張玉寶　陳小波，2

（1. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古包頭　014010；2.內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司，內(nèi)蒙古包頭　014010）

深錐濃縮機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用前景

張玉寶1陳小波1，2

（1. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古包頭014010；2.內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司，內(nèi)蒙古包頭014010）

濃縮是選礦生產(chǎn)中的必要環(huán)節(jié)，作為濃縮處理核心設(shè)備的濃縮機(jī)在選礦行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。目前在國(guó)內(nèi)進(jìn)行精礦、尾礦濃縮的濃縮機(jī)基本采用普通濃縮機(jī)和高效濃縮機(jī)，其設(shè)計(jì)和運(yùn)行已成為成熟產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。常規(guī)選礦濃縮后的尾礦排放濃度一般在30%以下，使得大部分的水排放到尾礦庫(kù)，不僅水資源浪費(fèi)較大且給尾礦庫(kù)的安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅。近 10 年來(lái)，隨著濃縮技術(shù)和高濃度輸送技術(shù)的進(jìn)步和全球?qū)λY源的節(jié)約意識(shí)的提高，特別是對(duì)尾礦堆放場(chǎng)的安全的關(guān)切，節(jié)能、環(huán)保的濃縮尾礦堆放技術(shù)被大量應(yīng)用。 為解決缺水和尾礦庫(kù)安全問(wèn)題，深錐濃縮機(jī)應(yīng)用而生，并且得到了廣泛的應(yīng)用。

深錐濃縮機(jī)尾礦高濃度發(fā)展前景

常規(guī)選礦濃縮后的尾礦排放濃度一般在30%以下，使得大部分的水排放到尾礦庫(kù)，雖然這些水可以回收利用一部分，但經(jīng)過(guò)蒸發(fā)和滲透，水量消耗較大。尤其在干旱缺水地區(qū)，選礦用水更加彌足珍貴。同時(shí)，尾礦低濃度排放至尾礦庫(kù)后，造成尾礦庫(kù)蓄水量大，給尾礦庫(kù)帶來(lái)安全隱患，常規(guī)運(yùn)行尾礦庫(kù)成為國(guó)內(nèi)，乃至全世界共同面臨的安全難題。為解決上述問(wèn)題，Robinsky于1970年首次提出利用深錐濃縮機(jī)實(shí)現(xiàn)尾礦高濃度排放概念，世界第一臺(tái)工業(yè)使用深錐濃縮機(jī)實(shí)現(xiàn)高濃度尾礦排放的礦山于1973年在加拿大Kidd Creek銅鋅礦建成，為深錐濃縮機(jī)實(shí)現(xiàn)高濃度尾礦拉開了序幕。

1　深錐濃縮機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

自1973年在加拿大Kidd Creek銅鋅礦首次利用深錐濃縮機(jī)實(shí)現(xiàn)高濃度尾礦排放的成功運(yùn)行，利用深錐濃縮機(jī)實(shí)現(xiàn)濃縮尾礦堆存處理在全世界已有30多年的歷史，初期的發(fā)展受技術(shù)的限制，在局部范圍內(nèi)推廣與應(yīng)用。近20年來(lái)，隨著濃縮技術(shù)和高濃度輸送技術(shù)的進(jìn)步和全球?qū)λY源的節(jié)約意識(shí)的提高，特別是對(duì)尾礦堆放場(chǎng)的安全的關(guān)切，節(jié)能、環(huán)保的濃縮尾礦堆放技術(shù)被大量應(yīng)用。澳大利亞Mt Keith鎳礦于1997年建成利用深錐濃縮機(jī)實(shí)現(xiàn)的高濃度尾礦排放項(xiàng)目，澳大利亞Sunrise Dam金礦和Century Zinc鋅礦于1999年建成利用深錐濃縮機(jī)實(shí)現(xiàn)的高濃度尾礦排放項(xiàng)目，坦桑尼亞Bulyanhulu金礦于2001年建成利用深錐濃縮機(jī)實(shí)現(xiàn)的高濃度尾礦排放項(xiàng)目。近年來(lái)在國(guó)內(nèi)，烏努格吐山銅鉬礦項(xiàng)目和包鋼礦山選鐵項(xiàng)目均已實(shí)現(xiàn)利用深錐濃縮機(jī)實(shí)現(xiàn)尾礦高濃度排放。

2　深錐濃縮機(jī)主要結(jié)構(gòu)形式

深錐濃縮機(jī)是通過(guò)添加絮凝劑至給料礦漿，通過(guò)耙架的旋轉(zhuǎn)，利用導(dǎo)水桿將礦漿層內(nèi)部的水疏導(dǎo)至上部，并且利用刮刀使礦漿匯集至排出口位置，最終起到礦漿濃縮作用。深錐濃縮機(jī)的特點(diǎn)在于其高徑比遠(yuǎn)大于常規(guī)濃縮機(jī)，且其可實(shí)現(xiàn)濃縮機(jī)內(nèi)部10米甚至15米礦漿泥床的駐留，為其實(shí)現(xiàn)高濃度提供了基礎(chǔ)。深錐濃縮機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。

