CN105317458A - 一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种尾砂分级分区高浓度充填系统及方法，本发明属于全尾砂膏体充填领域。选厂全尾砂通过渣浆泵进入水力旋流器分级，其底流和溢流分别经过浓密机浓密成高浓度尾砂浆体。将细粒级高浓度尾砂浆体通过泵经管道输送到充填站，添加适量胶凝材料充填到一步骤采场；而粗粒级高浓度尾砂浆体自流或泵送到二步骤采场充填，实现二步骤采场非胶结充填。高浓度分级粗尾砂滤水性能好，非胶结充填中少量泌水通过采场中架设的滤水设施排出充填体。本发明能够实现全尾砂分级分区高浓度充填，极好地解决了超细尾矿脱水性能差缺陷。

Description

一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统及方法

技术领域

本发明属于全尾矿膏体充填领域，适用于低品位大规模充填开采矿山的应用，具体涉及一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统及方法。

背景技术

随着高品位矿床的逐渐枯竭，以及矿业环境与安全问题重视程度越来越高，充填采矿技术的优势性日益突出。为了保持采矿业的可持续发展，一是不断改进大型低品位矿床的高效开采及废弃物的处理新技术，二是经济处理采空区以缓和环境及安全问题。

低品位矿床须大规模开采才有经济效益，此类矿床传统采矿方法一般为空场嗣后充填。空场法适用大型无轨化设备，生产能力大，回采成本低，比较适用于低品位矿床开采。同时，矿山为解决尾砂地表排放对环境污染及占用土地问题，采用全尾砂充填成为主流。

但是从国内外矿山生产实践来看，由于全尾砂粒级细、渗透性差，造成非胶结充填体无法脱水造成长时间内难以固结，已经影响到全尾砂充填在二步骤空场嗣后充填采矿方法中的正常应用。一二步骤采场均需采用胶结充填，造成充填成本高。如何在二步骤采场实现非胶结充填，有效降低胶凝材料的用量，是解决空场嗣后充填技术在大型低品位矿床开采中应用的难点。

要实现二步骤采场的非胶结充填，必须使充填尾砂具有较高的渗透性，使采场中大量的水快速脱离充填体。而全尾砂非胶结充填体渗透性差，在爆破振动的影响下发生液化，一旦采场非胶结全尾膏体出现临空面，可能引发井下泥石流事故。

为此，结合膏体充填方法，寻求一种能够用于全尾砂空场嗣后充填法的充填技术，既要满足一步骤采场充填体自立强度要求，又能满足二步骤采场非胶结脱水固结的要求。该技术结合了全尾砂膏体充填之长处，且兼备空场法生产规模大、成本低的特点，减少了胶凝材料用量、降低充填成本，在大规模低品位矿床开采中具有良好的经济优势。

发明内容

为了有效解决上述问题，本发明提供一种全尾砂膏体胶结与非胶结充填相结合的联合尾矿处置系统及方法。该方法先对全尾砂分级并浓密，然后细粒级尾砂添加水泥类胶凝材料充填一步骤采场，粗粒级高浓度尾砂浆体直接充填到二步骤采场，满足了二步骤采场非胶结充填尾砂脱水固结的需求。全尾砂一、二步骤采场分级分区充填，弥补了超细尾矿充填脱水难、水泥单耗高等缺陷，实现粗细粒级尾砂胶结与非胶结相结合的充填工艺，在经济合理的前提下大规模高效回采矿石，同时有效地处理采空区控制地表塌陷。

一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统，所述系统包括渣浆泵、水力旋流器、粗粒度级尾砂充填组件、细粒度级尾砂充填组件；

所述渣浆泵连接水力旋流器的输入端，所述水利旋流器的底流端连接粗粒度级尾砂充填组件，所述水利旋流器的溢流端连接细粒度级尾砂充填组件。

进一步地，所述粗粒度级尾砂充填组件包括粗粒度浓密机、第一泵体、粗粒度级浆体输送管道、粗粒度级浆体自流或泵送系统、及粗粒度级充填管道。

进一步地，所述水利旋流器的底流端连接所述粗粒度浓密机的输入端，所述粗粒度浓密机的输出端通过粗粒度级浆体输送管道连接粗粒度级浆体自流或泵送系统的输入端，所述粗粒度级浆体自流或泵送系统的输出端连接粗粒度级充填管道；

所述第一泵体设置在所述粗粒度级浆体输送管道上。

进一步地，所述粗粒度级充填管道连接采场；

所述第一泵体为柱塞泵、隔膜泵或软管泵。

进一步地，所述细粒度级尾砂充填组件包括细粒度浓密机、第二泵体、细粒度级浆体输送管道、一级搅拌机、二级搅拌机、细粒度级浆体自流或泵送系统、及细粒度级充填管道。所述的一级搅拌机是将细粒度尾砂、水泥与水做初步打散，二级搅拌机将这些物料完全打散，从而实现混合均匀的目的。

