徐 帥 周興龍 劉肖楚 金 蕊 陳 焰 龍澤毅

（1.昆明理工大學國土資源工程學院，云南昆明650093；2.昆明科來賽科技有限公司，云南昆明650093）

濃密機作為固液分離過程中的經(jīng)典設備，在礦山、冶金、環(huán)保、化工等行業(yè)廣泛運用，適合連續(xù)生產(chǎn)，具有能耗低、操作維修方便等特點。在礦山行業(yè)中，濃密機用于精礦、尾礦濃縮脫水及中礦濃縮脫泥，產(chǎn)出合格的底流，或者為礦井充填開采提供膏體物質(zhì)［1-3］。同時，作為濃縮脫水工藝階段的主要設備，對物料有短暫存儲作用［4］。

傳統(tǒng)濃密機在選廠應用廣泛，但在使用過程中常存在溢流“跑渾”、底流濃度不達標、自動化程度低等問題。因此，國內(nèi)外研究者針對現(xiàn)有濃密機開展了高效化改進，并開發(fā)出多種新式濃密機來滿足選廠要求，如深錐高效濃密機、斜板（管）濃密機、高頻振動多通道集成斜板分級濃密設備、振動型斜板濃密分級機、振動型斜板盒濃密分級機等。

隨著選礦工藝的發(fā)展與節(jié)能降耗要求的不斷提高，濃密機在選礦工藝中的開發(fā)利用潛力巨大。為此，本文以濃密機的發(fā)展和分類為脈絡，以傳統(tǒng)濃密機存在的主要問題為切入點，系統(tǒng)地闡述了傳統(tǒng)濃密機在自動提耙技術、進料井結構、自動控制等方面的高效化改進，總結了以深錐高效濃密機和斜板（管）濃密機為代表的高效濃密機在穩(wěn)定底流濃度、改善板面上物料堆積粘結、減少沉降通道堵塞等方面采取的措施，介紹了振動型斜板濃密分級機和振動型斜板盒濃密分級機的技術特征及應用，指出濃密機未來將以高底流濃度、高處理能力、低故障率、低能耗、智能控制為主要發(fā)展方向。

1 濃密機發(fā)展歷程及其分類

1.1 濃密機的發(fā)展歷程

傳統(tǒng)濃密機（道爾頓濃密機）于1905年問世，以耙式濃密機為代表。該設備使得稀礦漿連續(xù)脫水成為可能［5］。20世紀80年代以前，我國主要使用應用了前蘇聯(lián)技術的耙式濃密機，雖然國內(nèi)也研制生產(chǎn)了2種型號（?38 m和?100 m）的周邊傳動濃密機，由于技術的限制，導致設備占地面積大、維護費用高，因此應用并不廣泛［6］。1886年GAILLET等人首先提出了在連續(xù)作業(yè)的自然沉降濃縮機中增設傾斜板，不僅提高了濃密機處理能力和濃縮效率，還縮小了設備的體積，降低了設備現(xiàn)場基建費用。20世紀60年代，為了適應高處理量、高底流濃度的要求，國外開始了各種高效濃密機的研制與推廣使用，其中廣泛使用的高效濃密機有艾姆科型、道爾-奧利弗型等［7］。20世紀80年代，我國消化吸收國外技術，設計、開發(fā)出了高效濃密機，主要生產(chǎn)單位有馬鞍山礦山研究院、長沙礦治研究院、廣州有色研究院、唐山煤科院、沈陽礦山機器廠、淮北礦山機器廠等。

1.2 濃密機的分類及特點

1.2.1 傳統(tǒng)濃密機

傳統(tǒng)濃密機具有結構簡單、能耗較低、易管理等特點，在選礦廠內(nèi)應用較多。其主要依靠礦物顆粒自重沉降濃縮，將濃度為10%左右的礦漿濃縮成濃度為20%左右甚至更高的底流礦漿，實現(xiàn)固液分離；同時，借助濃密機耙架的刮集作用，將池底礦泥刮集到排礦口排出。按傳動方式不同，可將普通濃密機簡單分為中心傳動和周邊傳動兩大類：①中心傳動濃密機由橋架、驅(qū)動裝置、進料筒、耙架等部分組成；按懸架類型可分為懸掛式單層與多層、垂架式，其傳動機構在中心柱上。②周邊傳動濃密機由槽架、耙架、驅(qū)動裝置、中心支架構成；按桁架結構可進一步分為半跨式一邊刮板型與全跨式對稱刮板型，中心支柱支撐旋轉(zhuǎn)橋架，傳動機構設置在槽周［6，8］。

