CN110030032B - 尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，尾砂料浆通过管道输送至充填站；根据尾矿使用量及尾砂充填料浆制备浓度设计值，在充填站将尾砂料浆按比例分为两部分，第一部分尾砂料浆通过尾砂料浆给料线进入搅拌系统，第二部分尾砂料浆通过尾砂料浆脱水给料线脱水后进入搅拌系统，同时胶结剂由胶结剂给料线进入搅拌系统；经搅拌系统均化和活化搅拌后，制备达到设计要求浓度的尾砂充填料浆；通过充填管线系统将尾砂充填料浆输送至采空区进行充填。该法能降低能耗，提高充填料浆制备质量，提高尾矿利用率，降低充填成本，降低水资源消耗，降低建设投资，缩短建设工期。

Description

尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法

技术领域

本发明涉及矿山充填技术及设备技术领域，特别地，涉及一种尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法。

背景技术

采空区是矿体开采后产生的空洞，采空区的存在使得矿山的安全生产面临严重的安全隐患。由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点，很难对采空区进行量化评测和对采空区的潜在危害性进行准确评估，并根据危害性评价确定合理的采空区处置对策。

目前采空区处理方式，主要包括崩落法、充填法、支撑法和隔离法。其中，崩落法具有不确定性，并且容易对周边环境造成不确定影响；而支撑法需要对地质情况进行量化评测，并且随着地质变化同样容易产生不确定性，隔离法为封闭空区，不能从根本上解除空区的安全隐患。充填法是最安全的采空区处理方法，并且主要采用尾矿充填方式，该法既消除了采空区的危害，同时也能解决尾矿堆存带来的负面问题。

现有的采空区充填料浆制备方式主要分：第一类为利用已脱水尾砂，通过加水稀释达到一定的尾砂料浆浓度使用；第二类采用选矿厂排放的低浓度尾砂，根据充填站需要，经管道泵送至充填站，在充填站尾砂浆经尾砂仓或浓密机等设备沉降达到一定质量浓度备用。

第一类方式存在以下缺点：(1)尾砂经脱水浓密后再加水进行稀释，脱水能耗高；(2)脱水后堆存的尾砂易板结，充填料浆搅拌时不易均化；(3)一般采用断续制备的方式，制备能力小，工艺过程复杂，工艺过程控制难度大；(4)堆存尾砂湿度离散性大，检测难度大，对浓度的控制不利，浓度稳定性差，易发生堵管事故。

第二类方式存在以下缺点：(1)充填料浆浓度受尾砂料浆沉降浓度限制，无法制备高浓度料浆；(2)制备能力和质量受尾砂的物理化学性质影响大，特别是尾砂粒度较细的矿山，沉降最终质量浓度为40～50％，甚至更低；且沉降的时间极长，难以满足料浆制备的需求，充填料浆质量控制难度大；(3)由于制备浓度的限制，充填料浆充填于井下后，料浆长期不凝固，安全风险高；(4)充填站占地面积大，建设投资高，建设周期长；(5)沉降过程中溢流水难以达标，溢流水携带的超细粒级尾砂排往尾矿库，不宜筑坝，存在安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，以解决现有的采空区充填料浆制备方式，充填料浆浓度受限，细粒级尾矿充填利用难；难以获取稳定浓度的充填料浆，制备的充填料浆浓度波动大的技术问题。

本发明提供一种尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，充填系统包括全尾砂料浆给料线、全尾砂料浆脱水给料线、胶结剂给料线、搅拌系统、计量装置、控制系统和充填管线系统；充填系统运行时，将尾砂料浆通过管道输送至充填站；根据充填料浆制备浓度设计值，在充填站将尾砂料浆按预设比例分为两部分，第一部分尾砂料浆通过尾砂料浆给料线直接输送进入搅拌系统，第二部分尾砂料浆通过尾砂料浆脱水给料线脱水后输送进入搅拌系统，同时胶结剂由胶结剂给料线进入搅拌系统；经搅拌系统均化和活化搅拌后，制备达到设计要求浓度和质量的尾砂充填料浆；通过充填管线系统将尾砂充填料浆输送至采空区进行充填。

进一步地，尾砂料浆通过管道输送至充填站的输送方式为泵送，泵采用变频电机驱动，通过调整变频电机的频率以控制尾砂料浆的泵送流量；和/或尾砂料浆通过管道输送至充填站的输送方式为自流，利用高差和料浆自重输送，通过调整设于管道上的阀门开度控制流量；尾砂料浆输送至充填站后，采用三通分流，充填站输出的尾砂料浆分别输入尾砂料浆给料线的第一尾矿输送管和尾砂料浆脱水给料线的第二尾矿输送管，第一尾矿输送管通过调整调节阀的开度控制料浆分配流量，第二尾矿输送管通过调整调节阀的开度控制料浆分配流量。

进一步地，尾砂料浆给料线的第一尾矿输送管上设有用于实时监测管内尾砂料浆流量的第一流量计；第一流量计的上游端和/或下游端的第一尾矿输送管上装有用于控制管内尾砂料浆流量的第一电动调节阀和/或第一手动调节阀；第一尾矿输送管的输出端连通至搅拌系统。

