本发明涉及一种保证溢流质量和底流储存能力的选矿厂圆柱浓密机计算方法，属于浓密设备技术领域。
背景技术：
选矿厂浓密机的功能是浓密，主要包括三个方面：①接受矿浆，②浓密矿浆并得到低浓度溢流和高浓度底流，③排出溢流和底流。
选矿厂生产时，浓密机连续接受矿浆，连续排出溢流，但只是在后续过滤工作时排出底流。其工作制度有两种：①连续排出底流；②不排出底流。
选矿厂浓密机的主要工作指标有三个：①溢流质量，即溢流浓度；②底流质量，即底流浓度；③处理能力，即保证溢流质量和底流质量的最大接受矿浆能力。这三个工作指标决定于矿浆性质和浓密机尺寸。
主要的浓密机尺寸是浓密机(垂直断)面积和浓密机高度，设计选矿厂浓密机要求确定浓密机面积和浓密机高度。
浓密机面积足够大时，溢流上升慢，溢流上升速度小于给入矿浆中不允许进入溢流的最大矿物颗粒沉降速度，给入矿浆中不允许进入溢流的最大矿物颗粒就不会进入溢流，按需要进入底流，从而保证溢流质量，也就是保证溢流浓度足够低。
浓密机面积足够大和溢流浓度足够低条件下，浓密机高度足够时，矿物颗粒就会充分沉降形成压缩层，压缩层作为底流排出就可以保证底流质量，也就是保证底流浓度足够高。
由于后续过滤不工作时不排出底流，浓密机高度除了满足矿物颗粒充分沉降形成压缩层要求，还要满足不排出底流时所形成压缩层储存要求。也就是说，不排出底流时所形成压缩层储存的需要要求更高的浓密机高度。
圆柱浓密机是选矿厂常用脱水设备，由上部圆柱和下部倒置圆锥组成，上部圆柱直径和下部倒置圆锥直径相同，浓密机的深度是圆柱部分深度和圆锥部分深度之和。圆柱浓密机的规格用圆柱直径表示。
买家不提出更改要求时，制造厂售出的通用圆柱浓密机的深度为与其直径对应的一个固定值。由于没有针对特定矿浆浓缩需要，该深度不一定适应特定矿浆浓缩要求。由于没有考虑满足不排出底流时所形成压缩层储存的需要，该深度无疑不够大。
为了适应生产要求，选矿厂设计中确定圆柱浓密机，必须以矿浆性质和矿浆流量为基础，必须同时考虑浓缩和储存两方面要求；计算出浓密机面积和直径并确定浓密机直径后，应该计算浓密机深度并确定浓密机深度；圆柱浓密机订货时必需直径和深度两个参数。
目前的选矿厂设计中选用圆柱浓密机计算方法是：依据设计给入浓密机的干矿量估算浓密机的最大瞬时溢流体积流量，计算需要的浓密机面积和直径，从而选择浓密机。
目前存在的问题之一是，选矿厂设计中选用圆柱浓密机时没有计算需要圆柱浓密机深度。
目前存在的问题之二是，选矿厂设计中选用圆柱浓密机没有包括圆柱浓密机储存能力的需要，所选用浓密机深度偏小。
技术实现要素：
为了解决前述选矿厂设计中选用圆柱浓密机时没有计算需要圆柱浓密机深度，没有包括圆柱浓密机储存能力的需要，所选用浓密机深度偏小这些问题，本发明提供一种保证溢流质量和底流储存能力的选矿厂圆柱浓密机计算方法。采用该方法能够更准确地计算选矿厂圆柱浓密机池子深度，本发明通过以下技术方案实现。
如图1所示，从溢流面向下分别为上部圆柱内的澄清区A、沉降区B、过渡区C、保证底流浓度的最小压缩区(连续排出底流时形成的压缩区D)、底流储存形成的压缩区(停排底流时形成的压缩区E)，以及倒置圆锥内的耙料区F，其中，保证底流浓度的最小压缩区与底流储存形成的压缩区之间没有界限，区分它们的目的是方便分析解决问题。澄清区高度为H1，沉降区高度为H2，过渡区高度为H3，保证底流浓度的最小压缩区高度(连续排出底流时形成的压缩区高度H4)，底流储存形成的压缩区高度(停排底流时形成的压缩区高度H5)，耙料区高度为H6。浓密机的深度为H，H＝H1+H2+H3+H4+H5+H6。
