选矿讲稿(9)-精矿脱水

第九章精矿脱水

第一节概述

一、精矿脱水的意义及作用

精矿含水量是衡量精矿质量的标准之一。

1.定义：脱水就是从含有水分的固体物料中除去水分的过程。

2.脱水作用和目的：

湿式选矿的精矿产品水分含量高，水的重量常为精矿干料重量的几倍。例如浮选厂的精矿所含的水分约为固体重量的4～5倍，摇床精矿约为5～9倍，跳汰精矿约为2～7倍，湿式磁选精矿约为2～5倍。

运输困难，增加冶炼能耗，降低冶炼炉的利用系数。因此，国家制定了精矿质量水分限制标准列于表中。

表国家对几种精矿含水量的规定

目的：（1）降低精矿产品的水分，满足用户和运输要求

（2）洗水再用，节约用水；

（3）洗水闭路循环，减少环境污染。

二、固体散物料中水分的性质

精矿水分通常有四类：

1、重力水分

固体颗粒之间空隙中的那部分在重力作用下可以自由硫代的水分，叫做重力水分。它是物料中最容易脱除的水分。

2、毛细管水分

松散物料的颗粒与颗粒之间有许多孔隙，孔隙较小时可发生毛细管现象，水分子保留在这些孔隙和孔隙度有关，孔隙度越大可能保留的水分越多。毛细管水分根据所采用的脱水方法和毛细管直径的大小，只可脱除一部分而不能全部脱除。

3、薄（bao）膜水分

由于水分子的偶极作用，将在固体颗粒表面上形成一层水化薄膜，这部分水分叫做薄膜水分。这是较难脱除的水分，即使采用强大的离心力也很难脱除。

4、吸湿水分

由于固体颗粒表面的吸附作用，把水分子吸附在它的表面上，并通过渗透作用达到固体颗粒的内部。附着在颗粒表面的水分叫吸附水分；渗透到颗粒内部的水分叫吸收水分，二者合称吸湿水分。即使用热力干燥的方法也不能把它全部除尽。

图精矿含水的种类

1-毛细水；2-吸湿水；3-重力水；4-薄膜水

三、脱水方法和脱水流程

1、脱水方法

（1）重力脱水：重力脱水可分为自然重力脱水和重力浓缩脱水。自然重力脱水是利用物料颗粒表面水分的重力作用而脱水，如斗式提升脱水机及脱水仓的脱水；重力浓缩脱水是依靠细粒物料的重力作用，在介质中沉降的方法而脱水，如浓缩池、浓缩机的浓缩脱水。

（2）机械力脱水：机械力脱水可分为筛分脱水、离心脱水、过滤脱水和压滤脱水等。

（3）热能脱水：热能脱水是指利用热能使水蒸发、气化的脱水，如火力干燥日光晒干等。

（4）其他脱水方法

①物理化学脱水：用吸水性的物体(如吸水海绵)或化学品(如生石灰)等吸收水分。

②电化学脱水：煤泥水混合物在外加电场作用下，煤粒等固体细粒带负电荷移向阳极，水分子带正电荷移向阴极，从而实现固液分离。

③声波振动脱水；如低频声波振动过滤及玻璃管式振动澄清等。

2、脱水流程

脱水的顺序是先易后难，由表及里。

（1）两段脱水流程

浓缩——过滤，用于对精矿水分限制不严或精矿脱水性能较好的物料。

（2）三段脱水流程

浓缩——过滤——干燥，用于细粒精矿产品或精矿产品水分限制较严格的物料。

一般，浓缩产品的浓度约为40%——60%；过滤后滤饼的水分在15%——20%，个别容易过滤的物料可能低于10%；干燥产品的水分在10%以下。

第二节沉淀、浓缩

一、沉淀浓缩的基本原理

矿浆中的固体颗粒，在重力作用下向容器底部沉淀，清水则被挤向上方，使较稀的矿浆分出澄清液和浓缩矿浆的过程，称为沉淀浓缩。

1、沉降试验

将一定浓度的悬浮液装在量筒中，经过均匀搅拌并静止进行观察。其沉降过程如图所示。

在沉降开始时，整个悬浮液浓度均匀，如图中1所示。沉降开始后，悬浮液中的固体颗粒以其沉降末速进行沉降，颗粒越大沉降速度越快，并逐渐堆积在容器的底部。因此，底部沉降固体密度增大，如量筒2中的D区，称为压缩区；同时量筒的上部出现澄清区A。澄清区的下部是沉降区，称为B区。该区的浓度和开始沉降时的悬浮液浓度相同。沉降区和压缩区之间没有明显的界线，中间存在一个过渡区C。随着沉降时间的增长，A区和D区均逐渐增加，B区则逐渐减小直到消失。B区消失后，C区也随之消失，只剩下澄清区A和压缩区D，如量筒5示。再过一段时间，由于煤泥的重力挤压作用，其高度还要减小，澄清区扩大。B区消失时的点称为临界点。