进一步地，尾砂料浆脱水给料线的第二尾矿输送管上设有用于实时监测管内尾砂料浆流量的第二流量计，第二流量计的上游端和/或下游端的第二尾矿输送管上装有用于控制管内尾砂料浆流量的第二电动调节阀和/或第二手动调节阀；第二尾矿输送管给料至脱水设备，尾砂料浆经脱水设备脱水达到设计质量浓度，然后排至料斗，料斗内的脱水后尾砂通过皮带给料机连续均匀的输送至搅拌系统。

进一步地，皮带给料机采用变频电机驱动滚筒，尾砂给料量通过皮带电子秤称量，根据皮带电子秤计量数据，通过调整电机频率控制皮带给料机的滚筒运转速度，以控制输送至搅拌系统内的脱水尾砂的给料量。

进一步地，胶结剂给料线包括散装水泥供应设备、连通至散装水泥供应设备输出端上的吹灰管以及连通至吹灰管输出端上的胶结剂储仓；胶结剂储仓内的胶结剂通过螺旋给料机并经螺旋电子秤计量以输出至搅拌系统；螺旋给料机采用变频电机驱动，根据螺旋电子秤的计量数据，通过调整变频电机的频率以控制螺旋转速，以控制螺旋给料机的给料量。

进一步地，尾砂料浆给料线、尾砂料浆脱水给料线，胶结剂由胶结剂给料线按照预设给料量给料至搅拌系统，以达到设计的尾砂充填料浆质量浓度和充填灰砂比；然后经双轴搅拌机均化搅拌，经高速搅拌机活化搅拌后制备成尾砂充填料浆成品，然后自流输入充填管线系统。

进一步地，尾砂充填料浆灰砂比控制及调节，具体为：输送至充填站的管线上安装有流量计和浓度计，通过流量计监测尾砂料浆流量c和浓度计监测尾砂料浆浓度d，控制系统根据流量c和浓度d计算总的无水尾砂量a；胶结剂给料线通过螺旋电子秤监测胶结剂的给料量b，灰砂比为b/a的比值，当灰沙比发生变化时，通过协调输送至充填站的尾砂料浆总量和胶结剂的给料量以达到设计值。

进一步地，尾砂充填料浆质量浓度控制及调节，具体为：输送至充填站的管线上安装有流量计和浓度计，通过流量计监测尾砂料浆流量c和浓度计监测尾砂料浆浓度d，控制系统根据流量c和浓度d计算总的无水尾砂量a；尾砂料浆给料线上的第一流量计监测的尾砂料浆流量e和尾砂料浆脱水给料线上的第二流量计监测的尾砂料浆流量f，经尾砂料浆脱水给料线脱水后的尾砂质量浓度g，则根据e、f、g控制系统可计算出进入搅拌系统的总无水尾砂量a和总水量h，则充填料浆质量浓度为((a+b)/(a+b+h))％，高速搅拌机的下料管上安装有浓度检测设备，以检测下料管内的实时充填料浆浓度；当充填料浆实时浓度偏离设计浓度时，通过控制系统自动控制输送至充填站的尾砂料浆总量和胶结剂的给料量，并协调输送到充填站后的第一部分尾砂和第二部分尾砂料浆的流量分配比例，以使充填料浆实时浓度达到浓度设计值。

进一步地，充填管线系统，具体为：制备好的尾砂充填料浆通过钻孔自流方式和/或泵加压输送方式，通过管网输送至采空区充填。

采空区的尾砂充填料浆充填系统，包括用于从选矿厂直接输出分选后的尾砂料浆以提供尾砂充填料浆的水用量配比的尾砂料浆给料线、用于将选矿厂输出分选后的尾砂料浆进行脱水处理的尾砂料浆脱水给料线以及用于提供胶结剂的胶结剂给料线，尾砂料浆给料线、尾砂料浆脱水给料线以及胶结剂给料线三者分别通过输出端的给料量控制装置输出至搅拌系统内进行均化和活化搅拌，搅拌系统的输出端连通至采空区内进行采空区充填。

进一步地，尾砂料浆给料线包括连通至选矿厂分选后的尾砂料浆输出端的第一尾矿输送管，第一尾矿输送管上设有用于实时监测管内尾砂料浆流量的第一流量计，第一流量计的上游端和/或下游端的第一尾矿输送管上装有用于控制管内尾砂料浆流量的第一电动调节阀和/或第一手动调节阀；第一尾矿输送管的输出端连通至搅拌系统。

进一步地，尾砂料浆脱水给料线包括连通至选矿厂分选后的尾砂料浆输出端的第二尾矿输送管，第二尾矿输送管上设有用于实时监测管内尾砂料浆流量的第二流量计，第二流量计的上游端和/或下游端的第二尾矿输送管上装有用于控制管内尾砂料浆流量的第二电动调节阀和/或第二手动调节阀；第二尾矿输送管的输出端连通至脱水设备，脱水设备的输出端连通至料斗，料斗通过皮带给料机输送至搅拌系统。

