CN113024080A - 一种全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统 - Google Patents

一种全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统 Download PDF

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王少勇
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王贻明
王勇
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Abstract

本发明提供一种全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统，属于矿山尾矿充填技术领域。该系统包括尾砂絮凝沉降仓、深度脱水与活化贮存仓和深度脱水活化系统，深度脱水活化系统位于深度脱水与活化贮存仓内，尾砂絮凝沉降仓和深度脱水与活化贮存仓通过底流输送管、高压水管相连；深度脱水活化系统的驱动杆与脱水活化耙架通过连接装置软连接，脱水活化耙架与底流排放耙架通过连接装置软连接，驱动杆圆周运动牵动脱水活化耙架、底流排放耙架转动。该脱水系统既能实现全尾砂料浆的快速、深度脱水，满足尾矿处置对浓度的要求，又可以长时间储存且能保证脱水过程的连续，满足连续稳定生产的需要。

Description

一种全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统
技术领域
本发明涉及矿山尾矿充填技术领域，特别是指一种全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统。
背景技术
金属矿业的快速发展是国家工业化与经济快速发展的重要支撑，但同时也带了严重安全与环境问题，即地下采空区的巨大安全隐患与地表尾矿库的安全环境问题。随着金属矿开采技术的不断发展，膏体充填技术因其安全、环保、经济、高效的优势已在全世界范围内被广泛应用于尾矿库与采空区的协同治理，是实现尾矿绿色处置、地下金属矿绿色开采的关键技术之一。全尾砂的高效深度脱水是膏体充填技术的关键，但随着经济发展对矿产品的不断需求和选矿技术的不断进步，尾砂粒级越来越细甚至达到了超细的级别，导致其沉降困难，浓度难以提高，严重限制了膏体充填技术的发展。目前，常用的脱水技术主要是以深锥浓密机为核心的一段式连续脱水技术和以压滤机为核心的两段式间断脱水技术。但是一段式连续脱水技术容易压耙、储料时间短、对于超细尾砂脱水效果不理想，而两段式间断脱水技术能耗高、不连续，影响连续处置工艺。因此，发明一种全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统显得尤为必要，既能实现全尾砂料浆的快速、深度脱水，满足尾矿处置对浓度的要求，又可以长时间储存且能保证脱水过程的连续，满足连续稳定生产的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统。
该系统包括尾砂絮凝沉降仓、深度脱水与活化贮存仓和深度脱水活化系统，其中，尾砂絮凝沉降仓包括快速沉降仓、导流仓、集料仓一、中心混合井、尾砂进料管、絮凝剂添加管、溢流槽一、底流输送管；深度脱水与活化贮存仓包括深度脱水仓、活化导流仓、集料仓二、外加剂添加管、溢流槽二、底流排放管、高压水管；深度脱水活化系统包括中心轴、驱动杆、连接装置、脱水活化耙架、底流排放耙架；深度脱水活化系统位于深度脱水与活化贮存仓内，尾砂絮凝沉降仓底部的底流输送管连接深度脱水与活化贮存仓上部，尾砂絮凝沉降仓上部的高压水管连接至深度脱水与活化贮存仓下部；驱动杆与脱水活化耙架通过连接装置一软连接，脱水活化耙架与底流排放耙架通过连接装置二软连接，驱动杆圆周运动牵动脱水活化耙架、底流排放耙架转动；尾砂进料管上安装阀门一、泵一、浓度计一和流量计一，底流输送管上安装阀门三、泵三、浓度计二和流量计三，底流排放管上安装阀门六、泵六、浓度计三和流量计六，，絮凝剂添加管上安装阀门二、泵二和流量计二，外加剂添加管上安装泵五、流量计五和阀门五，高压水管上安装阀门四、流量计四和泵四。
