CN105672318B - 一种细粒尾矿模袋分级充灌系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，包括：给矿装置、旋流分级装置、充灌管道装置及车载运输装置；其中，给矿装置、充灌管道装置和旋流分级装置并列设置在车载运输装置上；给矿装置的给矿输出口与旋流分级装置的进矿口连接，旋流分级装置的出矿口与充灌管道装置的进料口连接，充灌管道装置设有充灌模袋的模袋充灌管。该系统通过将给矿装置、旋流分级装置、充灌管道装置有机连接，形成对入库全尾矿进行旋流分级并压力泵灌至模袋内，实现细粒尾矿的模袋法堆坝的系统，该系统可实现细粒尾矿的模袋法堆坝，由于摒弃了原有模袋法堆坝工艺中的坝前采坑取砂造浆环节，从而节省大量模袋法堆坝过程中的人力成本及能耗。

Description

一种细粒尾矿模袋分级充灌系统

技术领域

本发明涉及矿山处理尾矿用的分级充灌设备，特别是涉及一种细粒尾矿模袋分级充灌系统。

背景技术

细粒尾矿的堆存问题是尾矿处理技术遇到的难题之一，且广泛存在于我国铜矿、铅锌矿、氧化铝矿、磷矿等多领域。细粒尾矿的堆存技术主要包括：(1)一次性筑坝。(2)旋流分级堆坝。(3)模袋法堆坝。其中，一次性筑坝建设成本高，企业往往难以接受，目前主要以后两种方法为主。

旋流分级堆坝是指采用旋流器将全颗粒尾矿进行粗细分级，其中底流粗尾矿用于筑坝，溢流细尾矿于坝前排放的一种尾矿堆坝方法。在上游法细粒尾矿堆坝中，该方法用于分级冲积法堆筑子坝；中线法或下游法细粒尾矿堆坝中，该方法采用底流尾矿直接堆筑尾矿坝体。为满足规范中堆坝尾矿粒径要求，尾矿分级后用于堆坝的d≥0.074mm尾矿颗粒含量不宜少于75％，d≤0.02mm尾矿颗粒含量不宜大于10％。然而实际应用过程中，因细粒尾矿自身粒度细，加之库型条件受限等情况，分级后底流粗尾矿量往往难以满足堆坝要求。

模袋法是基于模袋布固砂透水特性而发展起来的一种方法。最早用于构建临时建筑物抵御洪水。20世纪中期以后，模袋法陆续推广应用到水利、交通、环保、矿山等领域。模袋法尾矿堆坝是指采用高强度、透水性土工织物制作大面积连续模袋，通过向模袋内充灌尾砂并经压力排水形成固结充填体，利用充填体连续交错堆筑子坝的一种堆坝方法。其工艺实施流程包括：模袋铺放、坝前取砂造浆、充灌、排水固结、模袋体交错堆坝。

模袋充灌尾矿堆坝的工程投资较一次性筑坝大大降低，解决了很多矿山企业因细粒尾矿难以堆坝的燃眉之急。但随着模袋充灌尾矿堆坝工程实施经验的增长，这一技术也显现出了一些亟待改进的方向：(1)库内干滩面取砂易形成大采坑，存在一定的安全隐患；(2)造浆充灌人工成本高、能耗高；(3)劳动密集，不利于大范围高效开展。

模袋法中应用的模袋来源于土工管袋，是由聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)等制作的大面积袋状材料，并在其袋内充灌尾砂经压力排水后形成的一种固结充填体。其主要利用土工材料的透水不透浆特性，加速充填料的固结。模袋法的主要原理是：将充灌料通过模袋设置的充灌口泵灌进袋内，通过模袋布的孔径控制留在袋内的充灌料量，水及粒度小于模袋布孔径的细颗粒排出模袋体。

目前模袋法的实施工艺流程为：模袋铺放、坝前取砂造浆、充灌、排水固结、模袋体交错堆坝。具体如下：

①模袋铺放：根据尾矿库工程现场的实际情况，划定合理的模袋铺设区域；确定模袋尺寸，铺放至堆坝区域；人工摊铺袋就位，袋缝应垂直于坝轴线，沿长边方向，在其两侧每隔1m左右用袋装碎石压载，防止袋体移位。

②坝前取砂造浆：选定库内坝前干滩范围内的一定区域作为模袋堆坝取砂区，通过高压水枪注水形成尾矿浆，通过渣浆泵等设备将尾矿浆抽送至模袋内。具体通过水枪冲砂及送砂浆实现。水枪冲砂是用高压水枪将固态尾砂粉碎，制成流动的砂浆，浓度应控制在1:4-1:5之间(土水体积比)的范围内。

