CN101372892A - 具有絮状层解裂功能的全尾矿砂浆充填塔 - Google Patents

Abstract

本发明是一种具有絮状层解裂功能的全尾矿砂浆充填塔，在放砂管(4)上方的塔底部分(2)内壁上固定设置一个顶角为60度正三角锥体结构的絮状层解裂装置(3)；该絮状层解裂装置(3)由三条直线状螺纹钢条构成；它们的顶端互相焊接在一起，该顶点位于圆形放砂口的中心线上；它们的底端分别焊接在塔底部分(2)内壁上，三个焊接点组成正三角形。在放砂口设置的絮状层解裂装置有效地破解了细粒级尾砂形成的絮状胶体层，使造浆浓度达到了73％以上，使全尾高浓度充填连续工作时间达到6小时以上，较原来充填时间提高了三倍，检修周期由原来的两个月提高到七个月，检修周期延长了2.5倍。

Description

具有絮状层解裂功能的全尾矿砂浆充填塔

技术领域 本发明涉及一种砂浆充填塔，具体地说，是一种具有絮状层解裂功能的全尾矿砂浆充填塔。本发明还涉及与所述砂浆充填塔造浆喷嘴连接的高压水泵的压力计算方法。

背景技术 全尾砂高浓度充填技术是利用尾矿处理采矿空区的关键技术，该技术对减少采矿成本和对自然环境保护的改善有相当大的作用。该技术是将尾矿输送到充填塔中，采用风水联动的造浆工艺制造充填砂浆，通过管路将砂浆运输到井下矿层达到充填采矿空区的目的。

在制造充填砂浆的过程中，尾砂中细粒级即400目以上的特细尾砂在砂仓中形成一种细粒级的絮状胶体层，也即是所说的“结饼现象”。现有充填塔多采用圆锥形仓底，锥形体顶部设出料口，出料口上部设有一个成伞状的破饼装置，该结构是由槽钢支架和设置在槽钢上的圆锥形钢板构成。比如专利号为2006201676949的中国使用新型“锥形底立式砂仓”，就采用了这种“破饼装置”。

由于细粒级尾砂形成的絮状胶体层会完全覆盖在该伞状结构的“圆锥形钢板”板面上而不能有效破解其整体性，絮状胶体层在放砂口处形成有效阻挡，使放砂工作不能持续高浓度进行，连续造浆只能保持1.5小时左右，导致充填能力低，充填仓的风水造浆头损坏周期缩短，造浆浓度低，形成制约造浆工艺的“瓶颈”，因此严重制约了采充平衡工作。

发明内容 本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有絮状层解裂功能的全尾砂浆充填塔，并提供与所述砂浆充填塔造浆喷嘴连接的高压水泵的压力计算方法，以及在放砂口处对絮状胶体层实施有效解裂，以实现全尾高浓度持续充填，用以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案如下：

一种具有絮状层解裂功能的全尾矿砂浆充填塔，其特征在于：安装于充填塔底部的造浆喷嘴通过管路和高压水泵连接水源，通过所述高压水泵将水通过造浆喷嘴压入充填塔，高压水泵的压力按下列公式计算：

p＝k(H+Z)ρ_sg        (i)

p＝k(H-Z)ρ_sg        (ii)

式(i)、(ii)中：

p-喷嘴所需水压，Pa，

H-充填塔高，m，

Z-水源与造浆喷嘴的高差，m，

ρ_s-充填塔中沉淀砂的密度，kg/m³，

k＝1.4～1.6，为经验系数，

g＝9.8N/kg，为常数；

在水源位置低于造浆喷嘴时适用式(i)；

在水源位置高于造浆喷嘴时适用式(ii)，且要求H≥Z。

一种具有絮状层解裂功能的全尾矿砂浆充填塔，塔体包括圆柱状主体部分和半球形塔底部分，在塔底部分的圆形放砂口处设有放砂管，其特征在于：在放砂管上方的塔底部分内壁上固定设置一个顶角为60度正三角锥体结构的絮状层解裂装置；该絮状层解裂装置由三条直线状螺纹钢条构成；它们的顶端互相焊接在一起，该顶点位于圆形放砂口的中心线上；它们的底端分别焊接在塔底部分内壁上，三个焊接点组成正三角形。

所述直线状螺纹钢条的长度以及所述正三角形的边长均为80cm，螺纹钢条的直径为32cm。

所述絮状层解裂装置的顶点低于造浆喷嘴所处的最低位置。

所述放砂管内径直径为0.130～0.145m。

解裂装置的角度，所用螺纹钢的直径及长度，造浆喷嘴的水压是本发明的关键技术，以上参数都是经过严格的计算，为了达到全尾高浓度充填的最佳效果而设计的。其中，高压水泵的压力计算公式是经过大量反复实验得到的经验公式，按照该公式计算出的造高压水泵的压力进行控制，浆喷嘴的输出水压值与絮状层解裂装置技术相结合，对于有效解裂絮状胶体层非常关键。