该保证溢流质量和底流储存能力的选矿厂圆柱浓密机计算方法操作方法步骤：
第一步，确定保证溢流质量的最大允许溢流速度，结合新设计的干矿量波动、矿浆浓度波动和溢流体积流量波动计算确定最大瞬时溢流体积流量；第二步，用最大瞬时溢流体积流量和最大允许溢流速度计算需要圆柱浓密机面积和直径，也就是最小柱浓密机面积和直径；第三步，在直径足够大的可选浓密机中选择圆柱浓密机；第四步，计算所选浓密机浓密机各区的高度和浓密机总深度。
一种保证溢流质量和底流储存能力的选矿厂圆柱浓密机计算方法，计算圆柱浓密机的最小总深度H时包括底流储存形成的压缩区高度，底流储存形成的压缩区高度为停排底流时形成的压缩区高度H5，其中式中，δ-固体颗粒的真比重或密度，吨/米3，由实验或设计确定；R压-压缩区的重量液固比，由实验或设计确定；t储存-与需要储存量对应的时间，即矿浆连续给入浓密机而过滤作业停机的最长时间，小时，由统计或设计确定；f-每24小时处理1吨固体矿浆所需要的沉降面积，米2/吨/24小时；R给-给料的重量液固比，由实验或设计确定；R排-排料的重量液固比，由实验或设计确定；v-溢流中最大颗粒的沉降速度，毫米/秒，由实验或计算确定；K-浓密机面积有效利用系数，0.85～0.95。
所述圆柱浓密机的最小总深度H等于澄清区高度H1、沉降区高度H2、过渡区高度H3、连续排出底流时形成的压缩区高度H4、停排底流时形成的压缩区高度H5和耙料区高度H6之和。
为了避免扰动影响导致溢流夹浑，一般要求澄清区高度H1≥0.2～0.3米。
为了避免扰动导致沉物泛起并影响浓密效果，一般要求沉降区高度为H2≥0.3～0.5米。
过渡区高度为H3通常较小，可以忽略，即H3＝0。
为了保证沉降压缩时间，从而保证底流浓度，保证底流浓度的最小压缩区高度(连续排出底流时形成的压缩区高度)H4为
式中，δ—固体颗粒的真比重或密度，吨/米3，由实验或设计确定；
R压—压缩区的重量液固比，由实验或设计确定；
t必需—达到沉降终点所必要的时间，小时，由实验确定；
f—每24小时处理1吨固体矿浆所需要的沉降面积，米2/吨/24小时，参照现场取值或者按照下式计算
式中，R给—给料的重量液固比，由实验或设计确定；
R排—排料的重量液固比，由实验或设计确定；
v—溢流中最大颗粒的沉降速度，毫米/秒，由实验或计算确定；
K—浓密机面积有效利用系数，0.85～0.95(直径大时取大值，直径小时取小值)。
为了适应后续过滤作业停机的必然要求，浓密机必须有足够的压缩层底流储存能力，储存形成的压缩区高度必须足够大。底流储存形成的压缩区浓度与保证底流浓度的最小压缩区浓度的差别很小，可以忽略。保证浓密机的底流储存能力的底流储存形成的压缩区高度(停排底流时形成的压缩区高度)H5为
式中，t储存—与需要储存量对应的时间，即矿浆连续给入浓密机而过滤作业停机的最长时间，小时，由统计或设计确定。
圆锥部分耙料区高度H6按照下式计算
式中，α—圆锥底坡度，12°～10°，或者根据具体情况确定；D直为圆柱浓密机的直径。其他符号含义和取值与前述相同。
基于以上计算，满足作业和储存能力要求的圆柱浓密机的最小深度H计算式为，式中，H—圆柱浓密机的最小总深度；
H1—澄清区高度，H1≥0.2～0.3米；
H2—沉降区的最小高度,H2≥0.3～0.5米；
