快速提高砂倉(cāng)/濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流化性的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及快速提高礦山立式砂倉(cāng)/深錐濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流化性能的裝置，以聲場(chǎng)振動(dòng)的方式強(qiáng)化出倉(cāng)砂漿的流化性，提高尾砂出倉(cāng)濃度。
【背景技術(shù)】
[0002]在充填采礦中，膏體充填以及高濃度充填的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。以立式砂倉(cāng)及深錐濃密機(jī)為代表的兩類(lèi)砂漿濃縮設(shè)施，是實(shí)現(xiàn)礦山高效充填，提高充填質(zhì)量的重要保證。
[0003]由于尾砂在立式砂倉(cāng)中沉淀為飽和砂，若使其能由放砂管流出，必須先進(jìn)行造漿，使之流態(tài)化，大部分礦山的立式砂倉(cāng)普遍采用高壓水來(lái)液化。其制備的尾砂漿濃度較低，約60-65%，成本高且流量極不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生忽高忽低的濃度。
[0004]深錐濃密主要依靠其較大的深度及半徑實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)砂，依靠較高的深度及耙架攪拌使沉砂進(jìn)一步濃密。其雖能夠保證連續(xù)穩(wěn)定放砂，但深錐濃密機(jī)存在爬架機(jī)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械攪拌雖然有一定的可靠性，但在控制不利的情況下容易引起壓耙現(xiàn)象，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)停止工作，另外輔助設(shè)備的運(yùn)行也存在整體電能消耗量大等缺點(diǎn)。
[0005]聲/超聲驅(qū)動(dòng)技術(shù)利用聲波的機(jī)械作用、空化作用、熱作用等原理在清洗、材料加工、醫(yī)療、化工、石油開(kāi)采等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在礦山尾砂放砂領(lǐng)域尚無(wú)此類(lèi)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是:利用聲場(chǎng)的機(jī)械震蕩作用和空化作用改善尾砂砂漿的流化性，以此達(dá)到快速提高礦山立式砂倉(cāng)/深錐濃密機(jī)的沉砂濃度，代替立式砂倉(cāng)以高壓風(fēng)水聯(lián)合活化尾砂砂漿流化性的方式，通過(guò)聲場(chǎng)作用改善深錐濃密機(jī)的壓耙現(xiàn)象。
[0007]一種快速提高砂倉(cāng)/濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流動(dòng)性的裝置，所述該裝置應(yīng)用振動(dòng)超聲波作用于立式砂倉(cāng)/深錐濃密機(jī)中砂漿的沉降區(qū)和壓縮區(qū)。
[0008]進(jìn)一步地，所述該裝置包括沉降區(qū)聲波系統(tǒng)及壓縮區(qū)聲波系統(tǒng)，所述沉降區(qū)聲波系統(tǒng)用于振動(dòng)養(yǎng)砂，保證沉砂速度，所述壓縮區(qū)聲波系統(tǒng)用于提高砂漿的流化性。
[0009]進(jìn)一步地，所述沉降區(qū)聲波系統(tǒng)包括安裝在沉降區(qū)的超聲波換能器組，及與超聲波換能器組連接的控制裝置。
[0010]進(jìn)一步地，所述超聲波換能器組包括20組超聲波換能器，所述20組超聲波換能器以上下兩圈分布，每圈10組。
[0011]進(jìn)一步地，所述控制裝置包括單片機(jī)及供電裝置。
[0012]進(jìn)一步地，所述壓縮區(qū)聲波系統(tǒng)包括安裝在壓縮區(qū)的另一超聲波換能器組，及與超聲波換能器組連接的另一控制裝置。
[0013]進(jìn)一步地，應(yīng)用于濃密機(jī)時(shí)，所述超聲波換能器組包括18組超聲波換能器，所述18組超聲波換能器以上中下三圈分布，上圈8組，中圈6組，下圈4組；
應(yīng)用于砂倉(cāng)時(shí)，所述超聲波換能器組包括14組超聲波換能器，所述18組超聲波換能器以上下兩圈分布，上圈8組，下圈6組。
[0014]進(jìn)一步地，所述控制裝置包括單片機(jī)及供電裝置。
[0015]進(jìn)一步地，所述超聲波換能器通過(guò)粘結(jié)的連接方式連接在砂倉(cāng)/濃密機(jī)的內(nèi)壁上，并產(chǎn)生20KHZ的超聲波。
[0016]方案簡(jiǎn)介及工作原理:
本發(fā)明是將聲場(chǎng)的作用應(yīng)用于充填采礦的立式砂倉(cāng)和深錐濃密機(jī)，將聲發(fā)射設(shè)備安裝于立式砂倉(cāng)和深錐濃密機(jī)的砂漿沉降區(qū)、壓縮區(qū)，通過(guò)聲場(chǎng)的機(jī)械震蕩作用和空化作用快速提高砂漿的濃度并改善尾砂砂漿的流化性。
