CN113263622B - 适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统及方法，系统包括集料斗、第一皮带输送机、打散机、第一给料机、第二皮带输送机、水仓、循环步进式搅拌机组、缓冲池、水泥仓、第二给料机、浆体搅拌机及充填工业泵。方法为：干堆尾砂依次通过集料斗、第一皮带输送机、打散机、第一给料机、第二皮带输送机进入循环步进式搅拌机组，水仓向循环步进式搅拌机组供水，由循环步进式搅拌机组输出的设定浓度干堆尾砂料浆通过缓冲池进入浆体搅拌机，作为胶结料的水泥依次通过水泥仓和第二给料机进入浆体搅拌机，由浆体搅拌机输出的设定浓度充填浆体输送至充填工业泵的泵斗，再由充填工业泵将充填浆体通过管网输送至井下采空区或者指定采场。

Description

适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统及方法

技术领域

本发明属于金属矿山开采技术领域，特别是涉及一种适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统及方法。

背景技术

我国金属矿产资源经过长期高强度开发，形成了大量的矿山尾矿库，地表的矿山尾矿库不但加重了企业的经济负担，而且存在环境污染和安全生产隐患，因此矿山尾矿库已成为生态文明建设中亟待解决的重大问题。目前，为了满足环保要求以及解决土地资源浪费问题，尾矿库正在逐步取消，选矿厂的尾矿会采用压滤方式形成干堆尾砂后存放，而干堆尾砂储量大且分布零散，严重依赖汽车运输进行集运。

由于金属矿地下开采会形成大量的地下采空区，同时出于采矿地压控制的目的，采矿工艺已从原有的空场法和崩落法逐渐过渡到充填法。在此背景下，干堆尾砂便可以作为优质的充填骨料应用到以充填法为核心的采矿工艺中。因此，随着技术创新和国家对矿山环境保护的日益重视，大量堆积的干堆尾砂已经成为具有开发利用潜力的优质资源。

在传统的充填法中，料浆制备以选矿尾矿浆体作为原料始端，通常采用立式砂仓或者深锥浓密机脱水处理高浓度料浆，并通过添加水泥胶结料后搅拌形成规定浓度的浆体或膏体。然而，部分矿山的干堆尾砂在干缩后坚硬如石块，显然传统的立式砂仓和深锥浓密机已经不适用于以干堆尾砂作为骨料的料浆制备工艺中。

目前，能够适用于以干堆尾砂作为骨料的料浆制备工艺，都是以小型充填站的形式存在，而且受到干堆尾砂自身材料特性的限制，在连续进料下浆料搅拌均匀性难以保证，浆体浓度也无法精准控制，也就无法做到连续高效的浆体制备。因此，基于现有的以干堆尾砂作为骨料的料浆制备工艺所建立的小型充填站，只能采用间断式进料方式，同时仅具备小流量充填能力，并且所制备的浆体浓度波动大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统及方法，能够解决大宗干堆尾砂的处理问题，可以满足连续式进料方式，能够精准控制浆体浓度，同时可以不间断的输出规定浓度的浆体用于充填作业，实现了尾矿资源的充分利用，也从根源上解决了矿山尾矿库带来的一些列生态环境、安全和成本问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统，包括集料斗、第一皮带输送机、打散机、第一给料机、第二皮带输送机、水仓、循环步进式搅拌机组、缓冲池、水泥仓、第二给料机、浆体搅拌机及充填工业泵；所述集料斗的出料口与第一皮带输送机的进料端相连，第一皮带输送机的出料端与打散机的进料口相连，打散机的出料口与第一给料机的进料口相连，第一给料机的出料口与第二皮带输送机的进料端相连，第二皮带输送机的出料端与循环步进式搅拌机组的进料端相连；所述水仓的出水端与循环步进式搅拌机组的进料端相连，循环步进式搅拌机组的出料端与缓冲池的进料端相连，缓冲池的出料端与浆体搅拌机的进料端相连；所述水泥仓的出料端与第二给料机的进料口相连，第二给料机的出料口与浆体搅拌机的进料端相连，浆体搅拌机的出料端与充填工业泵的进料口相连。