进一步地，皮带给料机采用变频电机驱动滚筒并通过皮带电子秤称量，通过皮带电子秤称量皮带上的脱水尾砂并通过变频电机调节皮带给料机的运转速度，从而控制输送至搅拌系统内的脱水尾砂的给料速度和给料量。

进一步地，胶结剂给料线包括散装水泥供应设备、连通至散装水泥供应设备输出端上的吹灰管以及连通至吹灰管输出端上的胶结剂储仓，胶结剂储仓的输出端通过螺旋给料机并经螺旋电子秤计量以输出至搅拌系统；螺旋给料机采用变频电机驱动，以根据螺旋电子秤的计量数据控制螺旋给料机的给料速度和给料量。

进一步地，搅拌系统包括输入端分别连通尾砂料浆给料线、尾砂料浆脱水给料线以及胶结剂给料线的双轴搅拌机以及连通至双轴搅拌机输出端的高速搅拌机；高速搅拌机的下料管上安装浓度检测设备，以检测下料管内的实时浓度；通过对各个输出端的给料量控制装置进行调节，以使浓度检测设备的实时浓度与浓度设计值匹配。

进一步地，浓度检测设备包括流量计和浓度计，高速搅拌机通过流量计和浓度计的计量后连通至充填管线系统，充填管线系统连通至采空区。

本发明的另一方面，还提供了一种尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，包括以下步骤：a、根据尾矿使用量及尾砂充填料浆制备浓度设计值，将选矿厂分选输出的尾砂料浆按比例分为直接输出和脱水输出两个部分输出；b、第一部分尾砂料浆直接计量输出，第二部分尾砂料浆通过脱水后计量输出，胶结剂计量输出，三者按比例混合；c、尾砂充填料浆均化；d、尾砂充填料浆浓度控制及调节；e、将预定浓度的尾砂充填料浆注入采空区以充填采空区。

进一步地，步骤d中尾砂充填料浆浓度控制及调节，具体为：第一部分尾砂料浆通过变频电机驱动输送泵直接输送，通过调整电机频率控制第一部分尾砂料浆的流量；第二部分尾砂脱水后形成脱水尾砂，通过变频调速电机驱动皮带给料机控制脱水尾砂输送，通过调整变频调速电机的频率控制脱水尾砂给料量；胶结剂通过变频电机驱动水泥给料设备，通过调整变频电机的频率控制水泥胶结剂给料量；在搅拌机下料管上安装浓度检测设备，检测实时浓度；当尾砂充填料浆的质量浓度和灰沙比发生变化时，通过协调第一部分尾砂料浆、第二部分脱水尾砂以及水泥胶结剂的给料量以达到设计值。

进一步地，第一部分尾砂料浆、第二部分脱水尾砂以及水泥胶结剂三者的给料过程、定量配比后的均化过程以及尾砂充填料浆的下料连续进行，均化过程采用强力搅拌进行搅拌均化，然后经过活化搅拌，制备好的尾砂充填料浆通过钻孔自流方式或管道泵送方式送至采空区充填。

本发明具有以下有益效果：

本发明尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，通过尾砂料浆给料线、尾砂料浆脱水给料线、胶结剂给料线三者协调定量控制，以精确控制输出的充填料浆的制备浓度，整个过程无需额外补入水，能够制备高浓度高稳态充填料浆。提高了制备质量，通过调节脱水尾砂和直排尾砂料浆的进料比例关系，可实现充填料浆制备浓度的调节，可以全面满足利用尾矿充填矿山的需要，通过调节控制手段能够实现高浓度高稳态的充填料浆制备。提高了尾矿利用率，尾砂料浆采用压滤脱水或离心脱水等方式，避免尾矿自然沉降溢流排放带走细粒级尾砂的技术问题，达到全粒级尾砂充填的目的。降低了成本，采用部分脱水的方式进行料浆制备，脱水后尾砂直接进入搅拌槽，搅拌制备容易，有利于降低能耗；能够提高充填料浆浓度，在同等强度要求下，有利于降低胶结剂耗量；提高了充填过程的安全性，充填料浆制备浓度可控，实现充填料浆稳态均质制备，避免堵管事故；提高凝结后充填体的均质性，为实现充填采矿工艺过程提供安全保障；高浓度充填料浆基本不泌水，降低了充填料浆渗水对环境的污染，提高区域生态安全程度。降低了水资源消耗，通过调整两部分料浆比例关系即可实现料浆浓度调节，改变了传统工艺采用调浓水进行料浆浓度调整工艺，不新增清水用量。降低建设投资，缩短建设工期，相比传统的浓密机或尾砂仓沉降脱水，充填站建设占地面积小，设备安装周期短，建设投资小。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的尾砂料浆分流脱水调控充填料浆制备浓度的充填系统的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法的步骤流程图。

