一种能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置及方法与流程

本发明总体来说涉及尾矿浆浓密技术领域，具体而言，涉及一种能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置及方法。

背景技术：

随着社会的物质经济发展到一定程度，人们对自然生态环境保护意识越来越重视，在矿山资源开采中绿色可持续化也愈发重要。目前在金属与非金属采矿中，充填采矿法是防止地表塌陷和治理采空区的最有效安全的方法。然而在充填工艺中，选矿厂出来的尾矿浆一般浓度在10％～25％之间，与现在常用的高浓度膏体充填和高浓度全尾砂胶结充填浓度要求相比还相距较远。所以在充填料浆被输送到井下之前，往往需要将尾矿浆沉降浓密，浓度进一步提高，以达到充填要求。

但是现有的尾矿浆沉降浓密装置排出的高浓度尾矿经常无法达到合理的浓度范围，浓度或高或低，浓度过低则达不到充填体的强度要求，浓度过高则容易造成砂浆排放堵塞，且对管道磨损严重，进而增加了充填成本。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置，能够实时监测尾矿浆浓度，保证浆体沉降浓密的浓度在合理的运行区间内，避免砂浆浓度过高或过低带来系列充填问题。

本发明的另一主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种在浓密机中实时监测尾矿浆浓度的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置，包括：机体、转轴、至少一浓度监测组件、搅拌组件以及驱动组件。所述机体的顶部设有第一进料口，所述机体的底部设有排料口，所述机体内设有第一保护组件，所述第一保护组件和所述机体的内壁之间形成至少一第一容置空间；转轴沿所述机体的轴线可转动地连接于所述机体的顶部，所述转轴外设有第二保护组件，所述第二保护组件和所述转轴的外周壁之间形成至少一第二容置空间；每个所述浓度监测组件包括信号发射器和至少一信号接收器，所述信号发射器设于所述第二容置空间内，所述至少一信号接收器设于所述第一容置空间内，所述信号接收器用于接收所述信号发射器的信号；搅拌组件连接于所述第二保护组件，所述转轴依序带动所述转轴和所述搅拌组件旋转而搅拌所述机体内的尾矿浆；驱动组件设于所述机体的顶部并连接于所述转轴，用于驱动所述转轴旋转。

根据本发明的一实施方式，所述至少一信号接收器包括两个所述信号接收器，两个所述信号接收器的连线与所述机体的轴线相交。

根据本发明的一实施方式，所述至少一浓度监测组件包括三个所述浓度监测组件，三个所述浓度监测组件分别设置于所述浓密装置的澄清层区域、压缩层区域和浓密排水层区域。

根据本发明的一实施方式，所述机体的顶部还设有第二进料口，用于添加絮凝剂。

根据本发明的一实施方式，所述机体内还设有预混槽，所述预混槽的底部开有出料口，由所述第一进料口进入的尾矿浆和由所述第二进料口进入的絮凝剂先进入所述预混槽进行初步混合后，再经所述出料口排出进入所述机体内。

根据本发明的一实施方式，所述转轴的靠近所述排料口的一端设有刮泥刀。

根据本发明的一实施方式，所述信号发射器包括γ射线发射器；

所述浓度监测组件还包括瞄准仪，所述瞄准仪和所述信号接收器均设于所述第一容置空间内，且所述瞄准仪设于所述信号接收器和所述信号发射器之间。

根据本发明的另一方面，提供一种能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置，包括：机体、转轴、至少一浓度监测组件、搅拌组件以及驱动组件。所述机体的顶部设有第一进料口，所述机体的底部设有排料口，所述机体内设有第一保护组件，所述第一保护组件和所述机体的内壁之间形成至少一第一容置空间；转轴沿所述机体的轴线可转动地连接于所述机体的顶部，所述转轴外设有第二保护组件，所述第二保护组件和所述转轴的外周壁之间形成至少一第二容置空间；每个所述浓度监测组件包括信号发射器和至少一信号接收器，所述信号发射器设于所述第二容置空间内，所述至少一信号接收器设于所述第一容置空间内，所述信号接收器用于接收所述信号发射器的信号；搅拌组件连接于所述转轴，并随所述转轴的旋转而搅拌所述机体内的尾矿浆；驱动组件设于所述机体的顶部并连接于所述转轴，用于驱动所述转轴旋转。