进一步地，所述水利旋流器的溢流端连接所述细粒度浓密机的输入端，所述细粒度浓密机的输出端通过细粒度级浆体输送管道连接一级搅拌机的输入端，所述一级搅拌机的输出端连接二级搅拌机的输入端，所述二级搅拌机通过细粒度浆体自流或泵送系统连接细粒度级充填管道；

所述第二泵体设置在所述细粒度浆体输送管道上。

进一步地，所述细粒度级充填管道连接采场；

所述第二泵体为柱塞泵、隔膜泵或软管泵。

一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填方法，应用上述的一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统，其特征在于，包括以下步骤：

A）选厂全尾砂通过渣浆泵进入水力旋流器分级，全尾砂分级为粗粒级尾砂和细粒级尾砂，水力旋流器分级后底流进入粗粒级浓密机浓密，形成粗粒级高浓度尾砂浆体；水力旋流器分级后溢流进入细粒级浓密机浓密，形成细粒级高浓度尾砂浆体；

B）细粒级高浓度尾砂浆体通过第二泵体及细粒度浆体输送管道输送到一级搅拌机中，并在此添加水泥类胶凝材料，再经二级搅拌均匀，细粒度级浆体自流或泵送系统由细粒度级充填管道输送到一步骤采场进行胶结充填；粗粒级高浓度尾砂浆体通过第一泵体经粗粒度浆体输送管道输送到地表充填钻孔，粗粒度级浆体自流或泵送系统由粗粒度级充填管道输送到采场进行二步骤矿房非胶结充填，采场少量泌水通过滤水管排出。

进一步地，所述水力旋流器获得粗粒度级尾砂级细粒度级尾砂的分级接线在625-400目之间；

所述细粒度级浓密机浓密脱水后，尾砂浆体质量浓度控制在60-75%。

本发明的有益效果是：由于采用了上述技术方案，本发明可以针对全尾矿实现分级分区膏体充填，将粗、细粒级尾砂分级分区处置，分级后细粒级尾砂采用胶结充填，能够满足一步骤采场充填体自立要求；而粗粒级尾砂脱水性能好，能满足二步骤采场嗣后非胶结充填脱水固结的要求。一、二步骤采场要求不同的强度值，可采用胶结与非胶结充填联合方式，最大限度地降低充填成本。相对于传统的全尾砂充填技术而言，全尾砂分级分区膏体充填技术不但可以实现大规模低品位矿石的安全、高效回采，而且能够满足二步骤采场非胶结充填脱水固结的要求，充填成本低、适用性广。这种方法所涉及设备技术成熟可靠，发明适用性广，方案实施简易，效益显著。

附图说明

图1为本发明所提出的分级尾砂分区膏体充填方法示意图；

1—渣浆泵；2—水力旋流器；3—粗粒级浓密机；4—细粒级浓密机；5—第一泵体；6—第二泵体；7—细粒级浆体输送管道；8—粗粒级浆体输送管道；9—一级搅拌机；10—二级搅拌机；11—粗粒度级浆体自流或泵送系统；12—细粒度级浆体自流或泵送系统；13—粗粒度级充填管道；14—细粒度级充填管道；15—二步骤采场；16—一步骤采场胶结充填体；17—二步骤回采矿体；18—一步骤采场；19—滤水管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

实例一：

某矿全尾砂平均粒径小于0.03mm、-800目大于50%、+400目不到30%，属超细全尾砂。超细全尾砂渗透性差，井下全尾砂非胶结充填体始终处于饱和状态，存在泥石流风险。该矿围岩情况较好，但矿山有大量老空区的存在，深部矿体需采用充填法开采，主体采矿方案为房柱法嗣后充填开采。应用分级尾砂分区膏体充填技术使得非胶结充填成为可能，将全尾砂以525目为分级界限进行分级，分级底流(+525目)进入粗粒级浓密机，浓密成高浓度浆体，通过第一泵体(5)经过粗粒级浆体输送管道(8)输送到地表充填钻孔，再经粗粒度级充填管道(13)自流到二步骤采场(15)，充填体中的泌水通过滤水管(19)排出，实现二步骤采场非胶结充填；全尾砂分级溢流(-525目)通过细粒级浓密机制备成细粒级浆体63%左右，通过添加灰砂比1:15~1:20的少量胶凝材料，经一级搅拌机(9)及二级搅拌机(10)搅拌均匀，通过自流充填到一步骤采场(18)，隔离了矿体上部老空区对深部矿体开采的不利影响，实现了矿山的深部资源接替。

该技术在矿山的成功应用，一方面满足了二步骤采场非胶结充填对粗粒级尾砂的需求，保证了非胶结充填体的安全性，同时实现了矿体低成本、大规模高效回采；另一方面细粒级浆体，通过添加少量胶凝材料输送到一步骤采场充填，实现对超细全尾砂的安全处理，真正做到无废出坑的绿色矿山。

