CN111888805A - 膏体仓储浓密机及浓密工艺 - Google Patents

膏体仓储浓密机及浓密工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种膏体仓储浓密机及浓密工艺,其中的浓密机包括仓体、进料桶和均质化造浆装置，所述仓体为平底式结构，仓体内部由一竖板分隔成两独立布置的第一腔室和第二腔室，所述进料桶有两个并分别布置在第一腔室和第二腔室顶部，在仓体底部设有与第一腔室和第二腔室分别连通的第一放砂口和第二放砂口，所述均质化造浆装置包括布置于仓体外的空压机和储气罐、布置在第一腔室和第二腔室底部的若干喷气管、均匀布置在各喷气管上的上向喷嘴和下向喷嘴，所述空压机的排气口通过储气罐及独立布置的气管与各喷气管相连接。本发明降低了投资建设成本，供砂连续性更好，浓缩能耗低，对尾砂性状适应性强，能实现高浓度均质放砂，更适合在矿山建设使用。

Description

膏体仓储浓密机及浓密工艺
技术领域
本发明涉及矿山固废充填技术领域，尤其涉及一种膏体仓储浓密机及浓密工艺。
背景技术
充填采矿法属人工支护采矿法。在矿房或矿块中，随着回采工作面的推进，向采空区送入充填材料，以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动，并在形成的充填体上或在其保护下进行回采。充填采矿法由于具有回采率高、作业安全、保护地表地物等优点，在地下矿山得到广泛应用。金属矿山常用的充填骨料为尾砂(或称尾矿，包括分级尾砂和全尾砂)，主要充填工艺流程为来自选厂质量浓度较低的尾砂泵送至充填制备站的砂仓或深锥浓密机，絮凝浓缩至较高浓度后排入搅拌系统，与胶凝材料混合搅拌，形成合乎要求的充填料浆，通过钻孔和井下充填管道，自流或泵送至待充地点。
传统尾砂浓缩设备有深锥浓密机、高效浓密机和立式砂仓，经过长期的使用实践，我们发现，上述尾砂浓缩设备基本存在以下问题：
1、为确保可靠放砂，上述设备底部一般采用锥形结构，甚至采用大锥角设计(如深锥浓密机)。锥底的设计形式大大降低了浓密机或砂仓的有效容积，为满足尾砂处理能力需求，而往往不得不采用更大尺寸的浓密机。因浓密机、砂仓的体积大、荷载重，对设备基础要求较高，浓密机土建部分的投资往往较大，大幅增加充填系统建设投资及充填站建设周期。
2、传统浓密机为防止尾砂在仓内板结，一般采用电力驱动耙架式扰动结构放砂，一方面需要消耗大量能量(大功率耙架连续运转)，另一方面对物料的适应性比较差，一般仅适用于细颗粒尾砂，而对于粗颗粒尾砂则存在压耙风险，且无法可靠缓存，不适用于小采场充填。此外，传统浓密机因采用连续进砂、连续放砂的形式，受选厂来砂量、来砂浓度波动的影响较大，这将直接影响仓底放砂量和放砂浓度，从而影响充填料浆制备质量，而这将对井下安全、文明生产极为不利。
3、对于采用立式砂仓充填工艺的矿山，为满足选厂连续进砂的要求，往往需要建造多座立式砂仓，不仅占地面积大，而且充填系统投资往往更高，设备分散，不利于集中管理。在充填操作时，自动化及智能化程度低，人员需求量大，不符合绿色矿山“自动化减人、智能化无人”的发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种投资较小、耗能少、制备质量好、进砂放砂连续性更好的膏体仓储浓密机及浓密工艺。