1.2.2 高效濃密機

高效濃密機結合了絮凝技術和新型進料機構，以絮凝技術為基礎，將深層入料與平流沉降相結合，適用于分離含微細顆粒的礦漿［8］。相較于傳統(tǒng)濃密機，高效濃密機的中心混合井出口向上有幾十厘米高的過濾層，主要包括水、小絮團、未被捕獲的小顆粒及水中殘余的絮凝劑等。濃縮過程中形成的大絮團進入壓縮沉降帶，未被絮凝劑捕獲的細粒物料則滯留在過濾層中，保證了溢流水的水質(zhì)［9-10］。高效濃密機通過安裝安全報警與在線監(jiān)測裝置，配合自動控制系統(tǒng)，對濃密池內(nèi)過濾層高度、泥層厚度、加藥量、溢流澄清度及耙架位置等參數(shù)進行實時監(jiān)控調(diào)節(jié)，可以有效提高設備的單位處理能力、降低溢流水中固體含量、避免壓耙事故的發(fā)生，從而進一步提高固液分離效率。

為了追求更高的底流濃度與處理效率，還開發(fā)出了深錐高效濃密機、斜板（管）濃密機、高效濃密機等更為先進的設備：

（1）深錐高效濃密機。深錐高效濃密機是國外20世紀70年代發(fā)展起來的一種高效濃縮設備，其主要特點是在高效濃密機的基礎上，增大了箱體底部的錐角（錐角可以為45°～60°）。深錐高效濃密機具有產(chǎn)能大、底流濃度高、溢流含固量小的特點，滿足選礦廠對生產(chǎn)能力的要求，有效提高了水的循環(huán)利用率［11］。

（2）斜板（管）濃密機。斜板沉降技術最早發(fā)源于英國。1915年，出現(xiàn)了傾斜式多層沉降槽。1967年，瑞典薩拉國際公司推出了單元集成模式的Lamella型斜板濃密機。我國于20世紀60年代開始研究使用斜板濃密機和斜管濃密機，通過在濃密池內(nèi)設置斜板（管）來增加沉淀面積、提高沉淀池的處理能力和縮短顆粒沉降距離，斜板（管）的使用改善了礦漿水力模型，提高了水流穩(wěn)定性，促進礦物顆粒與水的分離［12-13］。1987年，國內(nèi)對引進的Lamella斜板濃密箱進行了消化吸收和二次開發(fā)，發(fā)明了單元集成斜淺層水力分級方法與設備［14］，提出了“斜窄流”濃密分級的概念，形成了KMLY和KMLZ兩大系列斜板濃密機產(chǎn)品，在國內(nèi)的多個行業(yè)進行了推廣應用［15-19］。

1.3 國外常用3種高效濃密機

國外常用新型高效濃密機主要有3種，即艾姆科型、恩維羅型和道爾-奧利弗型［20-21］。

艾姆科型高效濃密機結構如圖1所示，其突出的特點是將給料井隔成三段豎直的機械攪拌室，并與濃密機的中心豎軸同心。礦漿給入排氣系統(tǒng)，帶入的空氣被排出，然后通過給礦管進入混合室，與絮凝劑充分混合后再經(jīng)混合室下部呈放射狀分布的給礦管直接給到過濾沉降帶，液體經(jīng)濾層的過濾后上升成為溢流，絮團則留在沉砂層中進入底流［20］。

恩維羅型高效濃密機的結構如圖2所示，其中心有一個倒錐形的進料筒，礦漿沿進料口從反應筒中心循環(huán)筒的下部往上，由循環(huán)筒的上部進入進料筒，經(jīng)旋轉(zhuǎn)葉輪攪拌與絮凝劑充分混合，再從進料筒底部進入沉砂層，然后斜著下降至沖擊擋板上。沖擊擋板施加給固體和溶液一水平分力，使粒狀物料和絮團直接進入循環(huán)著的濃縮層（絮團層）中，濃縮層捕集了加進來的固體物料（絮團），而清液通過濃縮層毛細通道上升進入溢流堰排出［21］。

