一种均匀布料的多级沉降无耙浓缩装置的制作方法

本申请主张2019年12月13日申请的申请号为201911283951.3的“一种倒流式多级沉降无耙浓缩装置”的分案申请，原受理机构在中国。

本发明涉及煤泥水处理领域，尤其涉及一种均匀布料的多级沉降无耙浓缩装置。

背景技术：

煤炭的洗选加工过程中煤泥水处理作为洗选工艺的收尾环节，是煤泥有效收集、利用以及洗选水闭路循环的关键，而浓缩装置作为煤泥水处理的载体和处理的关键设备已经得到广泛的应用，对洗选水的闭路循环、底流浓缩物的充分利用以及环境保护具有重要意义。

随着洗煤厂的集成化、大型化，处理量大幅的提高，煤泥水产出量以及煤泥水中的细泥含量也随之大幅增加，因此浓缩装置在应用过程中不仅直径要不断增加，现有设备有的已经达到45m及以上的规格，而由于细泥更加细化，加上处理量的增加，从而导致沉降时间段，沉降效果差，洗选循环水中细泥不能有效脱出，将致煤炭洗选质量受到严重影响，因此很多选煤厂为进一步净化洗选循环水增加了二段浓缩甚至三段浓缩，这都将占用大量的土地，并且煤泥水中仍残余有浮选阶段未经完全回收的带煤泡沫，因而造成的精煤的浪费，产生的经济损失。

技术实现要素：

为了能够充分利用多段沉降技术实现浓缩机结构上的多段浓缩合并，同时利用消泡技术实现残余矿化泡沫上精煤的回收利用，那么将大大减少占地面积，同时增加精煤回收以及实现煤泥的多段多元化利用，增加经济收入，减少浪费。为此，本发明提供一种均匀布料的多级沉降无耙浓缩装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种均匀布料的多级沉降无耙浓缩装置，包括入料组件、导流组件、精煤收集组件，所述导流组件还包括中心槽体，煤泥水经入料组件与药剂从中心槽体的上方向中心槽体的内侧壁流动，然后经过导流组件向中心槽体的中部流动，反应后气泡携带细煤泥向上运动到精煤收集组件中，所述精煤收集组件位于导流组件出口的上方，所述精煤收集组件从中部向外依次设置有中心集料区、灭泡区、导流沉降区。

本发明的优点在于：

(1)本装置实现传统多段浓缩池在结构上的合二为一，大大减少了传统多段浓缩池的占地面积。

(2)本装置把精煤收集组件中的中心集料区设置在中心槽体内，通过第一导流板使泡沫向中心汇集，沿径向方向流体逐级沉降，溢流水自流收集，实现流体的无动力自流。

(3)实现粗煤泥产品与细煤泥产品的分离，对于粗煤泥产品因含煤率较高可以作为中煤产品的配煤，增加经济收入，减少浪费，细泥产品实现集中堆积排放，减少污染，且实现细泥与水的更加充分的分离，极大改善循环水造成的洗选工艺恶化现象。

(4)细泥在浓缩机内能否沉降，主要取决于细颗粒在垂直方向上的运动距离，导流沉降筛中的高低位导流板的设置可以使得煤泥水在有限的空间内获得充足的沉降时间，实现细泥的充分沉降。

(5)灭泡器的设置能够通过脉动锤击的方式实现残余矿化气泡上精矿的脱附，同时射流水仍能够实现附壁精矿的冲洗和收集。

(6)聚磁喷淋器的设置能够以磁性颗粒为磁种，加强絮凝剂的依附，从而加速细泥与絮凝剂的粘附，实现细泥的加速沉降，进一步实现泥和水的充分分离。

(7)涡旋状的第一导流板能够降低射流入料在中心槽体内的紊流程度，优化煤泥沉降的环境，利于沉降；同时无需传统搅拌耙，彻底解决“压耙”现象，保证浓缩机持续稳定的工作。