根据本发明的再一方面，提供一种能够实时监测尾矿浆浓度的方法，包括：

提供一浓密装置，所述浓密装置如上述任一项所述的能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置；

通过所述第一进料口向所述浓密装置中添加尾矿浆；

开启所述至少一浓度监测组件，监测所述机体内的尾矿浆的浓度。

根据本发明的一实施方式，所述至少一浓度监测组件包括三个所述浓度监测组件，三个所述浓度监测组件分别设置于所述浓密装置的澄清层区域、压缩层区域和浓密排水层区域。

由上述技术方案可知，本发明的能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置及方法的优点和积极效果在于：

本发明实施方式提供的能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置，通过重新设计浓密装置的结构，并在其中增加浓度监测组件，在使用时，尾矿浆在浓密过程中，通过浓度监测组件实时监测尾矿浆浆体的浓度变化，当尾矿浆浆体的浓度处于合理范围值(例如70％～80％)时，该尾矿浆从机体的排料口排出，而未达到该合理范围值的尾矿浆继续在浓密装置内进行浓密。通过这样的设计，确保了尾矿浆浆体沉降与浓密浓度达到合理范围值时，才被排出进行充填处理，避免了砂浆浓度过低达不到充填体强度要求，以及浓度过高带来的排砂困难问题。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置的示意图。

图2是根据一示例性实施方式示出的浓度监测组件的构成示意图。

图3是根据一示例性实施方式示出的一种能够实时监测尾矿浆浓度的方法流程图。

其中，附图标记说明如下：

10、机体

101、澄清层区域

102、压缩层区域

103、浓密排水层区域

110、第一进料口

120、第二进料口

130、排料口

140、第一保护组件

150、第一容置空间

160、预混槽

161、出料口

170、溢流槽

20、转轴

210、第二保护组件

220、第二容置空间

30、浓度监测组件

310、信号发射器

320、信号接收器

330、瞄准仪

40、搅拌组件

410、搅拌臂

420、转动叶片

50、驱动组件

60、刮泥刀

l、轴线

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”、“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“顶”、“底”等也作具有类似含义。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本发明的发明人在研究中发现，以往的尾矿浆浓度监测中，均在输送管道中进行，这样不仅较难控制源头性砂浆输送浓度，且更难进一步得到砂浆在浓密机中沉降规律和浓密效果。因此，本发明的发明人提出一种能够在尾矿浆沉降浓密过程中实时监测浆体浓度的装置及方法，以确保浓度控制在合理的区间范围内。

本发明实施方式提供一种能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置，其包括机体、转轴、至少一浓度监测组件、搅拌组件和驱动组件。

机体的顶部设有第一进料口，机体的底部设有排料口，机体内设有第一保护组件，第一保护组件和机体的内壁之间形成一第一容置空间；转轴沿机体的轴线可转动地连接于机体的顶部，转轴外设有第二保护组件，第二保护组件和转轴的外周壁之间形成一第二容置空间；浓度监测组件包括信号发射器和至少一信号接收器，信号发射器设于第二容置空间内，至少一信号接收器设于第一容置空间内，信号接收器用于接收信号发射器的信号；搅拌组件连接于转轴，并随转轴的旋转而搅拌机体内的尾矿浆；驱动组件设于机体的顶部并连接于转轴，用于驱动转轴旋转。

本发明实施方式提供的能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置，通过重新设计浓密装置的结构，并在其中增加浓度监测组件，在使用时，尾矿浆在浓密过程中，通过浓度监测组件实时监测尾矿浆浆体的浓度变化，当尾矿浆浆体的浓度处于合理范围值(例如70％～80％)时，该尾矿浆从机体的排料口排出，而未达到该合理范围值的尾矿浆继续在浓密装置内进行浓密。通过这样的设计，确保了尾矿浆浆体沉降与浓密浓度达到合理范围值时，才被排出进行充填处理，避免了砂浆浓度过低达不到充填体强度要求，以及浓度过高带来的排砂困难问题。