H3—过渡区高度,通常较小，可以忽略，即H3＝0；
H4—保证底流浓度的最小压缩区高度；
H5—底流储存形成的压缩区高度；
H6—耙料区高度；
δ—固体颗粒的真比重或密度，吨/米3，由实验或设计确定；
R压—压缩区的重量液固比，由实验或设计确定；
t必需—达到沉降终点所必要的时间，小时，由实验确定；
f—每24小时处理1吨固体矿浆所需要的沉降面积，米2/吨/24小时，参照现场取值或者按照下式计算
式中，R给—给料的重量液固比，由实验或设计确定；
R排—排料的重量液固比，由实验或设计确定；
v—溢流中最大颗粒的沉降速度，毫米/秒，由实验或计算确定；
K—浓密机面积有效利用系数，0.85～0.95(直径大时取大值，直径小时取小值)；
t储存—与需要储存量对应的时间，即过滤作业的最长停机时间，小时，由统计或设计确定；
D—实际选用圆柱密机水平断面直径，米；
α—圆锥底坡度，12°～10°，或者根据具体情况确定；
其他符号含义和取值与前述相同。
基于以上计算，满足作业和储存能力要求的圆柱浓密机的最小深度H计算
本发明的有益效果是：
1、按照本发明的技术方案计算并确定的浓密机总深度包括了满足储存能力需要的高度，所选用圆柱浓密机能够满足溢流质量要求和底流储存能力要求；
2、按照本发明的技术方案计算选择选矿厂圆柱浓密机能够实现更准确的浓密机直径和要求浓密机总深度计算，避免过多的估算和盲目放大；
3、按照本发明的技术方案计算选择选矿厂圆柱浓密机能够向供货商提出准确的浓密机直径和要求浓密机总深度，实现最大可能的节约；
4、按照本发明的技术方案计算选择选矿厂圆柱浓密机能够在占地面积不变和投入增加不大的情况下科学有据地提高浓密机高度，从而满足后续过滤作业事故导致长时间停机的要求，并更充分地利用占地价值和空间价值；
5、本发明的设计计算方法可以用于其他形状断面的浓密机和沉降型浓密机。
附图说明
图1是本发明圆柱浓密机结构和分区现象示意图。
图中：A-澄清区，B-沉降区，C-过渡区，D-连续排出底流时形成的压缩区，E-停排底流时形成的压缩区，F-耙料区，H-浓密机总深度，H1-澄清区高度，H2-沉降区高度，H3-过渡区高度，H4-连续排出底流时形成的压缩区高度，H5-停排底流时形成的压缩区高度，H6-耙料区高度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
某选厂之氧化铜精矿经实验测得其沉降速度为0.02毫米/秒，给矿浓度为20％，在量筒中沉降压缩18小时可得到浓度平均为60％的沉淀物，铜精矿的真比重为3，每天处理最大精矿干重为210吨/日，每天停排底流6小时，试选择计算所需要的浓缩机深度。
如图1所示，(一)计算需要圆柱浓密机面积和直径
Q＝210吨/日＝0.00243吨/秒
V＝0.02毫米/秒
K取0.9
δ＝3吨/米3
t必需＝18小时
t储存＝6小时
α取12°
由此，
需要沉降面积
F＝Qf＝210*2.14＝449.4(米2)
选用浓密机1台
需要圆柱浓密机水平断面直径
据此，可以初步确定采用周边齿条传动式TNB-24型圆柱浓缩机1台。该机直径为24米，深度为3.7米。
(二)计算深度
取H1等于0.3米，H2等于0.5米，H3等于0米，H1+H2+H3＝0.8米，圆柱浓密机的最小总深度H为：
所选浓密机高度不能满足生产要求，订货时应该向供货商明确直径为24米，深度为3.82米；底流储存形成的压缩区高度为H5为0.12米，不可以忽略，浓密机高足增加0.12米可以避免过滤停产6小时导致的选矿厂全面停机；后续过滤作业停机时间更长时,底流储存形成的压缩区高度为H5的重要性更大。