图例说明：

1、尾砂料浆给料线；101、第一尾矿输送管；102、第一流量计；103、第一电动调节阀；104、第一手动调节阀；2、尾砂料浆脱水给料线；201、第二尾矿输送管；202、第二流量计；203、第二电动调节阀；204、第二手动调节阀；205、脱水设备；206、料斗；207、皮带给料机；208、滚筒；209、皮带电子秤；3、胶结剂给料线；301、散装水泥供应设备；302、吹灰管；303、胶结剂储仓；304、螺旋给料机；305、螺旋电子秤；4、搅拌系统；401、双轴搅拌机；402、高速搅拌机；4021、下料管；5、流量计；6、浓度计；7、充填管线系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的尾砂料浆分流脱水调控充填料浆制备浓度的充填系统的结构示意图；图2是本发明优选实施例的尾砂料浆分流脱水调控充填料浆制备浓度的充填系统的步骤流程图。

如图1所示，本实施例的采空区的尾砂充填料浆充填方法，尾砂料浆通过管道输送至充填站；根据尾矿使用量及尾砂充填料浆制备浓度设计值，在充填站将尾砂料浆按比例分为两部分，第一部分尾砂料浆通过尾砂料浆给料线1进入搅拌系统4，第二部分尾砂料浆通过尾砂料浆脱水给料线2脱水后进入搅拌系统4，同时胶结剂由胶结剂给料线3进入搅拌系统4；经搅拌系统4均化和活化搅拌后，制备达到设计要求浓度的尾砂充填料浆；通过充填管线系统7将尾砂充填料浆输送至采空区进行充填。本发明采空区的尾砂充填料浆充填方法，通过尾砂料浆给料线1、尾砂料浆脱水给料线2、胶结剂给料线3三者协调定量控制，以精确控制输出的充填料浆的制备浓度，整个过程无需额外补入水，能够制备高浓度高稳态充填料浆。提高了制备质量，通过调节脱水尾砂和直排尾砂料浆的进料比例关系，可实现充填料浆制备浓度的调节，可以全面满足利用尾矿充填矿山的需要，通过调节控制手段能够实现高浓度高稳态的充填料浆制备。提高了尾矿利用率，尾砂料浆采用压滤脱水或离心脱水等方式，避免尾矿自然沉降溢流排放带走细粒级尾砂的技术问题，达到全粒级尾砂充填的目的。降低了成本，采用部分脱水的方式进行料浆制备，脱水后尾砂直接进入搅拌槽，搅拌制备容易，有利于降低能耗；能够提高充填料浆浓度，在同等强度要求下，有利于降低胶结剂耗量；提高了充填过程的安全性，充填料浆制备浓度可控，实现充填料浆稳态均质制备，避免堵管事故；提高凝结后充填体的均质性，为实现充填采矿工艺过程提供安全保障；高浓度充填料浆基本不泌水，降低了充填料浆渗水对环境的污染，提高区域生态安全程度。降低了水资源消耗，通过调整两部分料浆比例关系即可实现料浆浓度调节，改变了传统工艺采用调浓水进行料浆浓度调整工艺，不新增清水用量。降低建设投资，缩短建设工期，相比传统的浓密机或尾砂仓沉降脱水，充填站建设占地面积小，设备安装周期短，建设投资小。尾砂料浆按预设比例依据尾砂料浆的浓度、采空区区域尺寸、采空区充填体强度等因素制定。充填料浆制备浓度设计值依据采空区区域尺寸、采空区充填体强度等因素制定。充填站将尾砂料浆按比例分为两部分，可以采用分配阀、分配支管或分配储箱等方式实现比例分配；也可以采用不同分配支路上布设不同功率或变频驱动的泵以实现比例分配；也可以采用不同管径控制手段来实现比例分配，例如每条分配支路上并联有多条流量控制管，每条流量控制管的管径不同，利用不同管径的连通以实现比例分配。

如图1所示，本实施例中，尾砂料浆通过管道输送至充填站的输送方式为泵送，泵采用变频电机驱动，通过调整电机频率以达到控制尾砂料浆的流量；和/或尾砂料浆通过管道输送至充填站的输送方式为自流，利用高差和料浆自重输送，通过调整设于管道上的阀门开度控制流量；尾砂料浆输送至充填站后，采用三通分流，分别输入尾砂料浆给料线1的第一尾矿输送管101和尾砂料浆脱水给料线2的第二尾矿输送管201，第一尾矿输送管101通过调整调节阀的开度控制料浆分配流量，第二尾矿输送管201通过调整调节阀的开度控制料浆分配流量。

如图1所示，本实施例中，尾砂料浆给料线1的第一尾矿输送管101上设有用于实时监测管内尾砂料浆流量的第一流量计102；第一流量计102的上游端和/或下游端的第一尾矿输送管101上装有用于控制管内尾砂料浆流量的第一电动调节阀103和/或第一手动调节阀104；第一尾矿输送管101的输出端连通至搅拌系统4。

如图1所示，本实施例中，尾砂料浆脱水给料线2的第二尾矿输送管201上设有用于实时监测管内尾砂料浆流量的第二流量计202，第二流量计202的上游端和/或下游端的第二尾矿输送管201上装有用于控制管内尾砂料浆流量的第二电动调节阀203和/或第二手动调节阀204；第二尾矿输送管201给料至脱水设备205，尾砂料浆经脱水设备205脱水达到设计质量浓度，然后排至料斗206，料斗206内的脱水后尾砂通过皮带给料机207连续均匀的输送至搅拌系统4。

