CN108975801A - 基于真空抽滤浓缩脱水的膏体制备方法及制备系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于真空抽滤浓缩脱水的膏体制备方法及制备系统。制备系统包括真空过滤机、尾砂输送带、水泥仓、微粉秤、卧式搅拌机和立式搅拌机；所述真空过滤机用于将尾砂真空过滤成滤饼；所述尾砂输送带用于将滤饼输送到卧式搅拌机中；所述微粉秤用于将水泥仓中的胶结料定量输送到卧式搅拌机中；所述卧式搅拌机的出料端与所述立式搅拌机的入料端相连接。本发明采用真空抽滤方式处理全尾砂进行浓缩，克服了现有膏体充填工艺中容易压耙、尾砂分级等问题，具有浓缩效果好、连续性好、有效保证全尾砂的粒级组成不变的特点，与传统的膏体充填方法相比，适合尾砂极易沉降的矿山，具有很好的应用前景和社会价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于真空抽滤浓缩脱水的膏体制备方法，还涉及一种基于该方法的膏体制备系统。
背景技术
随着矿山开采深度的增加，矿岩内逐渐增大的地应力与爆破应力的叠加效应也日趋明显，尤其是采用充填采矿的矿山，为了更安全的进行回采作业，对充填体的质量及强度要求进一步提高。同时随着深度增加排水费用也相应增加，需要尽可能地减少井下排水。
近些年膏体充填的研究与应用日益成熟，目前国内外均有许多矿山已采用膏体充填技术，一是尽可能地多利用尾砂，二是提高充填体强度，三是减少泌水。但也仍有许多矿山延用分级尾砂胶结充填，但分级尾砂充填固有的“离析、分层、泌水”问题制约了随着采深逐渐增加对充填体强度要求增加的需要，也制约了长距离高浓度输送不堵管的需要，还制约了深部回采随着排水费用增加尽可能减少充填泌水的需要。
现有的膏体充填系统的尾砂浓缩工艺主要有深锥浓密机、压滤机等。但深锥浓密机处理含粗粒级较多的尾砂时，由于尾砂沉降较快，仍然避免不了尾砂的分级，而且存在压耙的风险。压滤机对尾砂进行压滤后，存在物料板结，上料困难，卸料不流畅，不易计量的问题。
发明内容
本发明提出了一种基于真空抽滤浓缩脱水的膏体制备方法及制备系统，其所要解决的问题是：极易沉降的矿山尾砂的浓缩工艺无法满足充填要求，无法实现有效浓缩及连续作业。
本发明技术方案如下：
基于真空抽滤浓缩脱水的膏体制备方法，步骤为：
一、向全尾砂料浆中加入絮凝剂并搅拌，至出现絮团；
二、对料浆进行真空抽滤，获得滤饼；
三、将滤饼与胶结料兑水搅拌，得到充填膏体。
作为本发明制备方法的进一步改进：所述全尾砂料浆质量浓度为30%~50%。
作为本发明制备方法的进一步改进：真空过滤后，滤饼含水率为15%~25%。
作为本发明制备方法的进一步改进，步骤三的搅拌包括两级搅拌调浆工艺：
在卧式搅拌机中进行一次调浆控制：将滤饼、胶结料和一次调浆水引入卧式搅拌机，根据灰砂比要求控制胶结料的投入量，根据滤饼的尾砂量和含水量调整一次调浆水量，确保卧式搅拌机的出料料浆浓度高于74%；
在立式搅拌机中进行二次调浆控制：将卧式搅拌机的出料料浆与二次调浆水引入立式搅拌机，检测卧式搅拌机的出料料浆浓度，控制二次调浆水量，控制目标是立式搅拌机的出料料浆浓度位于预设的浓度范围内。
作为本发明制备方法的进一步改进：将步骤一与二作为矿山尾砂排干的处理步骤，将尾砂排干得到的滤饼投入到步骤三中。
作为本发明制备方法的进一步改进，步骤一开展前先按如下步骤进行试验：
（A）选择质量浓度30%~50%的全尾砂料浆，逐步添加絮凝剂并搅拌，待料浆出现明显絮团时，记下絮凝剂用量；
