CN113152485A - 高浓度尾矿库静压自流分级筑坝系统与实施方法 - Google Patents
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Abstract
为解决目前高浓度尾矿库分级上游法筑坝过程中遇到的电力成本高的问题，本发明提供了一套高浓度尾矿库静压自流分级筑坝系统与实施方法，能够实现高位配浆、射水搅拌、静压自流、远程输送、零耗分级、自动筑坝和灵活扩展等功能，为国内高浓度尾矿库分级上游法筑坝施工提供了一种机械化、低成本和机动灵活的解决方案，有针对性的解决高浓度尾矿库分级上游法筑坝过程中遇到的稀释尾矿易沉积、入料压力波动大、分级效果差以及电力能源消耗大的问题，可为有色金属矿山湿法堆存尾矿库筑坝施工提供技术支撑，相比于采用传统的搅拌器方案，不仅能够大大降低电力消耗，还能有效防止尾矿沉积。
Description
技术领域
本发明涉及一种高浓度尾矿库静压自流分级筑坝系统与实施方法，主要针对的技术领域为有色金属矿山尾矿库筑坝、细粒尾矿处置以及河口海岸围垦等工程。
背景技术
2.1 背景技术
该部分内容的提供是为了代理人充分理解所提供的发明创造涉及的技术方案
1、简介该技术领域的发展概况（与本发明最相关的技术领域）；
分级上游法可提高粗粒尾矿上坝率，增强堆坝边棱体的稳定性，是一种适宜于偏细粒尾矿的筑坝施工技术，在我国有色金属湿法堆存尾矿筑坝施工中应用非常普遍。其技术原理是采用水力旋流器将尾矿中的粗细颗粒分离，产生的含有大量细微颗粒的溢流尾矿直接排放至尾矿库，颗粒较粗的尾矿排放至坝前用以筑坝。传统分级上游法筑坝实施过程中，为实现所需分级效果，需要采用渣浆泵将尾矿浆泵送至水力旋流器，将入料压力提升至0.15~0.25MPa左右，在施工过程中渣浆泵将持续运行，不仅消耗大量的电力资源，且入料压力也极其不稳定，从而严重应用水力旋流器的分级效果。此外，对于高浓度尾矿库，因矿浆浓度高难以实现分级，往往需要将尾矿浓度稀释至45%以下，而稀释矿浆极其发生沉积，为克服这一难题，往往需要在尾矿稀释过程中采用搅拌器搅拌。据现场施工经验表明，搅拌器搅拌存在电力消耗大、搅拌范围小、尾矿易沉积等难题。以上问题是分级上游法的客观技术缺陷，虽然不致于影响尾矿坝整体筑坝施工，但电力资源的大量消耗也会极大的提高尾矿坝施工成本。
2、解释相关关键技术；
尾矿坝
尾矿坝是尾矿库的重要建筑物之一，用以拦挡尾矿和水。尾矿坝一般由初期坝（又称基础坝）和后期坝（又称堆积坝）构成，其中初期坝主要采用土、石等材料修筑，堆积坝位于初期坝坝顶以上，采用尾矿逐层加高堆筑而成，由子坝和子坝前的尾矿沉积体构成。堆积坝按照筑坝方式分主要有上游式、中线式和下游式三种，国内90%以上的尾矿库采取的是上游式。
上游式筑坝
所谓上游式筑坝，是以初期坝的中轴线为基准，向初期坝的上游方向冲积尾矿，加高坝体的筑坝工艺。对于上游式而言，当尾矿颗粒较粗时，可在距离坝顶一定距离外的尾矿沉积滩上就地挖掘尾矿构筑堆积坝，上世纪90年代以前的尾矿坝多采用此法筑坝；若尾矿颗粒较细，多采用水力旋流器将入库尾矿分级后筑坝，又称分级上游法。
2.2 与本发明相关的现有技术一
尾矿输送主管直供浆式旋流分级
2.2.1 现有技术一的技术方案
尾矿输送主管直供浆式旋流分级技术方案为：在尾矿输送主管上开口，安装闸阀和尾矿输送支管，尾矿输送支管另外一端直接连接水力旋流器。尾矿经由尾矿输送支管直接输送至水力旋流器，水力旋流器的入料压力由尾矿输送主管内的压力提供，尾矿经旋流分级后产生的溢流尾矿直接排放至尾矿库，底流尾矿用以筑坝。