[0017]利用聲場(chǎng)輻射方式傳播的特性，將聲場(chǎng)非接觸性地作用于沉砂介質(zhì)中。通過(guò)聲場(chǎng)振動(dòng)可以排出顆粒間的氣體與液體，實(shí)現(xiàn)沉砂快速密實(shí)；通過(guò)聲場(chǎng)振動(dòng)，還可以降低砂漿粘度，降低其剪切應(yīng)力，改善高濃度砂漿的流動(dòng)性。因此，聲場(chǎng)具有有效減小顆粒間相互作用力，破碎砂漿流體中氣泡，強(qiáng)化管道固液兩相傳質(zhì)，改善顆粒的流化質(zhì)量的作用，具有不受顆粒物性的限制的優(yōu)勢(shì)，易于安裝應(yīng)用。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一、裝置組成
該裝置主要由深錐濃密機(jī)、砂倉(cāng)、超聲換能器、超聲波發(fā)生器組成。
[0019]將深錐濃密機(jī)和砂倉(cāng)劃分為沉降區(qū)和壓縮區(qū)，沉降區(qū)是促進(jìn)尾砂沉降的區(qū)域，壓縮區(qū)是尾砂沉降結(jié)束發(fā)生壓縮的區(qū)域；在深錐濃密機(jī)的沉降區(qū)安裝2圈超聲波換能器，每圈安裝10組超聲波換能器，在其壓縮區(qū)安裝3圈超聲波換能器，從上到下每圈依次安裝8組、6組、4組；在砂倉(cāng)的沉降區(qū)安裝2圈超聲波換能器，每圈安裝10組超聲波換能器，在其壓縮區(qū)安裝2圈超聲波換能器，從上到下每圈依次安裝8組、6組。
[0020]二、安裝及連接方式 I安裝位置
聲場(chǎng)發(fā)射裝置分別安裝在立式砂倉(cāng)/深錐濃密機(jī)中砂漿的沉降區(qū)和壓縮區(qū)，超聲波換能器安裝數(shù)量和位置依據(jù)立式砂倉(cāng)/深錐濃密機(jī)尺寸而定(安裝案例的位置及尺寸見(jiàn)圖1)，以達(dá)到在沉降區(qū)能快速提高砂漿濃度、在壓縮區(qū)能達(dá)到砂漿流暢放出要求為標(biāo)準(zhǔn)，沉降區(qū)和壓縮區(qū)的聲場(chǎng)發(fā)射裝置由兩套控制系統(tǒng)控制。
[0021]2連接方式
立式砂倉(cāng)/深錐濃密與換能器接觸位置之間用超聲波換能器粘結(jié)專(zhuān)用膠水粘結(jié)，換能器接線柱接線時(shí)正極和正極相連，負(fù)極和負(fù)極相連，合為一股后連接到超聲波發(fā)生器正負(fù)極。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有優(yōu)點(diǎn)為:
(I)本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，安裝方便，砂倉(cāng)內(nèi)部砂漿流態(tài)穩(wěn)定。與立式砂倉(cāng)和深錐濃密機(jī)相比，采用聲場(chǎng)的作用大大提高了沉砂速度，并且解決了立式砂倉(cāng)沉砂達(dá)不到要求濃度的問(wèn)題。
[0023](2)采用聲場(chǎng)提高沉砂速度的作用效果可代替絮凝劑絮凝沉降作用，因此可減少絮凝劑添加及控制環(huán)節(jié)，節(jié)省了添加絮凝劑的費(fèi)用。
[0024](3)聲場(chǎng)的振動(dòng)超聲波可以改善砂漿的流化特征，替代立式砂倉(cāng)水力風(fēng)力造漿的方式，從而解決了立式砂倉(cāng)制備的尾砂漿濃度較低，成本高且流量和濃度極不穩(wěn)定等問(wèn)題。
[0025](4)利用聲場(chǎng)的振動(dòng)超聲波可以消除深錐濃密由于控制不利所引起壓耙現(xiàn)象。后期通過(guò)進(jìn)一步的應(yīng)用試驗(yàn)可減少深錐濃密機(jī)的一些輔助設(shè)備，降低系統(tǒng)運(yùn)行的電能消耗。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1 (a)超聲波發(fā)生器震子在立式砂倉(cāng)的布置示意圖；
圖1 (b)為超聲波發(fā)生器震子在深錐濃密機(jī)中的布置示意圖。
[0027]附圖標(biāo)號(hào):1_立式砂倉(cāng)/深錐濃密機(jī)；2_超聲波換能器；3_深錐濃密機(jī)主傳動(dòng)軸；4-深錐濃密機(jī)支架；5_立柱；6_刮泥耙；7_排料筒。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在沉砂環(huán)節(jié)，開(kāi)啟沉降區(qū)超聲波發(fā)生器，產(chǎn)生20KHZ超聲波，通過(guò)換能器轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)作用于砂漿以此來(lái)提高沉砂速度；保證適當(dāng)?shù)摹梆B(yǎng)砂”時(shí)間，保證沉沙的濃度(以某金礦為例，保證沉砂濃度在70%左右)。
[0029]在放砂環(huán)節(jié)，開(kāi)啟沉降區(qū)超聲波發(fā)生器，產(chǎn)生20KHZ超聲波，通過(guò)換能器轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，提高砂漿的流化性，提高放砂率，保證砂漿長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定放砂(以某金礦為例，在經(jīng)過(guò)造漿后需保證砂倉(cāng)放砂濃度長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定在68%左右)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快速提高砂倉(cāng)/濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流動(dòng)性的裝置，其特征在于，所述該裝置應(yīng)用振動(dòng)超聲波作用于立式砂倉(cāng)/深錐濃密機(jī)中砂漿的沉降區(qū)和壓縮區(qū)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速提高砂倉(cāng)/濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流動(dòng)性的裝置，其特征在于，所述該裝置包括沉降區(qū)聲波系統(tǒng)及壓縮區(qū)聲波系統(tǒng)，所述沉降區(qū)聲波系統(tǒng)用于振動(dòng)養(yǎng)砂，保證沉砂速度，所述壓縮區(qū)聲波系統(tǒng)用于提高砂漿的流化性。