浓缩机的选择与计算

    A  浓缩机的选型
    浓缩机的型式和规格的确定，一般根据所处理的物料性质、生产和建设条件以及试验研究提供的有关技术资料进行。在国外，制造厂根据用户提供的资料进行计算和选择，然后再向用户推荐。我国则由用户或设计单位自行选用。对于生产规模较大的选矿厂，在有条件的情况下应尽量采用大型浓缩机。国外资料表明，采用大直径浓缩机可节省钢筋混凝土约25%,节省建设费约50%.
    a  周边传动浓缩机
    用钢筋桁架支承耙架的周边传动浓缩机，其耙架和钢桁架支承两者结合为一整体，刚性好，强度大。但桁架结构在工作过程中高出水面，对澄清层有搅动作用，不利于微细颗粒物料沉降，影响溢流的水质。耙架为悬臂结构的周边传动浓缩机，对周边轨道的技术要求不太严格，耙架运转时对沉降层影响较小，溢流水质较好。
    b  大型中心传动浓缩机
    中心轴架支承(使用液体静压轴承)的中心传动式浓缩机摩擦阻力很小，具有很高的有效传动扭矩；使用精密滚珠轴承的中心传动式浓缩机，可以防止负荷过大时损坏耙臂和驱动装置。常用来处理铁、铜矿石的选矿产品。
    大型沉箱中心柱式浓缩机采用中空柱基础结构，沉箱内可容纳排料、电控、工艺管网和辅助设施，并可提供便于设备操作和维护的空间场地。该设备的底流用管道经桥架从中空柱内扬送到后续作业点，可省去地下通道和泵房的建设费用。该类浓缩池的底流，用多级泵并联排出。当出现峰值负荷时砂泵可自行处理，直到把中心桂周围集矿沟槽内的矿浆浓度降到正常值。这种排矿方式能使矿浆具有较高的线速度，防止排矿口堵塞。如果排矿出现短路，则底流浓度变稀，泵的吸入压头增大。生产中应尽量防止排矿短路。该类浓缩机的管线安装费高，泵的吸入管易堵，维修较困难。但其构造简单，操作方便，传递的扭矩大，运行稳定可靠。
    缆绳式中心传动浓缩机直径由12米到75米，利用钢绳自动调整耙子上下左右浮动的数据可测出浓缩机内的负荷情况。在均匀负荷条件下，通过输入数据处理，浓缩机可获得最佳工作状况。该机适合于具有波动性和间歇性负荷的脱水作业。其耙子位置的自动补偿能防止池内产生不平衡的负荷，因而排矿浓度均匀，并能自行调节扭矩，保证设备正常运行。
    多层中心传动浓机结构简单，占地面积小，动力消耗少，基建费较低。当工业场地较紧而又要求有足够的沉降面积时宜选用该类浓缩机。该设备传递的扭矩较小，直径较小，适合于中小型选矿厂使用。
    高效浓缩机(槽内也可装倾斜板)的给料需添加絮凝剂，经搅拌后送入浓缩机的沉降部位。该机占地面积少，浓缩效率高，适于处理细粒物料以及必须在室内脱水的物料，也适于旧厂扩大生产能力选用。
    B  耙式浓缩机的计算
    为了确定在一定条件下工作的浓缩机的面积、结构尺寸及台数，必须进行浓缩机的技术计算。由于在连续作业的耙式浓缩机中，矿粒的沉淀过程十分复杂，目前尚无准确的计算方法。国外一些公司根据经验和不同的研究方法，如模拟法、图解法、初始沉降速度法、经验定额法等设计浓缩机。
    我国目前进行浓缩机计算，主要根据单位浓缩面积的生产能力和矿浆在静止沉降试验中的沉降速度来确定所需要的有效沉降面积、浓缩机尺寸和台数。我国选矿厂的生产实践表明，在目前情况下，较切合实际的计算方法，应该是通过沉降试验并参照同类厂矿的生产实际资料来确定。在满足底流浓度要求的同时，应考虑溢流水质的要求。黑色金属矿山使用环水时，要求溢流中的固体含量小于0.5%,有色金属矿山应以金属流失最少为度。[next]
    浓缩机单位面积的生产能力与所处理的物料颗粒或絮团的粒度、密度、给矿和底流的浓度、料浆成分、泡沫粘度、矿浆温度和物料的价值有关。单位面积的生产能力一般根据半工业试验或静止沉降试验确定，在无试验条件的情况下，可参照类似厂矿的生产指标确定。
    a  浓缩面积计算
    浓缩面积计算可采用如下三种方法：
    (1)用半工业试验或生产定额指标计算浓缩机面积可采用下述经验公式计算：