2、沉降曲线

根据沉降试验，每隔一定时间要记录澄清层的高度。以沉降时间为横坐标、澄清区的高度为纵坐标，做出沉降时间与澄清高度的关系曲线，称为沉降曲线。

沉降曲线一般由三段组成。第一段和第三段为直线，而中间段为曲线。第一段如图中的AB段，表明悬浮液在沉降区是等速沉降，直线的斜率越大沉降速度越快；而后，曲线的斜率减小，并且个渐变的过程，曲线呈弯曲状，如BC 段，主要是因为悬浮液浓度渐增加而沉降速度减小。第三段CD为斜率很小的直线，已属沉淀物被压缩的阶段，压缩

区的高浓度浆体在上面的压力作用下，逐渐把存在于颗粒间部分水向上挤压出去，压缩区的体积逐渐缩小，直到过程终止。

AB和CD段延长线夹角的分角线与曲线的交点P称为临界点。在达到临界点之前，即沉降时间小于t1时，沉降区存在，接近t1时沉降区迅速消失，沉降速度减慢。

3、浓缩原理

浓缩作业是在浓缩机中实现的。悬浮液在浓缩机中可分为五个区，即：A区为澄清区；B区为自由沉降区；C区为过渡区；D区为压缩区；E区为浓缩物区。在这五个区中，B、C、D反映浓缩的过程，A、E反映的是浓缩的结果，即产物区。

二、浓缩机

1、周边传动耙式浓缩机

直径较大的耙式浓缩机常采用周边传动的结构。这种浓缩机的耙架，一端靠特殊的止推轴承放置在浓缩池的中央支柱上，另一端与传动小车相连接，由小车驱动绕池子的中心线回转。周边传动耙式浓缩机按结构又分为周边辊轮传动和周边齿条传动两种。

周边齿条传动的耙式浓缩机支架固定在钢筋混凝土支柱上，耙架的一端与支架固定，另一端与传动架相连，并通过传动机构上的辊轮支承在池体边缘的轨道上，电动机经减速装置使传动齿轮沿齿条绕池体中心回转，从而带动耙架转动。矿浆水由料槽通过支架流人浓缩池，底流浓缩物用砂泵抽出，溢流自溢流槽流出。整个耙架的重量分别支持有支架和轨道上，支架承受主要重量，并设有电动机的集电装置。

周边传动式浓缩机结构示意图

1―齿条；2―轨道；3―溢流槽；4―浓缩池；5―托架；6―给料槽；7―集电装置；8―卸料口；9―耙架；10―刮板；11―传动小车；12―辊轮；13―齿轮图

2.中心传动耙式浓缩机

中心传动耙式浓缩机又分为两种：小型，直径为1.8—20 m；大型，直径可达53m。

(1)小型中心传动耙式浓缩机

浓缩池体用钢板焊成或钢筋混凝土建造，上部周边焊(建)有溢流槽，型钢制成的侨台横置在池体上，桥台下面设有稳流筒。桥台上装设有传动装置和耙架的提升机构耙架用螺栓固定在回转轴下面的轮毂上，其中一对耙架的长度稍小于浓缩他的半径，而另一对的长度则等于半径的2／3。

物料由给料管给入浓缩池中央稳流筒，稳流筒的下部边缘浸没在澄清水面以下，悬浮液经稳流筒向四周流散，并产生沉淀作用。澄清水从周边的溢流溜排出。当传动装置带动回转轴及耙架转动时，沉淀物由耙架下面的利板刮至池中心的卸料，然后用泵抽出。

(2)大型中心传动耙式浓缩机的结构

大型中心传动耙式浓缩机的浓缩池体均用钢筋混凝土建造。该浓缩机是由浓缩池池体、传动装置、稳流筒、转动架和耙架等主要部件组成。耙架的末端和转动架铰接，转动架由传动装置带动旋转。全部传动装置用罩盖遮盖起来。设有自动或液压、机械提耙装置。