本发明提供的这种膏体仓储浓密机，包括仓体、安装在仓体顶部的进料桶和溢流槽、与进料桶相连接的来砂管和絮凝剂添加管、与溢流槽相连接的回水管，还包括用于均质仓体内料浆浓度的均质化造浆装置，所述仓体为平底式结构，该仓体内部由一竖板分隔成两独立布置的第一腔室和第二腔室，所述进料桶有两个并分别布置在第一腔室和第二腔室顶部，在仓体底部设有与第一腔室和第二腔室分别连通的第一放砂口和第二放砂口，所述均质化造浆装置包括布置于仓体外的空压机和储气罐、布置在第一腔室和第二腔室底部的若干喷气管、均匀布置在各喷气管上的上向喷嘴和下向喷嘴，所述空压机的排气口通过储气罐及独立布置的气管与各喷气管相连接。
各喷气管在对应腔室内整体呈倾斜形式布置且位于对应放砂口处的喷气管水平位置最低。
为进一步防止沉降尾砂滑移堵塞放砂口，所述均质化造浆装置还包括布置在各腔室内向对应放砂口侧延伸布置的送气管，在该送气管上设有若干面向对应放砂口布置的出口喷嘴。
以免长期喷射损坏底板，在各下向喷嘴所能喷射到的仓体底板处均焊接有一块钢板。
在第一腔室外的仓体壁上呈阶梯状布置有数个与回水管相连通的排水阀。
在所述第二腔室上方设有用于抽取第二腔室内澄清水的抽水泵，该抽水泵的泵送口与第二腔室内的进料桶相连接。
在所述第一腔室和第二腔室内分别设有用于检测各腔室内砂面高度的第一料位计和第二料位计。
在所述来砂管上设有用于计量来砂量的第一电磁流量计。
所述第一放砂口和第二放砂口均与一放砂管连接，在该放砂管上设有用于计量放砂量的第二电磁流量计。
本发明提供的这种适用于膏体仓储浓密机的浓密工艺，包括如下步骤：
S1、选厂尾砂浆通过来砂管进入到位于第一腔室顶部的进料桶中；同时，絮凝剂通过絮凝剂添加管多点添加至位于第一腔室顶部的进料桶中；
S2、当第一腔室内砂面高度达到设定值时，控制来砂管和絮凝剂添加管向第二腔室内输送尾砂和絮凝剂，使第二腔室重复第一腔室的进砂过程；
在第二腔室的进砂过程中，第一腔室内的尾砂浓缩进行沉积浓缩过程，浓缩时溢出的澄清水通过溢流槽和回水管自流排放至溢流水仓中；待第一腔室内尾砂浓缩过程结束后，打开与第一腔室相对应布置的气管，开启空压机，压缩空气通过储气罐、气管及位于第一腔室内的喷气管、上向喷嘴和下向喷嘴进入第一腔室中，进行第一腔室内的均质化扰动；待扰动结束后，打开放砂管上的放砂阀，第一腔室内经浓缩的尾砂浆通过放砂管进入搅拌机；
S3、当第二腔室内砂面高度达到设定值时，控制来砂管和絮凝剂添加管向第一腔室内输送尾砂和絮凝剂，使第一腔室重复进砂过程；
在第一腔室的进砂过程中，第二腔室内的尾砂浓缩进行沉积浓缩过程，浓缩时溢出的澄清水通过抽水泵泵送至第二腔室顶部的进料桶中进行重复使用；待第二腔室内尾砂浓缩过程结束后，打开与第二腔室相对应布置的气管，开启空压机，压缩空气通过储气罐、气管及位于第二腔室内的喷气管、上向喷嘴和下向喷嘴进入第二腔室中，进行第二腔室内的均质化扰动；待扰动结束后，打开放砂管上的放砂阀，经浓缩的尾砂浆通过放砂管进入搅拌机；
S4、重复步骤S2至S3,实现第一腔室和第二腔室的交替进砂和放砂，从而完成选厂连续进砂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、采用一体双腔式的仓体设计，既能满足选厂连续进砂需求，实现矿山无尾矿库绿色生产；与传统的立式砂仓工艺相比，又能使结构变的更为紧凑，便于自动化集中管理。
2、采用平底式的仓体结构形式，安装时一般采用独立筏板基础即可，无需打桩和其他特殊的地基处理手段，大大降低土建投资和施工周期。
3、利用均质化造浆装置取代传统浓密机底部的耙架结构，造浆装置仅在放砂过程启用，能耗极低；可从根本上避免了压耙事故的发生，并可实现大能力可靠仓储，对不同粒度尾砂有广泛适用性。
4、采用均质化造浆装置，集中浓缩、集中放砂，杜绝了传统浓密机因选厂供砂不稳定而造成放砂流量或浓度波动的问题；同时，可根据尾砂性质，将浓密机高度增加，实现大压缩层的高浓度放砂，不存在压耙风险。