在所述浆体搅拌机上设置有用于监测充填浆体的微波浓度计。

所述循环步进式搅拌机组包括五台干堆尾砂料浆搅拌机，五台干堆尾砂料浆搅拌机均匀分布在封闭环形轨道上，在每台干堆尾砂料浆搅拌机底部均设置有行走轮，行走轮设置在封闭环形轨道上，干堆尾砂料浆搅拌机通过行走轮可沿封闭环形轨道自由移动。

在每台所述干堆尾砂料浆搅拌机上均设置有用于监测干堆尾砂料浆浓度的微波浓度计。

所述浆体搅拌机的容积为干堆尾砂料浆搅拌机容积的2～3倍。

所述封闭环形轨道所在的环形区域均匀划设成五个工位，依次为受料工位、搅拌工位、供料工位、清洗工位和待料工位，五个工位均停泊有干堆尾砂料浆搅拌机，且每个工位每次只能有一台干堆尾砂料浆搅拌机停泊。

当所述干堆尾砂料浆搅拌机停泊在受料工位时，该干堆尾砂料浆搅拌机的进料口作为循环步进式搅拌机组的进料端。

当所述干堆尾砂料浆搅拌机停泊在供料工位时，该干堆尾砂料浆搅拌机的出料口作为循环步进式搅拌机组的出料端。

所述水仓内设置有两台水泵，分别为第一水泵和第二水泵；所述第一水泵通过管路与受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机进料端相连，通过第一水泵将水仓内的水输送至干堆尾砂料浆搅拌机内用于制备干堆尾砂料浆；在所述第一水泵与受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机进料端之间的管路上还分别设置有电磁流量计和水阀；所述第二水泵通过管路与清洗工位处的干堆尾砂料浆搅拌机进料端相连，通过第二水泵将水仓内的水输送至干堆尾砂料浆搅拌机内用于清洗干堆尾砂料浆搅拌机。

一种适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备方法，采用了所述的适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统，包括如下步骤：

步骤一：由集料斗输出结块状干堆尾砂至第一皮带输送机，再由第一皮带输送机将结块状干堆尾砂转运至打散机，通过打散机将结块状干堆尾砂打散成粉状干堆尾砂，然后由打散机输出粉状干堆尾砂至第一给料机，并由第一给料机向第二皮带输送机定量输出粉状干堆尾砂，再由第二皮带输送机将粉状干堆尾砂转运至受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机内，直到粉状干堆尾砂在干堆尾砂料浆搅拌机内达到设定量；

步骤二：通过第一水泵将水仓内的水输送至受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机内，直到干堆尾砂料浆搅拌机内注入的水达到设定量；

步骤三：干堆尾砂料浆搅拌机进行工位更换，使受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机移动到搅拌工位，在搅拌工位处，由干堆尾砂料浆搅拌机对其内的粉状干堆尾砂和水进行均匀搅拌，使其形成干堆尾砂料浆，搅拌过程中通过微波浓度计对干堆尾砂料浆的浓度进行实时监测，直到干堆尾砂料浆的浓度达到设定值并维持稳定；

步骤四：干堆尾砂料浆搅拌机进行工位更换，使搅拌工位处的干堆尾砂料浆搅拌机移动到供料工位，在供料工位处，将浓度达到设定值的干堆尾砂料浆全部排入缓冲池内进行存储；

步骤五：干堆尾砂料浆搅拌机进行工位更换，使供料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机移动到清洗工位，在清洗工位处，通过第二水泵将水仓内的水输送至清洗工位处的干堆尾砂料浆搅拌机内，直到干堆尾砂料浆搅拌机被清洗干净；

步骤六：干堆尾砂料浆搅拌机进行工位更换，使清洗工位处的干堆尾砂料浆搅拌机移动到待料工位，等待下一次的工位更换；

步骤七：干堆尾砂料浆搅拌机进行工位更换，使待料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机重新移动到受料工位，实现干堆尾砂料浆的循环制备；同时，其他四个干堆尾砂料浆搅拌机也一同进行工位更换并实现干堆尾砂料浆的循环制备，而且在每一次工位更换时，都有浓度达到设定值的干堆尾砂料浆排入缓冲池内进行存储；

