一步方案，还包括减压锥7，所述减压锥7设置于所述砂仓体6内并位于所述滑架流态化装置9的上方，所述减压锥7对应设置于所述内倒锥面下方。

具体的，所述减压锥7为锥角a为60°的空心锥壳，其锥体底部的直径为砂仓体6的底部的直径的二分之一。

作为本实施例的进一步方案，还包括环形流化管8，所述环形流化管8外接水源，其侧壁固定连接有多个流化嘴，所述环形流化管8套设在所述砂仓体6下部锥体的外侧，所述流化嘴与所述砂仓体6内相连通。

具体的，所述环形流化管8侧壁具有进水口，还包括水泵，所述水泵的入水口通过管道与外部的水箱通过管道相连通，所述水泵的出水口与所述进水口通过管道相连通，需要向砂仓体6内加水时，水泵将水箱内的水经过流化嘴泵入砂仓体6。

具体的，所述流化嘴为单向流化喷嘴。

具体的，所述环形流化管8为至少一个，至少一个所述环形流化管8相互平行设置于所述砂仓体6下部锥体的外侧。

还包括支腿，所述支腿与所述砂仓体1的外壁固定连接。用于砂仓体1的支撑和固定。

低浓度尾矿进入浓密砂仓一定的时间后，在砂仓内自上而下自然形成溢流区a、沉降区b、压缩区c和储料区d。

溢流区a为未被絮凝沉降而逃逸的微颗粒悬浊液(澄清液)聚集区域，质量浓度基本等同于清水；沉降区b为粗颗粒尾矿快速沉降，微细颗粒絮凝结团的主要区域；在压缩区c内，微细颗粒基本完成絮凝结团与粗颗粒尾矿共同产生垂直沉降；在储料区d内，自然重力沉降的粗粒级尾矿和絮凝结团沉降的细粒级尾矿互相叠加形成一个固体颗粒的压缩层，在这一区域内，沉降速度变得非常小，固体颗粒之间相互接触、支撑和挤压。上层固体颗粒对下层固体产生压缩作用，致使下层固体颗粒间隙的水被挤压上升，自上而下固体接触应力迅速提高，固体浓度也逐渐达到最大。

本发明通过特殊的结构设计所构成的浓密砂仓，使进入中心给料桶2的低浓度尾矿和絮凝剂在该砂仓体中产生利于絮凝结团的流场，通过该流场的浓度差和流速差产生的涡旋干涉，造成对颗粒起推动和加速作用的环境，促进微细颗粒与絮凝剂的结合以及微颗粒之间的絮凝团聚长大。

低浓度尾矿经尾矿进料管3进入中心给料桶2后，沿中心给料桶2边壁切线方向进入进料区。在该进料区内，粗粒级尾矿依靠进料的离心力沿中心给料桶2边壁实现重力沉落；低浓度尾矿通过环形隔板201的中心处的通孔进入中心给料桶2下部的混合区与设置在该部位流出的絮凝剂充分混合然后沉降。絮凝后的尾矿从出液口排出。进一步被位于中心给料桶2下部的环形沉降锥5分流，形成分布于环形沉降锥5内外锥面的较高质量浓度和流速的料流。

相应的，在远离环形沉降锥5外锥面的其它沉降区b区域内，则因尾矿的质量浓度和流速较低，产生流速差，进而产生涡旋流场。而这种涡旋流场则加速了微细颗粒尾矿的运动速率，使沉降过程中颗粒与颗粒之间产生干涉，起到促进微细颗粒与絮凝剂的结合以及微颗粒之间的团聚长大的作用。同时，该沉降区b内固体浓度较低，固体颗粒快速下降，沉降过程中颗粒与颗粒之间产生干涉，也起到促进微颗粒团聚长大进而加速沉降的作用。

在砂仓体6上部中心给料桶2外侧的空间，上升的低浓度微颗粒自然形成悬浊液聚集区域，有利于絮凝剂与微颗粒的絮凝结团，结团后的团絮状尾矿以其重力自然沉降滑落至环形沉降锥5并继续沉降。在这个过程中因浓度不一所形成的流场加速了这种流动交换过程，使得尾矿的浓缩过程加快。

在环形沉降锥5下部至砂仓体底的压缩区c和储料区d内，自然重力沉降的粗粒级尾矿和絮凝结团沉降的细粒级尾矿互相叠加形成一个固体颗粒的压缩层，在这一区域内，沉降速度变得非常小，固体颗粒之间相互接触、支撑和挤压。上层固体颗粒对下层固体产生压缩作用，致使下层固体颗粒间隙的水被挤压上升，自上而下固体接触应力迅速提高，固体浓度也逐渐达到最大。

溢流区a内的澄清液一部分沿过流孔202进入中心给料桶2。该低浓度的悬浊液的给入，进一步稀释了中心给料桶2中的给入物料，使得尾矿的沉降更接近于自然沉降，从而加大了沉降速度。溢流区a内的另一部分澄清液进入溢流槽，并通过砂仓体侧壁的溢流孔排出。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。