尾砂絮凝沉降仓的快速沉降仓、导流仓、集料仓一按照从上至下的顺序依次连接，快速沉降仓的高度与直径之比为1:1～1.2：1，集料仓一的高度与直径之比为1:1，快速沉降仓上方内部为中心混合井，中心混合井与快速沉降仓的竖直方向中心线位于同一位置，快速沉降仓上方外侧一周为溢流槽一，快速沉降仓上方一侧连接尾砂进料管，尾砂进料管通入中心混合井，快速沉降仓上方连接絮凝剂添加管和高压水管，絮凝剂添加管通入中心混合井，集料仓一外部下方一侧连接底流输送管。
深度脱水与活化贮存仓的深度脱水仓、活化导流仓、集料仓二按照从上至下的顺序依次连接，深度脱水仓的高度与直径之比为0.8:1～1：1，集料仓二的高度与直径之比为1:1，深度脱水仓上方连接底流输送管，底流输送管上连接外加剂添加管，深度脱水仓上方外侧一周为溢流槽二，活化导流仓的1/3高度处连接高压水管，集料仓二外部下方一侧连接底流排放管。
导流仓和活化导流仓为倒置圆台结构，导流仓圆台侧壁倾角为30～45°，活化导流仓圆台侧壁倾角为45～60°。驱动杆共有三根，每根的一端固定于中心轴上、另一端沿着深度脱水仓上部圆周口转动，三根驱动杆均匀的分布于深度脱水仓上部，即每两根驱动杆之间的角度均为120°；脱水活化耙架共有三个，以中心轴为中心均匀地分布于深度脱水与活化贮存仓内，即每两个脱水活化耙架之间的角度均为120°，脱水活化耙架包括上臂、中臂、下臂和导水杆，三个脱水活化耙架的上臂、中臂和下臂分别通过连接杆一、连接杆二、连接杆三相连；底流排放耙架共有三个，以中心轴为中心均匀地分布于集料仓二内，底流排放耙架包括横杆和竖杆，三个底流排放耙架的横杆和竖杆分别通过连接杆四、连接杆五相连。
导水杆数量不少于两个。
尾砂絮凝沉降仓的底流浓度≥55％，深度脱水与活化贮存仓的底流浓度≥75％；稳定储料时间≥24小时，即阀门六关闭后，尾砂进料管持续进料24小时以上；同时，脱水过程连续，即正常脱水过程中，尾砂进料管连续进料，底流排放管连续出料，且底流浓度稳定。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，利用尾砂絮凝沉降仓和深度脱水与活化贮存仓两个脱水仓，既能实现全尾砂料浆的快速、深度脱水，满足尾矿处置对浓度的要求，又可以长时间储存且能保证脱水过程的连续，满足连续稳定生产的需要。由此既避免了一段式连续脱水技术容易压耙、储料时间短、对于超细尾砂脱水效果不理想等问题，也避免了两段式间断脱水技术能耗高、不连续的问题。同时，基于本发明实现了可实现全尾砂料浆连续、快速、深度脱水，使得全尾砂料浆可用于井下膏体充填与地表高浓度排放，既有效地处理了尾矿等固体废弃物，又避免了空区危害。该脱水系统具有高效、环保、实用性强的特点，可以作为全尾砂膏体技术提供高效可靠的装备，具有重要的使用价值。适用于金属非金属等矿山企业。
附图说明
图1为本发明系统的主体结构示意图；
图2为本发明的驱动杆俯视图；
图3为本发明的脱水活化耙架上部俯视图；
图4为本发明的脱水活化耙架下部俯视图；
图5为本发明的底流排放耙架俯视图。
其中：1-尾砂絮凝沉降仓，2-深度脱水与活化贮存仓，3-深度脱水活化系统，4-快速沉降仓，5-导流仓，6-集料仓一，7-中心混合井，8-尾砂进料管，9-絮凝剂添加管，10-溢流槽一，11-底流输送管，12-深度脱水仓，13-活化导流仓，14-集料仓二，15-外加剂添加管，16-溢流槽二，17-底流排放管，18-高压水管，19-中心轴，20-驱动杆，21-连接装置一，22-脱水活化耙架，23-底流排放耙架，24-上臂，25-导水杆，26-中臂，27-下臂，28-竖杆，29-横杆，30-连接装置二，31-阀门一，32-泵一，33-浓度计一，34-流量计一，35-阀门二，36-泵二，37-流量计二，38-阀门三，39-泵三，40-浓度计二，41-流量计三，42-泵四，43-流量计四，44-阀门四，45-泵五，46-流量计五，47-阀门五，48-阀门六，49-泵六，50-浓度计三，51-流量计六，52-连接杆一，53-连接杆二，54-连接杆三，55-连接杆四，56-连接杆五。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统。