(8)入料组件的设置通过引射作用实现絮凝药剂的添加，同时通过流体突扩突缩，导致压力差的改变，导致出现紊流加剧现象，从而实现絮凝剂与矿浆的充分混合。

附图说明

图1为煤泥水在本发明中流动的方向示意图。

图2为导流沉降区为第一种方案时整个装置的结构图。

图3为导流沉降区为第二种方案时整个装置的结构图。

图4为导流沉降区为第三种方案时整个装置的结构图。

图5为导流沉降区为第一种方案时精煤收集组件的结构图。

图6为导流沉降区为第一种方案时灭泡区的结构示意图。

图7为导流沉降区为第一种方案时的结构图。

图8为导流沉降区为第二种、第三种方案时灭泡区的结构图。

图9-10为导流沉降区为第二种方案时的结构图。

图11为导流沉降区为第三种方案时结构图。

图12为第一布料器、第二布料器、第三布料器的结构图。

图13为第一导流板在中心槽体中的俯视图。

图中标注符号的含义如下：

11-入料分配槽12-主入料管13-变径管14-药剂引射管

21-中心槽体22-射流入料管23-第一导流板

24-第一出料口25-中心支撑柱26-水平支撑杆27-溢流槽

31-中心集料区

320-下方板体321-边板322-高位板323-低位板

324-突缩突扩扰流板325-扰流沉降板

331-第一底流排料管332-第一排料阀

341-冲击管342-带槽滚轮343-锤击灭泡板344-锤击杆

345-导流弯板346-往复弹簧347-精煤集料槽348-支架

351-第一聚磁引射管352-第一磁粉入料管353-第一布料器

361-第二聚磁引射管362-第二磁粉入料管363-第二布料器

371-环形槽3711-第二扰流隔板3712-第二底流排料口

372-第二斜板导流排料管373-第二底流排料管374-第二溢流排料管

381-第三聚磁引射管382-第三磁粉入料管383-第三布料器

391-沉降槽3911-第三扰流隔板

392-第三斜板导流排料管393-第三底流排料管394-第三溢流排料管

395-连接管

具体实施方式

一种均匀布料的多级沉降无耙浓缩装置，包括入料组件、导流组件、精煤收集组件。导流组件包括上端为圆柱部、下端为漏斗部的中心槽体21，所述中心槽体21为空腔结构，所述入料组件设置在中心槽体21的空腔上方，所述中心槽体21的下端部设置有第一出料口24。粗煤泥逐渐沉降至中心槽体21的第一出料口24上方并进行沉积，达到一定的沉积量，经出第一出料口24排出，对第一出料口24排出的物料进行收集，用于中煤掺配煤或作为建筑材料，增加经济收入。

如图1所示，所述物料和药剂从入料组件中进入到导流组件中，即图1中的a方向，从中部向外扩散，然后通过导流组件向中间汇集，如图中的b方向，a方向和b方向的设置增加了物料和药剂的流通路径，从而增加反应时间，从而增强了反应效果，在反应完成后，粗煤泥逐渐沉降，细煤泥水随着残余矿化气泡沿着路径c向上浮起，浮起后的残余矿化气泡和细煤泥进入到精煤收集组件中，在精煤收集组件中的运动方向为d，并最终以e方向从中心槽体的外侧面排出分离的水和沉降后的精煤。其中精煤收集组件在中心槽体的中心上方收集残余矿化气泡，细煤泥按照d的方向向中心槽体的边缘运动，在此过程中实现灭泡，其中沉降区设置在灭泡区后，经过沉降则可分出水和沉降的细煤泥。

以下对各部件进行详细的描述。

1.入料组件

如图2-4所示，入料组件包括入料分配槽11、主入料管12、变径管13、药剂引射管14。多根变径管13均布于入料分配槽11与中心槽体21的边壁之间。

所述物料通过主入料管12输入到入料分配槽11内，入料分配槽11内下方和中心槽体21的圆柱部内侧壁之间环形阵列有多根变径管13，在该方案中，所述变径管13由圆球及圆管组成，形成突扩及突缩交替的葫芦状管。

所述药剂引射管14均布于变径管13的突缩处，并与突缩处的圆管相连通，由于突缩处的流速会突然增加，在药剂引射管14与变径管13的交接处形成负压，因此会对药剂引射管14内的絮凝剂起到很好的抽吸作用,在突扩处压力增大，流速变慢，此刻紊流强度增大，絮凝剂与煤泥水得到充分混合。