2.2.2 现有技术一的缺点
影响水力旋流器分级效果的主要因素有入料压力、尾矿粒径、矿浆流量以及矿浆浓度等，一般入料压力应在0.15~0.25MPa，矿浆浓度应低于45%。对于尾矿输送主管直供浆式旋流分级，上述条件要求相对较为苛刻，尾矿输送主管内的压力以及矿浆浓度的变化幅度相对较大，因此水力旋流器的分级效果往往难以稳定控制，导致过多的细微颗粒进入底流尾矿中，尾矿坝的物理力学指标如粘聚力和内摩擦角将会大打折扣，导致尾矿坝的安全稳定性难以满足规范要求。
2.3 与本发明相关的现有技术二（如没有则1.3节不需提供，有更多则新建1.4节等）
无。
2.3.1 现有技术二的技术方案
无。
2.3.2 现有技术二的缺点
无。
发明内容
为解决上述难题，本发明提供了一种高浓度尾矿库静压自流分级筑坝系统与实施方法，系统包括：
如图1所示，高位配浆模块1、分级模块一2、分级模块二3、矿浆输送主管4、输水管5、事故溢流管6、稀释矿浆输送管一7、稀释矿浆输送管二8、底流排矿管一9、底流排矿管二10、溢流排矿管一11、底流排矿管三12、底流排矿管四13和溢流排矿管二14等主要组成部分；其中高位配浆模块1用以配制稀释矿浆，矿浆经由尾矿输送主管4输送给高位配浆模块1，稀释水由输水管5提供；事故溢流管6一端与高位配浆模块1连接，另外一端铺排至远离筑坝区域的尾矿库内，用以将超过容量的矿浆排放至尾矿库，防止高位配浆模块1矿浆溢出；稀释矿浆输送管一7和稀释矿浆输送管二8一端直接与高位配浆模块连接，另外一端分别连接分级模块一2和分级模块二3，用以输送稀释矿浆开展旋流分级；底流排矿管一9和底流排矿管二10一端与分级模块一2连接，另外一端延伸至尾矿坝前待筑坝区域，用以将底流尾矿排放至坝前筑坝；溢流排矿管一11一端与分级模块一2连接，另外一端延伸至远离待筑坝区域的尾矿库内，用以将溢流尾矿直接排放至尾矿库；底流排矿管三12、底流排矿管四13和溢流排矿管二14与分级模块二3的连接方法与分级模块一2类似。
如图2所示，所述高位配浆模块1由配浆槽15、输水管阀门16、输水管变径17、矿浆支管阀门18、等径三通19、放空阀20、稀释矿浆输送管阀门一21和稀释矿浆输送管阀门二22构成；其中配浆槽15顶部开敞布置，用于进矿和进水；输水支管阀门16设置在输水管5连接的支管上，用于控制稀释水流量，支管尾端安装输水管变径17，用于提高稀释水压力；矿浆支管阀门18设置在矿浆输送主管4连接的支管上，用于控制矿浆流量；配浆槽15顶部向下约30~50cm位置处设置事故溢流管，用于宣泄超出固定液位的矿浆，防止矿浆从配浆槽15顶部外溢；配浆槽15底部向上约30cm开孔并连接等径三通19，等径三通19两侧分支开口分别连接稀释矿浆输送管阀门一21和稀释矿浆输送管阀门二22，用于控制稀释矿浆流量；配浆槽15靠近底部位置开孔并安装放空阀20，用于施工检修时或施工结束后浆配浆槽15放空。
如图3所示，所述高位配浆模块1还包括由高压射冲稀释器管道23和射水孔24等构成的高压射冲稀释器；高压射冲稀释器管道23整体外形如“吕”字形，射水孔24均匀设置在高压射冲稀释器管道23顶部。
如图4所示，所述高压射冲稀释器的组成部件还包括高压射冲稀释器进水管25，高压射冲稀释器管道23与之相连接；稀释水经由高压射冲稀释器进水管25流入高压射冲稀释器管道23后，再通过射水孔24向上喷射，通过水流的射冲紊动作用使矿浆与稀释水充分混合以达到稀释矿浆的目的，同时也能够有效避免稀释矿浆中粗颗粒尾矿的沉积。