如图1所示，该系统包括尾砂絮凝沉降仓1、深度脱水与活化贮存仓2和深度脱水活化系统3，其中，尾砂絮凝沉降仓1包括快速沉降仓4、导流仓5、集料仓一6、中心混合井7、尾砂进料管8、絮凝剂添加管9、溢流槽一10、底流输送管11；深度脱水与活化贮存仓2包括深度脱水仓12、活化导流仓13、集料仓二14、外加剂添加管15、溢流槽二16、底流排放管17、高压水管18；深度脱水活化系统3包括中心轴19、驱动杆20、连接装置、脱水活化耙架22、底流排放耙架23；深度脱水活化系统3位于深度脱水与活化贮存仓2内，尾砂絮凝沉降仓1底部的底流输送管11连接至深度脱水与活化贮存仓2上部，尾砂絮凝沉降仓1上部的高压水管连接至深度脱水与活化贮存仓2下部；驱动杆20与脱水活化耙架22通过连接装置一21软连接，脱水活化耙架22与底流排放耙架23通过连接装置二30软连接，驱动杆20圆周运动牵动脱水活化耙架22、底流排放耙架23转动；尾砂进料管8上安装阀门一31、泵一32、浓度计一33和流量计一34，底流输送管11上安装阀门三38、泵三39、浓度计二40和流量计三41底流排放管17上安装阀门六48、泵六49、浓度计三50和流量计六51，絮凝剂添加管9上安装阀门二35、泵二36和流量计二37，外加剂添加管15上安装泵五45、流量计五46和阀门五47，高压水管18上安装阀门四44、流量计四43和泵四42。
尾砂絮凝沉降仓1的快速沉降仓4、导流仓5、集料仓一6按照从上至下的顺序依次连接，快速沉降仓4的高度与直径之比为1.2：1，集料仓一的高度与直径之比为1:1，快速沉降仓4上方内部为中心混合井7，中心混合井7与快速沉降仓4的竖直方向中心线位于同一位置，快速沉降仓4上方外侧一周为溢流槽一10，快速沉降仓4上方一侧连接尾砂进料管8，尾砂进料管8通入中心混合井7，快速沉降仓4上方连接絮凝剂添加管9和高压水管18，絮凝剂添加管9通入中心混合井7，集料仓一6外部下方一侧连接底流输送管11。
深度脱水与活化贮存仓2的深度脱水仓12、活化导流仓13、集料仓二14按照从上至下的顺序依次连接，深度脱水仓12的高度与直径之比为0.8:1，集料仓二的高度与直径之比为1:1，深度脱水仓12上方连接底流输送管11，底流输送管11上连接外加剂添加管15，深度脱水仓12上方外侧一周为溢流槽二16，活化导流仓13的1/3高度处连接高压水管18，集料仓二14外部下方一侧连接底流排放管17。
导流仓5和活化导流仓13为倒置圆台结构，导流仓5圆台侧壁倾角为30°，活化导流仓13圆台侧壁倾角为60°。
如图1、图2所示，驱动杆20共有三根，每根的一端固定于中心轴19上、另一端沿着深度脱水仓12上部圆周口转动，三根驱动杆20均匀的分布于深度脱水仓12上部，即每两根驱动杆20之间的角度均为120°；如图1、图3、图4所示，脱水活化耙架22共有三个，以中心轴19为中心均匀地分布于深度脱水与活化贮存仓3内，即每两个脱水活化耙架22之间的角度均为120°，脱水活化耙架22包括上臂24、中臂26、下臂27和导水杆25，三个脱水活化耙架22的上臂24、中臂26和下臂27分别通过连接杆一52、连接杆二53、连接杆三54相连；如图1、图5所示，底流排放耙架23共有三个，以中心轴19为中心均匀地分布于集料仓二14内，底流排放耙架23包括横杆29和竖杆28，三个底流排放耙架23的横杆29和竖杆28分别通过连接杆四55、连接杆五56相连。
