淺談深錐濃密機的應(yīng)用改造

鄭興權(quán)

摘? 要：以甘肅某鉛鋅礦膏體充填實施為背景，指出深錐濃密機在實際使用過程中出現(xiàn)溢流水跑渾、底流濃度不能實時檢測控制以及壓耙等問題，介紹了針對上述問題進行的增加二次強制稀釋水泵，更換現(xiàn)有底流濃度計及增加底流循環(huán)管道等的改造情況。本改造證實：①合理的選擇礦漿二次稀釋方式，恰當?shù)目刂茝娭葡♂屗浚皶r準確的捕捉尾礦漿給料濃度，有利于為礦漿、絮凝劑平穩(wěn)、充分混合營造理想環(huán)境。②適當改進絮凝劑添加添加點位，有利于穩(wěn)定提高深錐濃密機底流濃度。③科學(xué)、合理的布置增加濃密機底流循環(huán)管路設(shè)計有利于底流料漿的平穩(wěn)流動，減少耙架的運行阻力和壓耙事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：膏體充填;深錐濃密機;壓耙;絮凝

尾礦庫和采空區(qū)是目前金屬礦山安全生產(chǎn)中的兩個重大隱患，經(jīng)常引起嚴峻的安全和環(huán)保問題。如何高效、安全、環(huán)保的開采礦石成為采礦從業(yè)人員面臨的一大重要問題。膏體膠結(jié)充填法因可以充分利用礦山固體廢棄物，及時填充采空區(qū)，從源頭解決這一問題。

膏體膠結(jié)充填具有不分層、不離析、不沉淀的特性，料漿通過泵送至露天塌陷區(qū)、露天坑或者井下采空區(qū)進行充填。而尾礦濃密脫水設(shè)備在膏體充填中占有主導(dǎo)地位。

尾礦濃密是膏體充填系統(tǒng)工藝的首要環(huán)節(jié)，深錐濃密機適用于細顆粒骨料濃密脫水處理，具有操作流程簡單、處理能力大、底流濃度高、溢流水濁度小等優(yōu)點被普遍使用。

甘肅某鉛鋅礦位于西秦嶺山區(qū)，經(jīng)過多年露天開采和井下開采，形成露天坑1座，井下開采空區(qū)無數(shù)，東邦采區(qū)出現(xiàn)較大面積塌陷區(qū)，影響到正常安全生產(chǎn)。為了提高采區(qū)安全性，提高礦石回收率，減低貧化率，采用了膏體膠結(jié)充填采礦工藝。根據(jù)尾礦性質(zhì)和采礦工藝要求，設(shè)計采用1臺直徑20米，桶高8米，底部錐度角30°的深錐膏體濃密機。該濃密機在前期進行了調(diào)試運行，針對運行過程中出現(xiàn)的跑渾、壓耙等問題，進行了相應(yīng)的改造。

1、存在的問題

該膏體充填系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的問題主要在深錐膏體濃密機，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

⑴ 現(xiàn)有深錐濃密機尾礦砂沉降慢，造成溢流水跑渾，影響到溢流水循環(huán)使用。分析原因所在，造成該問題的主要原因是：根據(jù)本濃密機結(jié)構(gòu)設(shè)計和試驗，當現(xiàn)有濃密機在給料量為175t/h或4200t/d，給料礦漿濃度在43%，二次稀釋后礦漿濃度為15%-20%，絮凝劑添加量在20g/t時沉降速率最佳，底流濃度能夠滿足本礦山充填要求。實際使用過程中尾礦漿由隔膜泵輸送，給料量、給料濃度遠大于選型設(shè)計要求，給料礦漿經(jīng)二次稀釋后，中心給料井筒中的料漿濃度遠高于15%-20%的最佳進料濃度。由此可見，該濃密機給料礦漿二次稀釋有待改進，以滿足最佳給料濃度。

⑵該濃密機在現(xiàn)場調(diào)試和近半年的使用期間，測得的最高底流濃度未達到±68%的設(shè)計濃度。底流濃度的高低一方面取決于進料、出料速率;另一方面取決于絮凝劑與給料礦漿充分混合的效果，而相互混合效果又與絮凝劑添加點的安裝位置和數(shù)量有一定的關(guān)系。

（3）依據(jù)濃密機說明書，濃密機在停機4小時即發(fā)生壓耙事故，而這種壓耙事故在充填工業(yè)泵端出現(xiàn)故障時極有可能發(fā)生，嚴重制約濃密機穩(wěn)定運行?，F(xiàn)場探討表明：發(fā)生這種事故現(xiàn)象主要是本濃密機底未設(shè)置流循環(huán)管路造成的。

2、改造

2.1給料礦漿二次稀釋改造

為使得本濃密機底流濃度達到設(shè)計要求，且絮凝效果在最佳狀態(tài)下運行，設(shè)計對進料礦漿進行二次稀釋，二次稀釋補充水采用濃密機上層清液，不再添加外部水源。稀釋后的尾礦漿濃度與絮凝劑添加量的配比是礦漿顆粒沉降速率、溢流水含固量的基礎(chǔ)。為此，增加一定量的稀釋水，使得中心給料井物料濃度在合理范圍內(nèi)是必要的（以1小時濃密機進料量計算）。