道爾-奧利弗型高效濃密機的結構如圖3（a）所示。該設備有一特殊結構的給礦筒，如圖3（b）所示。送進濃密機的礦漿被分成兩股，分別給到給礦筒上部和下部的環(huán)形板上，兩者流向相反，使得由給礦造成的剪切力最小。當一定濃度的絮凝劑從給礦筒中部給入后可與礦漿均勻混合，形成的絮團便從剪切力最小的區(qū)域較平緩地流到濃密機內(nèi)沉降［22］。

2 濃密機存在的問題及其改進

2.1 傳統(tǒng)濃密機存在問題及其改進

在高效濃密機還存在建造、維護費用較高的背景下，繼續(xù)研究并完善傳統(tǒng)濃密機仍具有重要的實際意義。

傳統(tǒng)濃密機雖然結構簡單、能耗低，但存在以下幾個不容忽視的問題［23-24］：①設備占地面積大，土地成本高；②單位面積脫水效率低、細顆粒沉降速度慢；③中心給礦位置高，沉降層大而清水層小，礦漿自然沉降速度較慢，當?shù)V漿量增大或波動時，容易出現(xiàn)“跑渾”現(xiàn)象；④給排料異常增大時，床層厚度不斷增加，容易出現(xiàn)“壓耙”事故。為解決傳統(tǒng)濃密機使用過程中存在的問題，國內(nèi)外專家學者從自動提耙技術、進料井結構、自動化等方面對傳統(tǒng)濃密機進行了高效化改進。

2.1.1 自動提耙技術

早期的傳統(tǒng)濃密機在設計之初未考慮自動提耙功能，當沉降到濃縮池底部的物料增多（給料異常增多、排料異常）時，床層增厚，耙架的工作阻力隨之加大，耙架無法提升將導致壓耙、耙架斷裂等生產(chǎn)事故。

淮北礦山機器廠開發(fā)了一種新型中心自動提耙濃密機，使自動提耙技術不僅可以用于周邊傳動濃密機，還可以用于中心傳動濃密機。當該新型中心自動提耙濃密機底部沉淀的物料增厚，或底流濃度增大時，耙架的工作阻力矩也隨之增大；安裝在耙架上的刮泥阻力檢測裝置檢測到阻力過大時，向PLC發(fā)出過載信號，PLC發(fā)出升耙信號，控制中心油缸將提起耙架，從而達到自動提耙的目的；當耙架提到一定高度，耙架的阻力矩減少到允許值時，則停止提耙，耙架停留在該高度上運轉(zhuǎn)；經(jīng)過耙齒刮動，沉淀的泥漿向池中心集聚，隨著阻力矩的減小，耙架緩慢下降，若耙架下降過程中阻力矩一直未超過允許值時，則耙架一直下降到最低位置。當耙架提高到最高位置時，耙架仍可在該高度上運轉(zhuǎn)；若阻力矩繼續(xù)增大到設定的保護值時，整機停止運轉(zhuǎn)，此時需排除故障方可重新恢復開機［10，25］。

NT-30濃密機的機架與耙架是一體的鋼結構，無法對設備的耙架進行調(diào)節(jié)，且該種結構設備的整體質(zhì)量集中在中央軸承及周邊轉(zhuǎn)動的托輥上，嚴重縮短設備的使用壽命［26］。因此，長沙有色冶金設計院通過改變原有一體鋼結構為可活動的四連桿的結構，將刮泥板改為可上下移動的機構，對NT-30濃密機進行提耙改進，改進后的提耙結構原理如圖4所示。改進后的濃密機以礦物沉積濃度、濃密機傳動力矩信號為依據(jù)，通過刮板提升電機和提耙開關將耙架調(diào)整到合適位置。改進后的設備有效地解決了壓耙問題，延長了設備軸承的壽命，極大地節(jié)約了生產(chǎn)成本；同時，優(yōu)化后的設備處理能力提高了8%～10%，礦漿濃度提高4～6個百分點。

2.1.2 進料井結構

傳統(tǒng)的進料井僅用于分散物料，物料由設備上部中心給入，礦漿動能大，影響沉降效果，同時破壞原有沉降平衡，造成濃密機“跑渾”，導致固液分離效率較低［27］。