如图1所示，本实施例中，皮带给料机207采用变频电机驱动滚筒208，尾砂给料量通过皮带电子秤209称量，根据皮带电子秤209计量数据，通过调整电机频率控制皮带给料机207的滚筒208运转速度，以控制输送至搅拌系统4内的脱水尾砂的给料量。

如图1所示，本实施例中，胶结剂给料线3包括散装水泥供应设备301、连通至散装水泥供应设备301输出端上的吹灰管302以及连通至吹灰管302输出端上的胶结剂储仓303；胶结剂储仓303内的胶结剂通过螺旋给料机304并经螺旋电子秤305计量以输出至搅拌系统4；螺旋给料机304采用变频电机驱动，根据螺旋电子秤305的计量数据，通过调整变频电机的频率以控制螺旋转速，以控制螺旋给料机304的给料量。

如图1所示，本实施例中，尾砂料浆给料线1、尾砂料浆脱水给料线2，胶结剂由胶结剂给料线3按照预设给料量给料至搅拌系统4，以达到设计的尾砂充填料浆质量浓度和充填灰砂比；然后经双轴搅拌机401均化搅拌，经高速搅拌机402活化搅拌后制备成尾砂充填料浆成品，然后自流输入充填管线系统7。

如图1所示，本实施例中，尾砂充填料浆灰砂比控制及调节，具体为：输送至充填站的管线上安装有流量计和浓度计，通过流量计监测尾砂料浆流量c和浓度计监测尾砂料浆浓度d，控制系统根据流量c和浓度d计算总的无水尾砂量a；胶结剂给料线3通过螺旋电子秤305监测胶结剂的给料量b，灰砂比为b/a的比值，当灰沙比发生变化时，通过协调输送至充填站的全尾矿总量和水泥胶结剂的给料量以达到设计值。

如图1所示，本实施例中，尾砂充填料浆质量浓度控制及调节，具体为：输送至充填站的管线上安装有流量计和浓度计，通过流量计监测尾砂料浆流量c和浓度计监测尾砂料浆浓度d，控制系统根据流量c和浓度d计算总的无水尾砂量a；尾砂料浆给料线1上的第一流量计102监测的尾砂料浆流量e和尾砂料浆脱水给料线2上的第二流量计202监测的尾砂料浆流量f，经尾砂料浆脱水给料线2脱水后的尾砂质量浓度g，则根据e、f、g控制系统可计算出进入搅拌系统4的总无水尾砂量a和总水量h，则充填料浆质量浓度为((a+b)/(a+b+h))％，高速搅拌机402的下料管4021上安装有浓度检测设备，以检测下料管4021内的实时充填料浆浓度；当充填料浆实时浓度偏离设计浓度时，通过控制系统自动控制输送至充填站的全尾矿总量和水泥胶结剂的给料量，并协调输送到充填站后的第一部分尾砂和第二部分尾砂料浆的流量分配比例，以使充填料浆实时浓度达到浓度设计值。

如图1所示，本实施例中，充填管线系统7，具体为：制备好的尾砂充填料浆通过钻孔自流方式和/或泵加压输送方式，通过管网输送至采空区充填。

本实施例的采空区的尾砂充填料浆充填系统，包括用于从选矿厂直接输出分选后的尾砂料浆以提供尾砂充填料浆的水用量配比的尾砂料浆给料线1、用于将选矿厂输出分选后的尾砂料浆进行脱水处理的尾砂料浆脱水给料线2以及用于提供胶结剂的胶结剂给料线3，尾砂料浆给料线1、尾砂料浆脱水给料线2以及胶结剂给料线3三者分别通过输出端的给料量控制装置输出至搅拌系统4内进行均化和活化搅拌，搅拌系统4的输出端连通至采空区内进行采空区充填。本发明采空区的尾砂充填料浆充填方法，能够制备高浓度高稳态充填料浆。提高了制备质量，通过调节脱水尾砂和直排尾砂料浆的进料比例关系，可实现充填料浆制备浓度的调节，可以全面满足利用尾矿充填矿山的需要，通过调节控制手段能够实现高浓度高稳态的充填料浆制备。提高了尾矿利用率，尾砂料浆采用压滤脱水或离心脱水等方式，避免尾矿自然沉降溢流排放带走细粒级尾砂的技术问题，达到全粒级尾砂充填的目的。降低了成本，采用部分脱水的方式进行料浆制备，脱水后尾砂直接进入搅拌槽，搅拌制备容易，有利于降低能耗；能够提高充填料浆浓度，在同等强度要求下，有利于降低胶结剂耗量；提高了充填过程的安全性，充填料浆制备浓度可控，实现充填料浆稳态均质制备，避免堵管事故；提高凝结后充填体的均质性，为实现充填采矿工艺过程提供安全保障；高浓度充填料浆基本不泌水，降低了充填料浆渗水对环境的污染，提高区域生态安全程度。降低了水资源消耗，通过调整两部分料浆比例关系即可实现料浆浓度调节，改变了传统工艺采用调浓水进行料浆浓度调整工艺，不新增清水用量。降低建设投资，缩短建设工期，相比传统的浓密机或尾砂仓沉降脱水，充填站建设占地面积小，设备安装周期短，建设投资小。

