CN1114712A - 矿山采选工艺新模型 - Google Patents

Abstract

矿山采选工艺新模型属于矿山采矿和选矿的新工艺模式。本发明的采矿工艺是矿床开采全深度内以3～4个中段为一组，依次形成多组，采掘顺序上各组之间由上而下推进，但一组内中段之间由下而上依次开采。

矿块用尾砂胶结充填法先采间柱，后采矿房，充填采空区，最终开采顶柱。

选矿中精矿脱水以高效离心脱水新工艺代替传统的浓缩、过滤、干燥工艺。

使用本发明，提高矿石回收率15-20％，且处理采空区，取消废石场、减少环境污染；并且精矿脱水效率高、耗能及成本低、工艺简单、节省厂房及设备投资。

Description

矿山采选工艺新模型

本发明属于一种矿山采矿和选矿的新工艺模式。

传统的采矿工艺是矿床用地下开采时用主井、副井、通风井(以竖井或斜井或平峒形式)进行开拓，采掘顺序为由上中段向下中段依次推进，即开拓中段设在最下层，采准切割中段设在中间层，矿房回采及矿柱回采中段设在最上层。各中段用马头门及井底车场、石门、主运巷道进行开拓，用穿脉、沿脉平巷及斜巷、天井等工程进行采准、切割、探矿工作。

矿块回采时先采矿房，后采间柱及顶底柱，目前许多矿山不充填采空区，即便是采用充填采矿方法的矿山，采用较昂贵的硅酸盐水泥碎石胶结体或硅酸盐水泥尾砂胶结体进行充填。

传统的采矿工艺存在矿柱损失率高，资源回收率低，井下的废石及选厂的尾砂贮存在地表，即多占土地，也污染环境，增加投资，增加废石的提升、运输费用，不能及时处理采空区，引起地表下沉或塌陷。

传统的选矿工艺为粗碎、中碎、细碎、筛分的三段一闭路(或二段一闭路)破碎筛分流程，浮选或重选采用阶段磨矿(或一次磨矿)阶段选别，多次粗选扫选，多次精选流程。磁选一般采用一次磨矿，一次或多次磁选的流程。

选矿之后的精矿一般用浓缩、真空过滤、干燥工序进行脱水。

传统的选矿工艺中精矿脱水工艺存在工艺复杂，厂房及设备投资多，脱水效率低，耗能大，成本高，经济效益差的缺点。

本发明的目的，是提供一种矿山采选工艺新模型。

本发明的矿山采选工艺新模型，包括矿山采矿工艺新模式和选矿工艺新模式。矿山采矿工艺新模式是矿床开采全深度内以3～4个中段编成一组，依次形成多组；采掘顺序上各组之间由上而下依次推进，但一组内中段之间由下而上依次开采，即开拓中段设在最上层，采准、切割中段设在中间层，矿房回采及矿柱回采中段设在最下层；矿块回采时先用廉价的粉煤灰水泥尾砂浆胶结体(或高水速凝充填材料尾砂浆充填体)来进行间柱的尾砂胶结充填采矿，而后用传统方法回采矿房，经大量放矿后用全尾砂和废石一次性充填采空区，最终用尾砂胶结充填法回采顶柱。

采矿新工艺中一组中段组合中的最上层中段需留约5～6米厚的永久顶柱(矿量)外，其余的间柱及顶柱用尾砂胶结充填体来代替。

采用这种方法，即用尾砂胶结采矿方法回采间柱、顶柱、且一般不留底柱(甚至有时不留顶柱)、并预留好泄水天井及泄水巷道，故全矿矿石回收率比传统方法提高15～20％，矿房回采结束后一次性充填有害物质—全尾砂及废石，既处理了采空区，又防止了地表下沉、保护地表、减少排放尾矿库的尾砂量，减少对环境的污染及尾矿库投资，减小或取消废石运输、提升费用，减少或取消废石场。