（B）将料浆进行真空抽滤，待料浆表面无明显水迹时，停止抽滤，获得滤饼，记录抽滤时间，并测量滤饼的重量和含水率，如果滤液的含固率低于300ppm且滤饼含水率为15%~25%，则该次抽滤满足抽滤要求，计算本次抽滤单位抽滤面积上、单位时间内得到的滤饼产量，折算成单位为kg/㎡·h的抽滤处理能力值；
（C）取不同量的料浆分别重复步骤（B），取最高的抽滤处理能力值所对应的料浆用量为实际生产时的投入量。
本发明还提供一种基于真空抽滤浓缩脱水的膏体制备系统，包括真空过滤机、尾砂输送带、水泥仓、微粉秤、卧式搅拌机和立式搅拌机；
所述真空过滤机用于将尾砂真空过滤成滤饼；
所述尾砂输送带一端与真空过滤机的下料端相连接、另一端与卧式搅拌机的进料口相连接，用于将滤饼输送到卧式搅拌机中；
所述微粉秤的上料端位于水泥仓出料口的下方、下料端与所述卧式搅拌机相连接，用于将水泥仓中的胶结料定量输送到卧式搅拌机中；
所述卧式搅拌机还设有用于引入一次调浆水的入水口；
所述卧式搅拌机的出料端与所述立式搅拌机的入料端相连接；
所述立式搅拌机还设有用于引入二次调浆水的入水口。
作为本发明制备系统的进一步改进：所述水泥仓顶部设有收尘器，水泥仓内设有料位指示装置。
作为本发明制备系统的进一步改进：所述真空过滤机为真空带式过滤机，包括机架，还包括安装在机架上的主动辊和从动辊；所述真空带式过滤机还包括连接在主动辊与从动辊之间以实现循环运送的胶带，所述胶带上开设有抽滤槽，胶带外侧面上还铺设有过滤布；
所述机架上还安装有真空盒，所述真空盒顶部开口处与所述胶带的上半部分的底部相接触，所述真空盒通过管路连接有真空排液罐；
所述胶带上料端的顶部设有下料斗，下料端处设有刮料装置，所述刮料装置用于将经过抽滤的尾砂刮下形成滤饼；
所述机架上还安装有若干沿胶带运送方向间隔设置的隔离器，所述隔离器顶部与所述胶带上半部分的底部相接触。
作为本发明制备系统的进一步改进：所述机架上还安装有用于通过喷淋清洗过滤布的清洗装置。
相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：（1）采用真空抽滤方式处理全尾砂进行浓缩，克服了现有膏体充填工艺中，尾砂浓缩因尾砂极易沉降导致深锥浓密机容易压耙或者底流浓度不高的问题，同时解决了深锥浓密以及立式砂仓不可避免的尾砂分级问题，具有浓缩效果好、连续性好、有效保证全尾砂的粒级组成不变的特点，与传统的膏体充填方法相比，适合尾砂极易沉降的矿山，具有很好的应用前景和社会价值；（2）在真空抽滤前进行真空抽滤试验，确定工艺参数和抽滤能力，确保经济合理地域膏体充填工艺相匹配；（3）将尾砂干排与膏体充填工艺有效地结合起来，将利用真空过滤工艺融入到全尾砂膏体充填工艺中，既在膏体制备的过程中同时完成了尾砂干排，极大地提高了工作效率，降低了生产成本。
附图说明
图1为制备系统的整体结构示意图。
图2为真空抽滤机的结构示意图。
图3为真空抽滤机的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
如图1，一种基于真空抽滤浓缩脱水的膏体制备系统，包括真空过滤机1、尾砂输送带9、水泥仓2、微粉秤3、卧式搅拌机5和立式搅拌机6。
所述真空过滤机1用于将尾砂真空过滤成滤饼。
所述尾砂输送带9一端与真空过滤机1的下料端相连接、另一端与卧式搅拌机5的进料口相连接，用于将滤饼输送到卧式搅拌机5中。
所述水泥仓2顶部设有收尘器，水泥仓2内设有料位指示装置。所述水泥仓2还连接有储气罐4，所述储气罐4接外部供气源。
所述微粉秤3的上料端位于水泥仓2出料口的下方、下料端与所述卧式搅拌机5相连接，用于将水泥仓2中的胶结料定量输送到卧式搅拌机5中。