步骤八：将缓冲池内存储的浓度达到设定值的干堆尾砂料浆输送至浆体搅拌机内，同时由水泥仓输出作为胶结料的水泥至第二给料机，并由第二给料机向浆体搅拌机内定量输出水泥；

步骤九：由浆体搅拌机对其内的干堆尾砂料浆与水泥进行均匀搅拌，使其形成充填浆体，搅拌过程中通过微波浓度计对充填浆体的浓度进行实时监测，直到充填浆体的浓度达到设定值并维持稳定；

步骤十：由浆体搅拌机将浓度达到设定值的充填浆体输送至充填工业泵的泵斗，再由充填工业泵将充填浆体通过管网输送至井下采空区或者指定采场。

本发明的有益效果：

本发明的适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统及方法，能够解决大宗干堆尾砂的处理问题，可以满足连续式进料方式，能够精准控制浆体浓度，同时可以不间断的输出规定浓度的浆体用于充填作业，实现了尾矿资源的充分利用，也从根源上解决了矿山尾矿库带来的一些列生态环境、安全和成本问题。

附图说明

图1为本发明的适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统的结构原理图；

图2为本发明的循环步进式搅拌机组的俯视示意图；

图3为本发明的干堆尾砂料浆搅拌机的结构示意图；

图中，1—集料斗，2—第一皮带输送机，3—打散机，4—第一给料机，5—第二皮带输送机，6—水仓，7—循环步进式搅拌机组，8—缓冲池，9—水泥仓，10—第二给料机，11—浆体搅拌机，12—充填工业泵，13—干堆尾砂料浆搅拌机，14—封闭环形轨道，15—行走轮，16—第一水泵，17—第二水泵，18—电磁流量计，19—水阀，20—事故池，21—干堆尾砂，22—铲运机，23—水泥罐车。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～3所示，一种适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统，包括集料斗1、第一皮带输送机2、打散机3、第一给料机4、第二皮带输送机5、水仓6、循环步进式搅拌机组7、缓冲池8、水泥仓9、第二给料机10、浆体搅拌机11及充填工业泵12；所述集料斗1的出料口与第一皮带输送机2的进料端相连，第一皮带输送机2的出料端与打散机3的进料口相连，打散机3的出料口与第一给料机4的进料口相连，第一给料机4的出料口与第二皮带输送机5的进料端相连，第二皮带输送机5的出料端与循环步进式搅拌机组7的进料端相连；所述水仓6的出水端与循环步进式搅拌机组7的进料端相连，循环步进式搅拌机组7的出料端与缓冲池8的进料端相连，缓冲池8的出料端与浆体搅拌机11的进料端相连；所述水泥仓9的出料端与第二给料机10的进料口相连，第二给料机10的出料口与浆体搅拌机11的进料端相连，浆体搅拌机11的出料端与充填工业泵12的进料口相连。

在所述浆体搅拌机11上设置有用于监测充填浆体的微波浓度计。

所述循环步进式搅拌机组7包括五台干堆尾砂料浆搅拌机13，五台干堆尾砂料浆搅拌机13均匀分布在封闭环形轨道14上，在每台干堆尾砂料浆搅拌机13底部均设置有行走轮15，行走轮15设置在封闭环形轨道14上，干堆尾砂料浆搅拌机13通过行走轮15可沿封闭环形轨道14自由移动。

在每台所述干堆尾砂料浆搅拌机13上均设置有用于监测干堆尾砂料浆浓度的微波浓度计。

所述浆体搅拌机11的容积为干堆尾砂料浆搅拌机13容积的2～3倍。

所述封闭环形轨道14所在的环形区域均匀划设成五个工位，依次为受料工位、搅拌工位、供料工位、清洗工位和待料工位，五个工位均停泊有干堆尾砂料浆搅拌机13，且每个工位每次只能有一台干堆尾砂料浆搅拌机13停泊。