下面结合附图，以具体的实施方式进行详细说明。

如图1所示，本发明的一实施方式的能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置包括机体10、转轴20、三组浓度监测组件30、搅拌组件40以及驱动组件50。

在本实施方式中，机体10的顶部设有桥架，桥架横跨机体10的上方。机体10的顶部设有第一进料口110和第二进料口120，机体10的底部设有排料口130，第一进料口110用于添加待浓密的尾矿浆，第二进料口120用于添加絮凝剂。絮凝剂和尾矿浆混合以提高尾矿浆的浓密效率。其中絮凝剂可以是有机絮凝剂或无机絮凝剂，本发明并不对此作特别限定。

当然，在其他实施方式中，机体10的顶部也可以是仅开有第一进料口110，用以添加尾矿浆，而无需加入絮凝剂。未添加絮凝剂的尾矿浆利用自身重力作用，实现沉降浓密。

在一些实施方式中，机体10可以呈圆筒形且底部呈倒圆锥状，这样的结构设计使得处于合理浓度范围的尾矿浆便于从排料口130排出。同时，底部呈倒圆锥状的结构设计，使得浓密装置在工作时浓密效果更佳。当然，在其他实施方式中，机体10也可以呈其他形状。

如图1所示，在本实施方式中，机体10的顶部还设有溢流槽170，浓密装置在工作过程中，澄清层的水能够通过溢流槽170流出。

请继续参阅图1，在本实施方式中，机体10内设有第一保护组件140，第一保护组件140和机体10的内壁之间形成一第一容置空间150。举例来说，第一保护组件140可以包括刚性保护隔板，环绕于机体10的内壁。刚性保护隔板的材质可以为钢质板，其厚度可根据尾矿浆体量而确定。

当然，在其他实施方式中，第一保护组件140也可以包括多块隔板，分别与机体10的内壁形成多个第一容置空间150，第一容置空间150用于容纳下述浓度监测组件30中的信号接收器320，使其不受尾矿浆的冲击而遭受破坏。在另一些实施方式中，第一保护组件140可以呈其他形状或材料，能够起到保护信号接收器320的功能即可。

如图1所示，在本实施方式中，浓密装置包括一转轴20，沿机体10的轴线l可转动地连接于机体10的顶部，转轴20的上端连接驱动组件50，驱动组件50用以驱动转轴20旋转。转轴20外设有第二保护组件210，第二保护组件210和转轴20的外周壁之间形成一第二容置空间220。第二保护组件210可以包括套管，该套管套设于转轴20外，并与转轴20的外周壁之间形成该第二容置空间220。

应当理解的是，在其他实施方式中，第二保护组件210也可以包括多个套管，分别相间隔地套设于转轴20外，并分别与转轴20的外周壁形成多个第二容置空间220，第二容置空间220用于容纳下述浓度监测组件30中的信号发射器310，使其不受尾矿浆的冲击而遭受破坏。在另一些实施方式中，第二保护组件210也可以包括其他结构或材料，能够起到保护信号发射器310的功能即可。

请继续参阅图1，在本实施方式中，三个浓度监测组件30中的每个浓度监测组件30包括一信号发射器310和两个信号接收器320，信号发射器310设于第二容置空间220内，两个信号接收器320设于第一容置空间150内，信号接收器320用于接收信号发射器310的信号。

在一示例实施方式中，两个信号接收器320的连线与机体10的轴线l相交，换句话说，其中一个信号接收器320和信号发射器310之间的连线与另一个信号接收器320和发生器之间的连线呈180度，使得浓度监测组件30能够实时地测量机体10内的两相对侧的尾矿浆浓度，两个测量点的位置距离最远，使得测量结果平均后的测量值更加准确地反映尾矿浆的整体浓度。

当然，在其他实施方式中，浓度监测组件30还可以包括一个信号发射器310和四个信号接收器320，其中，四个信号接收器320相间隔且等间距地布置在第一容置空间150内，使得在信号发射器310旋转一周后，四个信号接收器320获得四个点的测量值。另外，在另一些实施方式中，信号接收器320的数量还可以为三个、五个、六个或多个。