③充灌：将尾砂浆通过袖口排放至充灌至模袋里，充灌前在每层模袋上最少设置4个冲填厚度标杆，标杆应明显便于控制检查，每个模袋至少设置4-8个袖口(放砂浆点)，放砂浆点采用后退法施工，每隔1小时移动一次放浆口的位置，每个模袋冲填时间约为10--20小时。

④排水固结：灌袋过程中，通过控制充灌压力以及模袋自身的透水不透浆特性，可加快形成固结度较高的的模袋尾砂体。

⑤模袋体交错堆坝：在实际堆坝过程中，模袋体堆坝区域与取砂区相互轮换。按照一定的施工组织顺序，在堆坝区域堆置相应高度之后，转而在堆坝区域前的干滩区域取砂堆坝，在原取砂区域通过逐步放矿找平之后继续铺设模袋进行尾砂充灌堆坝。

中国实用新型专利2013202903600公开了一种全尾渣吹填裂膜丝机织土工模袋堆筑坝，涉及尾矿库水灰渣、灰渣膏体和灰渣全尾渣吹填的模袋经过脱水固结，分层交错堆筑形成模袋坝体。采用的技术方案是：包括多层模袋堆筑层，每层模袋堆筑层由多个吹填有尾渣的裂膜丝机织土工模袋沿坝体长度、宽度方向依次堆积而成，坝体长度方向上相邻的模袋之间两两相互搭接成搭接段，搭接长度不小于1m，坝体宽度方向相邻的模袋之间在坝体长度方向上相互错开，错开长度不小于模袋长度的1/3；上、下相临的模袋之间在坝体长度方向上相互错开，错开长度不小于模袋长度的1/3；上、下相临的模袋堆筑层中上、下对应的模袋在坝体长度、宽度方向分别错开其模袋长度、宽度的1/3以上。

该技术方案的缺点是：(1)对细粒级全尾矿模袋堆坝，存在袋内尾矿不易固结、袋体溢出细颗粒多、效率低以及坝体强度低等情况；(2)充灌压力、充灌浓度难以控制，存在充灌过程中模袋压力不合适发生爆袋的风险；(3)造浆充灌人工成本高、劳动密集、能耗大。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，能实现全尾接入、自主分级、充灌管路调节、参数监控等功能，从而以低成本、低能耗、安全高效方式实现细粒尾矿模袋法堆坝，解决现有细粒尾矿模袋法堆坝中存在的安全及效率问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，包括：

给矿装置、旋流分级装置、充灌管道装置及车载运输装置；其中，

所述给矿装置、充灌管道装置和旋流分级装置并列设置在所述车载运输装置上；

所述给矿装置的给矿输出口与所述旋流分级装置的进矿口连接，所述旋流分级装置的出矿口与所述充灌管道装置的进料口连接，所述充灌管道装置设有充灌模袋的模袋充灌管。

本发明的有益效果为：通过将给矿装置、旋流分级装置、充灌管道装置有机连接，形成对入库全尾矿进行旋流分级并压力泵灌至模袋内，实现细粒尾矿的模袋法堆坝的系统，该系统可实现细粒尾矿的模袋法堆坝，由于摒弃了原有模袋法堆坝工艺中的坝前采坑取砂造浆环节，从而节省大量模袋法堆坝过程中的人力成本及能耗。同时，本系统可在不影响现有坝面放矿系统的情况下，实现细粒尾矿的自主分级、连续充灌、运行参数监控及反馈调整。该较常规模袋法尾矿堆坝更安全、高效、节省，有利于模袋法技术在细粒尾矿堆坝领域广泛应用。很好的解决了有细粒尾矿模袋法堆坝中存在的安全及效率问题，如库内干滩取砂易形成大采坑存在安全隐患、劳动密集、造浆充灌人工成本高、能耗高等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的细粒尾矿模袋分级充灌系统构成示意图；

图中各标号对应的部件为：1-给矿装置；11-进矿池；12-进矿管；13-补水管；14-溢流尾矿排放管；15-给矿输出口；2-旋流分级装置；21-输送管；22-输送泵；23-压力计；24-浓度计；25-分级旋流器；26-清洗管；27-清洗闸；28-压力机；3-充灌管道装置；31-充灌池；32-充灌输送管；33-充灌泵；34-持压泄压阀；35-第一浓度计；36-充灌补水管；37-三向球阀；38-模袋充灌管；381-第一压力计；382-第一流量计；39-备用模袋充灌管；391-第二压力计；392-第二流量计；4-车载运输装置；41-拖钩。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，包括：给矿装置、旋流分级装置、充灌管道装置及车载运输装置；