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種快速提高砂倉(cāng)/濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流動(dòng)性的裝置，其特征在于，所述沉降區(qū)聲波系統(tǒng)包括安裝在沉降區(qū)的超聲波換能器組，及與超聲波換能器組連接的控制裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速提高砂倉(cāng)/濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流動(dòng)性的裝置，其特征在于，所述超聲波換能器組包括20組超聲波換能器，所述20組超聲波換能器以上下兩圈分布，每圈10組，并超聲波換能器之間通過(guò)接線柱實(shí)現(xiàn)并聯(lián)連接控制裝置上。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速提高砂倉(cāng)/濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流動(dòng)性的裝置，其特征在于，所述控制裝置包括單片機(jī)及供電裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種快速提高砂倉(cāng)/濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流動(dòng)性的裝置，其特征在于，所述壓縮區(qū)聲波系統(tǒng)包括安裝在壓縮區(qū)的另一超聲波換能器組，及與超聲波換能器組連接的另一控制裝置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種快速提高砂倉(cāng)/濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流動(dòng)性的裝置，其特征在于，應(yīng)用于濃密機(jī)時(shí)，所述超聲波換能器組包括18組超聲波換能器，所述18組超聲波換能器以上中下三圈分布，上圈8組，中圈6組，下圈4組； 應(yīng)用于砂倉(cāng)時(shí)，所述超聲波換能器組包括14組超聲波換能器，所述18組超聲波換能器以上下兩圈分布，上圈8組，下圈6組； 并超聲波換能器之間通過(guò)接線柱實(shí)現(xiàn)并聯(lián)連接控制裝置上。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種快速提高砂倉(cāng)/濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流動(dòng)性的裝置，其特征在于，所述控制裝置包括單片機(jī)及供電裝置。9.根據(jù)權(quán)利要求4或7之一所述的一種快速提高砂倉(cāng)/濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流動(dòng)性的裝置，其特征在于，所述超聲波換能器通過(guò)粘結(jié)的連接方式連接在砂倉(cāng)/濃密機(jī)的內(nèi)壁上，并產(chǎn)生20KHZ的超聲波。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及快速提高礦山立式砂倉(cāng)/深錐濃密機(jī)沉砂濃度并增強(qiáng)其流化性能的裝置，以聲場(chǎng)振動(dòng)的方式強(qiáng)化出倉(cāng)砂漿的流化性，提高尾砂出倉(cāng)濃度。所述該裝置應(yīng)用振動(dòng)超聲波作用于立式砂倉(cāng)/深錐濃密機(jī)中砂漿的沉降區(qū)和壓縮區(qū)，所述該裝置包括沉降區(qū)聲波系統(tǒng)及壓縮區(qū)聲波系統(tǒng)，所述沉降區(qū)聲波系統(tǒng)用于振動(dòng)養(yǎng)砂，保證沉砂速度，所述壓縮區(qū)聲波系統(tǒng)用于提高砂漿的流化性。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，安裝方便，砂倉(cāng)內(nèi)部砂漿流態(tài)穩(wěn)定。利用聲場(chǎng)的振動(dòng)超聲波可以消除深錐濃密由于控制不利所引起壓耙現(xiàn)象。
【IPC分類(lèi)】B01D21/24, B01D21/28
【公開(kāi)號(hào)】CN104958935
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510389000
【發(fā)明人】呂文生, 楊鵬, 谷瑞江, 牟宏偉, 王志凱, 宋世文
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年7月3日