CN104874472B - 尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置，属于矿山尾矿分级输送设备。在所述的任一条输尾主管上至少设一只由门型支架和引出管构成的导出机构，引出管固定在门型支架上，引出管分别与输尾主管和细粒输送管连接连通，在引出管尾部水平段管内设比例限流机构；细粒输送管中部由多根支撑架支撑，其头部伸入矿坑。该装置采用由立管、第一旁通斜管、第二旁通斜管和连接弯管构成的引出管，合理的设计管径之比及尾矿浆体流速，可以实现从输尾主管中无新增动力分离细粒级矿泥，节约能源，减少细粒级矿泥入尾矿库，改善入库尾矿级配，提高调洪段干滩坡度，使得尾矿库的安全超高和调洪高度防汛指标符合安全要求。

Description

尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置

技术领域

本发明属于矿山尾矿分级输送设备，尤其涉及一种在尾矿输送过程中粗、细颗粒分级处理的装置。

背景技术

金属或非金属矿山开采的矿石经选厂选别后，排出的尾矿需经输送装置送至尾矿库贮存，因此尾矿库是矿山企业重要的生产基础设施，尾矿库的安全运行至关重要。目前尾矿经浓缩、分级过滤的工艺流程后产生尾矿浆体，尾矿浆体进入一级总砂泵站的矿浆仓，在矿浆仓通过闸板控制，分别由两台10/8ST-AH渣浆泵串联为一组，共6组(三组生产、三组备用)中的三组进行输送，通过尾矿输送主管输送至二级总砂泵站，再经加压后送至尾矿库贮存。由于近年来选矿工艺的改进，嵌布粒度细的极贫矿入选，导致矿山生产企业入库尾矿的细粒含量大量增加，入库尾矿的粒级组成不合理，调洪段干滩坡度变缓且衰减极快，致使尾矿库的安全超高和调洪高度两项重要的防汛指标难以达标，尾矿库坝体安全稳定性差，直接影响矿山生产，危及下游居民人身和财产安全，而尾矿输送行业中没有分离细粒级矿泥的装置，因此设计一种从尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置是非常必要和有现实意义的。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置，从尾矿输尾主管中自动分离细粒级矿泥，减少细泥入尾矿库，改善入库尾矿级配，调洪段干滩坡度适中，尾矿库的安全超高和调洪高度防汛指标符合安全要求。

尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置，包括至少两级总砂泵站、尾矿库和矿坑，相邻两级总砂泵站之间由一条生产输尾主管和一条备用输尾主管连接连通，末级总砂泵站的输出管与尾矿库连接，其特点是在所述的任一条输尾主管上至少设一只由门型支架和引出管构成的导出机构，引出管固定在门型支架上，引出管分别与输尾主管和细粒输送管连接连通，在引出管尾部水平段管内设比例限流机构；细粒输送管中部由多根支撑架支撑，其头部伸入矿坑。

本发明进一步改进，所述的导出机构由基座、门型支架和引出管连接构成，基座由混凝土浇筑而成，门型支架固定在基座上；引出管由立管、第一旁通斜管、第二旁通斜管和连接弯管构成，主管管径d：400～600mm、立管高度h：2000～8000mm、立管管径d1：300～500mm、第一旁通斜管管径d2：300～450mm、第二旁通斜管管径d3：200～350mm，立管下端与输尾主管连接连通，上端与连接弯管连接，第一旁通斜管与第二旁通斜管平行设置，一端与输尾主管连接连通，另一端与立管连接连通，第一旁通斜管、第二旁通斜管的斜度a为45°～60°；连接弯管头部为1/4圆，其尾端内设比例限流机构，由于原矿的性质、生产过程中的控制因素等的变化，输尾主管中的尾矿量会有所波动，按实时对分离量进行调节，使得分离的尾矿始终占总尾矿量的20％；门型支架由四只竖杆和四只横杆连接构成方形框体，上端面为水平面，框体的高度大于立管的高度，连接弯管由垫板固定在横杆上。

本发明进一步改进，所述的比例限流机构由第一限流板和第二限流板构成，第一限流板、第二限流板的外径与连接弯管的内径相一致，第一限流板、第二限流板沿中心轴线均开设喇叭孔和直孔，喇叭孔与直孔衔接，喇叭孔的缩径方向与细粒级矿泥流向一致。

本发明进一步改进，在所述的细粒输送管头部设磁选机，细粒输送管与磁选机的进料口连接连通，磁选机的排料管伸入流槽，排入矿坑，磁选机可以回收尾矿中的极细铁粉颗粒，提高尾矿的回收利用，进一步节约生产成本。

与现有技术相比，优点是构思新颖，结构紧凑、合理；该装置采用由立管、第一旁通斜管、第二旁通斜管和连接弯管构成的引出管，合理的设计管径之比及尾矿浆体流速，可以实现从输尾主管中无新增动力分离细粒级矿泥，不仅节约能源，还可以合理地分离尾矿量，输尾主管输送正常，不会发生堵管现象；同时连接弯管中固定有比例限流机构，分离的尾矿始终占总尾矿量的20％，避免在取泥过程对输尾主管流体有过大扰动，确保取泥口处细粒级矿泥上升流速小，既保证输尾主管正常工作又保证细粒级矿泥分离效果，减少细粒级矿泥入尾矿库，改善入库尾矿级配，提高调洪段干滩坡度，使得尾矿库的安全超高和调洪高度防汛指标符合安全要求。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是输尾主管中的尾矿浆体分层结构图；

