矿物加工过程中脱水设备与方法分析董洁

矿物加工过程中脱水设备与方法分析董洁

董洁

内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司内蒙古呼和浩特010010

摘要：近年来，我国的经济发展越来越迅速，所要使用的材料也越来越多，因此矿物开采与加工工作得到了显著的提升。矿物加工中使用非常多的设备就是脱水设备，而矿物干燥技术也就成为了矿物加工中非常重要的技术。本文按照矿物脱水设备的不同驱动类型，对矿物干燥常用的脱水设备进行分型，同时也阐述了矿物脱水的相关方式，为相关的工作人员提供一些有效的参考。

关键词：矿物加工；脱水设备；脱水方式

引言

矿物脱水干燥技术是各种矿物分体材料加工的后续工作，其目的在于让矿物分体满足各领域的需求，同时便于矿物的储存于运输，在使用的时候只需要使用水与相关的矿物混合就能成为目标材料。也就是说，矿物干燥技术是矿物加工过程中必须要使用的技术。当前的矿物干燥技术随着社会发展的趋势也在不断的朝着高效率、低能耗、低污染的方向发展，同时对于粉体矿物材料来说还应该满足粉体粒度还原率高的条件。

1矿物中水的存在形式以及其脱水方式

矿物中存在水的情况有很多种，除了开采的矿物自身含有的水分之外，还可是在开采过程中使用的水，加工过程以及运输过程中使用的水，储存过程中用到的水等等，这些水分存在矿物中会影响矿物的使用效果因此要采用干燥技术对其进行脱水处理。常见的矿物水有四种形态：化合水、结合水、毛细管水、自由水。

矿物脱水的方式一般有重力脱水、机械脱水、热能干燥这几种主要方式。重力脱水，采用重力进行脱水处理。主要针对的是粗颗粒矿物中的水分，能够去除其中的自由水。常用的脱水凡是为自然重力脱水和重力浓缩脱水；机械脱水，这种采用机械的方式实现水和矿物分离的方式主要针对的是自由水，使用的设备常有振动筛、过滤式离心脱水机、真空脱水机等等；热能干燥是采用热能将矿物中的水分进行蒸发的一种方式，主要针对的是矿物中的毛细管水、化合水以及结合水。通常是采用热力干燥和阳光曝晒等方式。

2固液分离技术常用的脱水设备与方式

2.1重力脱水设备与浓密机

浓密机机是一种用于悬浮液固液有效分离的机械设备，主要用于金属、煤炭等非金属洗选厂的精矿浓缩及尾矿脱水，也可用于化工、环保等部门中一切含固料浆的浓缩和净化。浓缩机工作时是依靠重力沉降原理使矿浆中悬浮固体颗粒与液体分离，从而实现固液分离，其目的是提高矿浆中的固体浓度。

普通浓密机底流的浓度一般为40%～60%，溢流的含固量可达到10～20g/L；由于占地面积大，产生的土建和安装费用也较高。高效浓密机是指单位面积处理能力大的浓密机。该类设备与常规浓密机相比，在外形上的显著特点在于其高度大，底流排料锥角小，高度和直径比大于1，一般在1.5～2；另一个特点是普遍采用絮凝技术强化微细颗粒的沉降，常使用聚丙烯酰胺类有机高分子絮凝剂。相比之下，高效浓密机比常规浓密机占地面积小，底流浓度可达到70%以上，正常情况下溢流水含固量小于500mg/L。另外，高效浓密机自动化程度高，可以减少操作人员和经营费用，因此，目前高效浓密机在市场上很流行。

深锥浓密机主要由深锥、给料装置、搅拌装置、控制箱、给药装置和自动控制系统等组成。矿浆首先进入消气桶处理，然后给入旋流给料箱，经过给料桶絮凝后的矿浆进入浓相沉积层，通过浓相沉积层的再絮凝、过滤、压滤作用，下部锥底排出高浓度的底流。

高压浓密机是继高效浓密机和深锥浓密机之后的一种新型高效固液分离设备，它结合了高效浓密机处理量大和深锥浓密机底流浓度高的特点，能够有效解决微细粒级的脱水难题。其底流浓度高于高效浓密机，可以达到45%～50%，而设备直径又大于深锥浓密机，有利于提高设备处理能力。