諸多已經(jīng)投入使用的濃密機仍采用傳統(tǒng)的圓筒型進料井結構或圍繞圓筒形進行改造，優(yōu)化后的進料井改善了進料方式，但仍存在布料不均、無法適應不同進料速度的缺點［28］。因此，行業(yè)內(nèi)學者對于進料井的優(yōu)化設計從未停止。宋戰(zhàn)勝等［29］提出了一種新型的鐘型進料井裝置，該新型給料井采用兩端切向給料的方式，料漿碰撞降低動能的同時穩(wěn)定流速，提高了布料均勻性，其結構模型如圖5所示。

譚慰等［30］開發(fā)了一種新型進料井，該給料井改變了傳統(tǒng)進料井的進料方向，在傳統(tǒng)進料井上焊接溢流槽和導流葉片，并增設稀釋口。優(yōu)化后的進料井能夠適應不同進料速度的料漿、有效耗散進料的動能，均勻分布物料。錐形導流板改變了礦漿流動方向，防止礦漿對已沉積的物料進行沖擊，同時導流葉片間形成的導流通道，增加了固體顆粒的沉降時間，使溢流更加澄清，提高了固液分離效果。新型進料井結構剖面如圖6所示［30］。

2.1.3 自動化

傳統(tǒng)濃密機自動化程度低，發(fā)現(xiàn)、解決問題不及時，通過增設自動加藥系統(tǒng)、生產(chǎn)過程綜合控制系統(tǒng)對傳統(tǒng)濃密機進行自動化改進。

（1）自動加藥系統(tǒng)的應用。目前，大多數(shù)選礦廠主要采用人工方式進行配藥、加藥。但人工操作耗時耗力且不確定性大，實現(xiàn)自動配藥、加藥是濃密機未來的發(fā)展方向之一［31-34］。在國外，如南非、澳大利亞、芬蘭等都開發(fā)了相應自動控制模塊［31，35］。國內(nèi)如東北大學、北京礦冶研究總院等均建立了綜合控制模型來保證濃密機處于最佳處理量和平穩(wěn)生產(chǎn)狀態(tài)［35-36］。在選擇合理藥劑制度的前提下，李德金［31］提出劃分給藥系統(tǒng)為藥劑自動配置子系統(tǒng)和添加自動控制子系統(tǒng)，特別強調(diào)了根據(jù)藥劑本身特性采取加熱、多次攪拌和切線入料等措施，全過程的控制均由控制器來完成，投藥量自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、運算及控制功能由可編程控制器完成。改進后，尾煤濃縮機底流濃度為327 g/L，既達到了壓濾機要求，又能將煤泥及時排出，溢流水的澄清度也滿足要求，實現(xiàn)了良性循環(huán)。

（2）生產(chǎn)過程綜合控制系統(tǒng)的應用。雖然生產(chǎn)流程自動化并非新技術，但是數(shù)據(jù)監(jiān)測儀與監(jiān)視控制程序的結合較困難，邏輯程序控制器與包括電磁流量計、密度計、泥漿界面計在內(nèi)的許多輸入量相互配合才能完成這一控制。張曉東等［36］基于智能耦合的思想，從全局上綜合考慮回路間的控制行為，削弱相互耦合作用，驗證了智能協(xié)調(diào)控制在濃密機生產(chǎn)過程中運用的可行性。在智能控制系統(tǒng)投運后，底流濃度較好地穩(wěn)定在工藝指標（42%）附近，未出現(xiàn)“跑渾”及排空現(xiàn)象。此外，在濃密機安全高效運行的同時，絮凝劑的消耗量從25 g/t下降到8 g/t，大幅降低了生產(chǎn)成本，極大地提高了生產(chǎn)效率。

2.2 高效濃密機存在的問題及其改進

高效濃密機的固液分離效果與藥劑和料漿的相互作用以及進料井內(nèi)過濾沉降帶的濾層屬性有關。因此，對給料、加藥等環(huán)節(jié)的自動控制系統(tǒng)要求較高。給料濃度、給料量的波動以及藥劑未與料漿充分混合將導致過濾層厚度變化。過濾層變薄或消失，會出現(xiàn)溢流水“跑渾”、底流濃度不達標等問題；過濾層過厚，上升水流的阻力加大，會影響濃密機的生產(chǎn)能力。針對目前常用的深錐高效濃密機和斜板（管）濃密機所存在的上述問題，專家學者通過各種改進措施來實現(xiàn)給料的高效濃縮。