所述卧式搅拌机5还设有用于引入一次调浆水的入水口；
所述卧式搅拌机5的出料端与所述立式搅拌机6的入料端相连接；
所述立式搅拌机6还设有用于引入二次调浆水的入水口。
如图2和3，所述真空过滤机1为真空带式过滤机，包括机架1-1，还包括安装在机架1-1上的主动辊1-7和从动辊1-12；机架1-1上还安装有驱动电机1-13，用于驱动所述主动辊1-7回转。所述真空带式过滤机还包括连接在主动辊1-7与从动辊1-12之间以实现循环运送的胶带1-4，所述胶带1-4上开设有抽滤槽，胶带1-4外侧面上还铺设有过滤布1-8。过滤布1-8的两侧上还设有立辊，使过滤布1-8两侧抬高一定高度，形成一定的空间。
机架1-1上还设有与所述过滤布1-8相接触的张紧装置1-14，通过张紧轮张紧过滤布1-8，提高传动效率，避免运行一段时间后，过滤布1-8松弛造成传动效率降低。所述张紧轮的位置可以根据松紧需要进行调整。
机架1-1上还设有自动纠偏装置1-11，避免过滤布1-8跑偏，保证其运行稳定。
所述胶带1-4上料端的顶部设有下料斗1-2，下料斗1-2输出的料浆随胶带1-4和过滤布1-8的转动通过输送管均匀地分布在过滤布1-8上，控制料浆放料量和过滤布1-8的移动量一致，避免料浆溢出。
所述机架1-1上还安装有真空盒，所述真空盒顶部开口处与所述胶带1-4的上半部分的底部相接触，所述真空盒内抽出的滤液通过集液软管1-10汇总到滤液总管1-5中，所述滤液总管1-5连接有真空排液罐1-6。通过真空泵装置在真空盒内产生负压，从而使料浆中的水份透过过滤布1-8和胶带1-4上的抽滤槽进入真空盒，然后通过管路进入真空排液罐1-6中，从而浓缩全尾砂料浆。
优选的，在真空盒上与胶带1-4相接触处设置有摩擦带，避免胶带1-4与真空盒直接接触，延长胶带1-4使用寿命，同时提供更好的密闭。
所述机架1-1上还安装有若干沿胶带1-4运送方向间隔设置的隔离器1-3，将抽滤行程分隔成2至4段，所述隔离器1-3顶部与所述胶带1-4上半部分的底部相接触，将水隔离在流程前段，提高了抽滤效率，使得后段的浓缩尾砂含水率更加符合要求。
下料端处设有刮料装置，所述刮料装置为持续刮料的刮板，用于将经过抽滤的尾砂刮下形成滤饼。
所述机架1-1上还安装有用于通过喷淋清洗过滤布1-8的清洗装置1-9。过滤布1-8卸料后，运行到底部位置接受清洗，保证滤布的使用效果，延长滤布的使用寿命。而后过滤布1-8随胶带1-4循环运动到上方，继续承载料浆进行真空抽滤。
真空过滤浓缩后的全尾砂经过输送胶带1-4进入搅拌系统。为了保证浓缩后的全尾砂较为容易打散便于后续搅拌，真空过滤浓缩的真空盒负压应调整至合适的数值，优选为0.4~0.6MPa，使得尾砂含水率达到要求且料浆状态较为松散。
整个制备系统的工作步骤为：
一、向全尾砂料浆中加入絮凝剂并搅拌，至出现絮团；所述全尾砂料浆质量浓度为30%~50%。
二、使用真空抽滤机对料浆进行真空抽滤，获得滤饼。真空过滤后，滤饼含水率为15%~25%。
三、将滤饼通过尾砂运送带输送带卧式搅拌机5中，并通过皮带秤计量尾砂重量，滤饼尾砂与水泥仓2中的胶结料兑水搅拌，得到充填膏体。胶结材料通过水泥罐车运输至充填站，通过高压风压送至水泥仓2；微粉秤3根据设定的灰砂比，由变频器控制微粉秤3向卧式搅拌机5输送胶结料，使充填料浆中的胶结料配比量符合充填工艺对胶结料的要求，从而保证充填体的强度。
搅拌包括两级搅拌调浆工艺：
