G3商讯： 石城县昌鑫选矿设备有限公司由于矿产资源日趋贫、杂、细和国际市场的激烈竞争，国内外选矿厂普遍呈生产规模效益，必须采用高效、节能、大型、自动化程度高的选矿设备来提高选矿处理能力、技术指标和降低选矿成本，从而获得更高的经济效益和增强企业的竞争能力。国外浮选设备已向大型化、高效化、节能和自动化程度高的方向发展，在大型选厂已普遍使用100m3以上甚至200m3大型浮选机(粗扫选)，精选作业也都采用20~50m3浮选机，而且设备性能的可靠性、高效化得到明显的改善和提高。
水力旋流器作为一种利用离心力强化固液分离的设备，在尾矿浓缩脱水方面表现出一些特殊的优势，其结构简单、造价低、占地面积小、处理能力大、底流浓度高。然而，仅采用水力旋流器难以得到澄清的溢流。而采用重力沉降和离心沉降相结合的方法能够综合二者的优越性，既可提高浓缩脱水的速度和效率，又能保证澄清的溢流。采用这种方法的主要有水力旋流器-浓密机串联流程、水力旋流器-浓密机闭路流程，前者主要用于提高尾矿浓缩效率，后者可以获得高浓度浓缩产物。
(一)水力旋流器-浓密机串联流程。该流程的特点是选矿厂尾矿首先经过一段旋流器获得高浓度底流;旋流器溢流经常规浓密机进行细粒的澄清浓缩，从而获得细粒浓缩产物和澄清的溢流。这一方面能大大减轻浓密机处理能力的压力、避免浓密机跑浑，同时可获得高浓度尾矿、提高尾矿浓缩系统的处理能力，在整体上提高了尾矿浓缩脱水效率，这种工艺称为“尾矿快速脱水技术”。该流程充分利用尾矿中不同颗粒沉降速度的差异而采用不同的浓缩设备，大大提高了尾矿浓缩效率，在选矿厂浓密机改造和新选厂设计中均具有推广应用潜力;用于选矿厂尾矿浓缩改造，能够克服浓密机溢流跑浑、大大减轻浓密机处理量的压力，有利于提高浓缩产物的浓度;用于新建选矿厂可以减小浓密机的直径，提高尾矿浓度。从已有研究报道和工业实践来看，一段旋流器底流浓度可以达到60%～70%以上，旋流器浓缩产物粒度下限可以达到19～37μm，系统给料浓度在10%～20%，尾矿综合浓缩可以达到45%～50%以上。
(二)旋流器-浓密机闭路浓缩流程。该流程由水力旋流器、分泥斗和浓密机组成闭路流程。选矿厂尾矿给入水力旋流器产出两种产品，沉砂送分泥斗进行脱泥，旋流器溢流与分泥斗的溢流一起送浓密机处理。在浓密机中加入絮凝剂，可得到澄清的溢流和较稀的沉砂。浓密机的沉砂返回至旋流器给矿，经旋流器进一步提高浓度，系统最终浓缩产物为分泥斗排出的高浓度沉砂和浓密机排出的澄清溢流。实验结果表明，对于-44μm占80%的选矿尾矿，当选矿厂尾矿浓度为28%的条件下，采用上述流程可以获得浓度为77%～78%的最终浓缩产物，适用于作为采空区充填料使用。如果旋流器底流不经过分泥斗脱泥浓缩，其浓度也可以达到63%以上。由于大部分尾矿已经通过第一段旋流器而得到分离，所以浓密机的直径可以大大减小。根据实验结果计算，对100t/h的尾矿量，需要的浓密机直径约为2m，分泥斗直径约为3m。
高效重力沉降脱水设备研究的重点是，通过优化设备的结构和采用絮凝剂辅助脱水，提高浓缩产物的浓度，有代表性的新型重力脱水设备是：国外的PPSM型浓密机和国内的深锥型浓密机。
(一)PPSM型浓缩机。PPSM型浓缩机是一种单段脱水装备，其机壳是一个锅状底的圆槽，上部有絮凝及给料井围绕中心竖轴，轴下部装有螺旋、耙板和紊动杆，槽底有排膏器。絮凝剂的合理加入、搅拌以及精心设计的给料井和澄清区，对PPSM的质量至关重要。在PPSM内几乎看不到浓密机中常见的干涉沉降区，澄清是迅速的。该设备用于将稀矿浆快速浓密成膏状排放，能将膏体延时贮存，同时脱出清澈的溢流。该设备主要是为全尾膏体坑下回填而研制的，但在尾矿地表堆存、中间产品深度浓密、浸出后逆流洗涤方面也具有广阔的应用。
