一种浓密机仿真模拟实验装置的制作方法

1.本实用新型属于尾矿处置与膏体制备技术领域，具体涉及一种浓密机仿真模拟实验装置。


背景技术：

2.随着国家对环保要求的提升、以及矿山企业对效益提升的需求，膏体充填技术已经成为21世纪矿山绿色开采的一个主要发展方向。以矿山尾矿为主要充填材料，既能避免采矿带来的地质灾害，同时可减小或取消尾矿库，达到了“一废治两害”的目的。在膏体充填技术中，尾矿浓密脱水是一个关键环节。由于磨矿细度越来越细，尾矿浓密脱水的难度越来越大，其中以深锥浓密机为核心的脱水工艺具有工艺简单、效果好、能耗低的优点，是尾矿脱水研究的主要方向。
3.目前对于尾矿深锥浓密脱水的研究主要有计算机模拟和工业化实验两种方法。前者需要实验推导出仿真数学模型，且仿真过程并不能完美模拟实际工况，结果导出也多用于理论研究；后者则通过深锥浓密机开展具体实验来探究各因素对浓密沉降结果造成的影响，符合工程实际，但实验消耗的人力、物力、财力过大，耗时过长。
4.因此，提出一种浓密机仿真模拟实验装置以解决现有技术中存在的不足。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决上述技术问题提供浓密机仿真模拟实验装置，实验装置整合度较高，减少了实验操作步骤的繁琐性；自动化程度较高，可以高效和准确地控制并记录实验参数；灵活性强，方便运输至采矿或充填现场；模拟过程对尾矿浆以及絮凝剂使用量低，降低实验成本。
6.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：本浓密机仿真模拟实验装置包括机架,所述机架上设有上端为开口的实验柱、尾矿浆进料桶和絮凝剂进料桶，所述机架上设有用于对所述尾矿浆进料桶内进行搅拌的尾矿浆搅拌装置，所述机架上设有用于对所述絮凝剂进料桶内进行搅拌的絮凝剂搅拌装置，所述机架上设有用于输送所述尾矿浆进料桶内的尾矿浆和所述絮凝剂进料桶的絮凝剂进入到所述实验柱内的泵送系统，所述机架上设有用于对所述实验柱内进行慢速搅拌的导水装置，所述机架上设有控制系统，所述控制系统分别与所述尾矿浆搅拌装置、所述絮凝剂搅拌装置、所述泵送系统和所述导水装置电连接。
7.有益效果：实验装置整合度较高，减少了实验操作步骤的繁琐性；自动化程度较高，可以高效和准确的控制并记录实验参数；灵活性强，方便运输至采矿或充填现场；模拟过程对尾矿浆以及絮凝剂使用量低，降低实验成本。
8.进一步，所述尾矿浆搅拌装置包括安装架、第一变频电机、第一齿形带轮、第一搅拌轴和第一搅拌浆，所述安装架固定连接在所述机架上，所述安装架上固定设有所述第一变频电机，所述第一搅拌轴从所述尾矿浆进料桶的顶部开口伸入所述尾矿浆进料桶内，所述第一搅拌轴转动设置在所述安装架上，所述第一搅拌轴上部设有所述第一齿形带轮，所
述第一变频电机的输出端与所述第一齿形带轮通过皮带连接，所述第一搅拌轴上间隔设置多个所述第一搅拌浆，所述第一变频电机与所述控制系统电连接。
9.采用上述进一步方案的有益效果是：第一变频电机驱动第一搅拌轴转动，带动第一搅拌浆搅拌尾矿浆进料桶内的尾矿浆使其均匀。
10.进一步，所述第一变频电机通过第一电机支撑板安装在所述安装架上，所述安装架上固定设有第一搅拌轴支撑板，所述第一搅拌轴的上端通过第一轴承转动设置在所述第一搅拌轴支撑板上。
11.采用上述进一步方案的有益效果是：便于组装和拆卸，操作方便。
12.进一步，所述絮凝剂搅拌装置包括第二变频电机、第二齿形带轮、第二搅拌轴和第二搅拌浆，所述第二变频电机固定设在所述机架上，所述第二搅拌轴转动设置在所述机架上，所述第二搅拌轴从所述絮凝剂进料桶的顶端开口伸入所述絮凝剂进料桶内，所述第二搅拌轴上设有所述第二搅拌浆，所述第二搅拌轴的上部设有所述第二齿形带轮，所述第二变频电机的输出端与所述第二齿形带轮通过皮带连接，所述第二搅拌轴上间隔设置有多个所述第二搅拌浆，所述第二变频电机与所述控制系统电连接。
