低濃度無砂倉尾砂膠結充填系統的研究與應用

目前，采用了全尾砂膠束填充系統。將所選工廠的45%全砂傳遞至垂直砂倉，經濃縮和釋放砂漿澄清水，然后通過壓縮和過濾料漿中的水，然后通過脫水來組成最終砂。待全尾砂造漿均勻后,打開放砂管向攪拌機供給全尾砂。全尾砂和水泥經雙軸攪拌機初步攪拌后,進入高速活化攪拌機進行強力活化攪拌,最終通過鉆孔和井下管網輸送至井下采場充填1尾礦庫高效輸送劉塘坊鐵礦是設計原礦處理量為150萬t/a的地下礦山。選廠采用磨前預選和階段磨選工藝。由于尾礦庫較近,且地勢平坦,在選廠建設優化中去掉了尾礦分級機濃縮工序,選廠尾礦直接使用渣漿泵輸送至距離選廠1.2km的尾礦庫存放。尾礦質量濃度為10%左右。2新型無砂膠填充技術的實驗研究2.1全尾砂的基本特性劉塘坊鐵礦全尾砂粒度組成和多元素分析結果見表1和表2。尾砂的物理化學性質對于尾礦的濃縮以及膏體的凝結影響極大2.2濃縮脫水實驗結果實驗方案為分別使用規格為FX150常規旋流器和FX350多錐體旋流器進行不同條件下的濃縮脫水實驗。實驗結果見表3、表4。根據表3和表4試驗結果對比看,2種旋流器都可以將質量濃度為10%左右的尾礦漿一次濃縮至質量濃度為65%左右的砂漿,且沉砂產率均大于70%,達到了尾砂膠結充填要求。但FX150由于處理量僅有12~30m2.3旋轉器砂漿塌落度測定塌落度是指料漿由于自重產生塌落現象,是檢驗料漿流動性的綜合性指標。塌落度愈大表示料漿流動性愈大將烘干后的分級尾砂加水配制成不同濃度的砂漿,然后用塌落度筒測量不同濃度下的砂漿塌落度,結果見表5。根據表5試驗結果,砂漿質量濃度在69%~75%時流動性好不離析。當濃度大于75%時,料漿呈現似膏狀體,流動性降低,管道無法自流輸送;當濃度低于69%時,砂漿出現離析。2.4利用充填料漿充填采礦分級尾砂粒度組成見表6。將膠結材料32.5從表7數據分析,采用上向分層充填采礦,使用1∶4充填料漿進行充填澆面,7d后即可進行上分層回采。3工業實踐3.1充填系統組成(1)充填工藝流程。選廠全尾砂漿經選廠渣漿泵通過管道輸送至旋流器組,礦漿經旋流器濃縮脫水分級后,溢流經原尾礦輸送管道自流輸送至尾礦庫;底流經管道直接給入攪拌桶,同時膠凝材料從水泥倉底部漏斗給入螺旋給料機,經螺旋給料機計量給入攪拌桶;攪拌好的充填料漿經充填漏斗和井下管網自流輸送至采空區充填。(2)充填系統結構組成。主體結構由1個200m3.2尾砂充填控制尾礦充填自動化控制系統主要由充填尾礦輸送控制、尾砂濃縮分級控制、制漿控制、料漿輸送控制、潤管/洗管控制和故障判斷及處理6部分組成。(1)充填尾礦輸送控制:充填尾礦輸送管和原尾礦輸送管實現自由切換。當井下不需要充填時將尾礦礦漿切換至尾礦庫輸送狀態。需要充填時,通過充填尾礦管切換至充填狀態。(2)尾砂濃縮分級控制:旋流器組共有12臺旋流器,每臺入料管上均安裝通過電磁閥控制的氣動閥。當旋流器入料壓力達不到要求時,通過PLC遠程控制電磁閥,關閉1臺或幾臺旋流器(3)制漿控制:通過安裝在旋流器沉砂管上的流量計和濃度計檢測出料漿流量和濃度,根據充填需要的灰砂比進行定量添加膠凝劑,然后在攪拌桶內充分攪拌后制成充填料漿。(4)潤管/洗管控制:使用電動開關閥和電動調節閥進行遠程操作控制,進行充填前的潤管、充填過程中的和充填后的洗管工作。(5)故障判斷及處理:當井下發生堵管時,通過下料斗液位檢測和控制,充填系統由充填狀態自動切換為尾礦庫輸送狀態,選廠生產運行不受影響。3.3旋流器污水處理不正常運行無砂倉尾砂膠結充填工藝系統投入試運行后,存在以下問題:(1)旋流器溢流自流輸送管流量受進口管管口空氣吸入的影響,流量減小,溢流槽液面快速升高而溢礦,導致無法正常運行;(2)使用實驗用沉砂口直徑55mm進行運行,沉砂濃度為55%左右濃度偏低,且產率低。處理方法:(1)在旋流器溢流管進口加裝排氣管,改善料漿進口條件,降低溢流槽液面,從而提高自流管輸送能力,保證系統能夠正常運行;(2)將沉砂口直徑換為40mm,并將原運行6臺旋流器改為運行8臺,取得符合設計要求的指標。具體工藝指標見表8。無砂倉尾砂膠結充填工藝系統經6個月試運行后,所有設備實現了遠程集中操作控制。系統處理量達到800~1000m4全尾砂膠凝充填系統施工難點新型無砂倉尾砂膠結充填工藝技術具有以下特點:(1)使用旋流器代替砂倉進行低濃度礦漿濃縮,減少了投資,其投資費用僅為立式砂倉充填系統的1/3;(2)旋流器底流直接給入攪拌桶與膠凝材料攪拌制漿,減少了立式砂倉風、水聯動造漿工序,流程短,易于實現自動控制;(3)旋流器溢流實現自流回尾礦庫,減少了泵送費用;(4)系統處理量大,能夠連續制漿,連續充填。不足之處:(1)井上、井下聯動生產,無緩沖時間,需加強井下充填管理,盡量做到充填