2.2.1 深錐高效濃密機

深錐高效濃密機是一種特殊的濃密機，其結構如圖7所示，形狀類似一個沉降漏斗，其錐角為45°～60°。深錐高效濃密機直徑大、泥層厚度高，底部設有粑料裝置，可為螺旋推料式或刮板式。由于深錐高效濃密機設備高度高，保證了尾礦充分的壓縮和足夠的停留時間，故底流濃度很高。深錐高效濃密機底流濃度影響因素眾多，主要有給料量、給料濃度、底流流量、泥層高度、耙機轉(zhuǎn)速、絮凝劑用量等［37］。其中給料濃度受選廠生產(chǎn)工況限制；底流流量受底流流動性的制約；耙機轉(zhuǎn)速與絮凝劑添加量取決于入料特性；泥層高度由給料量與底流流量動態(tài)控制，取決于料漿與絮凝劑混合狀態(tài)；適宜的泥層高度能夠保證足夠的壓力，使?jié){體中水分泌出。因此，深錐高效濃密機主要通過優(yōu)化進料方式、加藥方式以及提高底流流動性來改善沉降效果，保障底流濃度的同時穩(wěn)定底流排放。

云南三環(huán)化工有限公司采用NXZ-25深錐高效濃密機對磷礦漿進行濃密時，出現(xiàn)溢流水“跑渾”、底流濃度達不到生產(chǎn)要求、轉(zhuǎn)耙壓死等問題［38］。通過垂直均勻8點進料，進料井底部新增分配盤、稀釋口，加藥裝置優(yōu)化等方式改進設備，優(yōu)化后的濃密機運行穩(wěn)定，有效消除了溢流水“跑渾”現(xiàn)象，其水質(zhì)達到回用標準，底流含固量大于62.15%，處理能力則由原設計的干基礦140萬t/a提高到180萬t/a以上，極大地提高了選礦廠的經(jīng)濟效益。

為滿足膏體充填采礦工藝要求，陳輝等［39］對深錐濃密機進行了調(diào)試。針對調(diào)試過程中出現(xiàn)的壓耙、溢流水復渾、底流濃度不達標等問題，采取了以下改進措施：①優(yōu)化進料井，封堵進料井稀釋口，避免絮團沖擊泥層，防止尾礦漿進入澄清層；②在箱體內(nèi)安裝阻尼板，形成箱內(nèi)紊流，消除料漿多余動能的同時促進料漿與絮凝劑混合；③改進底流循環(huán)管道，保證底流料漿的流動性，預防壓耙。改造后的深錐高效濃密機運行狀況良好，未出現(xiàn)“跑渾”問題，底流濃度平均達68%以上，在底流濃度提高的情況下也未出現(xiàn)壓耙現(xiàn)象。

2.2.2 斜板（管）濃密機

對于斜板（管）濃密機，隨著使用時間的延長，沉降在斜板面上的細粒級物料發(fā)生堆積，堆積的物料有時不能依靠其自身重力從斜板面上滑落，從而造成其在斜板面上的粘結，甚至堵塞斜板沉降通道，使斜板濃密機失去應有的效能。目前應用的斜板沉降設備，由于斜板材質(zhì)、設備水力模型、結構組合設計等方面的局限，均出現(xiàn)了斜板面上物料堆積粘結、沉降通道堵塞等問題，嚴重時甚至出現(xiàn)斜板組垮塌，設備完全失效。

在保證設備長期穩(wěn)定運行的前提下，為消除斜板面上物料的粘結與通道堵塞問題，國內(nèi)外專家普遍認同以下解決方式：①優(yōu)化設備內(nèi)水力模型［13-14，40-47］；②使用新型材料［48］；③定期人工清洗［49］；④使用外加機械裝置［48-54］。