实施例2
某选厂之氧化铜精矿经实验测得其沉降速度为0.02毫米/秒，给矿浓度为20％，最小给矿浓度为15％，在量筒中沉降压缩18小时可得到浓度平均为60％的沉淀物，铜精矿的真比重为3，每天处理最大精矿干重为210吨/日，过滤作业每天一班，每班生产6小时，试选择计算所需要的浓缩机深度。
如图1所示，(一)计算需要圆柱浓密机面积和直径
Q＝210吨/日＝0.00243吨/秒
V＝0.02毫米/秒
K取0.9
δ＝3吨/米3
t必需＝18小时
t储存＝24-1*6＝18小时
α取12°
由此，
需要沉降面积
F＝Qf＝210*3.22＝676.2(米2)
选用浓密机1台
需要圆柱浓密机水平断面直径
据此采用周边辊轮传动式NG-30型圆柱浓缩机1台。该机直径D＝30米，深度为3.6米。
(二)计算深度
取H1等于0.3米，H2等于0.5米，H3等于0米，H1+H2+H3＝0.8米，圆柱浓密机的最小总深度H为：
可以看出，计算的圆柱浓密机的最小深度H远大于所选浓密机深度，所选浓密机高度不能满足生产要求，订货时应该向供货商明确直径为30米，深度为4.45米；底流储存形成的压缩区高度为H5为0.24米，不可以忽略，浓密机高足增加0.23米可以避免过滤停产18小时导致的选矿厂全面停机；后续过滤作业停机时间更长时，底流储存形成的压缩区高度为H5的重要性更大。
实施例3
某选厂之氧化铜精矿经实验测得其沉降速度为0.02毫米/秒，给矿浓度为20％，最小给矿浓度为15％，在量筒中沉降压缩18小时可得到浓度平均为60％的沉淀物，铜精矿的真比重为3，每天处理最大精矿干重为210吨/日，过滤作业每天一班，每班生产6小时，过滤大修和改造需要的最多时间为48小时，试选择计算所需要的浓缩机深度。
如图1所示，(一)计算需要圆柱浓密机面积和直径
Q＝210吨/日＝0.00243吨/秒
V＝0.02毫米/秒
K取0.9
δ＝3吨/米3
t必需＝18小时
t储存＝24-1*6+48＝66小时
α取12°
由此，
需要沉降面积
F＝Qf＝210*3.22＝676.2(米2)
选用浓密机1台
需要圆柱浓密机水平断面直径
据此采用周边辊轮传动式NG-30型圆柱浓缩机1台。该机直径D＝30米，深度为3.6米。
(二)计算深度
取H1等于0.3米，H2等于0.5米，H3等于0米，H1+H2+H3＝0.8米，圆柱浓密机的最小总深度H为：
可以看出，计算的圆柱浓密机的最小深度H远大于所选浓密机深度，所选浓密机高度不能满足生产要求，订货时应该向供货商明确直径为30米，深度为5.08米；过滤作业停机时间为66小时后，底流储存形成的压缩区高度为H5为0.86米，不可以忽略，浓密机高足增加0.86米可以避免过滤停产66小时导致的选矿厂全面停机；底流储存形成的压缩区高度H5与浓密机高度和直径相比都很小，投资增加和工程量增加不多，但可以满足后续过滤因故停产48小时的需要；不仅如此，由于圆柱浓密机高度远小于其直径，底流储存形成的压缩区高度H5和后续过滤因故停产时间都还有增加的潜力，底流储存形成的压缩区高度H5和浓密机总高度H认真计算的意义明显，也体现了本发明涉及计算方法的重要性和意义。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。