所述药剂引射管14的入口开度可由上级阀门控制，用以调控药剂吸入量。物料和药剂通过变径管13的引射作用实现吸药及药浆的混合。

其中入料分配槽11底部设置有中心支撑柱25，中心支撑柱25上设置有水平支撑杆26，水平支撑杆26通过装置外的部件实现对入料组件的支撑。

在该方案中，变径管13作为入料组件的输出端，煤泥水从入料分配槽11内向外分流。

2.导流组件

如图2-4所示，导流组件包括射流入料管22、第一导流板23，所述射流入料管22的输入端与入料组件的出口端连接，所述第一导流板23一端固定在中心槽体21的圆柱部内侧壁上，另一端伸向中心槽体21的中部。在该方案中，每根射流入料管22与对应的变径管13的输出端连接，每根射流入料管22的出口下方均设置有对应的第一导流板23。混合后的流体一起经射流入料管22射入到中心槽体21的第一导流板23上，煤泥水在第一导流板23导流的作用下均匀有序的分布于中心槽体21内进行沉降，物料和药剂在该区域和中心槽体21处混合反应，粗煤泥逐渐沉降至中心槽体21的深锥处，进行沉积，达到一定的沉积量经第一出料口24排出。在该方案中，如图13所示，第一导流板23均为涡旋状分布，且6根射流入料管22环形阵列。涡旋状结构也是为了增加物料和药剂的流通路径。

3、精煤收集组件

精煤收集组件包括环绕支撑柱25的中心集料区31、多个灭泡区，还包括与灭泡区对应的沉降区，所述多个灭泡区环形阵列于中心集料区31与圆柱部内侧壁之间，所述导流组件中的第一导流板23和射流入料管22的输出端均位于灭泡区的下方。

3.1、中心集料区31

如图2-6和图8所示，所述中心集料区31为开口向上的圆槽结构，所述圆槽结构套在支撑柱25上，物料与药剂反应后，细煤泥水在药剂的反应中产生气泡，带着精煤一起向上运动至中心集料区31中。

3.2、灭泡区

如图2-6和图8所示，所述灭泡区包括第一导流沉降筛、位于第一导流沉降筛上方设定位置处的灭泡器，所述灭泡器沿着流体流动方向，依次设置多个，从而提高灭泡效果。

3.2.1、第一导流沉降筛

所述第一导流沉降筛包括两侧边的边板321、下方板体320围成第一导流区，下方板体320与其下方的第一底流排料管331通过第一排料阀332导通，这样沉积在底部的精煤可以回收。所述第一底流排料管331的一端密封固定在支撑柱25上，另一端部伸出中心槽体21。定时开启第一排料阀332，即可排出下方板体320上沉淀的带有精煤的物料。所述边板321的上端高于中心集料区31的外边缘，这样从中心集料区31溢出到第一导流区的物料不会再直接溢出，需要经过精煤收集组件的处理。所述第一导流区的高位板322上端部的高度沿圆柱部的径向方向逐渐降低。

优化的，所述第一导流区沿着流体流动方向交替间隔设置有高位板322和低位板323，高位板322与低位板323上下错位，且间隔固结于两个边板321之间。流体从高位板322的下端和低位板323上端流过，增加细煤泥流体沉降速率。每个下方板体320处的第一排料阀332的左侧均为高位板322，右侧均为低位板323。

优化的，所述第一导流沉降筛的高位板322与低位板323围成的上升流区间内设置有突缩突扩扰流板324，增加逃逸泡沫的二次富集作用，排除细煤泥，便于灭泡区后端的锤击灭泡回收。

3.2.2、灭泡器

如图6所示，每个灭泡区均包括沿着圆柱部径向方向设置的多个灭泡器，所述灭泡器包括支撑单元、锤击单元、驱动单元、导流单元。

所述支撑单元包括支架348，第一个支架348固定在第一导流区和中心集料区31相交的板体上方，其他支架348固定在高位板322上端面上。具体地说，所述支架348由两根边杆与下方的支撑板形成三脚架，这样不仅起到了支撑作用，还不影响物料进入第一导流区和在第一导流区中流动。

所述锤击单元包括锤击灭泡板343、精煤集料槽347、锤击杆344。所述锤击杆344一端与支架348铰接，另一端与锤击灭泡板343铰接，所述精煤集料槽347固定在边板321上。