尾砂絮凝沉降仓1的底流浓度≥55％，深度脱水与活化贮存仓2的底流浓度≥75％；稳定储料时间≥24小时，即阀门六48关闭后，尾砂进料管8持续进料24小时以上；同时，脱水过程连续，即正常脱水过程中，尾砂进料管8连续进料，底流排放管17连续出料，且底流浓度稳定。
在实际应用中，采用该全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统的方法，具体包括如下步骤：
S1：尾矿料浆、絮凝剂进入中心混合井7，通过絮凝、沉降，实现初步快速脱水，尾砂絮凝沉降仓1的底流浓度≥55％；
S2：经尾砂絮凝沉降仓1脱水得到的高浓度全尾砂料浆，经底流输送管11泵压输送至深度脱水与活化贮存仓2，通过深度脱水活化系统3的深度脱水。当底流浓度≥75％时，打开阀门六48与泵六49，由底流排放管17进行出料。同时，整个过程保证深度脱水与活化贮存仓2内的高浓度料浆处于活化状态。
S3：当不需要出料时，关闭阀门六48，高浓度料浆储存在深度脱水与活化贮存仓2内。若底流浓度过高，打开阀门四44与泵四42，通过高压水管18向深度脱水与活化贮存仓2内加水，实现浓度的调节与料浆的长时间的储存。
下面结合具体实施例予以说明。
实施例1
如图1所示，全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统的结构如上述，其中关键结构的尺寸如下：絮凝沉降仓1的快速沉降仓的直径为10米、高位10米，导流仓的高位2米，集料仓的直径为1.5米、高位2米；深度脱水与活化贮存仓2的深度脱水仓12的直径为18米、高为10米、活化导流仓13的高为2米、集料仓14的高为1.5米、直径为2米。
在应用过程中，选矿厂质量浓度20％～25％的全尾砂料浆经过尾砂进料管8进入尾砂絮凝沉降仓1的中心混合井7，通过絮凝剂添加管9添加高分子絮凝剂溶液，经过一段时间的絮凝沉降后，实现初步快速脱水，底流质量浓度≥55％。再经底流输送管11泵压输送至深度脱水与活化贮存仓2，启动深度脱水活化系统3，进行深度脱水，当底流浓度≥75％时，打开底流排放管17的阀门六48与泵六49进行出料。同时，整个过程保证深度脱水与活化贮存仓2内的高浓度料浆处于活化状态。
当不需要出料时，关闭阀门六48与泵六49，高浓度料浆储存在深度脱水与活化贮存仓2内。若底流浓度过高(≥80％)，打开阀门四44与泵四42，通过高压水管18向深度脱水与活化贮存仓2内加水，实现浓度的调节与料浆的长时间的储存。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统，其特征在于：包括尾砂絮凝沉降仓(1)、深度脱水与活化贮存仓(2)和深度脱水活化系统(3)，其中，尾砂絮凝沉降仓(1)包括快速沉降仓(4)、导流仓(5)、集料仓一(6)、中心混合井(7)、尾砂进料管(8)、絮凝剂添加管(9)、溢流槽一(10)、底流输送管(11)；深度脱水与活化贮存仓(2)包括深度脱水仓(12)、活化导流仓(13)、集料仓二(14)、外加剂添加管(15)、溢流槽二(16)、底流排放管(17)、高压水管(18)；深度脱水活化系统(3)包括中心轴(19)、驱动杆(20)、连接装置、脱水活化耙架(22)、底流排放耙架(23)；深度脱水活化系统(3)位于深度脱水与活化贮存仓(2)内，尾砂絮凝沉降仓(1)底部的底流输送管(11)连接至深度脱水与活化贮存仓(2)上部，尾砂絮凝沉降仓(1)上部的高压水管(18)连接至深度脱水与活化贮存仓(2)下部；驱动杆(20)与脱水活化耙架(22)通过连接装置一(21)软连接，脱水活化耙架(22)与底流排放耙架(23)通过连接装置二(30)软连接，驱动杆(20)圆周运动牵动脱水活化耙架(22)、底流排放耙架(23)转动；尾砂进料管(8)上安装阀门一(31)、泵一(32)、浓度计一(33)和流量计一(34)，底流输送管(11)上安装阀门三(38)、泵三(39)、浓度计二(40)和流量计三(41)，底流排放管(17)上安装阀门六(48)、泵六(49)、浓度计三(50)和流量计六(51)，，絮凝剂添加管(9)上安装阀门二(35)、泵二(36)和流量计二(37)，外加剂添加管(15)上安装泵五(45)、流量计五(46)和阀门五(47)，高压水管(18)上安装阀门四(44)、流量计四(43)和泵四(42)。