图2是尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置结构示意图；

图3是图2的导出机构示意图；

图4是图3的侧视图；

图5是图4的A部放大图。

图中：1-一级总砂泵站、2-输尾主管、3-矿坑、4-流槽、5-磁选机、6-细粒输送管、7-导出机构、71-基座、72-门型支架、73-引出管、731-连接弯管、732-立管、733-第二旁通斜管、734-第一旁通斜管、8-二级总砂泵站、9-尾矿库、10-比例限流机构、101-第一限流板、102-第二限流板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1至5，尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置，包括一级总砂泵站1、二级总砂泵站8、尾矿库9和矿坑3，相邻两级总砂泵站之间由一条生产输尾主管2和一条备用输尾主管连接连通，末级总砂泵站的输出管与尾矿库连接，在所述的输尾主管上设一只由门型支架72和引出管73构成的导出机构7，引出管固定在门型支架上，引出管分别与输尾主管和细粒输送管6连接连通，在引出管尾部水平段管内设比例限流机构10；细粒输送管中部由多根支撑架支撑，其头部伸入矿坑。

从图3、4中可以看出，导出机构7由基座71、门型支架72和引出管73连接构成，基座由混凝土浇筑而成，门型支架固定在基座上；引出管由立管732、第一旁通斜管734、第二旁通斜管733和连接弯管731构成，立管下端与输尾主管2连接连通，上端与连接弯管连接，第一旁通斜管与第二旁通斜管平行设置，一端与输尾主管连接连通，另一端与立管连接连通，第一旁通斜管、第二旁通斜管的斜度a为60°。连接弯管头部为1/4圆，为了确保原管道输尾正常，确保取泥分流效果以及控制入坑、入库尾矿量的配置，在连接弯管尾端内设比例限流机构10，从图5中可以看出，比例限流机构10由第一限流板101和第二限流板102构成，第一限流板、第二限流板的外径与连接弯管731的内径相一致，第一限流板、第二限流板沿中心轴线均开设喇叭孔和直孔，喇叭孔与直孔衔接，喇叭孔的缩径方向与细粒级矿泥流向一致(图3中箭头方向)。由于原矿的性质、生产过程中的控制因素等的变化，输尾主管中的尾矿量会有所波动，按实时对分离量进行调节，使得分离的尾矿始终占总尾矿量的20％；门型支架由四只竖杆和四只横杆连接构成方形框体，上端面为水平面，框体的高度大于立管的高度，连接弯管由垫板固定在横杆上。

根据图1中的尾矿浆体分层结构，输尾主管的管顶至管底依次分布低浓度矿泥c1-细粒级轻尾砂、c2-细粒级重尾砂和粗粒级轻尾砂、c3-粗粒级重尾砂和重砾砂c4，因此尾矿浆的分层流动为直接从主管中分泥提供了基础条件，但要从输送主管中截取部分输送介质后仍能使主管正常运行，就必须有截取后的介质流速大于或等于临界流速，即V≥V_L。

1)临界流速计算A选厂产能提升后的尾矿总量达650万吨/年，按矿山尾矿输送布局，将其中130万吨极粗粒尾矿运至排土场，若将剩下的520万吨尾矿的20％分离后入坑，则入库的尾矿量亦能满足尾矿库的设计要求。A选厂现输尾主管管径d：575mm、内径为535mm；按取出20％的矿泥后的输送介质后，计算管道输送现有介质的临界流速，按以下公式：

式中：V_L—临界流速 D—输尾主管内径

ρ₀—浆体比重 ρ_w—清水的比重

d50—尾矿中值粒经 Cv—尾矿浆体积浓度

根据A选厂主管的相关条件，解得V_L＝2.3m/s。

2)实际流速度计算根据A选厂主管中输送的尾矿总量，如按20％分离后，原输尾主管流量Q＝498.95t/h。计算实际流速V：

V＝(498.95×4.5227÷3600)÷(3.14×0.5352÷4)＝2.79m/s

可知V＞VL，原输尾管不会发生堵塞。

根据矿浆在主管中分层流动的原理，从输尾主管的尾矿浆体中能直接截取部分尾矿泥；为使取泥有较好的效果，需截取原输尾管1/4处的流体介质。由于取泥时会对原输尾管内矿浆分布有轻微扰动，使得绝大部分为尾矿细泥的浆体中裹挟有少量粗粒尾矿而混入取泥管。经试验分析，此部分粗粒尾矿：d≥0.5mm、δ≥5.3g/cm³。根据干涉沉降原理，控制好上升水流的速度，可以使粗颗粒再次回到输尾主管中。为在上升水流中实现有效干涉沉降，颗粒的沉降末速应大于上升水流速度：即Vos＞V；由于粗粒尾矿颗粒相对较少，其下沉过程不会影响上升液流的稳定；可以将此沉降视为上升液流中的自由沉降。