当所述干堆尾砂料浆搅拌机13停泊在受料工位时，该干堆尾砂料浆搅拌机13的进料口作为循环步进式搅拌机组7的进料端。

当所述干堆尾砂料浆搅拌机13停泊在供料工位时，该干堆尾砂料浆搅拌机13的出料口作为循环步进式搅拌机组7的出料端。

所述水仓6内设置有两台水泵，分别为第一水泵16和第二水泵17；所述第一水泵16通过管路与受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13进料端相连，通过第一水泵16将水仓6内的水输送至干堆尾砂料浆搅拌机13内用于制备干堆尾砂料浆；在所述第一水泵16与受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13进料端之间的管路上还分别设置有电磁流量计18和水阀19；所述第二水泵17通过管路与清洗工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13进料端相连，通过第二水泵17将水仓6内的水输送至干堆尾砂料浆搅拌机13内用于清洗干堆尾砂料浆搅拌机13。

本实施例中，第一给料机4采用往复式定量给料机，第二给料机10采用双管螺旋称重给料机，干堆尾砂料浆搅拌机13的出料端配置的是液压式闸阀，水泥仓9的出料端配置的是板式闸阀，在水泥仓9内还配置了用于监测水泥料位的料位计；在缓冲池8的邻近位置还配置了事故池20，事故池20的主要作用是存储工业事故中产生的大量高浓度废水，同时清洗工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13完成清洗后产生的废水也可以排入事故池20中进行存储。由于集料斗1与干堆尾砂21堆放处之间仍有一定距离，因此可以选择铲运机22将干堆尾砂21从堆放处运送到集料斗1内；作为胶结料的水泥，其可以通过水泥罐车23输送至水泥仓9内进行存储。

一种适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备方法，采用了所述的适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统，包括如下步骤：

步骤一：由集料斗1输出结块状干堆尾砂至第一皮带输送机2，再由第一皮带输送机2将结块状干堆尾砂转运至打散机3，通过打散机3将结块状干堆尾砂打散成粉状干堆尾砂，然后由打散机3输出粉状干堆尾砂至第一给料机4，并由第一给料机4向第二皮带输送机5定量输出粉状干堆尾砂，再由第二皮带输送机5将粉状干堆尾砂转运至受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13内，直到粉状干堆尾砂在干堆尾砂料浆搅拌机13内达到设定量；

步骤二：通过第一水泵16将水仓6内的水输送至受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13内，直到干堆尾砂料浆搅拌机13内注入的水达到设定量；

步骤三：干堆尾砂料浆搅拌机13进行工位更换，使受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13移动到搅拌工位，在搅拌工位处，由干堆尾砂料浆搅拌机13对其内的粉状干堆尾砂和水进行均匀搅拌，使其形成干堆尾砂料浆，搅拌过程中通过微波浓度计对干堆尾砂料浆的浓度进行实时监测，直到干堆尾砂料浆的浓度达到设定值并维持稳定；

步骤四：干堆尾砂料浆搅拌机13进行工位更换，使搅拌工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13移动到供料工位，在供料工位处，将浓度达到设定值的干堆尾砂料浆全部排入缓冲池8内进行存储；

步骤五：干堆尾砂料浆搅拌机13进行工位更换，使供料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13移动到清洗工位，在清洗工位处，通过第二水泵17将水仓6内的水输送至清洗工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13内，直到干堆尾砂料浆搅拌机13被清洗干净；

步骤六：干堆尾砂料浆搅拌机13进行工位更换，使清洗工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13移动到待料工位，等待下一次的工位更换；

步骤七：干堆尾砂料浆搅拌机13进行工位更换，使待料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机13重新移动到受料工位，实现干堆尾砂料浆的循环制备；同时，其他四个干堆尾砂料浆搅拌机13也一同进行工位更换并实现干堆尾砂料浆的循环制备，而且在每一次工位更换时，都有浓度达到设定值的干堆尾砂料浆排入缓冲池8内进行存储；

步骤八：将缓冲池8内存储的浓度达到设定值的干堆尾砂料浆输送至浆体搅拌机11内，同时由水泥仓9输出作为胶结料的水泥至第二给料机10，并由第二给料机10向浆体搅拌机11内定量输出水泥；

步骤九：由浆体搅拌机11对其内的干堆尾砂料浆与水泥进行均匀搅拌，使其形成充填浆体，搅拌过程中通过微波浓度计对充填浆体的浓度进行实时监测，直到充填浆体的浓度达到设定值并维持稳定；本实施例中，充填浆体的浓度为68％；