在卧式搅拌机5中进行一次调浆控制：将滤饼、胶结料和一次调浆水引入卧式搅拌机5，根据灰砂比要求控制胶结料的投入量，根据滤饼的尾砂量和含水量调整一次调浆水量，确保卧式搅拌机5的出料料浆浓度高于74%（可将料浆浓度控制在目标值76%左右）；一次调浆作用是将全尾砂、胶凝材料、拌合水充分混合搅拌均匀。
在立式搅拌机6中进行二次调浆控制：将卧式搅拌机5的出料料浆与二次调浆水引入立式搅拌机6，检测卧式搅拌机5的出料料浆浓度，控制二次调浆水量，控制目标是立式搅拌机6的出料料浆浓度位于预设的浓度范围内。二次调浆作用是进一步活化搅拌。
立式搅拌机6输出的最终充填膏体由充填泵8输送到井下采空区。所述充填泵8由液压站7驱动。
优选的，将步骤一与二作为矿山尾砂排干的处理步骤，将尾砂排干得到的滤饼投入到步骤三中，从而将尾砂干排与膏体充填工艺有效地结合起来，将利用真空过滤工艺融入到全尾砂膏体充填工艺中，既在膏体制备的过程中同时完成了尾砂干排，极大地提高了工作效率，降低了生产成本。
为确定工艺参数和抽滤能力，确保经济合理地域膏体充填工艺相匹配，在真空抽滤前进行真空抽滤试验：
（A）选择质量浓度30%~50%的全尾砂料浆（取选矿后的尾砂料浆，或者经过浓密后的尾砂料浆），选择沉降效果好絮凝剂用量少的絮凝剂，如采用分子量1600-1800W的聚丙烯酰胺，逐步添加絮凝剂并搅拌，待料浆出现明显絮团时，记下絮凝剂用量，并确定不同浓度下的絮凝剂添加量；
（B）将料浆进行真空抽滤，待料浆表面无明显水迹时，停止抽滤，获得滤饼，记录抽滤时间，并测量滤饼的重量和含水率，如果滤液的含固率低于300ppm且滤饼含水率为15%~25%，则该次抽滤满足抽滤要求，计算本次抽滤单位抽滤面积上、单位时间内得到的滤饼产量，折算成单位为kg/㎡•h的抽滤处理能力值；
（C）取不同量的料浆分别重复步骤（B），取最高的抽滤处理能力值所对应的料浆用量为实际生产时的投入量。
Claims (10)
1.基于真空抽滤浓缩脱水的膏体制备方法，其特征在于步骤为：
一、向全尾砂料浆中加入絮凝剂并搅拌，至出现絮团；
二、对料浆进行真空抽滤，获得滤饼；
三、将滤饼与胶结料兑水搅拌，得到充填膏体。
2.如权利要求1所述的膏体制备方法，其特征在于：所述全尾砂料浆质量浓度为30%~50%。
3.如权利要求1所述的膏体制备方法，其特征在于：真空过滤后，滤饼含水率为15%~25%。
4.如权利要求1所述的膏体制备方法，其特征在于步骤三的搅拌包括两级搅拌调浆工艺：
在卧式搅拌机（5）中进行一次调浆控制：将滤饼、胶结料和一次调浆水引入卧式搅拌机（5），根据灰砂比要求控制胶结料的投入量，根据滤饼的尾砂量和含水量调整一次调浆水量，确保卧式搅拌机（5）的出料料浆浓度高于74%；
在立式搅拌机（6）中进行二次调浆控制：将卧式搅拌机（5）的出料料浆与二次调浆水引入立式搅拌机（6），检测卧式搅拌机（5）的出料料浆浓度，控制二次调浆水量，控制目标是立式搅拌机（6）的出料料浆浓度位于预设的浓度范围内。
5.如权利要求1所述的膏体制备方法，其特征在于：将步骤一与二作为矿山尾砂排干的处理步骤，将尾砂排干得到的滤饼投入到步骤三中。
6.如权利要求1至5任一所述的膏体制备方法，其特征在于步骤一开展前先按如下步骤进行试验：
（A）选择质量浓度30%~50%的全尾砂料浆，逐步添加絮凝剂并搅拌，待料浆出现明显絮团时，记下絮凝剂用量；
（B）将料浆进行真空抽滤，待料浆表面无明显水迹时，停止抽滤，获得滤饼，记录抽滤时间，并测量滤饼的重量和含水率，如果滤液的含固率低于300ppm且滤饼含水率为15%~25%，则该次抽滤满足抽滤要求，计算本次抽滤单位抽滤面积上、单位时间内得到的滤饼产量，折算成单位为kg/㎡·h的抽滤处理能力值；