矿山选矿工艺新模式，包括传统的碎矿、磨矿、选矿(浮选、重选、磁选等)工艺、精矿脱水新工艺和尾矿处理工艺。精矿脱水新工艺为高效离心脱水工艺。

传统的精矿脱水工艺流程是精矿浆进入浓缩机进行浓缩后，约50％浓度的精矿浆经贮浆池后送至真空过滤机。

真空过滤机系统由水喷射泵、自动电磁滤液缸，循环水箱、真空过滤机组成，真空过滤机是借助水喷射泵形成的负压来形成真空度，从而吸收真空过滤机滤布上滤饼的水份。故真空过滤机滤布上吸水的真空度是间接形成的，是借助外力被动形成的，且600mm汞柱(约0.8大气压)，说明利用真空过滤机进行精矿脱水，一是力量不足，二是有用功少，导致脱水后精矿水份含量高，耗能多，相应的厂房、设备投资多，成本高，效益差。真空过滤机脱水的精矿滤饼经皮带送至干燥机，进行烘干，最终得合格的精矿产品。

精矿脱水新工艺的核心是高效离心脱水。其工艺过程是将选矿后的精矿浆送至贮浆槽，大部分精矿下沉至贮浆槽底部，而极少部分细粒精矿随溢流水流至沉淀池中。贮浆槽底部的螺旋给料机将40～50％左右浓度的精矿浆送至高效离心过滤机的授料漏斗，精矿浆经高效离心过滤机脱水，排出精矿滤饼及水，脱水的精矿滤饼经过滤机下部的漏斗及皮带送至精矿成品堆中。由高效离心过滤机分离出的含有极少量精矿的滤水流至沉淀池，精矿颗粒在沉淀池中沉淀后，溢流水流至污水处理池进行处理后排放。在沉淀池安装泥浆泵，定期把沉淀的精矿打入贮浆槽中。

高效离心过滤机是利用矿浆的离心作用把水分排至转动滤带的外侧，而转动滤带内侧接住固体颗粒，形成滤带上的滤饼。脱水的力量可达2个大气压以上，因此精矿的脱水效果好，耗能少。另外高效离心过滤机的最大特点是将传统的浓缩、过滤、干燥的脱水流程合并为过滤一步，相应的厂房及设备投资少，成本低，效益好。

以难过滤的钼矿含水玻璃钼精矿浆为例，高效离心过滤机处理的钼精矿滤饼水分含量达12％，比真空过滤机滤饼水份含量少8～10％。以铁精矿为例，高效离心过滤机处理的铁精矿含水6～10％(基本解决冬季精矿冻结问题)，小时处理能力可达10～20吨/时。

图1是本发明采矿工艺示意图，图2是采矿方法示意图(平底电耙底部结构浅孔留矿法采矿方法图)，图3是图2的A-A视图，图4是图2的B-B视图。图5是充填车间及充填系统示意图，图6是选矿工艺示意图。下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的矿山采矿工艺新模式是矿床开采全深度内，以3-4个中段编成一组，依次形成多组，开采时由下中段22向上中段20进行开采，故开拓中段按排在最上层20，采准切割中段按排在中间层21，矿房回采及矿柱回采中段按排在最下层22。这种开采方法一般用尾砂胶结采矿方法回采间柱11及顶柱12，且不留底柱(有时顶柱也不留)，并预留好泄水天井9及泄水巷道10。一组中段中最上层中段20留顶柱矿量12。矿房13回采结束后一次性充填全尾砂及废石，故矿石回收率比传统方法提高15-20％，且有害物质(尾砂及废石)充填采空区，既处理采空区13，也防止地表下沉，保护地表，减少排放尾矿库41的尾这种开采方法一般用尾砂胶结采矿方法回采间柱11及顶柱12且不留底柱(有时顶柱也不留)，并预留好泄水天井9及泄水巷道10。一组中段中最上层中段20留顶柱矿量12。矿房13回采结束后一次性充填全尾砂及废石，故矿石回收率比传统方法提高15-20％，且有害物质(尾砂及废石)充填采空区，既处理采空区13，也防止地表下沉，保护地表，减少排放尾矿库41的尾砂量，既减少环境污染，又减少尾矿库41占地面积及尾矿库41投资。井下掘进中的废石16(用矿车)可以全部充填到采空区，既取消或减少废石16的提升运输费用，也取消或减少废石场地。

采矿工艺，以矿脉厚度为5米，矿体倾角70°，钼矿体平均地质品位为含钼0.4％，矿石和围岩f＝8～10的钼矿床为例，进一步说明：根据矿体赋存特点，矿床开拓用主井1、付井2、通风井3来进行开拓，中段高度定为40米，在矿床的最顶部按排回风巷道19。各中段用马头门及调车场4、石门5、主运巷道6、穿脉运输巷道7来进行开拓，用平底结构脉外电耙巷道及漏斗付川8、天井9、天井联络道10进行采准，用拉底巷道56进行切割。采矿方法采用沿走向脉外布置平底电耙底部结构的浅孔留矿法。