13.采用上述进一步方案的有益效果是：第二变频电机驱动第二搅拌轴转动，带动第二搅拌浆搅拌絮凝剂进料桶内的絮凝剂使其均匀。
14.进一步，所述第二变频电机通过第二电机支撑板安装在所述机架上，所述机架上固定设有第二搅拌轴支撑板，所述第二搅拌轴的上端通过第二轴承转动设置在所述第二搅拌轴支撑板上。
15.采用上述进一步方案的有益效果是：固定效果好，便于组装和拆卸。
16.进一步，所述导水装置包括伺服电机、联轴器、搅拌耙架和第三轴承，所述伺服电机所述机架上且设在所述实验柱的竖直上方，所述伺服电机的输出端竖直向下且通过所述联轴器传动连接有所述搅拌耙架，所述搅拌耙架设置在所述实验柱内，所述搅拌耙架的转轴底部通过所述第三轴承转动连接在所述实验柱的内底部。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：伺服电机可以实现尾矿浓密过程速度调控，转速最低可达0.1r/min，与工业浓密机内部耙架旋转速度相对应。
18.进一步，所述实验柱的一侧沿高度方向上间隔设置有多个取料口，所述实验柱的另一侧的上部设置有与所述泵送系统的出口连通的进料口，所述进料口在所述取料口的上方。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：多个取料口取出不同高度的浓密尾矿浆进行分析与相关参数评估，从而判断沉降效果。
20.进一步，所述实验柱的一侧设有用于供底流尾矿浆输入的高位循环口和低位循环口，所述高位循环口和所述低位循环口均与所述泵送系统连接。
21.采用上述进一步方案的有益效果是：使储存在实验柱底部的尾矿浆进行强迫循环,有效防止实验柱出现压耙或卡死现象,达到同时具有制料和储料功能的目的。
22.进一步，所述实验柱的顶部设有溢流槽。
23.采用上述进一步方案的有益效果是：溢流槽呈环形，上部清液均匀地从实验柱上端开口排出成为溢流。
附图说明
24.图1为本实用新型的结构示意图；
25.图2为絮凝剂搅拌装置的结构示意图；
26.图3为尾矿浆搅拌装置的结构示意图；
27.图4为导水装置的结构示意图；
28.图5为实验柱的结构示意图；
29.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
30.1、机架；2、实验柱；3、泵送系统；4、伺服电机；5、控制系统；6、絮凝剂搅拌装置；61、第二变频电机；62、第二电机支撑板；63、第二搅拌轴支撑板；64、第二齿形带轮；65、第二搅拌轴；66、第二搅拌浆；67、第二轴承；7、尾矿浆搅拌装置；71、安装架；72、第一变频电机；73、第一电机支撑板；74、第一搅拌轴支撑板；75、第一轴承；76、第一齿形带轮； 77、第一搅拌轴；78、第一搅拌浆；8、絮凝剂进料桶；9、尾矿浆进料桶； 10、联轴器；11、搅拌耙架；12、第三轴承；13、进料口；14、溢流槽；15、取料口；16、高位循环口；17、低位循环口；18、底流口。
具体实施方式
31.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
32.实施例1
33.在矿山开采中的尾矿处置和膏体制备过程中，絮凝剂种类与单耗、尾矿粒级及化学组成、尾矿浆进料浓度、流场剪切速率等与沉降效果之间有复杂的关系。针对某一种尾矿，如何快速确定与之相匹配的絮凝剂种类与单耗、尾矿浆进料浓度、深锥浓密机运行参数等，使底流浓度达到回填标准是实际生产过程中面临的主要问题。