(二)深锥型浓缩机。NGS型深锥浓缩机主要由深锥、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，然后进入旋流给料箱，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，澄清的溢流水从上部溢流堰排出，下部锥底排出高浓度的底流。其主要特点是：采用絮凝剂增大颗粒的粒度，从而提高沉降速度;严格控制深锥浓缩机浓相层高度是提高浓缩效果的决定因素之一;作业条件的自动控制。试验和生产实践表明，该设备对金属矿山尾矿的浓缩，尾矿浓度可以达到40%～70%，溢流中悬浮物含量小于500×10-6。
高水固结全尾砂充填的实质是在尾砂胶结充填工艺中，不使用水泥而使用高水材料作为胶凝材料，使用全尾砂作为充填骨料，按一定比例加水混合后形成高水固结充填浆料。高水速凝固化材料(高水材料)由甲、乙两种组分构成，甲料是以铝酸盐、硫铝酸盐或铁铝酸盐等为主要成分的特种水泥熟料，加入适量缓凝剂共同研磨制成的粉状物料;乙料是以硬石膏、生石灰与若干种促凝剂共同研磨制成的粉状物料。甲、乙料单独加水制浆在24h内不沉淀、不凝固，但二者混合之后能在30min内凝固，形成含水高的钙矾石、水化氧化铝凝胶体等。充填时，甲、乙料需要分别制浆，利用2套制浆系统、2套管路分别输送，至井下充填工作面前数十米进行混合后流进采场，即会迅速水化、凝结、硬化。
高水速凝材料是一种速凝，可在大水灰比条件下硬化的水硬性胶结材料。该材料能将9倍于自身体积的水凝结成固体，凝结时间0.5-1.0h，24h强度达到0.5～2.5MPa，72h强度达到4.0～5.0MPa。根据工艺设备条件和现场技术要求，充填料浆的浓度可在30%～70%之间。高水固结充填浆料充入采场后，不用脱水便可以凝结为固态充填体。高水固结充填与常规胶结充填相比，具有浆料浓度范围大、凝固速度快、不脱水、接顶效果好等特点，解决了井下的环境污染，降低了工人的劳动强度，在应用上有明显的优越性。目前，该项技术已在中国许多金矿和有色金属矿山得到了应用，取得了良好效果。
某铜矿采用全尾砂高水固结充填，要求充填体强度为2～3MPa，充填材料的配比为：甲料∶乙料=1∶1;砂∶灰∶水=4∶1∶2.25。充填控制参数为：尾砂浆流量50m3/h，尾砂浆浓度64%;甲(或乙)料放料速度13.5t/h。2个充填站采用相同的控制参数，混合浆流量为110m3/h，混合浆浓度69%。生产实践表明，全尾砂高水固化充填能够实现快速不脱水充填，早期强度高，有利于改善井下生产条件、缩短充填作业周期及提高生产效率，全尾砂高水固化充填基本不沉缩，为解决普通尾砂胶结充填难以接顶的问题提供了技术上的可能性。
底流通常由中央排出口用泵排出，而在澄清池中物料可在流体静压力作用下排出。底流在位于浓密池底部中央的排砂处收集，并在此处用泵通过底流管排出。底流管应尽量短而直，以减少堵塞的几率。在大的浓密池中，可以通过以下措施达到这一目的：由排砂并通过中央柱向上铺设管道，顶部安装泵， 或将泵置于柱底，从底部向上扬送。这种设计的优点是无需安装昂贵的底管流。箱式浓密机是由这种设计发展而来的，该浓密机中心柱足够大，可以容纳一个中心控制室;泵安装在中心柱底部，其内还安装有机构传动机头、马达、控制器以及排出管道。沉箱内部是一个大的加温室。沉箱设计已经消除了对于浓密机大小的最高限额，目前生产的浓密机直径已达到180m。
浓密机有很大的储存能力，因此，如果过滤设备暂停维护，选矿厂还能继续向脱水作业输送物料。在这段时间里，浓缩后的底流务必返回到浓密机的给矿井。任何时候底流也不能停止泵送，否则排砂漏斗很快会堵塞。因为浓密机的主要成本是基建费用，因此在特定用途下选择合适尺寸的浓密机非常重要。在给定处理量下，澄清能力取决于浓密机的直径，因此其表面积应该足够大，使液体的上升速度在任何时候都低于待回收的沉降最慢的颗粒的下降速度。浓密程度受颗粒的停留时间影响，因此也取决于浓密机的深度。