本发明降低了投资建设成本，供砂连续性更好，浓缩能耗低，对尾砂性状适应性强，能实现高浓度均质放砂，更适合在矿山建设使用。
附图说明
图1为本发明中膏体仓储浓密机的结构示意图。
图2为图1中A-A处剖视结构示意图。
图3为图1中B处放大结构示意图。
图中示出的标记及所对应的构件名称为：
1、仓体；11、竖板；12、第一腔室；13、第二腔室；14、第一放砂口；15、第二放砂口；16、排水阀；17、抽水泵；18、第一料位计；19、第二料位计；
2、进料桶；
3、溢流槽；
4、来砂管；41、第一电磁流量计；
5、絮凝剂添加管；
6、回水管；
7、均质化造浆装置；71、空压机；72、储气罐；73、喷气管；74、上向喷嘴；75、下向喷嘴；76、气管；77、送气管；78、出口喷嘴；79、钢板；710、支架；
8、放砂管；81、第二电磁流量计。
具体实施方式
从图1至图3可以看出，本发明这种膏体仓储浓密机，包括仓体1、进料桶2、溢流槽3、来砂管4、絮凝剂添加管5、回水管6和用于均质仓体1内料浆浓度的均质化造浆装置7，
仓体1为平底式结构，该仓体1内部由一竖板11分隔成两左右独立布置的第一腔室12和第二腔室13，在仓体1底部设有与第一腔室12连通的第一放砂口14，在仓体1底部设有与第二腔室13连通的第二放砂口15，第一放砂口14和第二放砂口15均与一放砂管8连接，在该放砂管8上设有用于计量放砂量的第二电磁流量计81，
进料桶2有两个并分别布置在第一腔室12和第二腔室13顶部，
溢流槽3环绕安装在仓体1顶部外缘处，
来砂管4和絮凝剂添加管5分别通过一转换阀与两进料桶2相连接，在来砂管4上设有用于计量来砂量的第一电磁流量计41，
回水管6与溢流槽3相连接，
均质化造浆装置7包括布置于仓体外的空压机71和储气罐72、布置在第一腔室12和第二腔室13底部的若干喷气管73、均匀布置在各喷气管73上的上向喷嘴74和下向喷嘴75，空压机71的排气口通过储气罐72及独立布置的气管76与各喷气管73相连接。
从图1和图3可以看出，在本发明中，位于第一腔室12内的喷气管73整体呈倾斜形式布置，且位于第一放砂口14的喷气管73水平位置最低、位于第一放砂口14对侧水平位置最高；位于第二腔室13内的喷气管73整体呈倾斜形式布置，且位于第二放砂口15的喷气管73水平位置最低、位于第二放砂口15对侧水平位置最高；当各喷气管73上下向喷嘴75的最低端距离仓体1的底板＜150mm时，该下向喷嘴75需斜向下安装；各喷气管73上与仓体1底板间的距离小于80mm的位置处，不安装喷嘴。
从图1至图3可以看出，本发明中的均质化造浆装置7还包括布置在各腔室内向对应放砂口侧延伸布置的送气管77，在该送气管77上设有若干面向对应放砂口布置的出口喷嘴78。
从图1至图3可以看出，在本发明各下向喷嘴75所能喷射到的仓体1底板处均焊接有一块
Figure BDA0002651649660000051
的钢板79。
从图1可以看出，在本发明第一腔室12外的仓体1壁上呈阶梯状布置有数个与回水管6相连通的排水阀16；在第二腔室13上方设有用于抽取第二腔室13内澄清水的抽水泵17，该抽水泵17的泵送口与第二腔室13内的进料桶相连接；在第一腔室12和第二腔室13内分别设有用于检测各腔室内砂面高度的第一料位计18和第二料位计19。
从图1和图3可以看出，在本发明中，各喷气管73均通过数个支腿710相互平行的等距离环绕架设在各腔室内，支腿710采用40x4的等边角钢制作；各喷气管73上相邻两支腿710的间距L为：2*S≤L＜2.5xS，其中S为该喷气管73上相邻上向喷嘴74的间距。