如图2所示，在一示例实施方式中，浓度监测组件30还包括瞄准仪330，瞄准仪330和信号接收器320均设于第一容置空间150内，且瞄准仪330设于信号接收器320和信号发射器310之间，用于提高测量浓度的准确度。

如图2所示，在一示例实施方式中，信号发射器310可以为γ射线发射器，其浓度监测原理为：γ射线发射器发出的γ射线具有一既定强度，在该γ射线进入信号接收器320的路径中，经过尾矿浆中的固体物质的遮挡而衰减，故尾矿浆的浓度越高，固体物质越多，γ射线强度的衰减越厉害，则信号接收器320接收到的信号强度越弱，最终通过计算比较信号接收器320内接收到的强度与既定强度的差值，从而得出尾矿浆的浓度/浓度范围。

当然，在其他实施方式中，信号发射器310还可以为α射线、β射线、红外射线、超声波射线等。

如图1所示，搅拌组件40固定连接于套管，通过转轴20带动套管，套管带动搅拌组件40转动的方式搅拌机体10内的尾矿浆。其中，搅拌组件40可以包括搅拌臂410和转动叶片420。当然，在其他实施方式中，搅拌组件40还可以包括其他结构，例如螺旋搅拌结构等。

如图1所示，在本实施方式中，三个浓度监测组件30分别位于浓密装置的澄清层区域101、压缩层区域102和浓密排水层区域103，三组浓度监测组件30分别实时获得澄清层区域101、压缩层区域102和浓密排水层区域103的尾矿浆浓度，进一步为工作人员在探究三层区域之间的沉降浓密规律时，提供了数据支撑，进而为研究尾矿浆浓密技术发展提供理论支持。

例如，理论上，浓密装置中的三层区域的尾矿浆浓度分别为：澄清层20％～30％，压缩层40％～60％，浓密排水层70％～80％，当尾矿浆在浓密排水层区域的浓度范围在70％～80％时，即可打开排料口130排出高浓度的尾矿浆以进行充填动作。然而，在实际工作中，尾矿浆的浓度在三层区域的浓度范围均小于上述的三层浓度范围。如此，通过本发明实施方式中的三组浓度监测组件30的设计，使得工作人员能够分层实时获得三层区域的浓度范围变化趋势，从而实施应对措施。举例来说，如果澄清层区域101的浓度范围始终远小于20％～30％区间，则工作人员可通过加大转轴20的旋转速度，或增加絮凝剂的添加量，亦或增加尾矿浆加入量的方式，来提高浓密效率。

如图1所示，在本实施方式中，机体10内还设有预混槽160，预混槽160的底部开有出料口161，由第一进料口110进入的尾矿浆和由第二进料口120进入的絮凝剂先进入预混槽160进行初步混合后，再经出料口161排出进入机体10内。尾矿浆和絮凝剂通过各自的初始速度在预混槽160内实现初步混合，使得两者的混合效果更佳。

如图1所示，在本实施方式中，转轴20的靠近排料口130的一端设有刮泥刀60，在排出尾矿浆时，机体10底部的浓度较高的尾矿浆通过刮泥刀60的转动不断地从排料口130排出，防止堵塞排料口130。

本发明的另一实施方式提出一种能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置，其与上一实施方式中的相同之处不在赘述，不同之处在于：

搅拌组件40固定连接于转轴20，在转轴20转动时，直接带动搅拌组件40旋转而搅拌机体10内的尾矿浆。

本发明的再一实施方式提出一种能够实时监测尾矿浆浓度的方法，包括：提供一浓密装置，所述浓密装置如上述任一实施方式所述的能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置；通过所述第一进料口110向所述浓密装置中添加尾矿浆；开启所述至少一浓度监测组件30，监测所述机体10内的尾矿浆的浓度。