    式中  A———浓缩机总有效面积,m²;
          q———在满足溢流水质要求的条件下，浓缩机单位面积处理的固体物料重量,
                 t/(m²·d),该值由试验确定。
          W———给料中的固体重量,t/d;
          K———矿浆波动系数。一般对于工业性试验k=1,对于模拟试验k=1.05～1.20;当矿样代
                 表性较好，给矿数量和性质稳定，以及选择较大直径的浓缩机时可取小值，反
                 之取大值。
    (2)按静止沉降试验或模拟试验资料计算浓缩机面积：
                       A=KQ₀c₀a_max                         (2)
    或                   A=KWa_max                          (3)
    式中  A———所需浓缩机总面积,m²;
          K———系数，取1.05～1.2,取值原则同1式；
          Q₀———设计的给入料浆量,m³/d;
          C₀———设计给矿的单位体积含固体重量,t/m³;
          a_max———浓缩每吨固体物料所需要的最大沉降面积,m²(t·d^-1)由试验确定；
          W———给入浓缩机的固体重量,t/d.
    (3)在缺乏试验数据而又无实际经验资料时，可按斯托克斯公式近似地计算固体物料的沉降速度之后，再用下式近似计算浓缩机的面积：

    式中  A———浓缩机面积,m²;
          W———给入浓缩机的固体重量,t/d;
          R₁、R₂———浓缩前后矿浆的液固比；
          K₁———浓缩机有效面积系数，一般取0.85～0.95;ф12m以上的浓缩机取大值；
          K———矿量波动系数，视原矿品位而定。浓缩机直径小于5m时取1.5,大于30m时取1.2;
          υ₀———溢流中最大粒子在水中的自由沉降速度,mm/s.
    沉降速度也可用4式近似计算：
                           υ₀=545(δ-1)d²                 (5)
    式中  δ———固体物料密度,g/cm³;
          υ₀———溢流中最大粒子在水中的自由沉降速度,mm/s;
          d———溢流中固体颗粒最大直径,mm,精矿溢流中最大粒度一般取5μm,浓缩煤泥时，最
                 大不应超过30～50μm.[next]
    对于絮凝沉降, υ₀只能通过试验测定.A值的计算应在进料与底流之间的整个浓度范围内选取，其中最大值作为沉降槽的横断面积。浓缩机的面积必须保证料浆中沉降最慢的颗粒有足够的停留时间沉降至槽底。因此浓缩机溢流速度υ(或上升水流速度)必须小于溢流中最大颗粒的沉降速度。选定的浓缩机面积须用(6)式验算，须保持υ＜υ₀.溢流速度计算如下：

    式中  υ———上升水流速度,mm/s;
          A———浓缩机面积,m²;
          V———浓缩机的溢流量,m³/s.
    b   浓缩机深度计算
    耙式浓缩机的深度决定矿浆在压缩层中的停留时间，为了保证底流的排矿浓度，矿浆在浓缩机中必须有充分的停留时间。因此，浓缩机应具有一定的高度，即：    
                            H=h_c+h_p+h_Y                  (7)        
    式中  H———浓缩机所需的总高度,m;
          h_c———澄清区高度,0.5～0.8m;
          h_p———耙臂运动区高度,m;可由下式计算：

          D———浓缩机底部直径,m;
          a———底部水平倾角，通常a=12°;
          h_Y———压缩区高度,m;可通过试验用下式计算：

    式中  t———矿浆浓缩至规定浓度所需的时间(实测),h;
          δ———矿粒密度,g/cm³;
          a_max———澄清一吨千矿所需的最大澄清面积,m²/(t·d^-1);
          R_c———矿浆在压缩区中的乎均液固比，可按矿浆沉降到临界点时的液固比与排矿底流
                  液固比(均为实测)之平均值计算。
    我国选矿厂使用国产的系列化浓缩机时，其结构尺寸已经固定了。选用这类标准规格的浓缩机时，其压缩区的高度h_Y应满足下式要求：
                          h_Y≤H-(h_c+h_p)                   (10)
    当计算的hY不能满足(10)式之要求时，应增加浓缩机的面积。
    c  浓缩机的直径计算：

    式中  D———浓缩机直径,m;
          A———浓缩机横断面面积,m².