一种浮选矿浆节能加热系统的制作方法

本实用新型涉及矿物加工技术领域，尤其涉及一种浮选矿浆节能加热系统。

背景技术：

铁矿选矿厂浮选工艺的矿浆温度在25℃以上时选别效果较佳，低于25℃时铁回收率会明显降低，浪费资源，减少效益。在低温季节各选矿厂一般采用燃煤锅炉的蒸汽直接对矿浆加热，随着环保要求的提高将逐步取缔燃煤锅炉，一些地区的20吨以下燃煤锅炉在必须停用，相关各选矿厂根据各自的具体条件只能采用不同的替代措施，如电锅炉、天燃气锅炉或液化石油气锅炉等，由于热源价格高，大幅提高了矿浆加热成本，显著降低选矿厂的经济效益。为降低选矿厂低温季节浮选矿浆加温成本，开发利用低成本热源，根据选矿厂实际生产工艺及具体条件，本实用新型提出采用热源泵和新型矿浆换热器组合装置，利用选矿厂循环水中低温热能的节能加热方法。

铁矿行业的选矿厂处理每吨铁矿需要约7m³循环水，由于循环水吸收了磨矿、选矿过程中产生的热量，温度高于室外常温水约5～10℃，如安徽某地氧化矿选矿厂的循环水冬季最低温度为15℃，气温最低温度在零下，室外常温水最低约5℃。从循环水中获取低温热源，热源充足且没有费用。

例如某氧化矿选矿厂浮选矿量一般为选矿厂处理矿石量的20％，矿浆质量浓度为50％，处理每吨矿石的浮选矿浆重量和循环水量之比约为0.4:7，即5.7％，选矿厂循环水的低温热量能够满足浮选矿浆的热量需求。

矿浆换热器在选矿行业没有应用。由于矿石比重较大，矿浆流速若低于临界流速，矿浆中的矿石颗粒将产生沉淀而堵塞设备。矿浆的临界流速一般为1.4～2m/s，高于临界速度的矿石颗粒对设备磨损太快，使矿浆换热器过流部件厚度加大，设备寿命短不能长期运行。矿浆流速高还会使换热时间减少，降低效率。为使矿浆换热器满足在换热过程中矿浆不沉淀、磨损小、效率高、造价低，本实用新型针对矿浆特性设计的新型矿浆换热器，能保证矿浆不沉淀、流过矿浆的部件有足够的耐磨性，体积小、重量轻、效率高，可长期运行，以保持浮选系统的正常生产。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种浮选矿浆节能加热系统，解决现有技术采用电锅炉、天燃气锅炉或液化石油气锅炉等实现矿浆加热，加热成本高，且普通的矿浆换热器不适用于矿浆流动换热需求的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型一种浮选矿浆节能加热系统，包括进水管、出水管、压缩式热源泵、矿浆换热器、矿浆给矿管和矿浆排矿管，所述进水管和出水管与所述压缩式热源泵的吸热端相连通，所述压缩式热源泵的放热端通过高温水给水管、高温水回水管与所述矿浆换热器的一端相连通，所述矿浆换热器的另一端的入口通过所述矿浆给矿管与矿泵连通，所述矿浆换热器的另一端的出口通过所述矿浆排矿管与浮选机连通；从选矿厂出来的低温循环水通过所述压缩式热源泵吸收热量并释放热量至所述矿浆换热器，浮选矿浆经所述矿浆给矿管流入所述矿浆换热器吸热升温后经过所述矿浆排矿管流回至浮选机。

进一步的，所述压缩式热源泵包括蒸发器、压缩机、膨胀阀和冷凝器，所述蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀按设计排布并通过热源泵管道连接在一起形成一个闭合回路，所述进水管与所述蒸发器的入口连通，所述出水管与所述蒸发器的出口连通，所述冷凝器的进口通过所述高温水回水管与所述矿浆换热器一侧的出口连通，所述冷凝器的出口通过所述高温水给水管与所述矿浆换热器一侧的进口连通，所述高温水给水管上设置有热水泵。

再进一步的，所述矿浆排矿管上靠近所述矿浆换热器一侧设置有矿浆阀。

再进一步的，所述矿浆换热器采用新型矿浆换热器，包括顶端的分配箱、板束和底部的锥形连接箱，所述板束通过压紧板压紧后通过夹紧螺栓锁紧，间隔排布的板束通道分别组成矿浆流道和热水流道，顶部的所述分配箱的腔体与所述矿浆流道上部连通，底部的所述锥形连接箱与所述矿浆流道下部连通，所述分配箱通过法兰与所述矿浆给矿管连通，底部的所述锥形连接箱通过法兰与所述矿浆排矿管连通，所述热水流道的进水口和出水口分别设置在底部和顶部相背的侧面上；所述压紧板的中部设置有安装支架。