矿块构成要素：矿块长度50米，宽度为矿体厚度，间柱11宽度8米，顶柱12厚为5米，不留底柱(甚至有时不留顶柱)。矿块开采：矿块中首先用尾砂胶结充填法回采间柱11，而后用平底电耙底部结构浅孔留矿法回采矿房13，大量放矿工作结束后采空区13一次性充填全尾砂及废石，最终用尾砂胶结充填法回采顶柱12。

1、用尾砂胶结充填法回采间柱11

开采间柱11时用YSP—45凿岩机进行浅孔凿岩，导火线、火雷管、二号岩石炸药进行爆破，间柱11的矿石用人工直接捣运至间柱中央天井中的放矿格9中(可作为今后充填泄水井)。一个分层开采高度为2.5米，开采两个分层高度后进行一次尾砂胶结充填，并预留好泄水井9及泄水巷道10，尾砂胶结充填体的砼标号可达50—75号。天井放矿格9中的矿石经其下部漏斗57装入矿车16后送至主运巷道6。

2、矿房回采采用脉外平底电耙底部结构浅孔留矿法。

矿房13的矿石用YSP-45凿岩机进行浅孔凿岩，导火线、火雷管、二号岩石炸药进行爆破。采下的矿石用平底电耙底部结构8进行放矿，用30KW电耙把矿石耙运至穿脉巷道7的矿车16中，最终运至主运巷道6。

正常回采工作结束后矿房13进行大量放矿，直到放空为止。

3、矿房13大量放矿结束后用全尾砂及废石一次性充填采空区13、充填之前密闭好通向采空区的联络道10，并预埋好泄水管道、泄水孔及泄水隔墙。

充填工作是用地质钻孔18和充填管道17把全尾砂直接充填采空区13，废石用矿车16运至采空区13顶部充填小井15，直接充填采空区，充填的最顶面0.5米处14，用尾砂胶结体进行充填，砼标号达75号。

4、采空区13充填工作结束，并完成充填体的泄水工作后，尾砂胶结充填体上直接进行顶柱12的开采。

开采顶柱12时用YSP-45凿岩机进行浅孔凿岩，导火线、火雷管、二号岩石炸药进行爆破，爆破的矿石装入人力推车后运至天进放矿格9中，放矿格中的矿石经下部漏斗57装入矿车16后运出采场。顶柱12用2个分层进行开采，每一分层高度为2.5米，2个分层全部开采后顶柱12进行一次性的尾砂胶结充填，下部4.5米砼标号可达50号，上部的0.5米砼标号要达到75号。

这种采矿工艺已打破传统的采矿工艺中先采矿房13，后采矿柱11、12的方法，并取消了传统工艺中所留的底柱矿量(有时不留顶柱)，矿块间柱11及顶柱12矿量以廉价的粉煤灰水泥尾砂浆充填体或高水速凝充填材料全尾砂浆充填体来代替，大幅度降底了矿柱11、12矿量的损失，也处理了有害物质-尾砂、废石、粉煤灰、废渣，大幅度改善环保环境，处理采空区13，保护地表，小占土地，节省投资。

充填车间及充填系统：来自选厂的60％的全尾砂浆送入坑口充填车间38的贮浆池44后，用泥浆泵45把全尾砂浆打入水力漩流器46中，经二段水力漩流器46分级，＞0.037毫米的沉砂及尾矿水流至粗砂沉淀池47，溢流的细砂及尾矿水流至细砂沉淀池53。

当井下11、12、14需要尾砂胶结体充填料时位于粗砂沉淀池47底部的螺漩给料机48把粗砂送给螺漩搅拌机49，同时水泥仓51中粉煤灰水泥或高水速凝充填材料(又称特种水泥)送至螺漩搅拌机49，并与来自水处理池55的水一起在螺漩搅拌机49内进行搅拌和送给授料漏斗50，浓度为约60％的尾砂胶结浆体沿地质钻孔18及充填管道17送至采场的间柱11顶柱12、14，进行矿块的间柱11及顶柱12、14的充填工作。

当井下需要全尾砂及细砂时贮浆池44的全尾砂及细砂沉淀池53中的细砂通过闸伐52及管道54送至授料漏斗50，浓度为50％左右的全尾砂和细砂沿着地质钻孔18及充填管道17送至采场13，进行矿块中矿房采空区13的一次性充填。