（C）取不同量的料浆分别重复步骤（B），取最高的抽滤处理能力值所对应的料浆用量为实际生产时的投入量。
7.基于真空抽滤浓缩脱水的膏体制备系统，其特征在于：包括真空过滤机（1）、尾砂输送带（9）、水泥仓（2）、微粉秤（3）、卧式搅拌机（5）和立式搅拌机（6）；
所述真空过滤机（1）用于将尾砂真空过滤成滤饼；
所述尾砂输送带（9）一端与真空过滤机（1）的下料端相连接、另一端与卧式搅拌机（5）的进料口相连接，用于将滤饼输送到卧式搅拌机（5）中；
所述微粉秤（3）的上料端位于水泥仓（2）出料口的下方、下料端与所述卧式搅拌机（5）相连接，用于将水泥仓（2）中的胶结料定量输送到卧式搅拌机（5）中；
所述卧式搅拌机（5）还设有用于引入一次调浆水的入水口；
所述卧式搅拌机（5）的出料端与所述立式搅拌机（6）的入料端相连接；
所述立式搅拌机（6）还设有用于引入二次调浆水的入水口。
8.如权利要求7所述的膏体制备系统，其特征在于：所述水泥仓（2）顶部设有收尘器，水泥仓（2）内设有料位指示装置。
9.如权利要求7或8所述的膏体制备系统，其特征在于：所述真空过滤机（1）为真空带式过滤机，包括机架（1-1），还包括安装在机架（1-1）上的主动辊（1-7）和从动辊（1-12）；所述真空带式过滤机还包括连接在主动辊（1-7）与从动辊（1-12）之间以实现循环运送的胶带（1-4），所述胶带（1-4）上开设有抽滤槽，胶带（1-4）外侧面上还铺设有过滤布（1-8）；
所述机架（1-1）上还安装有真空盒，所述真空盒顶部开口处与所述胶带（1-4）的上半部分的底部相接触，所述真空盒通过管路连接有真空排液罐（1-6）；
所述胶带（1-4）上料端的顶部设有下料斗（1-2），下料端处设有刮料装置，所述刮料装置用于将经过抽滤的尾砂刮下形成滤饼；
所述机架（1-1）上还安装有若干沿胶带（1-4）运送方向间隔设置的隔离器（1-3），所述隔离器（1-3）顶部与所述胶带（1-4）上半部分的底部相接触。
10.如权利要求9所述的膏体制备系统，其特征在于：所述机架（1-1）上还安装有用于通过喷淋清洗过滤布（1-8）的清洗装置（1-9）。
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| CN201811196413.6A CN108975801A (zh) | 2018-10-15 | 2018-10-15 | 基于真空抽滤浓缩脱水的膏体制备方法及制备系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110221087A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-10 | 山东黄金集团有限公司 | 一种黄金矿山尾矿浆自动抽滤脱水性能测试系统及方法 |
| CN113217090A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-08-06 | 代县双立选厂 | 一种大规模低浓度尾砂干排处置和膏体处置联合处置方法 |
-
2018
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| CN113217090A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-08-06 | 代县双立选厂 | 一种大规模低浓度尾砂干排处置和膏体处置联合处置方法 |
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