如图5所示，所述分级模块一2由水力旋流器26、旋流器支架27、溢流汇集管28、压力表29、入料汇集管30和水力旋流器入料口阀门31构成；其中，水力旋流器26整体焊接安装在旋流器支架27之上，用以稳固水力旋流器26的工作基础；水力旋流器26溢流口与溢流汇集管28相连接，用以汇集分级后产生的溢流尾矿；溢流汇集管28底部开孔，与溢流排矿管11连接，用以将溢流尾矿排放至尾矿库；水力旋流器26入料口安装入料口阀门31，用以控制进入水力旋流器26的矿浆流量和压力；入料口阀门31另外一端与入料汇集管30相连接，在入料汇集管30上设置压力表29，用以测量入料汇集管30内的矿浆压力，通过调整稀释矿浆输送管阀门一21和入料口阀门31的大小，从而控制入料汇集管30内矿浆的压力；入料汇集管30底部开孔，与稀释矿浆输送管一7相连接；水力旋流器26沉砂嘴外端分别安装底流排矿管一9和底流排矿管二10，用以将底流尾矿排放至库内待筑坝区域。
附图说明
图1 本发明实例提供的高浓度尾矿库静压自流分级筑坝系统；
图2 本发明实例提供的高位配浆模块三维图；
图3 本发明实例提供的高位配浆模块俯视图；
图4 本发明实例提供的高压射冲稀释器；
图5 本发明实例提供的分级模块一；
图6 本发明实例提供的静压自流分级筑坝系统实施方法；
图7 本发明实例提供的高浓度尾矿库静压自流分级筑坝系统现场实施。
图中：1、高位配浆模块；2、分级模块一；3、分级模块二；4、矿浆输送主管；5、输水管；6、事故溢流管；7、稀释矿浆输送管一；8、稀释矿浆输送管二；9、底流排矿管一；10、底流排矿管二；11、溢流排矿管一；12、底流排矿管三；13、底流排矿管四；14、溢流排矿管二；15、配浆槽；16、输水支管阀门；17、输水管变径；18、矿浆支管阀门；19、等径三通；20、放空阀；21、稀释矿浆输送管阀门一；22、稀释矿浆输送管阀门二；23、高压射冲稀释器管道；24、射水孔；25、高压射冲稀释器进水管；26、水力旋流器；27、旋流器支架；28、溢流汇集管；29、压力表；30、入料汇集管；31、水力旋流器入料口阀门；34、尾矿库周边高地；35、尾矿库；36、尾矿坝一；37、尾矿坝二。
具体实施方式
以下结合现场实际应用，如图5~6所示，对本发明所述的高浓度尾矿库静压自流分级筑坝系统的实施方法进行详细阐述：
包括高位配浆模块1、分级模块一2、分级模块二3、矿浆输送主管4、输水管5、事故溢流管6、稀释矿浆输送管一7、稀释矿浆输送管二8、底流排矿管一9、底流排矿管二10、溢流排矿管一11、底流排矿管三12、底流排矿管四13和溢流排矿管二14；
具体的，高位配浆模块1分别与矿浆输送主管4、输水管5和事故溢流管6相连接；分级模块一2通过稀释矿浆输送管一7与高位配浆模块1连接；分级模块二3通过稀释矿浆输送管二8与高位配浆模块1连接；分级模块一2上分别设置底流排矿管一9、底流排矿管二10和溢流排矿管一11；分级模块二3上分别设置底流排矿管三12、底流排矿管四13和溢流排矿管二14。
具体的，高位配浆模块1具体包括：配浆槽15、输水管阀门16、输水管变径17、矿浆支管阀门18、等径三通19、放空阀20、稀释矿浆输送管阀门一21和稀释矿浆输送管阀门二22；矿浆支管阀门18一端与矿浆输送主管4连接，另一端与配浆槽15相通；输水管阀门16分别与输水管5和输水管变径17的一端连接，输水管变径17另外一端与配浆槽15相通；等径三通19一端与配浆槽15连接，另外两端分别与稀释矿浆输送管阀门一21和稀释矿浆输送管阀门二22相通；放空阀20直接与配浆槽15连接。