从图1和图3可以看出，在本发明中，各喷气管73均包括两个上下平行布置的两个独立通道，上向喷嘴74与位于上方的通道连通，下向喷嘴75与位于下方的通道连通。
在本发明中，喷气管73、气管76和送气管77的料均为DN25热镀锌管，各管路均可单独控制进气及排污。
本发明这种膏体仓储浓密机的浓密工艺，包括如下步骤：
S1、选厂尾砂浆通过来砂管4进入到位于第一腔室12顶部的进料桶2中并由第一电磁流量计41计量来砂量；同时，絮凝剂通过絮凝剂添加管5多点添加至位于第一腔室12顶部的进料桶2中；进料桶2上部设有消能槽、底部设有分料盘、中部采用螺旋导流结构，用以延长尾砂浆在进料桶2的移动路径，实现絮凝剂与选厂尾砂浆的充分混合和反应，提高尾砂浆絮凝沉降效率，自稀释结合强制稀释，实现最佳絮凝沉降效果；第一腔室12内的溢流水通过溢流槽3和回水管6自流排放至溢流水仓中；
S2、设置在第一腔室12的第一料位计18与来砂管4上的第一电磁流量计41连锁，实时自动检测第一腔室12内砂面的高度，当第一腔室12内砂面高度达到设定值时，控制来砂管4和絮凝剂添加管5向第二腔室13内输送尾砂和絮凝剂，使第二腔室13重复第一腔室12的进砂过程；
在第二腔室13的进砂过程中，第一腔室12内的尾砂浓缩进行沉积浓缩过程，打开位于第一腔室12上部的排水阀16，第一腔室12内浓缩时溢出的澄清水通过溢流槽3和回水管6自流排放至溢流水仓中，进一步提高放砂浓度；待第一腔室12内尾砂浓缩过程结束后，打开与第一腔室12相对应布置的气管76，开启空压机71，压缩空气通过储气罐72、气管76及位于第一腔室12内的喷气管73、上向喷嘴74和下向喷嘴75进入第一腔室12中，进行第一腔室12内的均质化扰动；待扰动结束后，打开放砂管8上的放砂阀，经浓缩的尾砂浆通过放砂管进入搅拌机；
S3、当第二腔室13内砂面高度达到设定值时，控制来砂管4和絮凝剂添加管5向第一腔室12内输送尾砂和絮凝剂，使第一腔室12重复进砂过程；
在第一腔室12的进砂过程中，第二腔室13内的尾砂浓缩进行沉积浓缩过程，打开抽水泵17，第二腔室13内浓缩时溢出的澄清水通过抽水泵17泵送至第二腔室13顶部的进料桶2中，即可以进一步提高第二腔室13的放砂浓度又能实现第二腔室13内清水的直接重复利用；待第二腔室13内尾砂浓缩过程结束后，打开与第二腔室13相对应布置的气管76，开启空压机71，压缩空气通过储气罐72、气管76及位于第二腔室13内的喷气管73、上向喷嘴74和下向喷嘴75进入第二腔室13中，进行第二腔室13内的均质化扰动；待扰动结束后，打开放砂管8上的放砂阀，经浓缩的尾砂浆通过放砂管进入搅拌机；
S4、重复步骤S2至S3,实现第一腔室12和第二腔室13的交替进砂和放砂，从而完成选厂连续进砂。
在本发明中，各腔室的进砂、放砂及切换过程均通过各类监测元器件与控制系统的配合自动完成，无需人工参与，实现智能化充填作业。

Claims (10)

1.一种膏体仓储浓密机，包括仓体(1)、安装在仓体顶部的进料桶(2)和溢流槽(3)、与进料桶相连接的来砂管(4)和絮凝剂添加管(5)、与溢流槽相连接的回水管(6)，其特征在于：还包括用于均质仓体内料浆浓度的均质化造浆装置(7)，所述仓体为平底式结构，该仓体内部由一竖板(11)分隔成两独立布置的第一腔室(12)和第二腔室(13)，所述进料桶有两个并分别布置在第一腔室和第二腔室顶部，在仓体底部设有与第一腔室和第二腔室分别连通的第一放砂口(14)和第二放砂口(15)，所述均质化造浆装置包括布置于仓体外的空压机(71)和储气罐(72)、布置在第一腔室和第二腔室底部的若干喷气管(73)、均匀布置在各喷气管上的上向喷嘴(74)和下向喷嘴(75)，所述空压机的排气口通过储气罐及独立布置的气管(76)与各喷气管相连接。