2.根据权利要求1所述的全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统，其特征在于：所述尾砂絮凝沉降仓(1)的快速沉降仓(4)、导流仓(5)、集料仓一(6)按照从上至下的顺序依次连接，快速沉降仓(4)的高度与直径之比为1:1～1.2：1，集料仓一(6)的高度与直径之比为1:1，快速沉降仓(4)上方内部为中心混合井(7)，中心混合井(7)与快速沉降仓(4)的竖直方向中心线位于同一位置，快速沉降仓(4)上方外侧一周为溢流槽一(10)，快速沉降仓(4)上方一侧连接尾砂进料管(8)，尾砂进料管(8)通入中心混合井(7)，快速沉降仓(4)上方连接絮凝剂添加管(9)和高压水管(18)，絮凝剂添加管(9)通入中心混合井(7)，集料仓一(6)外部下方一侧连接底流输送管(11)。
3.根据权利要求1所述的全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统，其特征在于：所述深度脱水与活化贮存仓(2)的深度脱水仓(12)、活化导流仓(13)、集料仓二(14)按照从上至下的顺序依次连接，深度脱水仓(12)的高度与直径之比为0.8:1～1：1，集料仓二(14)的高度与直径之比为1:1，深度脱水仓(12)上方连接底流输送管(11)，底流输送管(11)上连接外加剂添加管(15)，深度脱水仓(12)上方外侧一周为溢流槽二(16)，活化导流仓(13)的1/3高度处连接高压水管(18)，集料仓二(14)外部下方一侧连接底流排放管(17)。
4.根据权利要求1所述的全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统，其特征在于：所述导流仓(5)和活化导流仓(13)为倒置圆台结构，导流仓(5)圆台侧壁倾角为30～45°，活化导流仓(13)圆台侧壁倾角为45～60°。
5.根据权利要求1所述的全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统，其特征在于：所述驱动杆(20)共有三根，每根的一端固定于中心轴(19)上、另一端沿着深度脱水仓(12)上部圆周口转动，三根驱动杆(20)均匀的分布于深度脱水仓(12)上部，即每两根驱动杆(20)之间的角度均为120°；脱水活化耙架(22)共有三个，以中心轴(19)为中心均匀地分布于深度脱水与活化贮存仓(3)内，即每两个脱水活化耙架(22)之间的角度均为120°，脱水活化耙架(22)包括上臂(24)、中臂(26)、下臂(27)和导水杆(25)，三个脱水活化耙架(22)的上臂(24)、中臂(26)和下臂(27)分别通过连接杆一(52)、连接杆二(53)、连接杆三(54)相连；底流排放耙架(23)共有三个，以中心轴(19)为中心均匀地分布于集料仓二(14)内，底流排放耙架(23)包括横杆(29)和竖杆(28)，三个底流排放耙架(23)的横杆(29)和竖杆(28)分别通过连接杆四(55)、连接杆五(56)相连。
6.根据权利要求5所述的全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统，其特征在于：所述导水杆(25)数量不少于两个。
7.根据权利要求1所述的全尾砂料浆两段式连续、快速、深度脱水系统，其特征在于：所述尾砂絮凝沉降仓(1)的底流浓度≥55％，深度脱水与活化贮存仓(2)的底流浓度≥75％；稳定储料时间≥24小时，即阀门六(48)关闭后，尾砂进料管(8)持续进料24小时以上；同时，脱水过程连续，即正常脱水过程中，尾砂进料管(8)连续进料，底流排放管(17)连续出料，且底流浓度稳定。
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