從具體的實踐來看，使用優(yōu)化的水力模型和新型斜板材料，可強化物料在斜板面上的滑落，能在一定程度上緩解細粒物料在斜板面上的堆積、粘結和堵塞，延長沉降通道人工清洗的周期。對于經(jīng)過浮選或濕法浸出等工藝的細粒尾礦和中間物料，由于其含泥多、顆粒表面電性改變，粘性較強，很容易在斜板面上形成堆積和粘結，僅依靠水力模型和斜板材料自身的特點，尚不能徹底解決斜板面粘結和沉降通道堵塞的問題，而人工清洗費時、費力，需要停產(chǎn)檢修或使用備用設備，實際生產(chǎn)中操作困難［49］。

針對斜板濃密機物料易粘結在斜板面和沉降通道堵塞的問題，肖東升等［52］介紹了一種新型斜窄流濃密機，其結構如圖8所示。濃縮驗證試驗表明，同時開啟攪動和振動裝置比單獨開啟攪動裝置，底流濃度更高；降低給礦量可獲得類似于延長濃縮時間的效果，有利于提高底流濃度。相比普通斜板濃密機，新型斜窄流濃密機可同時提高溢流的澄清效果和固體顆粒的沉降速度。

昆明理工大學相關研究團隊提出了振動型斜板濃密分級機的構思，發(fā)明了一種高頻振動多通道集成斜板分級濃密機和可振動微距沉降模塊，利用斜板的淺層沉降原理來提高設備的分級濃密效率，減少占地面積；利用高頻振動原理對斜板組進行整體激振。有效防止微細礦泥在斜板上的粘結，保證分級濃密通道的暢通［53-54］，其具體結構如圖9所示［53］。

上述濃密機的高效化改進都是針對原有設計缺陷，基于新材料、新理念、新技術和自動控制等技術而進行的。對濃密機結構（進料機構、加藥機構、耙料機構、排料機構）參數(shù)，藥劑作用參數(shù)（如泥層厚度、加藥量、溢流含固量、底流濃度）進行優(yōu)化控制，進而改善沉降分級效果。這些改造僅實現(xiàn)了對局部系統(tǒng)的優(yōu)化升級，還存在以下根本問題：①難以動搖圓池型濃密機占地面積大、圓池上部沉降面積未充分運用、設備維護改造費用高等主要問題。②斜板設備斜板安裝復雜，使用中易出現(xiàn)斜板移位、變形和脫落等問題。

3 新型高效節(jié)能濃密設備

學術界對于新型高效節(jié)能濃密設備的研究、開發(fā)從未停止。例如振動型斜板濃密分級機、振動型斜板盒濃密分級機等。這些新型高效濃密機的研究和應用，減小了占地面積、土建費用、克服了傳統(tǒng)斜板存在的主要問題，為新型濃密機的研究提供了新的思路。

3.1 振動型斜板濃密分級機技術特征及應用

昆明理工大學相關研究團隊根據(jù)用戶需求，對現(xiàn)有濃密設備進行二次開發(fā)，由變形式斜板濃密分級機的開發(fā)再到振動型斜板濃密分級機的研究，對傳統(tǒng)的斜板沉降設備進行了全面的改進與升級，重點解決了傳統(tǒng)斜板沉降設備易堵塞、不能排放高濃度底流、不能用于尾礦干排濃縮等技術難題，取得了多個方面的技術創(chuàng)新成果［55］。其中包括新型斜板材料的使用、斜板組模塊化及高頻振動清洗技術的應用、錐斗壁物料清除裝置的使用、底流無障礙排放或強制排放技術的應用。圖10為振動型斜板濃密分級機三維示意。

振動型斜板濃密機占地面積小、能耗低、運行穩(wěn)定，能排放出高濃度（膏體）底流，在尾礦處理方面具有廣闊的應用前景［55］。王碩等［56］對新型斜板濃密機使用前后的指標進行了對比分析，得出以下結論：①新型斜板濃密機大幅節(jié)省占地面積；②回水利用率由30%提高到75%，降低了回水成本，減少廢水的排放；③新型斜板濃密機對細粒尾礦具有較好的濃縮作用。