如图1所示，本实施例中，尾砂料浆给料线1包括连通至选矿厂分选后的尾砂料浆输出端的第一尾矿输送管101。第一尾矿输送管101上设有用于实时监测管内尾砂料浆流量的第一流量计102。第一流量计102的上游端和/或下游端的第一尾矿输送管101上装有用于控制管内尾砂料浆流量的第一电动调节阀103和/或第一手动调节阀104。第一尾矿输送管101的输出端连通至搅拌系统4。

如图1所示，本实施例中，尾砂料浆脱水给料线2包括连通至选矿厂分选后的尾砂料浆输出端的第二尾矿输送管201。第二尾矿输送管201上设有用于实时监测管内尾砂料浆流量的第二流量计202。第二流量计202的上游端和/或下游端的第二尾矿输送管201上装有用于控制管内尾砂料浆流量的第二电动调节阀203和/或第二手动调节阀204。第二尾矿输送管201的输出端连通至脱水设备205。脱水设备205的输出端连通至料斗206。料斗206通过皮带给料机207输送至搅拌系统4。

如图1所示，本实施例中，皮带给料机207采用变频电机驱动滚筒208并通过皮带电子秤209称量。通过皮带电子秤209称量皮带上的脱水尾砂并通过变频电机调节皮带给料机207的运转速度，从而控制输送至搅拌系统4内的脱水尾砂的给料速度和给料量。

如图1所示，本实施例中，胶结剂给料线3包括散装水泥供应设备301、连通至散装水泥供应设备301输出端上的吹灰管302以及连通至吹灰管302输出端上的胶结剂储仓303。胶结剂储仓303的输出端通过螺旋给料机304并经螺旋电子秤305计量以输出至搅拌系统4。螺旋给料机304采用变频电机驱动，以根据螺旋电子秤305的计量数据控制螺旋给料机304的给料速度和给料量。

如图1所示，本实施例中，搅拌系统4包括输入端分别连通尾砂料浆给料线1、尾砂料浆脱水给料线2以及胶结剂给料线3的双轴搅拌机401以及连通至双轴搅拌机401输出端的高速搅拌机402。高速搅拌机402的下料管4021上安装浓度检测设备，以检测下料管4021内的实时浓度。通过对各个输出端的给料量控制装置进行调节，以使浓度检测设备的实时浓度与浓度设计值匹配。

如图1所示，本实施例中，浓度检测设备包括流量计5和浓度计6，高速搅拌机402通过流量计5和浓度计6的计量后连通至充填管线系统7。充填管线系统7连通至采空区。

如图2所示，本实施例的采空区的尾砂充填料浆充填方法，包括以下步骤：a、根据尾矿使用量及尾砂充填料浆制备浓度设计值，将选矿厂分选输出的尾砂料浆按比例分为直接输出和脱水输出两个部分输出；b、第一部分尾砂料浆直接计量输出，第二部分尾砂料浆通过脱水后计量输出，胶结剂计量输出，三者按比例混合；c、尾砂充填料浆均化；d、尾砂充填料浆浓度控制及调节；e、将预定浓度的尾砂充填料浆注入采空区以充填采空区。

如图2所示，本实施例中，步骤d中尾砂充填料浆浓度控制及调节，具体为：第一部分尾砂料浆通过变频电机驱动输送泵直接输送，通过调整电机频率控制第一部分尾砂料浆的流量；第二部分尾砂脱水后形成脱水尾砂，通过变频调速电机驱动皮带给料机207控制脱水尾砂输送，通过调整变频调速电机的频率控制脱水尾砂给料量；胶结剂通过变频电机驱动水泥给料设备，通过调整变频电机的频率控制水泥胶结剂给料量；在搅拌机下料管4021上安装浓度检测设备，检测实时浓度；当尾砂充填料浆的质量浓度和灰沙比发生变化时，通过协调第一部分尾砂料浆、第二部分脱水尾砂以及水泥胶结剂的给料量以达到设计值。

如图2所示，本实施例中，第一部分尾砂料浆、第二部分脱水尾砂以及水泥胶结剂三者的给料过程、定量配比后的均化过程以及尾砂充填料浆的下料连续进行，均化过程采用强力搅拌进行搅拌均化，然后经过活化搅拌，制备好的尾砂充填料浆通过钻孔自流方式或管道泵送方式送至采空区充填。

