一种料浆液-固分离用的脱水设备

本实用新型是一种涉及料浆液－固分离领域的脱水设备，用于料浆的固体颗粒同水（或溶液）间的分离，可广泛用于冶金、化工、煤炭等许多工业部门的某些料浆的深度脱水。

料浆的液－固分离是工业部门许多生产过程中必不可少的一种单元操作。现有的液－固分离设备种类很多，其中中国专利公开的发明名称为用于料浆的低床层高效洗涤塔及其应用    （CN87103513A），该洗涤塔主要由溢流堰、自循环式絮凝器、塔上部扩大段、塔主体、锥形底、底流排料阀等构成，其特征是使用低床层、矮塔、总塔高度为2·5－5米、浓相段高度为0·5～1·5米，在扩大段内安装自循环絮凝器，用自逆止喷水管，以脉冲方式进水、并采用二次絮凝，可用于浸出矿浆的固液分离和洗涤。这种设备的主要功能是用于物  料的洗涤，而液固分离功能较差，底流固体浓度仅为55～65％，只相当于一般浓密机的脱水能力，要进一步脱水才能满足某些工业部门的要求，此外该矮洗涤塔的絮凝器内装有机械传动的搅拌装置。为达 到洗涤目的，在其塔身下段（浓相段）还装有1－3层布水装置，往塔内输送洗涤剂，造成其操作复杂、消耗动力大的缺点。

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、操作简便、能耗低和脱水（液）能力强的液固分离用的脱水设备。

本实用新型实施要点是：（1）采用圆柱式结构，运用高料柱对物料的脱水能施加一种足够大的压力，起到了强化脱水的作用，（2）在柱的上端扩大区内设有一个钟罩结构的进料缓冲装置和一个凝聚剂的加入装置，使料浆具有的动能在此耗尽，并使细小的悬浮固体絮凝成团，加速沉降，保证溢流液澄清透明；（3）在圆柱的下端口连接一锥形过滤装置成为一个过滤段，以实现物料的深度脱水，其锥形体过滤材料由微孔材料制成。

下面结合附图对本发明作详细说明。

附图1是本实用新型的总体结构示意图。图中〔1〕是柱的扩大部分，形似浓密机，〔2〕是钟罩，〔3〕是柱身，自上而下分为沉降分离区〔Ⅰ〕、浓密区〔Ⅱ〕、压缩区〔Ⅲ〕，〔4〕是下锥过滤装置，它包含一个过滤区〔Ⅳ〕，〔5〕是絮凝剂高位槽，〔6〕是溢流 堰，〔7〕是溢流流出管，〔8〕是进浆管，〔9〕是流量计，〔10〕是料位计，〔11〕料位显示仪，〔12〕是底流排料阀。

附图2是本实用新型脱水设备上部扩大部分的结构示意图，描述絮凝剂布液装置和钟罩的结构。图中〔2－1〕是凝絮剂流入口，〔2－2〕是锥形漏斗，〔2－3〕是絮凝剂布液沟槽、它是以漏斗为圆心，刻在钟罩顶上呈辐射状的小沟槽，〔2－4〕是钟罩，它可用金属材料（如普通钢板或不锈钢板）制成，也可由非金属材料（如工程塑料）制成。钟罩的大小同扩大部分的大小密切相关，钟罩直径与扩大部分直径之比以1：3·5～1：6为宜，最佳为1：4。钟罩的高度同扩大部分的直筒高度相等，壁厚为10～20毫米，〔2－5〕是钟罩的支撑筋，可用金属材料或非金属材料制成，筋条两端与器壁的连接方式，可以是焊接，也可以是螺栓连接。〔1〕是柱的扩大部分，〔3〕是柱身。柱身同扩大部分的直径比以1：2·4～1：2·8为宜，最佳为1：2·6。柱身的直径是根据处理规模而定，可在0·5～3米范围内变化，柱身同扩大部分通过一个锥形圆筒相连；锥角（α）以45～60度为宜；柱子的主体部分可以由金属材料（如钢板）卷制焊接而成，也可以用钢筋混凝土制成，柱的总高度在10～30米范围，最佳20米。〔8〕是进浆管。〔2－6〕是进浆管的支撑筋，固定于钟罩内壁上，筋可用焊接或螺栓方式固定。

附图3是本实用新型的脱水设备柱下端连接的锥形过滤装置的结构示意图。图中〔4－1〕是由微孔材料做成的过滤器，它可以用金属材料（如微孔钛材），也可以用非金属材料（如刚玉陶瓷微孔材料）制成，〔4－2〕是夹套，〔4－3〕是反吹管，可由反吹管进压缩风或高压水，定期反吹，清理堵塞微孔的污物，〔4－4〕是滤液的放出管，〔4－5〕是上法兰，〔4－6〕是下法兰，以上部件材质的选择应同过滤器主体的材质保持一致，即主体是金属的，则这些部件均为金属，若主体是非金属，则这些部件均为非金属，这六个部件若采用金属材料可通过焊接方法将其连接成一个整体结构，若采用非金属陶瓷材料则可整体烧制而成，一般锥体上口直径大小与柱身直径相等，锥体下口直径一般为50～200毫米，以100毫米为佳。该过滤器的锥角（β）以15～45度为宜，最佳为30度。

