我國高效濃縮機技術綜述及展望

王德才 王守信 高志鵬

（太原科技大學 環境與安全學院，山西 太原 030024）

引言

濃縮機是一個由供礦漿沉淀的池子和把已沉淀的高濃度礦漿向中部排放口刮集的機構組成，采用高效濃縮機濃縮脫水的主要目的，既要產生盡可能澄清的溢流水，又要產生濃度盡可能高的底流，從而達到將固體顆粒分離出來實現固液分離的目的。

目前，濃縮機主要應用于沉淀池上，主要由原動機、傳動裝置和工作機三部分組成。分類方法很多，本文主要討論靶式濃縮機，按其從動力驅動方式上分類可分為兩類：一類是中心傳動濃縮機；另一類是周邊傳動濃縮機。

1 中心傳動濃縮機

在上世紀80年代以前，我國中心傳動濃縮機主要為中小型規格，并且主要以引進為主；目前，隨著科學技術的發展，應用規模的擴大，多種型號、規格、技術先進的中心傳動濃縮機相繼問世[1]。

1.1 中心液壓雙驅動高效濃縮機

該高效濃縮機主要消化吸收美國和德國技術開發的。該濃縮機使用液壓馬達通過齒輪驅動帶外圈的回轉支承，從而驅動傳動軸使耙架旋轉。回轉支承內圈使用高強度的螺栓固定在傳動箱體內的軸承座上，所以通常因扭矩過大而產生偏離攪拌中心的現象不會出現，這種雙驅傳動方式比蝸輪副傳動降低了使用成本及運行過程中的故障率。主傳動齒輪和回轉支承材質均采用軸承鋼，質量穩定可靠。由于采用液壓雙驅動，較易實現驅動同步，當濃縮機底部沉積的物料增厚，或是低流濃度增大時，耙架的工作阻力矩也隨之增大、液壓驅動的油路油壓進而也會增大。 液壓提耙裝置是通過液壓傳感器來控制刮泥耙的升降，電控同時傳出聲光信號，使提耙信號的提取更為準確、可靠。該濃縮機將混合液直接給入到濃縮機壓縮區，將沉降與深層過濾相結合，在池的內部形成濾床層，后續給入的混合液中未絮凝的細小顆粒隨著水流上升，途徑濾床層時與濾床層的顆粒碰撞，其中顆粒的上升動能被損耗，與其他細小顆粒結合在一起在重力作用下沉降，即國外某些漿中所謂的“毯式沉降”，從而將固體顆粒與液體分離。

1.2 中心電機驅動自動提靶高效濃縮機

該濃縮機是消化吸收美國EMCO公司技術而研制開發的一種新型、高效濃縮機。該機采用兩臺蝸輪蝸桿減速機通過兩個齒輪，驅動帶內圈的回轉支承，并通過轉籠使靶架旋轉。該機的布料方式是采用下部深層布料，即使細粒混合物直接進入壓縮區的上部，此時稠密的顆粒之間的相互碰撞消減了它們的能量，使細顆粒下降而不能上浮，從而提高了底流的濃度，獲得了潔凈的溢流水；根據雙向水平切向螺旋入料水力學設計，把礦漿分成兩股流量相等但回轉方向相反的漿體流，給料動能由于兩股漿體流相交而被消耗，使攪動消失。將絮凝狀的礦漿給入下部，會形成一定厚度的絮團過濾層，它可對上升水流攜帶的細粒物料進行有效的過濾。并且濃縮機的壓力傳感器直接與主傳動裝置的蝸桿相接觸，當濃縮機底部沉淀的物料增厚，或是底流濃度增大時，耙架的工作阻力矩也將隨之增大，驅動裝置的蝸桿副將此壓力距傳輸到壓力傳感器，提升裝置通過電控箱驅動提升裝置將把耙架提起，就達到了自動提耙的目的。當耙架被提到一定高度，耙架的阻力距減少到允許值以下的時候，則停止提耙，耙架就停留在該高度上運轉，此時經過耙齒的刮動，將沉淀的泥漿向池中心集聚；隨著阻力距的逐步減少，通過自動控制使得耙架逐步的下降；若耙架在下降過程中受到的阻力距一直未超過允許值的時候，則耙架會一直下降到最低位置并連續工作。濃縮機靶架運轉時耙架總是連續運轉，不會受提耙過程的影響。