浓密机内的固体浓度按区域变化，澄清的溢流稀，而排出的浓缩底流浓。虽然浓密机内固体浓度是不断变化的，但浓密机内不同深度的固体浓度可以分为四个区。物料沉降时，悬浮液和澄清液之间有明显的分界面，固体转运能力决定着表面积。固体转运能力定义为一定浓度的物料达到下列条件的能力：离开某一区域固体质量流速等于或者大于进入该区域的固体质量流速。在一定浓度条件下能否达到该条件，取决于固体的沉降速度是等于还是大于排出液体相应的上升速度。浓密机处理的物料包含从给矿到底流固体等多种不同程度的物料，型号恰当的浓密机应该有适当的表面积使得排出液体的上升速度在任何区域均不超过固体沉降速度。
浓密机通过重力沉降浓缩浆体并产生澄清液，由于浆体浓度高，沉降过程一般为干涉沉降。浓密机可间断或连续作业，其主体是一个浅池子，澄清液由池子顶部排出，浓密后的浆体由底部排出。沉降池设计结构与浓密机类似，但结构较为简单，适合处理固体含量少的浆体。连续作业浓密机由一圆筒型浓缩池构成，池子直径2~200m，神1~7m。矿浆通过矿井给入池子中央，井深离吃面1m，以尽量降低扰动。澄清液从环形槽溢出，而沉降到池底的固体作为浓缩机的矿浆从池底中央排出口排出。在池中有一个或多个旋转的径向耙臂，每一耙臂上均安装有一些耙齿，这样的构造有助于将沉降的固体耙向中央排出管。现在的大多数浓密机中，如果耙臂受到转矩超过一定值就会自动提升，因此可以防止由于负荷过大而损毁。耙齿也有助于沉降的谷底压实，并且可以获得比单纯沉降更稠的底流矿浆。浓密机中的固体连续向下流动，并向内流向浓密机底流排出口，而澄清液体则向上流动并径向排出。通常，浓密机中没有组成固定的区域。
浓密池由钢材或混凝土制成，或者两者兼有，建造直径小于25m的池子，使用钢材是最经济的。池底水平，但是耙臂却朝着中心排出口倾斜。由于这种设计，沉降固体必须“沉实”以形成一个倾斜的假底。由于成本较高，钢底很少倾斜成与耙臂相同的角度。大的浓密池基底和四周常用混凝土材料制成。大多数情况下，沉降固体由于颗粒粒度影响发生坍落，不会形成假底。着中国星狂下池底应该用混凝土建造池壁，同时土底浓密机也投入使用，该类型浓密机一般认为是建造成本最低的。
支撑把传动机构的方法主要取决于浓密池直径。在相对较小的浓密机里，一般指浓度池直径小于45m，传动装置一般支撑在横跨浓密池的桁架上，耙臂固定在传动器上。这种类型的浓密机就被称为桥梁式浓密机。底流通常由安装在斜底中央的锥形端口排出。对于直径约180m的大浓密机，常见的设计是将传动装置支撑在固定中心钢柱或混凝土柱上。大多数情况下耙臂固定在环绕中心柱的传动轴承架上，并与传动装置连接。浓密固体由环绕中心柱的环形沟槽排出。
周边传动浓缩机有一个耙臂，一段安装在中央支撑柱上，另一端固定驱动轮，轮子沿着浓密池池壁顶部轨道上运行。驱动轮由安装在耙臂一端的马达传动，因此它也与耙臂一起运动。因为转矩通过简单的传动装置传递给长杆耙臂，所以这种结构设计非常有效、经济。现在制造的该类型浓密机直径从60m到120m不等。缆索式浓密机有一带铰链耙臂固定在传动架或中心轴的底端。铰链的作用主要是保证耙臂可以同时进行垂直和水平方向上的运动。耙臂由连接于转矩或者传动臂结构的缆索牵引，这种结构与中心轴刚性连接并恰好位于液面之下某点。当转矩由于泥浆运行增高时，耙子会自动提升。这种设计使得耙臂在泥浆中高效地运行，转矩可以平衡耙子重量。
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