根据斯托克斯沉降末速公式：

式中：Vos—颗粒的沉降末速；

Ps—形状修正系数； dv—颗粒当量直径； δ—矿粒密度；

ρ—液流密度； μ—液流粘度； x—球形系数。

求解得：Vos＝50.815cm/s。

因此，为使粗颗粒尾矿发生干涉沉降，则上升水流速度V＜0.5m/s。这样的条件下，粗粒尾矿经干涉沉降至取泥管管壁，通过面壁效应重新回到尾管主管中。

根据现场实验，得到立管的高度h：6m、立管管径d1：450mm、第二旁通斜管管径d2：400mm、第一旁通斜管管径d3：325mm。

在细粒输送管头部设JCTB1050用半逆流筒式磁选机5和T-CCT1240顺流型筒式磁选机，细粒输送管6与磁选机的进料口连接连通，磁选机的排料管伸入流槽4，排入矿坑3，可产出品位(TFe)38％粗精矿，月可达900多吨粗精矿，年产粗精矿10800多吨。实践证明，尾矿再选不仅可以充分利用尾矿二次资源，增加精矿量，以较少投资，较低成本，有效进行了废弃物的再利用，避免了资源的浪费，企业获得较高利润，同时创造了较好的社会效益。

如分离后达不到理想的粒级效果，可将主管进行变径后，再一次经计算选取合适的高度和分流的管径进行分离，依此类推，直至达到理想的效果。

入库的尾矿粒级得以改善，表1为各阶段粒级对比：

表1不同时期尾矿粒级正累积产率计算结果表

表2分离矿泥前后尾矿库滩前100米坡度变化统计表

由表1、2中可以看出：1)入库的尾矿粒级+200目由53.96％提高到59.06％；2)分离入坑的尾矿细颗粒明显，-200目的含量达67.01％。相对粗粒尾矿排入尾矿库后，滩前100m处的沉积滩坡度明显提高，调洪库容得以大幅度提升；同时能增大尾矿库坝体的内摩擦角，提高尾矿库坝体的物理力学性质指标，有利于提高坝体稳定性，从而确保了尾矿库防洪度汛和安全稳定运行。

2011-2013年各选厂入坑、入库的尾矿量如表3，可见入两库的尾矿量符合设计要求(420万吨/年)。

表3各选厂入库、入坑尾矿处置量汇总表

本单位综合考虑选厂尾矿库的余下库容、露天矿坑的容量及边帮安全性和每年排尾量，矿山生产的尾矿一部分输送至尾矿库，一部分输送至矿坑，完全可以满足未来矿山生产的需求。

Claims (4)

1.尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置，包括至少两级总砂泵站(1；8)、尾矿库(9)和矿坑(3)，相邻两级总砂泵站之间由一条生产输尾主管(2)和一条备用输尾主管连接连通，末级总砂泵站的输出管与尾矿库连接，其特征在于在所述的输尾主管上设一只由门型支架(72)和引出管(73)构成的导出机构(7)，引出管固定在门型支架上，引出管分别与输尾主管和细粒输送管(6)连接连通，在引出管尾部水平段管内设比例限流机构(10)；细粒输送管中部由多根支撑架支撑，其头部伸入矿坑。

2.根据权利要求1所述的尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置，其特征在于所述的导出机构(7)由基座(71)、门型支架(72)和引出管(73)连接构成，基座由混凝土浇筑而成，门型支架固定在基座上；引出管由立管(732)、第一旁通斜管(734)、第二旁通斜管(733)和连接弯管(731)构成，主管管径d：400～600mm、立管高度h：2000～8000mm、立管管径d1：300～500mm、第一旁通斜管管径d2：300～450mm、第二旁通斜管管径d3：200～350mm，立管下端与输尾主管(2)连接连通，上端与连接弯管连接，第一旁通斜管与第二旁通斜管平行设置，一端与输尾主管连接连通，另一端与立管连接连通，第一旁通斜管、第二旁通斜管的斜度a为45°～60°；连接弯管头部为1/4圆，其尾端内设比例限流机构(10)；门型支架由四只竖杆和四只横杆连接构成方形框体，上端面为水平面，框体的高度大于立管的高度，连接弯管由垫板固定在横杆上。

3.根据权利要求1所述的尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置，其特征在于所述的比例限流机构(10)由第一限流板(101)和第二限流板(102)构成，第一限流板、第二限流板的外径与连接弯管(731)的内径相一致，第一限流板、第二限流板沿中心轴线均开设喇叭孔和直孔，喇叭孔与直孔衔接，喇叭孔的缩径方向与细粒级矿泥流向一致。

4.根据权利要求1所述的尾矿输尾主管中细粒级矿泥自动分离装置，其特征在于在所述的细粒输送管头部设磁选机(5)，细粒输送管(6)与磁选机的进料口连接连通，磁选机的排料管伸入流槽(4)，排入矿坑(3)。