深錐濃縮機的發展與應用前景

張玉寶 陳小波

【摘 要】濃縮是選礦生產中的必要環節，作為濃縮處理核心設備的濃縮機在選礦行業中得到廣泛應用。目前在國內進行精礦、尾礦濃縮的濃縮機基本采用普通濃縮機和高效濃縮機，其設計和運行已成為成熟產品得到廣泛應用。常規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，不僅水資源浪費較大且給尾礦庫的安全運行帶來嚴重威脅。近 10 年來，隨著濃縮技術和高濃度輸送技術的進步和全球對水資源的節約意識的提高，特別是對尾礦堆放場的安全的關切，節能、環保的濃縮尾礦堆放技術被大量應用。 為解決缺水和尾礦庫安全問題，深錐濃縮機應用而生，并且得到了廣泛的應用。

【關鍵詞】深錐濃縮機 尾礦高濃度 發展前景

常規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，雖然這些水可以回收利用一部分，但經過蒸發和滲透，水量消耗較大。尤其在干旱缺水地區，選礦用水更加彌足珍貴。同時，尾礦低濃度排放至尾礦庫后，造成尾礦庫蓄水量大，給尾礦庫帶來安全隱患，常規運行尾礦庫成為國內，乃至全世界共同面臨的安全難題。為解決上述問題，Robinsky 于1970年首次提出利用深錐濃縮機實現尾礦高濃度排放概念，世界第一臺工業使用深錐濃縮機實現高濃度尾礦排放的礦山于1973年在加拿大Kidd Creek銅鋅礦建成，為深錐濃縮機實現高濃度尾礦拉開了序幕。

1 深錐濃縮機的發展現狀

自1973年在加拿大Kidd Creek銅鋅礦首次利用深錐濃縮機實現高濃度尾礦排放的成功運行，利用深錐濃縮機實現濃縮尾礦堆存處理在全世界已有30 多年的歷史，初期的發展受技術的限制，在局部范圍內推廣與應用。近 20 年來，隨著濃縮技術和高濃度輸送技術的進步和全球對水資源的節約意識的提高，特別是對尾礦堆放場的安全的關切，節能、環保的濃縮尾礦堆放技術被大量應用。澳大利亞Mt Keith 鎳礦于1997年建成利用深錐濃縮機實現的高濃度尾礦排放項目，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實現的高濃度尾礦排放項目，坦桑尼亞Bulyanhulu金礦于2001年建成利用深錐濃縮機實現的高濃度尾礦排放項目。近年來在國內，烏努格吐山銅鉬礦項目和包鋼礦山選鐵項目均已實現利用深錐濃縮機實現尾礦高濃度排放。

2 深錐濃縮機主要結構形式

深錐濃縮機是通過添加絮凝劑至給料礦漿，通過耙架的旋轉，利用導水桿將礦漿層內部的水疏導至上部，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。深錐濃縮機的特點在于其高徑比遠大于常規濃縮機，且其可實現濃縮機內部10米甚至15米礦漿泥床的駐留，為其實現高濃度提供了基礎。深錐濃縮機的結構如圖2.1所示。

圖2.1 深錐濃縮機

○1溢流管道；○②橋架；○③驅動裝置；○4防護裝置；○5扭矩控制器；○6單梁吊；○7護欄；○8進料管；○9驅動平臺；○10絮凝劑家要管；○11進料井支持；○12進料井；○13底座軸承；○14壓力檢測接口；○15底座軸承蓋；○16排礦接口；○17剪切循環系統；○18耙架結構；○19槽體

3 深錐濃縮機結構功能簡析

深錐濃縮機的主要結構部件有濃縮機槽體、耙架結構（包括刮刀、導水管）、驅動裝置、橋架、進料井、溢流槽、底流排出系統和剪切循環系統組成。

濃縮機槽體：槽體為一個高徑比大的高架結構，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間，收集與排放澄清過的溢流和濃縮過的底流。

耙架機械結構：耙架機械結構包括，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到槽體中心。 錐角刮刀從耙架中心軸上延伸出來，它的行程經過底流排放管之上，以避免發生堵塞。

驅動裝置：驅動裝置可為機械傳動式結構（電機、減速機傳動），也可設計為液壓驅動形式。驅動設置為變頻器控制，系統設有過載報警和電機切斷初始設置點，并且扭矩信號變送器提供一個驅動扭矩信號提供給控制室。驅動裝置提供了濃縮機耙架的旋轉動力，同時可以檢測運行中耙架的扭矩值，在扭矩變得過高時報警、更高時電機切斷。

橋架：橋架用于人員通往驅動裝置，同時在驅動裝置四周留有工作空間，也可設計為支撐在池壁上用來安裝驅動裝置。

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

溢流槽：溢流槽帶有切口堰，將溢流水導離濃縮機。溢流槽的設計將確保整個圓周上的濃縮機澄清區域均勻溢流。

底流排出：在靠近濃縮機底部中心區域的管道接口用來排出濃縮機底流。接口通過管道與底流泵相連，用來將底流轉移出槽體。通過控制底流泵的流量控制濃縮機內泥床高度。

4 深錐濃縮機研究發展趨勢

在國外，深錐濃縮機在有色金屬的尾礦高濃度處理的應用中技術已經趨于成熟，但其在黑色金屬的尾礦處理中應用案例較為稀少，同時其規格偏小，其處理量受到限制。目前西方國家也致力于深錐濃縮機在黑色金屬尾礦處理中的應用，同時，不斷大型化，自動化。在國內，尾礦高濃度處理的思想在2000年后逐步引入中國，作為其中的核心設備，深錐濃縮機也同時出現在中國選礦的視線中，近年來在烏努格吐山銅鉬礦的成功試車和包鋼巴潤公司的成功試車，以及近幾年的運行成果，引起了國內選礦行業的重點關注。面對目前水資源的日益匱乏和國內亟待解決的尾礦庫安全問題，以深錐濃縮機實現尾礦高濃度處理的尾礦排放方式，正在成為國內選礦尾礦處理的新趨勢。