其中，给矿装置、充灌管道装置和旋流分级装置并列设置在车载运输装置上；

给矿装置的给矿输出口与旋流分级装置的进矿口连接，旋流分级装置的出矿口与充灌管道装置的进料口连接，充灌管道装置设有充灌模袋的模袋充灌管。

上述分级充灌系统中的给矿装置包括：进矿池，与进矿池内连接的进矿管和补水管，设在进矿池下部的给矿输出口，以及一端设在旋流分级装置的分级旋流器内，另一端与尾矿库连接的溢流尾矿排放管。

上述分级充灌系统中的旋流分级装置包括：分级旋流器，该分级旋流器的入口作为旋流分级装置的进矿口，进矿口经设有输送泵的输送管与给矿装置的给矿输出口连接；输送管上设有压力计和浓度计；输送管的中间部位为三通结构，三通结构连接设有清洗闸的清洗管，清洗管连接压力机；分级旋流器的出口作为旋流分级装置出矿口。优选的，输送泵采用压入式输送泵。

上述分级充灌系统中的充灌管道装置包括：充灌池，其上连接充灌补水管，该充灌池的入口作为充灌管道装置进料口与旋流分级装置的出矿口连接，充灌池的出口通过设有充灌泵、持压泄压阀和第一浓度计的充灌输送管与模袋充灌管的入口连接，模袋充灌管上分别设有第一流量计和第一压力计。

上述分级充灌系统中，模袋充灌管为折弯结构，其出口设在车载运输装置下方。

进一步的，上述充灌管道装置还包括：备用模袋充灌管，其入口通过三向球阀与充灌输送管的出口和模袋充灌管的入口连接，其上设有第二流量计和第二压力计。这样模袋充灌管与备用模袋充灌管通过三向球阀和压力控制实现主备管道切换，从而实现连续充灌。

上述分级充灌系统中，备用模袋充灌管为折弯结构，其出口设在车载运输装置下方。

上述分级充灌系统中，车载运输装置采用移动式平板车。

进一步的，上述分级充灌系统可通过设置控制装置，接收各管路上流量计、浓度计和压力计的信号，对各泵进行控制，实现对细粒尾矿模袋连续分级充灌。

本发明的分级充灌系统至少具有以下有益效果：(1)实现复杂工况下模袋充灌工艺参数的控制与调整。(2)将原有模袋法实施流程将缩减为：模袋铺放、自动充灌、排水固结以及模袋体交错堆坝。(3)减少大量人耗、电耗，降低生产成本。(4)避免产生取砂坑及模袋爆袋等安全风险，更加安全、高效。(5)该系统可有效解决我国细粒尾矿筑坝的安全风险，社会效益良好。

下面结合具体实施例对本发明的分级充灌系统作进一步说明。

本发明实施例的细粒尾矿模袋分级充灌系统，包括：给矿装置、旋流分级装置、充灌管道装置及车载运输装置。其中，给矿装置、旋流分级装置、充灌管道装置分别设在车载运输装置上，给矿装置设有引入尾矿的进矿管，给矿装置与旋流分级装置和充灌管道装置顺次连接，充灌管道装置设有充灌模袋的模袋充灌管。

其中，各装置的构成如下：

给矿装置包括进矿管、进矿池、补水管、给矿输出口和溢流尾矿排放管；

旋流分级装置包括输送泵、流量计、压力机、清洗管、清洗闸、浓度计、分级旋流器；

充灌管道装置包括充灌泵、第一浓度计、第一压力计、第二浓度计、第二压力计、三向球阀、模袋充灌管和备用模袋充灌管、持压泄压阀、清洗闸等；

车载运输装置采用小型的带有托钩的移动式平板车。

本发明的分级充灌系统使用时，在坝坡铺设模袋完成后，每个放矿支管连接一台本发明的分级充灌系统，全尾矿浆通过该系统进行分级，分级尾矿通过系统的模袋充灌管的放矿口连接模袋预留袖口充灌进模袋。充灌过程中可合理监测控制矿浆浓度及压力，并可通过拖钩拖动移动式平板车来调整模袋充灌位置。具体的，该分级充灌系统进行细粒尾矿模袋分级充灌的关键步骤如下：

(1)给矿：选矿排出的全尾矿浆通过给矿装置的进矿管排放至进矿池，根据预设浓度调节补水管进水量并消散浆内掺气；

(2)分级旋流器选型：可根据尾矿粒度及产量要求进行分级旋流器选型，以适应不同尾矿的不同需求；

(3)旋流分级：通过给矿装置的进矿池底外部设置的与给矿输出口连接的压入式输送泵将尾矿浆泵送至旋流分级装置的分级旋流器，全尾矿浆进入分级旋流器前通过调节泵体变频器、出口阀门等实现分级前入料矿浆的稳流稳压输送；