圖2.1 深錐濃縮機(jī)

3　深錐濃縮機(jī)結(jié)構(gòu)功能簡(jiǎn)析

深錐濃縮機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件有濃縮機(jī)槽體、耙架結(jié)構(gòu)（包括刮刀、導(dǎo)水管）、驅(qū)動(dòng)裝置、橋架、進(jìn)料井、溢流槽、底流排出系統(tǒng)和剪切循環(huán)系統(tǒng)組成。

濃縮機(jī)槽體：槽體為一個(gè)高徑比大的高架結(jié)構(gòu)，包括其放射梁，扇貝狀底部，以及大角度的底板。作為工藝的容器可提供濃縮所需容積與停留時(shí)間，收集與排放澄清過(guò)的溢流和濃縮過(guò)的底流。

耙架機(jī)械結(jié)構(gòu)：耙架機(jī)械結(jié)構(gòu)包括，垂直的中心軸，平行于池底的耙臂，垂直的輸水管，水平的輸水管支撐，和掃過(guò)池底的刮刀。

刮刀：刮刀安裝在耙臂延伸出的支柱上，它可以幫助泥漿移動(dòng)到槽體中心。 錐角刮刀從耙架中心軸上延伸出來(lái)，它的行程經(jīng)過(guò)底流排放管之上，以避免發(fā)生堵塞。

驅(qū)動(dòng)裝置：驅(qū)動(dòng)裝置可為機(jī)械傳動(dòng)式結(jié)構(gòu)（電機(jī)、減速機(jī)傳動(dòng)），也可設(shè)計(jì)為液壓驅(qū)動(dòng)形式。驅(qū)動(dòng)設(shè)置為變頻器控制，系統(tǒng)設(shè)有過(guò)載報(bào)警和電機(jī)切斷初始設(shè)置點(diǎn)，并且扭矩信號(hào)變送器提供一個(gè)驅(qū)動(dòng)扭矩信號(hào)提供給控制室。驅(qū)動(dòng)裝置提供了濃縮機(jī)耙架的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，同時(shí)可以檢測(cè)運(yùn)行中耙架的扭矩值，在扭矩變得過(guò)高時(shí)報(bào)警、更高時(shí)電機(jī)切斷。

橋架：橋架用于人員通往驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)在驅(qū)動(dòng)裝置四周留有工作空間，也可設(shè)計(jì)為支撐在池壁上用來(lái)安裝驅(qū)動(dòng)裝置。

進(jìn)料井：進(jìn)料井為圓形，它處于槽體中心，圍繞著耙架，并且由濃縮機(jī)橋架支撐。進(jìn)料井始終位于液面以下，進(jìn)料井結(jié)構(gòu)形式可采用中心進(jìn)料、切線方向進(jìn)料等多種方式選擇。

溢流槽：溢流槽帶有切口堰，將溢流水導(dǎo)離濃縮機(jī)。溢流槽的設(shè)計(jì)將確保整個(gè)圓周上的濃縮機(jī)澄清區(qū)域均勻溢流。

底流排出：在靠近濃縮機(jī)底部中心區(qū)域的管道接口用來(lái)排出濃縮機(jī)底流。接口通過(guò)管道與底流泵相連，用來(lái)將底流轉(zhuǎn)移出槽體。通過(guò)控制底流泵的流量控制濃縮機(jī)內(nèi)泥床高度。

4　深錐濃縮機(jī)研究發(fā)展趨勢(shì)

在國(guó)外，深錐濃縮機(jī)在有色金屬的尾礦高濃度處理的應(yīng)用中技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，但其在黑色金屬的尾礦處理中應(yīng)用案例較為稀少，同時(shí)其規(guī)格偏小，其處理量受到限制。目前西方國(guó)家也致力于深錐濃縮機(jī)在黑色金屬尾礦處理中的應(yīng)用，同時(shí)，不斷大型化，自動(dòng)化。在國(guó)內(nèi)，尾礦高濃度處理的思想在2000年后逐步引入中國(guó)，作為其中的核心設(shè)備，深錐濃縮機(jī)也同時(shí)出現(xiàn)在中國(guó)選礦的視線中，近年來(lái)在烏努格吐山銅鉬礦的成功試車和包鋼巴潤(rùn)公司的成功試車，以及近幾年的運(yùn)行成果，引起了國(guó)內(nèi)選礦行業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注。面對(duì)目前水資源的日益匱乏和國(guó)內(nèi)亟待解決的尾礦庫(kù)安全問(wèn)題，以深錐濃縮機(jī)實(shí)現(xiàn)尾礦高濃度處理的尾礦排放方式，正在成為國(guó)內(nèi)選礦尾礦處理的新趨勢(shì)。