2.2机械脱水设备与过滤

首先是离心过滤的方式，这中方式是机械脱水方式中投资最低但是生产能力高的一种方式，此外其脱水效果较好，耗电能力较小，所占用的面积也较少，是非常受国内外专家欢迎的一种脱方式。离心机主要是采用离心力在过滤介质两边形成一定的压力差，实现水分与矿物分离的目的，其推动力比较强，分离速度较快。需要注意的是在对沉降能力较差的矿物进行过滤分离的时候，需要在过滤之前加入一定量的絮凝剂，同时避免絮凝团吸收过多的水分，造成絮凝饼中的含水量增加。离心力场则是直接作用于颗粒与流体之上，离心过滤脱水技术能够使过滤过程中产生的过滤推动力以及压缩效应远远的高于真空、加压等过滤方式，因此其脱水效果比较明显且速度较快，同时这种脱水方式简单易操作，运行能耗低，适合大量的使用。常用的离心过滤设备有沉降式离心脱水机和沉降过滤式离心脱水机，这两种方式虽然都对处理细颗粒有非常好的效果，但是两种方式不能混为一谈，在离心过滤的过程中也应该根据实际情况仔细的选择。水力旋流器是使用离心力的另一种脱水设备，这种设备是一种强化固液分离的设备，其结构相对简单，造价也很低，但是其处理能力较强，底流浓度高，常常用于尾矿筑坝、尾矿富集回收等。常用的水力旋流器有G-MAX水力旋流器以及Krebs旋流器。

过滤脱水方式。采用真空泵造成过滤介质两边的压力差进行过滤。适用于固液比小而固体颗粒较细的浆体。过滤脱水设备总体可分为真空和加压两大类，真空类常用的有圆筒型、圆盘型、水平带型等；加压类常用的有压滤型、压力容器型、压榨型、动态过滤和旋转型等。常用的过滤设备有：真空转鼓过滤机。转鼓过滤机已经大量用于各类矿物加工工业。转鼓过滤机有一个装滤布的圆柱形转鼓，对矿浆进行过滤、脱水成饼、洗涤和卸滤饼操作。按滤布安装位置可以分为外滤式和内滤式。内滤式转鼓过滤机，适用于沉降性能好的矿浆；外滤式转鼓过滤机按滤饼卸料方式分为：刮刀式、折带式和绳带式。在铀工业中主要为外滤式，刮刀卸料。外滤式转鼓过滤机的处理量可达3～5t/m2?d，最大的外滤式转鼓过滤机的转鼓直径为3.35m，长度为5m，过滤面积50m，但不适合过滤泥质矿浆；盘式过滤机。盘式过滤机是由多个圆形过滤盘，每个圆盘由8～30个饼形盘组成。饼形盘数量取决于过滤机的直径，分为立盘式和水平盘式两种；水平胶带真空过滤机。主要由两个相隔一定距离的驱动滚筒、从动滚筒或张紧滚筒、无接头环形橡胶带组成。滤带在真空抽吸箱上滑动，其最大速度可达15cm/s。滤带上覆有滤布，料浆加入到滤布上，在真空抽吸作用下达到固液分离的目的。这种胶带式过滤机，单位面积处理能力大，在一台机器上可进行多段洗涤。目前，国外设备最大过滤面积已达200m2；压滤机。压滤机主要用于粘度大、颗粒细的化工产品脱水和选矿厂精矿的脱水、黄金氰化洗涤等作业，在尾矿处理方面应用较少。然而，由于其脱水效果好、适应性强、压滤脱水后尾矿的处理方式灵活，近年来在黄金矿山尾矿处理方面得到了广泛的应用，在冶金矿山尾矿处理中也有应用报道。压滤机在黄金氰化尾矿中的应用还有一些特殊的意义。

2.3热能干燥

机械脱水与离心脱水这两种方式主要是对矿物外在进行脱水，因此是存在一定的脱水极限的，尤其是超细的粉状矿物，在使用机械脱水之后一般都要采用热能干燥的方式去除矿物中剩余的水分。热能干燥主要是将矿物中结合水等不容易被脱掉的水分进行蒸发再处理，从而得到干燥的矿物材料。

3.结语

脱水设备的选用应根据矿物所含水分的类型、矿物特性、矿物加工精度、经济性等诸多方面进行综合考虑。近些年来，脱水设备正向着大型化、可靠性好、精度高、脱水效果好、维护方便、易损件少、使用周期长等方向发展。但是国产脱水设备在一定程度上与国外同类产品还有差距，因此应该加快研究发展的步伐，充分吸收和借鉴国外设计制造的先进经验，研制出适合我国矿山的脱水设备，最终赶上和超过世界先进水平。

参考文献：

[1]余长军.细粒矿物脱水技术研究现状及发展趋势[J].煤炭与化工，2017，40（02）：1-4.

[2]李营，唐红峰，刘丛强，周志华.泥质岩及其变质脱水产物中含水矿物稳定性的实验研究[J].高压物理学报，2006（03）：257-264.