(4)分级旋流器底流尾矿矿浆浓度通过补水管调节，使矿浆以适宜的浓度充灌至模袋，溢流尾矿通过给矿装置的溢流尾矿排放管排放至尾矿库内；

(5)充灌管道：模袋充灌管为两条，一用一备。当模袋充灌管充灌模袋至屏浆压力阶段(0.15～0.25MPa)时，通过三向球阀切换至备用充灌管进行充灌。充灌过程中，为防止压力过大出现爆袋情况，在充灌输送管安装有持压泄压阀(0.3MPa)；管路淤堵后通过旋流分级装置的清洗闸的启闭实现各管路的清洗；

(6)通过流量计、浓度计等传感器得到的检测指标，调整充灌泵变频器，使灌袋矿浆浓度和流量稳定在一定范围内，保证细粒尾矿的最优灌袋效果。

(7)车载运输装置：该系统运输及充灌模袋过程中的移动通过车载运输装置实现，构成系统的各装置整体固定置于带拖钩的小型移动式平板车上，远距离运输时，可用小型车辆拖动运输；坝面布置本发明的系统进行模袋充灌，在一条模袋充灌完毕时，通过拖钩将系统整体移动至另一条待充灌模袋。

本发明的分级充灌系统，通过将给矿装置与旋流分级装置和充灌管道装置有机连接，使得该分级系统模袋充灌的取砂方法实现全尾矿接入，可通过分级旋流器实现全尾分级取砂，进行模袋泵灌；并可实现对全颗粒尾矿坝面直接分级，分级后粒径d≥0.045mm尾矿颗粒含量不小于50％的尾矿充灌模袋堆坝；充灌管道装置中通过设置主、备用模袋充灌管，当充灌模袋的矿浆管路压力达到0.15～0.25MPa时通过三向球阀切换管路实现连续充灌；充灌管道装置中设置持压泄压阀调节充灌压力，保证模袋充灌压力不超过0.3MPa，防止模袋因充灌压力过大而发生爆袋。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，其特征在于，包括：

给矿装置、旋流分级装置、充灌管道装置及车载运输装置；其中，

所述给矿装置、充灌管道装置和旋流分级装置并列设置在所述车载运输装置上；

所述给矿装置的给矿输出口与所述旋流分级装置的进矿口连接，所述旋流分级装置的出矿口与所述充灌管道装置的进料口连接，所述充灌管道装置设有充灌模袋的模袋充灌管；

所述给矿装置包括：进矿池，与所述进矿池内连接的进矿管和补水管，设在所述进矿池下部的所述给矿输出口，以及一端设在所述旋流分级装置的分级旋流器内，另一端与尾矿库连接的溢流尾矿排放管。

2.根据权利要求1所述的一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，其特征在于，所述旋流分级装置包括：分级旋流器，该分级旋流器的入口作为所述旋流分级装置的进矿口，所述进矿口经设有输送泵的输送管与所述给矿装置的给矿输出口连接；所述输送管上设有压力计和浓度计；所述输送管的中间部位为三通结构，所述三通结构连接设有清洗闸的清洗管，所述清洗管连接压力机；所述分级旋流器的出口作为所述旋流分级装置出矿口。

3.根据权利要求2所述的一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，其特征在于，所述的输送泵采用压入式输送泵。

4.根据权利要求1所述的一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，其特征在于，所述充灌管道装置包括：充灌池，其上连接充灌补水管，该充灌池的入口作为所述充灌管道装置进料口与所述旋流分级装置的出矿口连接，所述充灌池的出口通过设有充灌泵、持压泄压阀和第一浓度计的充灌输送管与所述模袋充灌管的入口连接，所述模袋充灌管上分别设有第一流量计和第一压力计。

5.根据权利要求1或4所述的一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，其特征在于，所述模袋充灌管为折弯结构，其出口设在所述车载运输装置下方。

6.根据权利要求4所述的一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，其特征在于，所述充灌管道装置还包括：备用模袋充灌管，其入口通过三向球阀与所述充灌输送管的出口和所述模袋充灌管的入口连接，其上设有第二流量计和第二压力计。

7.根据权利要求6所述的一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，其特征在于，所述备用模袋充灌管为折弯结构，其出口设在所述车载运输装置下方。

8.根据权利要求1所述的一种细粒尾矿模袋分级充灌系统，其特征在于，所述车载运输装置采用带有托钩的移动式平板车。