再进一步的，所述矿浆换热器的截面小高度高，截面为方形，高度和截面边长的比值为4～6；所述矿浆流道采用双相不锈钢2205合金材料制成。

再进一步的，所述矿浆换热器的板束的顶部设有耐磨件；所述热水流道的底部设置有排污口，所述热水流道的顶部设置有排气口。

再进一步的，矿浆的流速控制在0.6～1.5m/s。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果：

本实用新型提供一种浮选矿浆节能加热系统，包括进水管、出水管、压缩式热源泵、矿浆换热器、矿浆给矿管和矿浆排矿管，所述压缩式热源泵包括蒸发器、压缩机、膨胀阀和冷凝器，所述蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀按设计排布并通过热源泵管道连接在一起形成一个闭合回路；其加热方法包括四个步骤：步骤一、获取低温热能：从选矿厂循环水系统引接循环水至压缩式热源泵，获得低温水热能；步骤二、热能转换：压缩式热源泵将循环水中的低温热能转移至高温水，完成热能转换；步骤三、热能输出：将加热的热水送至矿浆换热器；步骤四、矿浆加热：将浮选矿浆送至矿浆换热器，浮选矿浆和高温水在矿浆换热器中交换热量，完成矿浆加热过程。本实用新型构思巧妙，结构紧凑合理，矿浆换热器结构稳定，寿命长；通过低温热源实现矿将加热的方法，有效开发利用新的低温热源，压缩式热源泵转移的热能和压缩机消耗的电能之比值，即实际能效比cop可达到4.0以上，投资少，运行费用低，适宜于产业化推广。本实用新型采用新型矿浆换热器不堵塞且耐磨，适合在浮选生产中应用。

附图说明

下面结合附图说明对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型浮选矿浆节能加热系统示意图；

图2为本实用新型矿浆换热器结构示意图；

图3为本实用新型矿浆换热器结构左视图；

图4为本实用新型矿浆换热器局部放大图；

附图标记说明：1、进水管；2、出水管；3、蒸发器；4、热源泵管道；5、压缩机；6、膨胀阀；7、冷凝器；8、热水泵；9、高温水给水管；10、高温水回水管；11、矿浆专用矿浆换热器；12、矿浆给矿管；13、矿浆排矿管；14、矿浆阀；

11-1、法兰；11-2、分配箱；11-3、耐磨件；11-4、矿浆流道；11-5、压紧板；11-6、夹紧螺栓；11-7、板束；11-8、安装支架；11-9、热水流道；11-10、排气口；11-11、排污口。

具体实施方式

如图1-3所示，一种浮选矿浆节能加热系统，包括进水管1、出水管2、压缩式热源泵、矿浆换热器11、矿浆给矿管12和矿浆排矿管13，所述进水管1和出水管2与所述压缩式热源泵的吸热端相连通，所述压缩式热源泵的放热端通过高温水给水管9、高温水回水管10与所述矿浆换热器11的一端相连通，所述矿浆换热器11的另一端的入口通过所述矿浆给矿管12与矿泵连通，所述矿浆换热器11的另一端的出口通过所述矿浆排矿管13与浮选机连通；从选矿厂出来的低温循环水通过所述压缩式热源泵吸收热量并释放热量至所述矿浆换热器11，浮选矿浆经所述矿浆给矿管12流入所述矿浆换热器11吸热升温后经过所述矿浆排矿管13流回至浮选机。

具体的，所述压缩式热源泵包括蒸发器3、压缩机5、膨胀阀6和冷凝器7，所述蒸发器3、压缩机5、冷凝器7和膨胀阀6按设计排布并通过热源泵管道4连接在一起形成一个闭合回路，所述进水管1与所述蒸发器3的入口连通，所述出水管2与所述蒸发器3的出口连通，所述冷凝器7的进口通过所述高温水回水管10与所述矿浆换热器11一侧的出口连通，所述冷凝器7的出口通过所述高温水给水管9与所述矿浆换热器11一侧的进口连通，所述高温水给水管9上设置有热水泵8。