C濃*V濃=C稀*V稀

式中：C濃、V濃為尾礦漿稀釋前的濃度、體積;C稀、V稀為尾礦漿二次稀釋后的濃度、體積。

當濃密機進料濃度在46%-49%，流量200m³/h時，二次稀釋水補充量為250m³/h-289m³/h之間時濃密機進料濃度最佳。

該濃密機采用強制動力稀釋系統(tǒng)，尾礦漿在進入葉片式給料中心井前，用泵將濃密機的上清液加入給料尾砂漿體中，使之滿足系統(tǒng)設(shè)計的稀釋要求。稀釋后的料漿與絮凝劑混合，進入葉片式中心給料井。

該稀釋系統(tǒng)補充水量約為150m³/h，不足以將礦漿稀釋至最佳給料濃度。為此，仍需要補充約100m³/h水方可滿足稀釋要求。增加的稀釋水管沿葉片式中心給料井切線布置，水流以一定沖擊力沿中心給料井內(nèi)壁進入，礦漿、稀釋水和絮凝劑在給料井上部區(qū)域充分混合，以提高絮凝效率，消除粗細顆粒偏析，確保所有顆粒在絮凝劑作用下聚集成團?；旌闲跄蟮牡V漿在給料井下部區(qū)域與絮凝劑持續(xù)混合，促使絮凝團進一步生長，同時保證絮凝團在低剪切力作用下向濃密機四周均勻擴散。

2.2給料井增加消能裝置

在實際運行過程中，發(fā)現(xiàn)來自碎尾車間的尾礦漿具有較大的流速，有一定的沖擊力，導(dǎo)致礦漿在進入給料井流速過大，縮短了二次稀釋礦漿和絮凝劑的混合時間，使得粗細顆粒成團不好，同時礦漿對給料井壁持續(xù)沖刷，縮短了給料井使用壽命。為了避免這種現(xiàn)象，需要在給料井內(nèi)側(cè)增加給料井消能裝置。一是減弱礦漿沖擊力，減小對給料井壁沖刷延長使用壽命。二是在給料井內(nèi)壁豎直安裝沿礦漿流動方向的阻尼板，阻滯礦漿流動速度，產(chǎn)生紊流，使得礦將與絮凝劑充分混合。

2.3絮凝劑添加點改造

本深錐濃密機通過添加絮凝劑提高物料粗細顆粒沉降速度，改善沉降效果。絮凝劑為長分子量的有機物，溶解的越充分暴露在外面的活潑基團越多，從而更好的捕捉礦漿中的粗細顆粒，提高礦漿沉降速度，增大濃密機處理礦漿能力。而絮凝沉降效果是濃密機的關(guān)鍵，而絮凝劑的添加點位直接影響絮凝劑與礦漿混合的好壞。綜上，需要對絮凝劑添加點的位置和數(shù)量進行改造，以滿足絮凝劑與礦漿充分混合。

改造前，絮凝劑添加點布置在強制動力稀釋水管內(nèi)。添加點較少。

為了解決絮凝劑添加點的問題，對原有絮凝劑添加單位進行改造。即在原有絮凝劑添加點位上增加一根Φ50mm添加管，在添加管上每隔400mm開絮凝劑添加孔，從而保證絮凝劑添加點位在濃密機槽體內(nèi)均勻分布。

2.4底流循環(huán)系統(tǒng)改造

在深錐濃密機底部，當粗細顆粒濃度達到一定值后，料漿的流動性呈現(xiàn)非牛頓體特性，屈服應(yīng)力較大，耙架阻力過大會引發(fā)壓耙事故。為此，需在本濃密機底部設(shè)置一套底流循環(huán)系統(tǒng)，在必要條件下打開用以增加濃密機底部物料的流動性，減低耙架阻力。

底流循環(huán)系統(tǒng)包括兩臺變速濃漿泵（一用一備），循環(huán)管道、閥門、流量計、濃度計以及控制儀表。其原理為：從集料筒出來的高濃度料漿再返回濃密機錐體上部1米位置內(nèi)進行循環(huán)，以提高料漿的均勻性和流動性，并且有助于錐體順利排料。為使得底流循環(huán)系統(tǒng)能夠適應(yīng)所有的料漿濃度，底流循環(huán)系統(tǒng)管道直徑200mm為宜，并且管道應(yīng)介入高壓沖洗水，水管直徑100mm為宜，當出現(xiàn)堵塞時，用高壓水沖洗管道。

底流循環(huán)系統(tǒng)的啟停取決于底流循環(huán)管路上濃度計及流量計的信號。當濃度低于設(shè)定值時（一般為68%），循環(huán)系統(tǒng)關(guān)閉;當濃度高于設(shè)定值時，循環(huán)系統(tǒng)開啟。底流礦漿的濃度信號反饋給主控單元，主控單元自動控制循環(huán)系統(tǒng)中電動閥門的開度。在此過程中確保濃密機底部礦漿的活化流動性，從而避免了壓耙事故的發(fā)生。