所述驱动单元包括冲击管341、带槽滚轮342、往复弹簧346、所述冲击管341上端与入料分配槽11相通，下端与带槽滚轮342上的精煤集料槽347内壁相对。所述锤击杆344的中部通过往复弹簧346与支架348两根边杆的中部连接，所述带槽滚轮342设置于锤击杆344上，通过转轴连接；锤击灭泡板343向下锤击，锤击杆344受冲击后，沿中心偏摆量要小于往复弹簧346的压缩量。当入料分配槽11内的物料从冲击管341流入到带槽滚轮342时，使带槽滚轮342进行非匀速转动，由于整个驱动单元和锤击单元质量增加，往复弹簧346为压缩状态，锤击灭泡板343向精煤集料槽347内压缩，直至带槽滚轮342中物料过多，导致滚轮转动倾倒出所有物料，此处，往复弹簧346积蓄的能量使锤击灭泡板343远离精煤集料槽347，周期运动实现锤击灭泡板343在精煤集料槽347内往复拍打精煤集料槽347，实现灭泡。冲击管341中甩出的煤泥水也会对锤击灭泡板343上的精煤进行冲洗，使精煤由精矿排料口排放到精煤集料槽347中并收集。

所述导流单元包括导流弯板345，所述导流弯板345设置于精煤集料槽347下段，并置于第一导流沉降筛种的高位板322与低位板323围成的下降流区间之内。矿化泡沫在进入灭泡区，沿着滚轮脉动灭泡装置中的导流弯板345上升到精煤集料槽347的入口处，并进入精煤集料槽347。

综上，未沉降的细煤泥和因残留浮选药剂及精煤重新生成的矿化泡沫则随着水流一起汇集到中心集料区31；然后分流到第一导流沉降筛处，然后再经过第二导流沉降筛，含细煤泥的煤泥水沿径向方向上向中心槽体21的边缘流动。

3.3、导流沉降区

导流沉降区可以有多种方案，具体如下所述：

a3.3、导流沉降区的第一种方案

如图2、图7所示，所述导流沉降区为多个，且对应设置在灭泡区后方，且均位于中心集料区31与中心槽体21的内边壁之间，所述导流沉降区包括第二导流沉降筛、位于第二导流沉降筛上方设定位置处的聚磁喷淋器。

a3.3.1、第二导流沉降筛

如图2、图7所示，所述第二导流沉降筛和第一导流沉降筛为一个整体，将第一导流沉降筛中的突缩突扩扰流板324替换成扰流沉降板325，从而增加细煤泥的干扰沉降作用，其他结构均相同。具体地说，最外层的高位板322与中心槽体21的边壁高度相同，使得灭泡后的流体能够溢出。所述中心槽体21的圆柱部上端位置外侧壁上还环形设置有溢流槽27。第一导流沉降筛和第二导流沉降筛配合实现煤泥水的多级沉降，避免设置二段浓缩机，减少占地面积，同时通过二段中心汇集，多级导流沉降的方式，提供细泥充足的沉降时间。

a3.3.2、聚磁喷淋器

如图7所示，聚磁喷淋器包括第一聚磁引射管351、第一磁粉入料管352、第一布料器353，所述聚磁喷淋器设置于第二导流沉降筛上方入口处的高位板322上。所述第一聚磁引射管351上端同样与入料分配槽11相通，下端与第一布料器353相通，所述第一磁粉入料管352一端与磁粉供应处的管道相连，另一端与第一聚磁引射管351相通；所述第一布料器353下端出口呈扇形设置，由多个隔板隔开，使聚磁物料均匀的沿固定在高位板322上的导流板的边壁流下，实现细煤泥的加速沉降。当煤泥水经过第二导流沉降筛时，聚磁喷淋器喷淋磁种从而得到高效沉降，煤泥水再次逐级从高位板322底部绕流通过，然后经低位板323顶部溢流到下一级的高位板322和低位板323之间组成的槽体，此过程中细煤泥会经过扰流沉降板325的干扰沉降得到充分的沉降，与水进行较彻底的分离，细煤泥沉积到下方板体320上，然后由第一底流排料管331排出，而经过第二导流沉降筛沉降的溢流水排出到溢流槽27内，作为循环水再次进入洗选工艺，实现闭路循环。

b3.3、导流沉降区的第二种方案

如图9-10所示，所述导流沉降区包括环形导流沉降筛和聚磁喷淋器，所述环形导流沉降筛绕着中心槽体21螺旋向下设置。在该实施例中，灭泡区的第一导流沉降筛延伸到中心槽体21的内侧壁处，经过灭泡后未在第一导流沉降筛处沉降的煤泥水溢出中心槽体21至环形导流沉降筛的入口处。每个灭泡区的溢出口上方设置有聚磁喷淋器。