絮状层解裂装置的顶点低于造浆喷嘴所处的最低位置很重要，如果絮状层解裂装置的顶点高于造浆喷嘴所处的最低位置，絮状层解裂效果会在一定程度上受到影响。

放砂管的内径是经过大量实验和反复计算得到的数值，实验和计算中考虑了充填所需砂浆体积流量和砂浆临界流速等参数。

本发明还具有以下特点：

(1)、采用半球形塔底，与锥形塔底相比较，塔底活化面积更大，且不易结拱，保证了砂浆浓度的稳定。

(2)、在放砂口设置的絮状层解裂装置有效地破解了细粒级尾砂形成的絮状胶体层，使造浆浓度达到了73％以上，使全尾高浓度充填连续工作时间达到6小时以上，较原来充填时间提高了三倍，检修周期由原来的两个月提高到七个月，检修周期延长了2.5倍，每台充填塔每年可节约直接成本费用61720元(风动造浆嘴220元/个*132个；水力造浆嘴180元/个*126个)，并且进一步提高了充填能力，降低了充填维修的劳动强度，为采充平衡提供了保证，使采充周期由原来15天降低到10天，同时提高了充填质量，降低了采场的二次损失和贫化。

(3)、絮状层解裂装置的材料采用螺纹钢，对于采用全尾海水高浓度充填技术，增强了装置抗海水腐蚀的能力，提高了装置的使用寿命。

(4)、解裂装置的高度低于造浆喷嘴的所处的位置，目的是使絮状似胶体先经过压力水的冲击再经过解裂装置的解裂，实现了更有效的解裂。

(5)、造浆喷嘴采用胶管封闭固定式喷嘴，解决了风水压力不稳定的问题，达到了理想的造浆效果。

附图说明 图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式 下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

如图1所示，充填塔塔体包括圆柱状主体部分1和半球形塔底部分2，在塔底部分2的圆形放砂口处设有放砂管4。在放砂管4上方的塔底部分2内壁上固定设置一个顶角为60度正三角锥体结构的絮状层解裂装置3。该絮状层解裂装置3由三条直线状螺纹钢条构成；它们的顶端互相焊接在一起，该顶点位于圆形放砂口的中心线上；它们的底端分别焊接在塔底部分2内壁上，三个焊接点组成正三角形。所述直线状螺纹钢条的长度以及所述正三角形的边长均为80cm，螺纹钢条的直径为32cm。

在充填塔底部安装有三条上下平行设置的造浆喷水管，在造浆喷水管上开设有造浆喷嘴5，造浆喷水管通过管路和高压水泵连接水源，通过所述高压水泵将水通过造浆喷嘴压入充填塔。所述造浆喷嘴5是胶管封闭固定式喷嘴。

所述絮状层解裂装置3的顶点低于造浆喷嘴5所处的最低位置。

所述放砂管4内径直径为0.137m。

高压水泵的压力按下列公式计算：

p＝k(H+Z)ρ_sg           (i)

p＝k(H-Z)ρ_sg           (ii)

式(i)、(ii)中：

p-喷嘴所需水压，Pa，

H-充填塔高，m，

Z-水源与造浆喷嘴的高差，m，

ρ_s-充填塔中沉淀砂的密度，kg/m³，

k＝1.4～1.6，为经验系数，

g＝9.8N/kg，为常数；

在水源位置低于造浆喷嘴时适用式(i)；

在水源位置高于造浆喷嘴时适用式(ii)，且要求H≥Z。

充填塔高度按18m计，水源低于喷嘴高差按5m计，沉砂密度按1600kg/m³计，k＝1.5，由上式得喷嘴压力最少为0.54MPa。

本发明实施例的充填塔高18m，内径直径8米，放出1m³砂浆需要喷出的水量Q_z为：0.20～0.24m³，放砂管4内径直径：0.137m。

Claims (5)

1.一种具有絮状层解裂功能的全尾矿砂浆充填塔，其特征在于：安装于充填塔底部的造浆喷嘴通过管路和高压水泵连接水源，通过所述高压水泵将水通过造浆喷嘴压入充填塔，高压水泵的压力按下列公式计算：

p＝k(H+Z)ρ_sg                     (i)

p＝k(H-Z)ρ_sg                     (ii)

式(i)、(ii)中：

p-喷嘴所需水压，Pa，

H-充填塔高，m，

Z-水源与造浆喷嘴的高差，m，

ρ_s-充填塔中沉淀砂的密度，kg/m³，

k＝1.4～1.6，为经验系数，

g＝9.8N/kg，为常数；

在水源位置低于造浆喷嘴时适用式(i)；

在水源位置高于造浆喷嘴时适用式(ii)，且要求H≥Z。

2.一种具有絮状层解裂功能的全尾矿砂浆充填塔，塔体包括圆柱状主体部分(1)和半球形塔底部分(2)，在塔底部分(2)的圆形放砂口处设有放砂管(4)，其特征在于：在放砂管(4)上方的塔底部分(2)内壁上固定设置一个顶角为60度正三角锥体结构的絮状层解裂装置(3)；该絮状层解裂装置(3)由三条直线状螺纹钢条构成；它们的顶端互相焊接在一起，该顶点位于圆形放砂口的中心线上；它们的底端分别焊接在塔底部分(2)内壁上，三个焊接点组成正三角形。

3.如权利要求2所述具有絮状层解裂功能的全尾砂浆充填塔，其特征在于：所述直线状螺纹钢条的长度以及所述正三角形的边长均为80cm，螺纹钢条的直径为32cm。

4.如权利要求2所述具有絮状层解裂功能的全尾砂浆充填塔，其特征在于：所述絮状层解裂装置(3)的顶点低于造浆喷嘴(5)所处的最低位置。

5.如权利要求2或3或4所述具有絮状层解裂功能的全尾砂浆充填塔，其特征在于：所述放砂管(4)内径直径为0.130～0.145m。