具体的，高位配浆模块1内设有高压射冲稀释器管道23，高压射冲稀释器管道23上固定连接有高压射冲稀释器进水管25,高压射冲稀释器管道23通过高压射冲稀释器进水管25具体与输水管变径17连通，高压射冲稀释器管道23上设有多组射水孔24。
具体的，分级模块一2包括水力旋流器26、旋流器支架27、溢流汇集管28、压力表29、入料汇集管30、水力旋流器入料口阀门31，稀释矿浆输送管一7与入料汇集管30相通，入料汇集管30的外侧固定连接有压力表29，入料汇集管30的两侧连通有两组水力旋流器入料口阀门31，水力旋流器入料口阀门31末端连通有溢流汇集管28，溢流汇集管28与溢流排矿管一11连接，两组水力旋流器入料口阀门31通过尾矿坝一36分别与底流排矿管一9、底流排矿管二10连通。
具体的，高位配浆模块1、矿浆输送主管4、输水管5均安装在尾矿库周边高地34上、尾矿库周边高地34两侧设有尾矿坝一36、尾矿坝二37，尾矿坝二37上安装有分级模块一2、分级模块二3，事故溢流管6、底流排矿管一9、底流排矿管二10、溢流排矿管一11、底流排矿管三12、底流排矿管四13、溢流排矿管二14末端均与尾矿库35相通。
（1）调取选厂生产记录资料，明确近期入库尾矿的浓度、细度和流量等相关数据，同时在尾矿库现场检测尾矿排矿浓度，根据上述数据设计旋流分级系统，在此基础上初步核算筑坝所需尾矿量、稀释水量、系统产能以及系统加工所需耗材等；
（2）尾矿库现场踏勘，寻找25~30 m左右的尾矿库周边高地34，作为高位配浆模块1的现场安装地点；随后，在选定地点进行三通一平，施工面积至少应在50 m2；
（3）将准备好的分级系统材料备件运输至尾矿库施工现场，在已完成的尾矿库周边高地34上焊接加工高位配浆模块1；在尾矿坝二37坝顶铺放稀释矿浆输送管一7和稀释矿浆输送管二8，同时在尾矿坝二37坝顶适宜位置加工焊接分级模块一2和分级模块二3；以上工作完成后，按照所述系统组成方法将各模块连接为整体；系统加工完成后，按照先水后浆的顺序对系统进行调试；
（4）在系统调试过程中，随时观察系统运行状态并检测底流尾矿流量、细度、浓度和产率等相关指标；一般而言，底流尾矿中-200目颗粒含量不得超过35%，浓度不低于65%，流量和产率与入库尾矿客观条件相关，原则上产率不应低于30%；若上述指标不满足需求，则继续调整，直至与之相近；因受选厂生产影响，入库尾矿性质存在一定的波动，在调试过程中上述指标的限制范围可上下波动5%；
（5）系统调试完成后，打开分级系统并一直保持运行状态，原尾矿经旋流分级后产生的底流直接排放至尾矿坝坝前滩面上，溢流尾矿则通过溢流排矿管一11和溢流排矿管二14排放至远离筑坝区域的尾矿库35内；在施工过程中，适时调整底流排矿一9、底流排矿二10、底流排矿三12和底流排矿四13管位置，尽可能使底流沉砂滩面均匀上升；
（6）待底流沉砂滩面达到设计高程后，现场采用起重机将分级模块一2和分级模块二3吊装至下一个施工段；待全部筑坝区域完成施工后，先关闭矿浆阀门，使用清水将系统冲洗干净后再关闭系统。
Claims (5)