b3.3.1、环形导流沉降筛

如图9-10所示，所述环形导流沉降筛包括绕中心槽体21螺旋设置的环形槽371，所述环形槽371内依次布置有第二扰流隔板3711，相邻的两块第二扰流隔板3711之间的底板上设置有第二底流排料口3712，其中第二扰流隔板3711增加了细煤泥的干扰沉降作用。若干个第二底流排料口3712下方设置有第二斜板导流排料管372，所有第二斜板导流排料管372的出口汇集到第二底流排料管373，即沉降后的物料从第二底流排料管373中排出，沉降后的水经过环形槽371内第二扰流隔板3711后，然后从设置在环形槽371末端的第二溢流排料管374中排出，作为循环水再次进入洗选工艺，实现闭路循环。

b3.3.2、聚磁喷淋器

如图9所示，聚磁喷淋器包括第二聚磁引射管361、第二磁粉入料管362、第二布料器363。所述第二聚磁引射管361上端同样与入料分配槽11相通，下端与第二布料器363相通，所述第二磁粉入料管362一端与磁粉供应处的管道相连，另一端与第二聚磁引射管361相通；所述第二布料器363下端出口呈扇形设置，由多个隔板隔开，使出口聚磁物料均匀的沿导流板的边壁流下，实现细煤泥的加速沉降。当煤泥水经过环形导流沉降筛时，聚磁喷淋器喷淋磁种从而得到高效沉降。

c3.3、导流沉降区的第三种方案

如图11所示，所述导流沉降区包括层降导流沉降筛和聚磁喷淋器，所述层降导流沉降筛沿着中心槽体21外壁向下层降设置，在该实施例中，灭泡区的第一导流沉降筛延伸到中心槽体21的内侧壁处，经过灭泡后未在第一导流沉降筛处沉降的煤泥水溢出中心槽体21至层降导流沉降筛内。每个灭泡区的溢出口上方设置有聚磁喷淋器。

c3.3.1、层降导流沉降筛

如图11所示，所述层降导流沉降筛包括沿着中心槽体21外壁向下依次设置的多个第三导流沉降子组，每个第三导流沉降子组包括沉降槽391，所述沉降槽391内交替设置有多块第三扰流隔板3911，第三扰流隔板3911可以按照高位板322和低位板323的布置方式交替布置在沉降槽391的两侧板上，其中第三扰流隔板3911增加了细煤泥的干扰沉降作用。

沉降槽391的底板上设置有第三底流排料口，每个沉降槽391下均设置有第三斜板导流排料管392，汇集每个沉降槽391中所有第三底流排料口排出的细煤泥，所有第三斜板导流排料管392的出口汇集到第三底流排料管393，最终，沉降后的细煤泥从第三底流排料管393中排出。

煤泥水未沉降部分经过每一个第三导流沉降子组中的所有第三扰流隔板3911后，从连接管395中输出到下一个第三导流沉降子组的入口处，直至最下方的第三导流沉降子组，完全沉降后的水从最下方的第三道流沉降子组的输出端处的第三溢流排料管394输出，作为循环水再次进入洗选工艺，实现闭路循环。

c3.3.2、聚磁喷淋器

如图11所示，聚磁喷淋器包括第三聚磁引射管381、第三磁粉入料管382、第三布料器383，所述第三聚磁引射管381上端同样与入料分配槽11相通，下端与第三布料器383相通，所述第三磁粉入料管382一端与磁粉供应处的管道相连，另一端与第三聚磁引射管381相通；所述第三布料器383下端出口呈扇形设置，由多个隔板隔开，使出口聚磁物料均匀的沿导流板的边壁流下，实现细煤泥的加速沉降。当煤泥水经过层降导流沉降筛时，聚磁喷淋器喷淋磁种从而得到高效沉降，然后，此过程中细煤泥得到充分的沉降，与水进行较彻底的分离。为了实现更好的沉降效果，本方案中，在多个第三导流沉降子组的输入端分别设置聚磁喷淋器。

如图12所示，第一布料器353、第二布料器363、第三布料器383的结构均相同。采用多流道的布料器，使得布料器更加均匀且工作过程无需耙子搅拌，彻底解决“压耙”现象，保证浓缩机持续稳定的工作。

综上，精煤收集组件中，中心集料区31、灭泡区的结构和三种导流沉降区任意组合，形成不同的技术方案。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。