3.2 振動型斜板盒濃密分級機技術特征及應用

振動型斜板盒濃密分級機（見圖11）作為新一代的高效斜板沉降裝備，解決了常規(guī)斜板設備斜板安裝復雜，使用中易出現(xiàn)斜板移位、變形和脫落等問題［57-58］。設備主要性能特點為：①斜板盒整體成型，多內(nèi)筋連接支撐上下板面，斜板強度和剛度增加數(shù)倍；②斜板盒內(nèi)筋將斜板盒分隔成多個狹窄的沉降通道，改善了固體顆粒沉降的水力模型，能顯著提高沉降分離效率；③兩個斜板盒的上下板面緊密結合，使沉降斜板的厚度增加1倍，其磨損和使用周期可延長1倍以上；④斜板盒的安裝不需要任何螺釘、螺栓，安裝快捷、便利，使用中不會出現(xiàn)斜板變形、移位或脫落的情況；⑤斜板盒模塊的振動頻率和振動強度可以加大，振動效果明顯好于現(xiàn)有的斜板設備，能有效保證細粒物料在沉降板面上的順利滑落；⑥特殊材料制成的斜板盒抗靜電、耐磨損、防紫外線，使用周期長；⑦相較于常規(guī)設備，其分級效率高、占地面積小、能耗低、面積利用系數(shù)高。

振動型斜板盒濃密分級機憑借巧妙的設計，有效避免了傳統(tǒng)斜板沉降設備存在的不足。其在東鞍山燒結廠選礦廠鐵中礦的濃縮實踐表明，該設備運行穩(wěn)定，底流和溢流排放通暢，底流濃度和溢流濁度可控可調(diào)，能滿足連續(xù)運行的要求。相對于濃密大井，振動型斜板盒濃密分級機的單位占地面積處理量可提高4倍左右，且設備的能耗更低，單位處理能耗僅為傳統(tǒng)濃密機的5.6%［59］。

4 結論與展望

4.1 結論

本研究將濃密機分為傳統(tǒng)濃密機及高效濃密機，概述了傳統(tǒng)濃密機及深錐濃密機、斜板（管）濃密機等高效濃密機的發(fā)展歷程及特點，介紹了國外常用的3種高效濃密機的工作過程。針對傳統(tǒng)濃密機存在的問題，綜述了近年來在自動提耙技術、進料井結構、自動化等方面的高效化改進方法。高效濃密機以深錐濃密機和斜板（管）濃密機為代表，對于深錐高效濃密機，主要從優(yōu)化進料方式、加藥方式以及提高底流流動性來改善沉降效果，保障底流濃度的同時穩(wěn)定底流排放；斜板（管）濃密機則主要通過優(yōu)化設備內(nèi)水力模型、使用新型材料、定期人工清洗、使用外加機械裝置等方式來解決板面上物料堆積粘結、沉降通道堵塞等問題。

以振動型斜板濃密分級機、振動型斜板盒濃密分級機為代表的新型高效節(jié)能濃密設備，對傳統(tǒng)的斜板沉降設備進行了全面的改進與升級，重點解決了傳統(tǒng)斜板沉降設備易堵塞、不能排放高濃度底流、不能用于尾礦干排濃縮等技術難題，設備安裝簡單，運行良好。這些新型高效濃密機的研究和應用，將會為選礦廠、冶煉廠、化工廠等工業(yè)企業(yè)提高固液分離效率及回水質(zhì)量、降低技術經(jīng)濟成本發(fā)揮重要作用，具有重大意義。

4.2 展望

近年來，濃密設備以高底流濃度、高處理能力、低故障率、低能耗、智能控制為主要發(fā)展方向，借助于新材料、新理念、新技術和自動化技術的進步，完成了設備的優(yōu)化，規(guī)格趨于合理、類型趨于完善。

為滿足不同的工藝要求、適應多變的礦石性質(zhì)，筆者認為濃密機未來的研究方向有以下幾個方面：①綜合控制智能化。隨著數(shù)據(jù)監(jiān)測與監(jiān)視控制程序的進一步融合，基于智能耦合思想的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將被大量應用，從而進一步降低濃密機的生產(chǎn)成本，穩(wěn)定工藝指標。②對濃密機進料井與自動提耙系統(tǒng)采用模塊化設計。采用不同模塊配置生成多樣化的組合，保證絮凝劑與物料的充分混合及保持濃密機內(nèi)流體力學的穩(wěn)定性，滿足不同的工藝需求。③實現(xiàn)濃密機底流高濃度無障礙排放技術與脫水工藝相結合，滿足尾礦干排干堆要求。