2 周邊傳動濃縮機

周邊傳動耙式濃縮機主要由耙架、槽架、中心支架、集電裝置、傳動裝置等組成，它的傳動裝置是把電動機的運動和動力傳遞給掛著靶子的桁架，使桁架在池子內圍繞中心均勻地旋轉，并把濃縮產品靶向池底中心的排料口，而澄清的溢流水則從池子四周溢出，再由環形溢流槽排出。在中心支柱上裝有環形接點，沿環滑動的集電接點與耙架相連，將電流引入電機，使向電動機供電。周邊傳動整個傳動系統較為簡單、運行可靠、費用低，但是周邊傳動要有足夠的摩擦力，對于大直徑濃縮機，如果采用鋼驅動輪在鋼軌上驅動，它的摩擦力不夠，易出現打滑現象。普通濃縮機在鋼軌內側加了齒條，利用齒輪齒條傳遞力矩，但從現場使用情況來看，由于齒輪齒條的制造及安裝精度較低，易出現打齒現象，故而維護費用較高。另一種多點膠輪驅動是將膠輪直接與混凝土表面接觸，增大了接觸面的摩擦力，節省了鋼軌軌道及齒條，而且使其故障率降低并節省了維護費用，即使長時間不更換膠輪，效果仍然較好。

在20世紀80年代以前，我國主要是消化吸收利用前蘇聯技術的靶式濃縮機，有些單位也生產了周邊齒條傳動濃縮機和周邊膠輪濃縮機，但應用并不十分廣泛。目前，在經濟全球化和市場經濟的形勢下，傳統濃縮機的改革也日新月異，周邊傳動濃縮機也進行了改進，我國周邊傳動高效濃縮機是在消化吸收20世紀90年代國外技術基礎上研究設計開發的，以周邊傳動中心提靶高效濃縮機和周邊傳動分段提靶高效濃縮機的使用效果最為明顯[2]。

周邊傳動濃縮機的驅動動力是來自于周邊耙臂上的電機減速機驅動的齒輪，通過齒輪與池邊上的圓形齒條嚙合傳動，進而耙臂帶動耙架運動，由耙架上處于一定角度的刮泥板將池底高濃度污泥刮集到中心從而排走。為防止齒輪磨損，支撐齒輪耙臂的還有一個半徑略小于圓形齒條的道軌，隨著旋轉的電機所需電源通過池中心滑環來傳遞，并起支撐作用。盡管周邊傳動濃縮機存在沒有過載保護功能、笨重的齒條和軌道笨重、導電結構效果不好以及易壓耙等問題，但是多年來在不同領域里采用的濃縮機仍然是在周邊傳動的框架下一邊修改完善，一邊應用[3]。如在導電方面，笨重的齒輪傳動、圓形齒條和軌道改成多膠輪支撐傳動；沒有提耙改成了液壓提耙；將銅、鐵滑環改成滑觸線傳送導電等等，但是這些做法都不能使周邊傳動濃縮機存在的問題得到根本的解決。

傳統的周邊傳動濃縮機刮泥耙為整體桁架式，無法實現提耙，通過自動提耙系統的研制及對刮泥耙結構的創新，不需放水，不影響生產，實現了自動提耙，由于刮泥耙可提出到溢流堰，從而徹底解決了壓耙的問題。周邊傳動中心提耙高效濃縮機主要由傳動裝置、穩流筒、橋架、短耙、轉籠、長耙、底盤、集電裝置、液壓提升裝置、電氣控制系統等組成，中心設有自動提耙裝置，以避免濃縮機過載時將耙架等傳動系統扭壞，由傳動裝置帶動作周邊回轉運動，將池底的污泥刮集到池中心，經出泥漏斗排到池外。

3 我國高效濃縮機技術發展趨勢

我國目前使用的濃縮機，普遍存在處理能力低，占地面積大的缺點。由于生產條件的變化，有的又需要增加濃縮池的面積，但受到現場條件的限制，因此，如何對現有普通濃縮機進行改造，提高其效率或是減少其占地面積是目前急需解決的問題。目前國內濃縮機正在開始以傳統濃縮機為基礎，以新型濃縮機為方向，不斷優化性能、結構，規格趨于完善，類型趨于合理，向著高性能、高處理量高可靠性、和高度自動化、智能化、小體積、節能等方向發展[4]。

周邊傳動濃縮機和中心傳動濃縮機的初次投資盡管差別不大，但由于中心傳動濃縮機比周邊傳動濃縮機效率更高、運行更加可靠，所以后續投資會相差較大。隨著我國法制的健全和經濟的快速發展，我國與國外工業發達國家的環保技術差距會逐漸縮小。完全有理由相信：我國的礦山、環保設備水平會很快趕上國外發達國家，而選礦和水處理所用的關鍵設備濃縮機也將會開發出具有自主知識產權居國際先進水平的高效濃縮機。

[1]叢安生，姜春波等.《大型中心傳動濃縮（刮泥）機的應用與發展》[J]. 中國環保產業，2009（5）：41-46.

[2]陳慶來.《我國周邊傳動濃縮機技術現狀及發展趨勢》[J].礦山機械，2008（3）：81-83.

[3]呂一波，司亞梅.《濃縮機技術理論及設備發展》[J].選煤技術，2006（5）：62-66.

[4]馬向哲，樊立萍，柏松.《濃縮機控制系統的改進》[J].電氣時代，2007（12）：6-7.