实施时，提供一种低耗稳态高浓度尾砂充填料浆制备系统，能够制备高浓度高稳态充填料浆。突破充填料浆浓度受限的技术瓶颈，通过调节脱水尾砂和尾砂料浆的进料比例关系，可实现充填料浆制备浓度的调节，质量浓度受压滤脱水后滤饼质量浓度限制，但远高于自然沉降所能制备的浓度，解决了尾砂仓式自然沉降浓度不能制备高浓度料浆的问题，以及干尾砂制备均化难度大的问题，可以全面满足利用尾矿充填矿山的需要。解决细粒级尾矿充填利用技术难题，能够解决细粒级尾矿浓密机不沉降，浓度低，充填料浆质量差和尾砂沉降速度慢导致的制备能力小的技术难题。解决尾矿来源不足的问题，尾矿料浆采用压滤脱水，解决尾矿自然沉降溢流排放带走细粒级尾砂的技术问题；能够实现尾矿全粒级充填，有利于解决骨料来源不足，尾砂分级导致的充填料浆质量差的问题。解决传统充填系统料浆制备浓度波动大的技术问题，避免了仓式结构放砂过程浓度波动幅度大，干尾砂湿度波动大，以致造浆后质量浓度波动大的问题。根据新工艺过程可知，脱水尾砂质量浓度可控和直排尾砂料浆的质量浓度稳定，因此通过给料计量按比例配合的料浆质量浓度可控，满足高稳态制备的需要。

低耗稳态高浓度尾砂充填料浆充填方法，具体包括：

1、充填用材给料线组成

如图1和图2所示，充填系统用材由三条给料线组成：第一条为脱水尾矿给料线，第二条为直排尾砂料浆给料线1，第三条为胶结剂给料线3。需要添加外加剂时，按要求新增外加剂给料线。

2、配料设计计算

进行物料平衡分析，根据选矿厂排尾质量浓度，充填系统质量浓度设计值，计算尾矿脱水部分和尾矿浆体给料量比例关系；根据充填系统设计能力计算尾矿浆体总用量，并按照计算比例分配。根据充填料浆使用灰砂比，充填系统设计能力，计算胶结剂给料量。

3、给料及计量

按照配料计算成果，初始化自动控制系统控制参数设置，各给料线按计算量给料。

第一条给料线：选厂浓密机底流尾砂浆通过管道，根据尾矿使用总量及充填料浆制备浓度，将尾砂料浆按照比例分为两部分，泵送至充填站，其中一部分采用压滤机(压滤机采用：板框式压滤机、带式压滤机，陶瓷压滤机等脱水设备；也可以采用离心分离机等离心分离脱水设备)脱水，压滤机来料量采用管道流量计计量，脱水后尾砂滤饼进入下料口，再由皮带给料机均匀连续给入搅拌槽，给料量由皮带电子秤计量。

第二条给料线：尾砂料浆通过管道输送，并经管道流量计计量，直接进入搅拌槽。

第三条给料线：胶结剂使用水泥砂仓储存，通过螺旋给料机，经螺旋电子秤计量，均匀连续给入搅拌槽。

4、充填料浆均化

给料过程、均化过程和下料过程连续进行，充填用材经强力搅拌机搅拌均化，然后经活化搅拌，制备好的充填料浆通过钻孔自流或管道泵送至采空区充填。

5、充填料浆浓度自动控制及调节

在搅拌机下料管上安装浓度检测设备，检测实时浓度。皮带给料机选择变频调速电机，通过调整电机频率控制尾矿滤饼给料量。尾矿浆体输送泵采用变频电机驱动，通过调整电机频率控制流量。水泥给料设备采用变频电机驱动，通过调整电机频率控制水泥给料量。当质量浓度和灰砂比发生变化时，通过协调各给料量以达到设计值。

从充填料浆配比设计计算可知，在灰砂比确定后，尾砂料浆的最高质量浓度决定了尾砂充填料浆能够达到的最大浓度，因此提高和保持稳定的尾砂料浆的浓度是制备高质量充填料浆的重要保障，也是提高充填体性能的关键措施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，其特征在于，

充填系统包括尾砂料浆给料线(1)、尾砂料浆脱水给料线(2)、胶结剂给料线(3)、搅拌系统(4)、计量装置、控制系统和充填管线系统(7)；

充填系统运行时，将尾砂料浆通过管道输送至充填站；

根据充填料浆制备浓度设计值，在充填站将尾砂料浆按预设比例分为两部分，第一部分尾砂料浆通过尾砂料浆给料线(1)直接输送进入搅拌系统(4)，第二部分尾砂料浆通过尾砂料浆脱水给料线(2)脱水后输送进入搅拌系统(4)，同时胶结剂由胶结剂给料线(3)进入搅拌系统(4)；

经搅拌系统(4)均化和活化搅拌后，制备达到设计要求浓度和质量的尾砂充填料浆；

通过充填管线系统(7)将尾砂充填料浆输送至采空区进行充填。

2.根据权利要求1所述的尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，其特征在于，

尾砂料浆通过管道输送至充填站的输送方式为泵送，泵采用变频电机驱动，通过调整变频电机的频率以控制尾砂料浆的泵送流量；和/或

尾砂料浆通过管道输送至充填站的输送方式为自流，利用高差和料浆自重输送，通过调整设于管道上的阀门开度控制流量；

尾砂料浆输送至充填站后，采用三通分流，充填站输出的尾砂料浆分别输入尾砂料浆给料线(1)的第一尾矿输送管(101)和尾砂料浆脱水给料线(2)的第二尾矿输送管(201)，第一尾矿输送管(101)通过调整调节阀的开度控制料浆分配流量，第二尾矿输送管(201)通过调整调节阀的开度控制料浆分配流量。