如图3所示，在步骤910中，提供一浓密装置，该浓密装置包括机体10、转轴20、至少一浓度监测组件30、搅拌组件40和驱动组件50。

机体10的顶部设有第一进料口110，机体10的底部设有排料口130，机体10内设有第一保护组件140，第一保护组件140和机体10的内壁之间形成一第一容置空间150；转轴20沿机体10的轴线l可转动地连接于机体10的顶部，转轴20外设有第二保护组件210，第二保护组件210和转轴20的外周壁之间形成一第二容置空间220；浓度监测组件30包括信号发射器310和至少一信号接收器320，信号发射器310设于第二容置空间220内，至少一信号接收器320设于第一容置空间150内，信号接收器320用于接收信号发射器310的信号；搅拌组件40连接于转轴20，并随转轴20的旋转而搅拌机体10内的尾矿浆；驱动组件50设于机体10的顶部并连接于转轴20，用于驱动转轴20旋转。

在另一些实施方式中，浓密装置包括机体10、转轴20、至少一浓度监测组件30、搅拌组件40和驱动组件50。

机体10的顶部设有第一进料口110，机体10的底部设有排料口130，机体10内设有第一保护组件140，第一保护组件140和机体10的内壁之间形成至少一第一容置空间150；转轴20沿机体10的轴线l可转动地连接于机体10的顶部，转轴20外设有第二保护组件210，第二保护组件210和转轴20的外周壁之间形成至少一第二容置空间220；每个浓度监测组件30包括信号发射器310和至少一信号接收器320，信号发射器310设于第二容置空间220内，至少一信号接收器320设于第一容置空间150内，信号接收器320用于接收信号发射器310的信号；搅拌组件40连接于转轴20，并随转轴20的旋转而搅拌机体10内的尾矿浆；驱动组件50设于机体10的顶部并连接于转轴20，用于驱动转轴20旋转。

如图3所示，在步骤920中，通过所述第一进料口110向所述浓密装置中添加尾矿浆。

在一示例性实施方式中，通过第一进料口110向浓密装置添加尾矿浆的同时，通过第二进料口120向浓密装置添加絮凝剂，经过尾矿浆和絮凝剂的混合，以提高尾矿浆的浓密效率。其中，絮凝剂可以是有机絮凝剂或无机絮凝剂，本发明并不对此作特别限定。

在另一实施方式中，机体10内还设有预混槽160，预混槽160的底部开有出料口161，由第一进料口110进入的尾矿浆和由第二进料口120进入的絮凝剂先进入预混槽160进行初步混合后，再经出料口161排出进入机体10内。尾矿浆和絮凝剂通过各自的初始速度在预混槽160内实现初步混合，使得两者的混合效果更佳。

如图3所示，在步骤930中，开启所述至少一浓度监测组件30，监测所述机体10内的尾矿浆的浓度。

在一示例性实施方式中，至少一浓度监测组件30包括三个浓度监测组件30，三个浓度监测组件30分别位于浓密装置的澄清层区域101、压缩层区域102和浓密排水层区域103，三组浓度监测组件30分别用于分层实时获得澄清层区域101、压缩层区域102和浓密排水层区域103的尾矿浆浓度，进一步为工作人员在探究三层区域之间的沉降浓密规律时，提供了数据支撑，进而为研究尾矿浆浓密技术发展提供理论支持。

综上所述，本发明实施方式的能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置及方法的优点和有益效果在于：

本发明实施方式提供的能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置，通过重新设计浓密装置的结构，并在其中增加浓度监测组件30，在使用时，尾矿浆在浓密过程中，通过浓度监测组件30实时监测尾矿浆浆体的浓度变化，当尾矿浆浆体的浓度处于合理范围值(例如70％～80％)时，该尾矿浆从机体10的排料口130排出，而未达到该合理范围值的尾矿浆继续在浓密装置内进行浓密。通过这样的设计，确保了尾矿浆浆体沉降与浓密浓度达到合理范围值时，才被排出进行充填处理，避免了砂浆浓度过低达不到充填体强度要求，以及浓度过高带来的排砂困难问题。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的能够实时监测尾矿浆浓度的浓密装置仅仅是采用本发明的原理的一个示例。本领域的普通技术人员应当清楚地理解，本发明的原理并非仅限于附图中示出或说明书中描述的装置的任何细节或任何部件。

应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。