2.根据权利要求1所述的膏体仓储浓密机，其特征在于：各喷气管在对应腔室内整体呈倾斜形式布置且位于对应放砂口处的喷气管水平位置最低。
3.根据权利要求1所述的膏体仓储浓密机，其特征在于：所述均质化造浆装置还包括布置在各腔室内向对应放砂口侧延伸布置的送气管(77)，在该送气管上设有若干面向对应放砂口布置的出口喷嘴(78)。
4.根据权利要求1所述的膏体仓储浓密机，其特征在于：在各下向喷嘴所能喷射到的仓体底板处均焊接有一块钢板(79)。
5.根据权利要求1所述的膏体仓储浓密机，其特征在于：在第一腔室外的仓体壁上呈阶梯状布置有数个与回水管相连通的排水阀(16)。
6.根据权利要求1所述的膏体仓储浓密机，其特征在于：在所述第二腔室上方设有用于抽取第二腔室内澄清水的抽水泵(17)，该抽水泵的泵送口与第二腔室内的进料桶相连接。
7.根据权利要求1所述的膏体仓储浓密机，其特征在于：在所述第一腔室和第二腔室内分别设有用于检测各腔室内砂面高度的第一料位计(18)和第二料位计(19)。
8.根据权利要求1所述的膏体仓储浓密机，其特征在于：在所述来砂管上设有用于计量来砂量的第一电磁流量计(41)。
9.根据权利要求1所述的膏体仓储浓密机，其特征在于：所述第一放砂口和第二放砂口均与一放砂管(8)连接，在该放砂管上设有用于计量放砂量的第二电磁流量计(81)。
10.一种适用于权利要求1至9任一所述膏体仓储浓密机的浓密工艺，其特征在于包括如下步骤：
S1、选厂尾砂浆通过来砂管(4)进入到位于第一腔室(12)顶部的进料桶(2)中；同时，絮凝剂通过絮凝剂添加管(5)多点添加至位于第一腔室(12)顶部的进料桶(2)中；
S2、当第一腔室(12)内砂面高度达到设定值时，控制来砂管(4)和絮凝剂添加管(5)向第二腔室(13)内输送尾砂和絮凝剂，使第二腔室(13)重复第一腔室(12)的进砂过程；
在第二腔室(13)的进砂过程中，第一腔室(12)内的尾砂浓缩进行沉积浓缩过程，浓缩时溢出的澄清水通过溢流槽(3)和回水管(6)自流排放至溢流水仓中；待第一腔室(12)内尾砂浓缩过程结束后，打开与第一腔室(12)相对应布置的气管(76)，开启空压机(71)，压缩空气通过储气罐(72)、气管(76)及位于第一腔室(12)内的喷气管(73)、上向喷嘴(74)和下向喷嘴(75)进入第一腔室(12)中，进行第一腔室(12)内的均质化扰动；待扰动结束后，打开放砂管(8)上的放砂阀，第一腔室(12)内经浓缩的尾砂浆通过放砂管进入搅拌机；
S3、当第二腔室(13)内砂面高度达到设定值时，控制来砂管(4)和絮凝剂添加管(5)向第一腔室(12)内输送尾砂和絮凝剂，使第一腔室(12)重复进砂过程；
在第一腔室(12)的进砂过程中，第二腔室(13)内的尾砂浓缩进行沉积浓缩过程，浓缩时溢出的澄清水通过抽水泵(17)泵送至第二腔室(13)顶部的进料桶(2)中进行重复使用；待第二腔室(13)内尾砂浓缩过程结束后，打开与第二腔室(13)相对应布置的气管(76)，开启空压机(71)，压缩空气通过储气罐(72)、气管(76)及位于第二腔室(13)内的喷气管(73)、上向喷嘴(74)和下向喷嘴(75)进入第二腔室(13)中，进行第二腔室(13)内的均质化扰动；待扰动结束后，打开放砂管(8)上的放砂阀，经浓缩的尾砂浆通过放砂管进入搅拌机；
S4、重复步骤S2至S3,实现第一腔室(12)和第二腔室(13)的交替进砂和放砂，从而完成选厂连续进砂。
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