3.根据权利要求1所述的尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，其特征在于，

所述尾砂料浆给料线(1)的第一尾矿输送管(101)上设有用于实时监测管内尾砂料浆流量的第一流量计(102)；

所述第一流量计(102)的上游端和/或下游端的所述第一尾矿输送管(101)上装有用于控制管内尾砂料浆流量的第一电动调节阀(103)和/或第一手动调节阀(104)；

所述第一尾矿输送管(101)的输出端连通至所述搅拌系统(4)。

4.根据权利要求1所述的尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，其特征在于，

所述尾砂料浆脱水给料线(2)的第二尾矿输送管(201)上设有用于实时监测管内尾砂料浆流量的第二流量计(202)，

所述第二流量计(202)的上游端和/或下游端的所述第二尾矿输送管(201)上装有用于控制管内尾砂料浆流量的第二电动调节阀(203)和/或第二手动调节阀(204)；

第二尾矿输送管(201)给料至脱水设备(205)，尾砂料浆经脱水设备(205)脱水达到设计质量浓度，然后排至料斗(206)，料斗(206)内的脱水后尾砂通过皮带给料机(207)连续均匀的输送至所述搅拌系统(4)。

5.根据权利要求4所述的尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，其特征在于，

所述皮带给料机(207)采用变频电机驱动滚筒(208)，尾砂给料量通过皮带电子秤(209)称量，

根据所述皮带电子秤(209)计量数据，通过调整电机频率控制皮带给料机(207)的滚筒(208)运转速度，以控制输送至所述搅拌系统(4)内的脱水尾砂的给料量。

6.根据权利要求1所述的尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，其特征在于，

所述胶结剂给料线(3)包括散装水泥供应设备(301)、连通至所述散装水泥供应设备(301)输出端上的吹灰管(302)以及连通至所述吹灰管(302)输出端上的胶结剂储仓(303)；

所述胶结剂储仓(303)内的胶结剂通过螺旋给料机(304)并经螺旋电子秤(305)计量以输出至所述搅拌系统(4)；

所述螺旋给料机(304)采用变频电机驱动，根据所述螺旋电子秤(305)的计量数据，通过调整变频电机的频率以控制螺旋转速，以控制所述螺旋给料机(304)的给料量。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，其特征在于，

所述尾砂料浆给料线(1)、尾砂料浆脱水给料线(2)，胶结剂由胶结剂给料线(3)按照预设给料量给料至搅拌系统(4)，以达到设计的尾砂充填料浆质量浓度和充填灰砂比；

然后经双轴搅拌机(401)均化搅拌，经高速搅拌机(402)活化搅拌后制备成尾砂充填料浆成品，然后自流输入充填管线系统(7)。

8.根据权利要求7所述的尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，其特征在于，

尾砂充填料浆灰砂比控制及调节，具体为：

输送至充填站的管线上安装有流量计和浓度计，通过流量计监测尾砂料浆流量c和浓度计监测尾砂料浆浓度d，控制系统根据流量c和浓度d计算总的无水尾砂量a；

胶结剂给料线(3)通过螺旋电子秤(305)监测胶结剂的给料量b，

灰砂比为b/a的比值，当灰沙比发生变化时，通过协调输送至充填站的尾砂料浆总量和胶结剂的给料量以达到设计值。

9.根据权利要求8所述的尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，其特征在于，

尾砂充填料浆质量浓度控制及调节，具体为：

输送至充填站的管线上安装有流量计和浓度计，通过流量计监测尾砂料浆流量c和浓度计监测尾砂料浆浓度d，控制系统根据流量c和浓度d计算总的无水尾砂量a；

所述尾砂料浆给料线(1)上的第一流量计(102)监测的尾砂料浆流量e和尾砂料浆脱水给料线(2)上的第二流量计(202)监测的尾砂料浆流量f，经尾砂料浆脱水给料线(2)脱水后的尾砂质量浓度g，则根据e、f、g控制系统可计算出进入搅拌系统(4)的总无水尾砂量a和总水量h，则充填料浆质量浓度为((a+b)/(a+b+h))％，

高速搅拌机(402)的下料管(4021)上安装有浓度检测设备，以检测所述下料管(4021)内的实时充填料浆浓度；

当充填料浆实时浓度偏离设计浓度时，通过控制系统自动控制输送至充填站的尾砂料浆总量和胶结剂的给料量，并协调输送到充填站后的第一部分尾砂和第二部分尾砂料浆的流量分配比例，以使充填料浆实时浓度达到浓度设计值。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的尾砂料浆分流部分脱水调控充填料浆制备浓度的方法，其特征在于，

充填管线系统(7)，具体为：

制备好的尾砂充填料浆通过钻孔自流方式和/或泵加压输送方式，通过管网输送至采空区充填。

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