34.如图1所示，本实施例提供浓密机仿真模拟实验装置，包括：机架1, 所述机架1上设有上端为开口的实验柱2、尾矿浆进料桶9和絮凝剂进料桶 8，所述实验柱2的一侧沿高度方向上间隔设置有多个取料口15，所述实验柱2的另一侧的上部设置有与所述泵送系统3的出口连通的进料口13，所述进料口13在所述取料口15的上方，所述实验柱2的一侧设有用于供底流尾矿浆输入的高位循环口16和低位循环口17，所述高位循环口16和所述低位循环口17均与所述泵送系统3连接，所述实验柱2的顶部设有溢流槽14，所述实验柱2的底部设有底流口18。如图5所示，实验柱2为透明材质圆筒，上面设置的进料口13、溢流槽14、取料口15、高位循环口16和低位循环口 17上均设置接头与阀门，便于安装。所述机架1上设有用于对所述尾矿浆进料桶9内进行搅拌的尾矿浆搅拌装置7，所述机架1上设有用于对所述絮凝剂进料桶8内进行搅拌的絮凝剂搅拌装置6，所述机架1上设有用于输送所述尾矿浆进料桶9内的尾矿浆和所述絮凝剂进料桶8的絮凝剂进入到所述实验柱2内的泵送系统3，泵送系统3未画出具体包括尾矿浆泵送单元、絮凝剂泵送单元、底流泵出单元、底流循环单元，矿浆泵送单元、絮凝剂泵送单元分别通过管路连通尾矿浆进料桶9和絮凝剂进料桶8，抽取絮凝剂和尾矿浆然后通过三通阀汇聚到实验柱2内，底流泵出单元是连通实验柱2上的底流口18，用于取出底流尾矿浆进行分析与相关参数评估，从而判断沉降效果。底流循环单元是设置两个泵，分别通过管路连通高位循环口16和低位循环口17，能有效防止实验柱出现压耙或卡死现象。所述实验柱2的竖直上方设有导水装置，所述机架1上设有控制系统5，控制系统5为
plc系统，由可编程tp屏、plc、交换机、变频器构成，用于控制参数的输入与反馈包括：耙架转速转矩、各泵送单元泵送量、尾矿浆搅拌速度、絮凝剂搅拌状态等。所述控制系统5分别与所述尾矿浆搅拌装置7、所述絮凝剂搅拌装置6、所述泵送系统3和所述导水装置电连接。
35.实施例2
36.如图1所示，本实施例提供浓密机仿真模拟实验装置，包括：机架1, 所述机架1上设有上端为开口的实验柱2、尾矿浆进料桶9和絮凝剂进料桶 8，所述实验柱2的一侧沿高度方向上间隔设置有多个取料口15，所述实验柱2的另一侧的上部设置有与所述泵送系统3的出口连通的进料口13，所述进料口13在所述取料口15的上方，所述实验柱2的一侧设有用于供底流尾矿浆输入的高位循环口16和低位循环口17，所述高位循环口16和所述低位循环口17均与所述泵送系统3连接，所述实验柱2的顶部设有溢流槽14。如图5所示，实验柱2为透明材质圆筒，上面设置的进料口13、溢流槽14、取料口15、高位循环口16和低位循环口17上均设置接头与阀门，便于安装。所述机架1上设有用于对所述尾矿浆进料桶9内进行搅拌的尾矿浆搅拌装置 7，所述机架1上设有用于对所述絮凝剂进料桶8内进行搅拌的絮凝剂搅拌装置6，所述机架1上设有用于输送所述尾矿浆进料桶9内的尾矿浆和所述絮凝剂进料桶8的絮凝剂进入到所述实验柱2内的泵送系统3，泵送系统3 未画出具体包括尾矿浆泵送单元、絮凝剂泵送单元、底流泵出单元、底流循环单元，矿浆泵送单元、絮凝剂泵送单元分别通过管路连通尾矿浆进料桶9 和絮凝剂进料桶8，抽取絮凝剂和尾矿浆然后通过三通阀汇聚到实验柱2内，底流泵出单元是连通实验柱2上的底流口18，用于取出底流尾矿浆进行分析与相关参数评估，从而判断沉降效果。底流循环单元是设置两个泵，分别通过管路连通高位循环口16和低位循环口17，能有效防止实验柱出现压耙或卡死现象。所述实验柱2的竖直上方设有导水装置，所述机架1上设有控制系统5，控制系统5为plc系统，由可编程tp屏、plc、交换机、变频器构成，用于控制参数的输入与反馈包括：耙架转速转矩、各泵送单元泵送量、尾矿浆搅拌速度、絮凝剂搅拌状态等。所述控制系统5分别与所述尾矿浆搅拌装置7、所述絮凝剂搅拌装置6、所述泵送系统3和所述导水装置电连接。
37.优选地，本实施例中，如图3所示，所述尾矿浆搅拌装置7包括安装架 71、第一变频电机72、第一齿形带轮76、第一搅拌轴77和第一搅拌浆78，所述安装架71固定连接在所述机架1上，所述安装架71上固定设有所述第一变频电机72，所述第一搅拌轴77从所述尾矿浆进料桶9的顶部开口伸入所述尾矿浆进料桶9内，所述第一搅拌轴77转动设置在所述安装架71上，所述第一搅拌轴77上部设有所述第一齿形带轮76，所述第一变频电机72 的输出端与所述第一齿形带轮76通过皮带连接，所述第一搅拌轴77上间隔设置多个所述第一搅拌浆78，所述第一变频电机72与所述控制系统5电连接，所述第一变频电机72通过第一电机支撑板73安装在所述安装架71上，所述安装架71上固定设有第一搅拌轴支撑板74，所述第一搅拌轴77的上端通过第一轴承75转动设置在所述第一搅拌轴支撑板74上。