本实用新型是一台10～30米高的圆筒结构柱式脱水设备（见图1）。柱的上部为形似浓密机的扩大部分，称之为沉降分离区、其周边有一个环形溢流堰，在该区的中心位置有一个钟罩式的装置（见图2），进料管的出口伸向钟罩里面，出口面向钟罩的顶壁。沉降分离区的下端连接一个高十几米的柱式圆筒，由分离区下来的固体物料在其中逐渐增浓、压缩脱水。圆筒的下端连接一个由具有过滤作用的微孔材料制成的锥形圆筒（见图3）、 经压缩脱水后的物料进入此区受到压滤作用，得到深度脱水，在此处脱出的水（或溶液）汇集在夹套内由流出管排出，在流出管上还装有一根反吹管，可由该管进压缩风或高压水，可定期反吹以疏通微孔，圆锥下端连接有可调节流量的排料阀。在柱顶装有一个恒流高位槽，内盛凝聚剂。可定量地往钟罩周围的悬浮液中布送凝聚剂。

该设备的工作原理和运行方式是：当待处理的料浆由泵泵入柱的上部进入钟罩内，具有很高动能的料浆碰到钟罩内壁，其动能迅速被消耗掉，于是绝大部分固体颗粒在此迅速下沉，水（或溶液）夹带微细颗粒沿钟罩周边向外向上翻涌，与由高位槽布下的絮凝剂相遇，并得到充分混合，微细颗粒此时被絮凝剂絮凝成大的团粒，沉降速度显著加快，亦迅速下沉，与水（或溶液）得以分离，分离出的水（或溶液）以辐射状向周边的溢流堰流去，进入溢流堰后排至柱外。固体颗粒迅速下沉，在下沉过程中逐步得到增浓、压缩，在该过程中挤出的水（或溶液）逆流向上、汇集亦由上部的溢流堰排出。经压缩脱水后的物料向下移动至锥形圆筒过滤区。物料在此进一步受到压滤脱水，然后由底流排料阀排出，压滤脱出的水，则汇集于锥形圆筒的夹套内，由流出管排出，同溢流汇合。

在进料管上装有一台电磁流量计，可对进料流量和累积量进行计量；在浓缩区上面的固－液界面处装有一台料位计，对界面 进行监控，为控制住界面在预先设定的位置上，可自动或手动调节底流侧的开度，调整底流排料速度，使界面始终维持在预先设置的位置上。

本实用新型利用柱子的高度，使被脱水的料浆在柱内形成一个很高的连续料柱，产生一个较大的静压头，利用这个静压作用于柱内固体物料上强化增浓、压缩、过滤等脱水过程，从而达到强化本设备的脱水实效。同时还用以克服底流排料阀和管道的阻力损失，使排料畅通无阻，保证排料连续、自动、稳定。完成上述步骤、无须外部提供新的能源，从而可降低作业能耗、降低成本。

本实用新型利用柱内物料的静压作用同选择微孔渗液材料做下锥相结合，在柱子的压缩区下部产生一个压滤区，实现对物料的深度脱水。压滤区的过滤面积大小可根据物料性质和对底流固体浓度要求进行选择，可以小到零，即可不设压滤区，也可大到可利用锥形圆筒的全部侧面积、以满足多种脱水要求。

该设备具有投资省、占地面积少、作业成本低、耗能小、结构简单、无须机械传动装置、制作方便、作业连续、效率高、易于操作、劳动条件好等优点。该设备可广泛用于充填采矿、选矿、冶金、化工、煤炭等诸多工业部门的某些料浆的脱水，尤其适于现代高浓度全尾砂充填采矿方法中的全尾砂脱水，可取代现有投资大、作业成本高、占地面积大、操作维修难的带式过滤机或浓 密机－－真空过滤机，具有较好的应用前景。

图1  为本实用新型的脱水设备总体结构示意图。

图2  为本实用新型地脱水设备柱上端扩大部分结构示意图。

图3  为本实用新型的脱水设备柱下端锥形过滤装置结构示意图。

实施例：

按照本发明设计了一台φ1000×20000mm的脱水柱。柱身直径为1000毫米，总高20000毫米扩大部分直径2600毫米，扩大部分同柱身直径之比为2·6，扩大部分同柱身通过锥形圆筒相联，锥角（α）为60度。扩大部分的圆筒部分高度为1200毫米，钟罩直径为610毫米，它同扩大部分的直径比为1：4·26，钟罩的高度为1200毫米，进料管直径为φ100毫米。进料管中装有一个电磁式矿浆流量计，柱身的固－液界面探测选用一个γ－射线料位计，整个柱体全部采用10毫米厚的普通碳钢板卷制焊接而成。局部受力大的部分采用10毫米厚的加强板加厚。

过滤装置采用刚玉微孔材料，整体烧制而成，过滤装置的过滤面积最大为2·6平方米，锥角为30度，通过过滤器的上下法兰与柱身和排料管相联。当选择过滤面积为零时，则整体卸下过滤器，用一个同样大小亦带有上下法兰的锥形圆筒取代，该锥形圆筒亦采用10毫米厚的普通碳钢板卷制而成。

试验所用的物料为我国某选矿厂的尾矿浆。其粒度分布如下：

粒  级（mm）    百分含量（％）    累积百分含量（％）

＋0·246    17·51    17·51

－0·246～＋0·147    8·82    26·33

－0·147～＋0·104    25·40    51·73

－0·104～＋0·074    7·46    59·19

－0·074～＋0·043    8·92    68·11

－0·043～＋0·038    4·96    73·07

－0·038    26·93    100·00

进料浓度28～40％、进料流量9～10米3／时、絮凝剂选用国产非离子型聚丙烯酰胺、分子量 M≥3×106，用量10克／吨·干尾矿，浓密区＋压缩区为7米，其结果为：

溢流液澄清透明：

处理能力 200吨／米2·日；

底流固体浓度，当过滤面积为零时，达到78～80％，当过滤面积为2·6米2（即下锥体为过滤区）时，达到83～85％；

能耗  3·3千瓦小时／吨·干尾矿；

作业成本（按1991年市场价）0·67元／吨·干尾矿。