脱水尾砂精准配伍强制均化制备结构流充填料浆工艺研究

脱水尾砂精准配伍强制均化制备结构流充填料浆工艺研究

0充填材料研究从2015年到2015年，中国的剩余矿和废石累计储量接近600亿吨，其中尾矿沉积储量146亿吨，但大量生产，使用有限。通过大量的试验研究和生产实践,在同样强度要求下,提高充填料浆浓度能大大减少水泥用量,降低充填成本,并解决采场脱水等一系列问题近年来,长沙矿山研究院有限责任公司根据矿山需求,开发了充填流量40～220m由于矿山骨料的多样性1工艺的典型方案如图1所示,该工艺由给料及计量子系统、搅拌制备子系统、料浆输送充填子系统和自动控制系统构成。1.1填充材料、供应和测量充填物料包括:骨料、胶结剂(≥1种)、水和外加剂(计量和给料方式,粉体外加剂与胶结剂类似,液态外加剂与水类似,不赘述)。1.1.1斗式计量船系统骨料为脱水尾砂,具体为陶瓷过滤机、板框压滤机、带式过滤机等机械方式脱水后的滤饼,尾矿库堆存尾砂,机制砂和河沙等天然砂石料,以及其他呈固态的物料。骨料堆存于充填站骨料堆场,充填时采用装载机或抓斗起重机往骨料储存斗上料,储存斗下设给料设备,为皮带或振动给料机等具有给料功能的设备。骨料储存斗内置带叶片的螺旋破拱装置,必要时储存斗仓壁外置振动电机辅助破拱,破拱装置根据给料设备的给料流量设定值自动启停。计量采用静态斗式计量秤,系统设补扣秤功能循环调偏,根据卸料情况,确定下一循环计量的补扣秤重量,提高长时累计计量精度。斗式计量秤下设给料设备,其功能是将斗式计量秤内骨料卸料给转载设备。斗式计量秤和搅拌设备间设转载设备连接,转载设备为斗式提升机或皮带输送机等具备转载功能的装备,功能是将称量好的骨料输送到卸料等待位置,然后等待卸料指令,将骨料卸入搅拌设备。当搅拌设备上设有中间储存斗时,转载设备卸料到中间储存斗,转载设备卸料后运转到斗式计量秤受料位置,中间储料斗进入等待卸料状态。充填时,采用装载机上料至骨料储存斗,由骨料储存斗下皮带给料机给料到斗式计量秤,称量达到配料值后进入转载卸料等待状态,转载设备到达受料位后斗式计量秤下的给料设备自动启动,向转载设备卸料,卸料完毕后斗式计量秤下的给料设备自动停止卸料,同时斗式计量秤进入下一循环计量,转载设备运转至等待卸料位置(或卸入中间储存斗),转载设备(或中间储存斗)进入等待制备卸料状态。1.1.2水泥仓干、气行使被吹灰机联合给料胶结剂采用水泥仓储存,配连接散装粉体罐车的卸料吹灰管;水泥仓仓顶设除尘器,安全阀;仓底设卸料阀门和螺旋给料机。胶结剂由散装粉体罐车运至充填站,由吹灰管输送至水泥仓内,卸料时开启仓顶除尘器,卸料完毕密封吹灰管,关闭除尘器。仓体锥部设气嘴破拱装置,当胶结剂斗式计量秤某时段连续来料流速≤设定值时,气嘴自动喷吹一次,以消除结拱维持给料速度。螺旋给料机具备分段高低速运转粗精秤给料功能,粗秤时高速运转,缩短计量时间;精秤时低速运转,提高单斗计量精度。充填时,打开仓底阀门,胶结剂经仓底的螺旋给料机输送至水泥计量称,称量达到配料值后进入等待制备卸料状态。1.1.3流量管道的设置调浓水采用斗式水秤计量,采取粗精秤两路管道进料,设阀门控制开闭,粗秤管道为大直径大流量管道;精秤管道为小管径小流量管道。粗秤时,粗秤管道和精秤管道同时打开,达到粗秤值时关闭粗秤管道继续进料精秤,达到水配料值时关闭精秤管道,计量完毕后进入等待制备卸料状态。1.2充填料浆卸料、骨料、胶结剂和水封剂的工艺流程充填料浆制备采用两段搅拌工艺,充填时两段搅拌均连续运转,第一段强制活化搅拌,采用双卧轴强制搅拌机,采用静态强制活化搅拌技术,消除尾砂和胶结剂干粉絮团实现均化;第二段储料均化搅拌,采用立式搅拌桶,储料功能是为减小因尾砂结拱和黏粘等因素导致的单循环配料计量和卸料误差,同时也能进一步均化料浆,提高充填料浆制备质量,实现充填系统料浆连续出料。立式搅拌桶容积大于等于2倍第一段搅拌量和5min充填料浆流量的最大值,充填料浆卸料口位于底部或桶侧,卸料口设可调节开度的卸料阀门,用于调节控制充填流量。骨料、胶结剂和水等充填物料计量完毕,全部进入等待制备卸料状态后,按照水、骨料、胶结剂顺序开始卸入强制活化搅拌机内。首先卸入水,在强制活化搅拌机内形成水幕以达到抑尘目的;卸水开始一段时间后(间隔时间以形成的水幕能够明显抑尘为判断依据,根据试验观测调节)开始骨料和胶结剂卸料,全部卸料完成后进入搅拌制备计时,骨料斗式计量秤、胶结剂斗式计量秤和水斗式计量秤进入下一个循环的计量。为确保搅拌均化时间,强制活化搅拌时间设置从全部卸料完毕时开始计时,以制备的料浆内无尾砂和胶结剂干粉絮团为判断指标,搅拌到设定时间后,进入第一段搅拌卸料等待状态。