实例二：

某矿围岩条件中等，普氏系数f=3~4；井下地温高，采场温度可达35℃以上。同时地应力大、矿石品位高，采用上向分层充填采矿法采矿，并选用分级尾砂分区膏体充填技术进行嗣后充填，采场布置为隔一采一。矿山投产后，选厂全尾砂通过水力旋流器(2)分级，分级界限控制在400目(37μm)。并将旋流器底流和溢流分别经粗、细浓密机(3)、(4)浓密成高浓度尾砂浆体，粗粒级尾砂浆体质量浓度可达75~77%，细粒级尾砂浆体质量浓度在67~70%之间。细粒级高浓度尾砂浆体通过第二泵体(6)经过细粒级浆体输送管道(7)输送到充填站，添加1:15左右的胶凝材料，经一级搅拌机(9)及二级搅拌机(10)搅拌均匀，通过细粒度级浆体自流或泵送系统(12)输送到一步骤采场(18)进行充填，满足自立并保证了二步骤采场非胶结充填体的隔离；粗粒级高浓度尾砂浆体通过第一泵体(5)经过粗粒级浆体输送管道(8)输送到充填站，再通过粗粒度级浆体自流或泵送系统(11)输送到采场(15)，少量泌水通过滤水管(19)排出，实现二步骤采场非胶结充填。

应用该技术成功的解决了二步骤采场非胶结充填对粗粒级尾砂的需要，实现了一二步骤胶结与非胶结充填相结合，充填工艺简单、成本低，有效控制了地温、地压，并保证了采场围岩的稳定性，取得了良好的环保、安全、经济价值。

Claims (9)

1.一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统，其特征在于，所述系统包括渣浆泵、水力旋流器、粗粒度级尾砂充填组件、细粒度级尾砂充填组件；

所述渣浆泵连接用于析分出粗、细粒度尾砂的水力旋流器的输入端，所述水利旋流器的底流端连接粗粒度级尾砂充填组件，所述水利旋流器的溢流端连接细粒度级尾砂充填组件。

2.根据权利要求1所述的一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统，其特征在于，所述粗粒度级尾砂充填组件包括粗粒度浓密机、第一泵体、粗粒度级浆体输送管道、粗粒度级浆体自流或泵送系统、及粗粒度级充填管道。

3.根据权利要求2所述的一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统，其特征在于，所述水利旋流器的底流端连接所述粗粒度浓密机的输入端，所述粗粒度浓密机的输出端通过粗粒度级浆体输送管道连接粗粒度级浆体自流或泵送系统的输入端，所述粗粒度级浆体自流或泵送系统的输出端连接粗粒度级充填管道；

所述第一泵体设置在所述粗粒度级浆体输送管道上。

4.根据权利要求3所述的一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统，其特征在于，所述粗粒度级充填管道连接采场；

所述第一泵体为柱塞泵、隔膜泵或软管泵。

5.根据权利要求1所述的一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统，其特征在于，所述细粒度级尾砂充填组件包括细粒度浓密机、第二泵体、细粒度级浆体输送管道、一级搅拌机、二级搅拌机、细粒度级浆体自流或泵送系统、及细粒度级充填管道，所述一级搅拌机将细粒度尾砂、水泥与水做初步打散，二级搅拌机将所述细粒度尾砂、水泥与水完全打散，从而实现混合均匀的目的。

6.根据权利要求5所述的一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统，其特征在于，所述水利旋流器的溢流端连接所述细粒度浓密机的输入端，所述细粒度浓密机的输出端通过细粒度级浆体输送管道连接一级搅拌机的输入端，所述一级搅拌机的输出端连接二级搅拌机的输入端，所述二级搅拌机通过细粒度浆体自流或泵送系统连接细粒度级充填管道；

所述第二泵体设置在所述细粒度浆体输送管道上。

7.根据权利要求6所述的一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统，其特征在于，所述细粒度级充填管道连接采场；

所述第二泵体为柱塞泵、隔膜泵或软管泵。

8.一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填方法，应用上述权利要求1-7之一所述的一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填系统，其特征在于，包括以下步骤：

A）选厂全尾砂通过渣浆泵进入水力旋流器分级，全尾砂分级为粗粒级尾砂和细粒级尾砂，水力旋流器分级后底流进入粗粒级浓密机浓密，形成粗粒级高浓度尾砂浆体；水力旋流器分级后溢流进入细粒级浓密机浓密，形成细粒级高浓度尾砂浆体；

B）细粒级高浓度尾砂浆体通过第二泵体及细粒度浆体输送管道输送到一级搅拌机中，并在此添加水泥类胶凝材料，再经二级搅拌均匀，细粒度级浆体自流或泵送系统由细粒度级充填管道输送到一步骤采场进行胶结充填；粗粒级高浓度尾砂浆体通过第一泵体经粗粒度浆体输送管道输送到地表充填钻孔，粗粒度级浆体自流或泵送系统由粗粒度级充填管道输送到采场进行二步骤矿房非胶结充填，采场少量泌水通过滤水管排出。

9.根据权利要求8所述的一种金属矿全尾砂分级分区膏体充填方法，其特征在于，所述水力旋流器获得粗粒度级尾砂级细粒度级尾砂的分级接线在625-400目之间；

所述细粒度级浓密机浓密脱水后，尾砂浆体质量浓度控制在60-75%。