贮浆池44的溢流水，水力漩流器46的溢流水、粗砂沉淀池47的溢流水都流至细砂沉淀池53，细砂经沉淀后溢流水流至水处理池55，经处理的尾矿水大部分送至选厂球磨机26及粗选30，部分排放在地表，部分送至螺漩搅拌机49，作为尾砂胶结浆体。

选矿新工艺是在传统的碎矿、磨矿、选矿工艺基础上，用高效离心脱水工艺代替传统的浓缩、真空过滤、干燥的精矿脱水工艺。

以钼选厂为例，说明选矿新工艺。来自坑口的原矿经原矿仓58及板式给矿机59送入颚式破碎机24进行粗碎，粗碎后矿石经皮带60送给振动筛25进行筛分，筛下产品进入粉矿仓62，筛上产品经皮带61送至圆锥破碎机27进行细碎，细碎后矿石送至皮带60，形成二段一闭路破碎筛分流程。

粉矿仓62的粉矿经园盘给矿机63和皮带64送入湿式格子型球磨机26进行磨矿，磨矿后产品进入分级机28进行分级，溢流的矿浆流入选矿工艺流程29之中，粗粒的矿粉返回球磨机26，形成一段闭路磨矿。浮选采用阶段磨矿、阶段选别、多次粗选、多次扫选、多次精选的选矿工艺流程。经浮选的精矿浆流入贮浆槽31后，其底部沉淀的精矿浆用螺漩给料机65送至高效离心过滤机32，经离心脱水，精矿滤饼排至其下部漏斗及皮带66，最终用皮带66送至精矿堆。贮浆槽31的溢流水及高效离心过滤机32的过滤水流入沉淀池33，沉淀精矿，再用泥浆泵67打入贮浆槽31之中。

沉淀池33的溢流水流入污水处理池34进行水处理后排放。高效离心脱水工艺与传统的真空脱水工艺相比较，工艺简单、脱水效率高，可以连续给料和排料、排水，节省脱水工艺中电和水约60％，节省脱水厂房及设备投资约50％，小时处理能力可达10-20吨。经钼矿实验，真空过滤机滤饼水分达20～22％，而高效离心过滤机滤饼水分达12％。经铁矿实验，真空过滤机滤饼水分达13-15％，而离效离心过滤机滤饼水分达6-10％，基本解决冬季精矿冻结问题。

尾矿处理：选矿厂的尾矿浆进入砂泵站贮浆池35后，约60％的全尾砂浆用砂泵36送至坑口充填车间38，经水力漩流器46分离，＞0.037毫米的粗砂与粉煤灰水泥(或高水速凝充填材料)混合制成尾砂胶结充填材料，另一部分细砂和全尾砂充填井下矿块中矿房采空区13。

充填过程中贮浆池44，粗砂沉淀池47，细砂沉淀池53的溢流水经水处理池55处理后，部分排放到地表，大部分回水至选厂球磨机26和粗选30。

选厂尾矿浆进入砂泵站贮浆池35后，约40％全尾砂浆用砂泵36送至尾矿库41，全尾砂沉淀在尾矿库41内，溢流水经溢水井58及溢水管道59排至尾矿坝下侧的集水井42内，再经水处理池43处理尾矿水后，大部分回水至选厂球磨机26和粗选30，部分排放至地表。

Claims (1)

1、矿山采选工艺新模型包括矿山采矿工艺新模式和由碎矿、磨矿、选矿、精矿脱水新工艺、尾矿处理工艺构成的选矿工艺新模式，其特征在于，所述的矿山采矿新工艺模式是矿床开采全深度内以3-4个中段编成一组，依次形成多组；采掘顺序上各组之间由上而下依次推进，但一组内中段之间由下而上依次开采，即开拓中段设在最上层，采准、切割中段设在中间层，矿房回采及矿柱回采中段设在最下层；矿块回采时先用廉价的粉煤灰水泥尾砂浆胶结体(或高水速凝充填材料尾砂浆充填体)来进行间柱的尾砂胶结充填采矿，而后用传统方法回采矿房，经大量放矿后，用全尾砂和废石一次性充填采空区，最终用尾砂胶结充填法回采顶柱；

所述的精矿脱水新工艺是采用高效离心过滤机进行精矿离心脱水，使传统的浓缩、真空、过滤、干燥的脱水流程合并为离心过滤一步。

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