具体的，所述矿浆排矿管13上靠近所述矿浆换热器11一侧设置有矿浆阀14，矿浆阀14调节矿浆的流速控制在0.6～1.5m/s。沉淀的矿石颗粒由锥形底部随矿浆排出，换热器的矿浆流速满足换热时间及换热效率要求。如图2-4所示，所述矿浆换热器11采用新型矿浆换热器，包括顶端的分配箱11-2、板束11-7和底部的锥形连接箱，所述板束11-7中并排布置的多个通道通过压紧板11-5压紧后通过夹紧螺栓11-6锁紧，所述板束11-7中间隔排布的多个通道分别组成矿浆流道11-4和热水流道11-9，顶部的所述分配箱11-2的腔体与所述矿浆流道11-4上部连通，用于将矿浆均匀的分配到矿浆流道11-4的多个分通道内，从而实现与热水流道11-9内流动水的热量的交换，底部的所述锥形连接箱与所述矿浆流道11-4下部连通，所述分配箱11-2通过法兰11-1与所述矿浆给矿管12连通，底部的所述锥形连接箱通过法兰11-1与所述矿浆排矿管13连通，所述热水流道11-9的进水口和出水口分别设置在底部和顶部相背的侧面上；所述压紧板11-5的中部设置有安装支架11-8。所述矿浆换热器11的底部锥形连接箱为矿浆的出口，所述锥形连接箱的倾斜角度不低于45°(与水平面的角度)，矿浆的进口在顶部，矿浆在矿浆换热器腔内自上而下流动，矿浆通道的单向垂直布置及锥形连接箱倾斜角度的设计保证了在连续生产过程中不会因为矿浆内的矿石颗粒沉淀而导致换热器堵塞。

所述矿浆换热器11的板束11-7的顶部设有耐磨件11-3；所述热水流道11-9的底部设置有排污口11-11，所述热水流道11-9的顶部设置有排气口11-10。

此外，该矿浆换热器11可以在型号为lhkd1.0/95-l的板式换热器的基础上进行非标制造，设置矿浆流道，并调整外形尺寸，增加高度。

所述矿浆换热器的截面小高度高，截面为方形，高度和截面边长的比值为4～6，具体的底面积边长为1m，高度4m；所述矿浆流道11-4采用双相不锈钢2205/2.0合金材料制成。矿浆换热器11的内部的高温水换热管也采用双相不锈钢2205(不锈钢板的厚度为2.0mm)或耐磨及导热性能相近的材料，该材料耐磨损且换热效率高，满足正常生产时浮选矿浆通过换热器换热时矿石颗粒对换热器的磨损要求，能长期稳定运行。

一种利用如上所述浮选矿浆节能加热系统的加热方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一、获取低温热能：从选矿厂循环水系统通过所述进水管1将循环水引接至所述压缩式热源泵的蒸发器3内，获得低温水热能，释放热量后的循环水通过所述出水管2回流至用水点；

步骤二、热能转换：所述压缩式热源泵将所述蒸发器3吸收的循环水中的低温热能转移到所述冷凝器7中的高温水，完成热能转换；

步骤三、热能输出：所述冷凝器7的高温水在所述热水泵8的作用下通过所述高温水给水管9输送至所述矿浆换热器11中；释放热量后的水通过所述高温水回水管10流回所述冷凝器7内循环利用；

步骤四、矿浆加热：将浮选矿浆通过所述矿浆给矿管12送至所述矿浆换热器11内，浮选矿浆和高温水在所述矿浆换热器11中交换热量，升温后的浮选矿浆通过所述矿浆排矿管13完成矿浆加热过程。浮选矿浆和来自冷凝器的高温水在矿浆换热器中交换热量交换，从而完成矿浆加热过程。矿浆输送到换热器不需增加给矿泵，利用浮选系统给矿泵即可完成矿浆给矿，调节给矿泵的电机频率可满足矿浆换热器给矿需要的扬程和流量。

所述步骤一中的循环水初始温度为14～20℃，释放热量后的温度为8～14℃。冬季时，循环水实际温度为15～20℃，比常规的室外自然水温高5℃，实际能效比cop达到或超过4.0，节能效果显著。由于本技术具有产能大、生产成本及投资低等特点，因此比较适合于产业化推广。

此外，本实用新型的热源还可利用矿山井下疏干水(井下排水)，其排到地面的温度约20℃；还可利用选矿厂设备冷却循环水，温度约为30℃～45℃，由于其热源温度高于选矿工艺循环水，其能效比将明显高于4倍，节能效果更显著，产生的高温热可用于冬季采暖、井口浴室、温室大棚和生活用热水等。本实用新型还可应用于利用井下排水制冷，供给集中空调系统，以达到节约能源的目的。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。