当第二段立式搅拌桶料位高于设定料位时,第一段强制活化搅拌机进入等待料浆卸料状态,充填物料仍处于等待制备卸料状态。当第二段储料均化搅拌的立式搅拌桶料位低于设定料位时,既能够容纳第一段搅拌卸入的料浆量,第一段强制活化搅拌机进入卸料状态,卸料完毕后关闭卸料门,进入进料等待状态,当下一循环的充填物料计量并全部进入等待制备卸料状态后按前述卸料顺序卸料并制备充填料浆,开始下一制备循环。2工程实例2.1充填采矿法工艺优化研究某金矿位于河南省洛阳市西南,为缓倾斜矿体,厚度极薄到厚,矿岩均破碎,原采用浅孔留矿法回采,为了提高矿产资源综合利用率,矿山进行了采矿工艺优化研究,根据矿体开采技术条件,确定采用上向进路充填采矿法,因此,需要建设一座充填站。通过矿山建设条件分析,采选充平衡计算,充填材料试验和充填系统配置研究,确定采用脱水尾砂精准配料强制均化制备结构流充填工艺。矿山采矿生产规模为15万t,年作业时间300d,矿石体重2.65t/m经计算并结合充填材料试验成果,确定充填流量为60m2.2尾砂储备方案(1)骨料。由于矿体集中程度高,生产规模较小,采出空区个数少和体积小,充填的不均衡系数大,充填系统生产时间集中,为了解决选矿尾砂产出和充填尾砂需求之间的矛盾,充填系统要具备尾砂储备功能,因砂仓和浓密机要实现大量尾砂储备投资大,经尾砂脱水方案比选研究,采用陶瓷过滤机进行分级尾砂脱水,在陶瓷过滤机下设堆场,脱水尾砂性状呈絮团状储备于堆场(见图2)。(2)胶结剂。根据大宗材料就地解决原则,宜采用低标号胶结剂,故采用42.5(3)调浓水。矿山生产用水。2.3尾砂给料及计量(1)骨料。选矿厂排出的尾砂浆使用渣浆泵输送至分级站(标高505m),全尾砂浆质量浓度约26%～28%,流量约60m全尾砂料浆进入分级站后连接旋流器进料口,采用旋流器组,旋流分级后底流产率≥60%,底流浓度≥45%。分级后底流通过管道自流至充填站脱水车间陶瓷过滤机储料槽(标高472m),管道长度约200m,高差33m,为实现自流输送,靠旋流器侧前50m管道直径DN125,后续管道直径DN100,底流进入陶瓷过滤机,溢流自流回选矿厂。陶瓷过滤机采用TT5C-60型,过滤面积60m尾砂使用装载机上料,采用ZL50装载机装卸尾砂,在脱水车间底部堆场铲装尾砂至充填站配料机,配料机容积10m配料机内尾砂通过配料皮带给入斗式计量秤,配料皮带宽800mm,为实现尾砂精准计量,皮带配变频电机驱动,设粗精秤功能,粗秤时为缩短计量时间,皮带设置为高频50Hz高速运转;精秤时为精准计量,皮带设置为低频10Hz低速运转。斗式计量秤内尾砂计量达到配料量时,进入等待状态,待斗式提升机下放至受料位置,由斗式计量秤皮带给入斗式提升机料斗,斗式提升机型号为HZS120.2,提升电机设变频启停,尾砂通过斗式提升机提升至搅拌楼计量层等待卸料指令。(2)胶结剂。水泥仓容积为100t,水泥仓采用钢结构,直径Φ=3m,水泥仓顶设置人行检查孔、连续料位计及脉冲反吹袋式除尘器。水泥给料使用LSY273单管螺旋给料机,螺旋体外壳直径为273mm,输送距离约8m,设备功率为11kW,水泥计量使用0.8m充填时,打开水泥仓底部螺旋闸门,启动单管螺旋给料机,向水泥秤输送水泥至配料量,卸料时打开水泥秤下气动蝶阀和振打器,水泥自流至搅拌槽。(3)调浓水。充填用水引自高位水池,仓容600m2.4填充料浆，搅拌制备第一段搅拌采用JS2000双卧轴强制搅拌机,进料容积3m第二段搅拌采用Φ2000×2100立式高浓度搅拌桶,有效容积为5m2.5拖泵泵压监控根据充填系统设计生产能力和运行工况,充填管路长度约1.2km,高差-20m,料浆输送选用一台HBT8018C-5混凝土拖泵,输送压力(低压/高压)10/18MPa,输送流量(低压/高压)87/55m将拖泵泵斗体积改至2m在拖泵油缸设置泵压监控传感器,泵压超限时停泵并将料浆制备流程置于暂停状态,控制系统发出报警,等待处置后再恢复。2.6充分体现系统运行的效果充填站建成后,通过调试,系统顺利稳定运行。2019年已完成矿山6条进路采空区的充填工作,累计充填方量约3500m3充填料浆均质充填技术(1)研发的脱水尾砂精准配料强制均化结构流充填工艺,实现了提前备料、精准计量、强制活化周期制备-储料调偏连续出料两段式搅拌,能够准确控制充填物料配合比和充填料浆质量浓度,制备出了高浓度似均质稳态结构流充填料浆,能控制充填料浆制备质量和充填成本。(2)脱水尾砂制备充填料浆解决了砂仓和仓式浓密机沉砂浓度限制尾砂充填料浆制备质量浓度瓶颈问题。(3)