38.控制系统5控制第一变频电机72启动，通过皮带带动第一齿形带轮76 转动，从而驱使第一搅拌轴77转动，第一搅拌轴77的第一搅拌浆78搅拌尾矿浆，对尾矿浆溶液有纵向和圆周的搅动作用。
39.优选地，本实施例中，如图2所示，所述絮凝剂搅拌装置6包括第二变频电机61、第二齿形带轮64、第二搅拌轴65和第二搅拌浆66，所述第二变频电机61固定设在所述机架1上，所述第二搅拌轴65转动设置在所述机架 1上，所述第二搅拌轴65从所述絮凝剂进料桶8
的顶端开口伸入所述絮凝剂进料桶8内，所述第二搅拌轴65上设有所述第二搅拌浆66，所述第二搅拌轴65的上部设有所述第二齿形带轮64，所述第二变频电机61的输出端与所述第二齿形带轮64通过皮带连接，所述第二搅拌轴65上间隔设置有多个所述第二搅拌浆66，所述第二变频电机61与所述控制系统5电连接，所述第二变频电机72通过第二电机支撑板62安装在所述机架1上，所述机架1上固定设有第二搅拌轴支撑板63，所述第二搅拌轴65的上端通过第二轴承67 转动设置在所述第二搅拌轴支撑板63上。
40.控制系统5控制第二变频电机61启动，通过皮带带动第二齿形带轮64 转动，从而驱使第二搅拌轴65转动，第一搅拌轴65的第二搅拌浆66搅拌尾矿浆，对絮凝剂溶液有纵向和圆周的搅动作用。
41.优选地，本实施例中，如图4所示，所述导水装置包括伺服电机4、联轴器10、搅拌耙架11和第三轴承12，所述伺服电机4固定机架1上且设在所述实验柱2的竖直上方，所述伺服电机4的输出端竖直向下且通过所述联轴器10传动连接有所述搅拌耙架11，所述搅拌耙架11设置在所述实验柱2 内，所述搅拌耙架11的转轴底部通过所述第三轴承12转动连接在所述实验柱2的内底部，通过控制系统5对伺服电机4进行转矩与转速控制来驱动伺服电机4带动搅拌耙架11进行旋转搅拌动作，提升底流浓度。
42.工作原理：
43.本实用新型为一种浓密机仿真模拟实验装置，可通过该实验装置对影响尾矿絮凝浓密行为的因素及其相互作用影响进行综合分析，选出最优的絮凝条件。例如，将絮凝剂与尾矿样本按照一定比例稀释后加入到搅拌桶中，在搅拌装置搅动作用下，尾矿浆会保持较为稳定的质量分数并被被泵送系统3 按照一定的比例和速度与絮凝剂进行混合并输送至实验柱2内，两种溶液进入实验柱2后，在搅拌耙架11的搅拌作用下加快絮凝矿浆脱水、提升底流浓度，同时，搅拌耙架11对絮凝团的剪切速度是影响絮凝行为的一大因素，通过对伺服电机4进行转速控制，可观测不同转速对沉降效果的影响；通过实验柱2侧壁取料口15取出不同高度的浓密尾矿浆进行分析与相关参数评估，从而判断沉降效果。重复进行实验、研究絮凝剂与尾矿浆之间的比例关系对沉降效果的影响。
44.有益效果：可通过该实验装置对某一尾矿进行不同条件下的动态絮凝实验，并得到实验数据，通过与之匹配的算法，换算出实际生产所需的对应各项参数，从而指导生产；由于该装置体型小巧，可以方便运输至膏体充填现场，并快速推导出尾矿处置与膏体制备的最佳配比与条件、大大降低寻求最佳沉降参数的实验成本和缩短实验周期，可以很好地服务于矿山充填与实验研究。
45.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
46.在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
47.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是
机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
49.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。