1.高浓度尾矿库静压自流分级筑坝系统与实施方法，包括高位配浆模块（1）、分级模块一（2）、分级模块二（3）、矿浆输送主管（4）、输水管（5）、事故溢流管（6）、稀释矿浆输送管一（7）、稀释矿浆输送管二（8）、底流排矿管一（9）、底流排矿管二（10）、溢流排矿管一（11）、底流排矿管三（12）、底流排矿管四（13）和溢流排矿管二（14），其特征在于：所述高位配浆模块（1）分别与矿浆输送主管（4）、输水管（5）和事故溢流管（6）相连接；所述分级模块一（2）通过稀释矿浆输送管一（7）与高位配浆模块（1）连接；所述分级模块二（3）通过稀释矿浆输送管二（8）与高位配浆模块（1）连接；所述分级模块一（2）上分别设置底流排矿管一（9）、底流排矿管二（10）和溢流排矿管一（11）；所述分级模块二（3）上分别设置底流排矿管三（12）、底流排矿管四（13）和溢流排矿管二（14）。
2.根据权利要求1所述的高浓度尾矿库静压自流分级筑坝系统与实施方法，其特征在于：所述高位配浆模块（1）具体包括：配浆槽（15）、输水管阀门（16）、输水管变径（17）、矿浆支管阀门（18）、等径三通（19）、放空阀（20）、稀释矿浆输送管阀门一（21）和稀释矿浆输送管阀门二（22）；所述矿浆支管阀门（18）一端与矿浆输送主管（4）连接，另一端与配浆槽（15）相通；所述输水管阀门（16）分别与输水管（5）和输水管变径（17）的一端连接，所述输水管变径（17）另外一端与配浆槽（15）相通；所述等径三通（19）一端与配浆槽（15）连接，另外两端分别与稀释矿浆输送管阀门一（21）和稀释矿浆输送管阀门二（22）相通；所述放空阀（20）直接与配浆槽（15）连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓的迷你快充，其特征在于：所述高位配浆模块（1）内设有高压射冲稀释器管道（23），所述高压射冲稀释器管道（23）上固定连接有高压射冲稀释器进水管（25）,高压射冲稀释器管道（23）通过高压射冲稀释器进水管（25）具体与输水管变径（17）连通，所述高压射冲稀释器管道（23）上设有多组射水孔（24）。
4.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓的迷你快充，其特征在于：所述分级模块一（2）包括水力旋流器（26）、旋流器支架（27）、溢流汇集管（28）、压力表（29）、入料汇集管（30）、水力旋流器入料口阀门（31），所述稀释矿浆输送管一（7）与入料汇集管（30）相通，所述入料汇集管（30）的外侧固定连接有压力表（29），所述入料汇集管（30）的两侧连通有两组水力旋流器入料口阀门（31），所述水力旋流器入料口阀门（31）末端连通有溢流汇集管（28），所述溢流汇集管（28）与溢流排矿管一（11）连接，两组所述水力旋流器入料口阀门（31）通过尾矿坝一（36）分别与底流排矿管一（9）、底流排矿管二（10）连通。
5.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓的迷你快充，其特征在于：所述高位配浆模块（1）、矿浆输送主管（4）、输水管（5）均安装在尾矿库周边高地（34）上、所述尾矿库周边高地（34）两侧设有尾矿坝一（36）、尾矿坝二（37），所述尾矿坝二（37）上安装有分级模块一（2）、分级模块二（3），所述事故溢流管（6）、底流排矿管一（9）、底流排矿管二（10）、溢流排矿管一（11）、底流排矿管三（12）、底流排矿管四（13）、溢流排矿管二（14）末端均与尾矿库（35）相通。
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