步骤十：由浆体搅拌机11将浓度达到设定值的充填浆体输送至充填工业泵12的泵斗，再由充填工业泵12将充填浆体通过管网输送至井下采空区或者指定采场。本实施例中，充填浆体的输出量可达到60m³/h。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统，其特征在于：包括集料斗、第一皮带输送机、打散机、第一给料机、第二皮带输送机、水仓、循环步进式搅拌机组、缓冲池、水泥仓、第二给料机、浆体搅拌机及充填工业泵；所述集料斗的出料口与第一皮带输送机的进料端相连，第一皮带输送机的出料端与打散机的进料口相连，打散机的出料口与第一给料机的进料口相连，第一给料机的出料口与第二皮带输送机的进料端相连，第二皮带输送机的出料端与循环步进式搅拌机组的进料端相连；所述水仓的出水端与循环步进式搅拌机组的进料端相连，循环步进式搅拌机组的出料端与缓冲池的进料端相连，缓冲池的出料端与浆体搅拌机的进料端相连；所述水泥仓的出料端与第二给料机的进料口相连，第二给料机的出料口与浆体搅拌机的进料端相连，浆体搅拌机的出料端与充填工业泵的进料口相连；

在所述浆体搅拌机上设置有用于监测充填浆体的微波浓度计；

所述循环步进式搅拌机组包括五台干堆尾砂料浆搅拌机，五台干堆尾砂料浆搅拌机均匀分布在封闭环形轨道上，在每台干堆尾砂料浆搅拌机底部均设置有行走轮，行走轮设置在封闭环形轨道上，干堆尾砂料浆搅拌机通过行走轮可沿封闭环形轨道自由移动；

在每台所述干堆尾砂料浆搅拌机上均设置有用于监测干堆尾砂料浆浓度的微波浓度计；

所述浆体搅拌机的容积为干堆尾砂料浆搅拌机容积的2～3倍；

所述封闭环形轨道所在的环形区域均匀划设成五个工位，依次为受料工位、搅拌工位、供料工位、清洗工位和待料工位，五个工位均停泊有干堆尾砂料浆搅拌机，且每个工位每次只能有一台干堆尾砂料浆搅拌机停泊；

当所述干堆尾砂料浆搅拌机停泊在受料工位时，该干堆尾砂料浆搅拌机的进料口作为循环步进式搅拌机组的进料端；

当所述干堆尾砂料浆搅拌机停泊在供料工位时，该干堆尾砂料浆搅拌机的出料口作为循环步进式搅拌机组的出料端；

所述水仓内设置有两台水泵，分别为第一水泵和第二水泵；所述第一水泵通过管路与受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机进料端相连，通过第一水泵将水仓内的水输送至干堆尾砂料浆搅拌机内用于制备干堆尾砂料浆；在所述第一水泵与受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机进料端之间的管路上还分别设置有电磁流量计和水阀；所述第二水泵通过管路与清洗工位处的干堆尾砂料浆搅拌机进料端相连，通过第二水泵将水仓内的水输送至干堆尾砂料浆搅拌机内用于清洗干堆尾砂料浆搅拌机。

2.一种适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备方法，采用了权利要求1所述的适用干堆尾砂可精准控制浓度的连续浆体制备系统，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：由集料斗输出结块状干堆尾砂至第一皮带输送机，再由第一皮带输送机将结块状干堆尾砂转运至打散机，通过打散机将结块状干堆尾砂打散成粉状干堆尾砂，然后由打散机输出粉状干堆尾砂至第一给料机，并由第一给料机向第二皮带输送机定量输出粉状干堆尾砂，再由第二皮带输送机将粉状干堆尾砂转运至受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机内，直到粉状干堆尾砂在干堆尾砂料浆搅拌机内达到设定量；

步骤二：通过第一水泵将水仓内的水输送至受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机内，直到干堆尾砂料浆搅拌机内注入的水达到设定量；

步骤三：干堆尾砂料浆搅拌机进行工位更换，使受料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机移动到搅拌工位，在搅拌工位处，由干堆尾砂料浆搅拌机对其内的粉状干堆尾砂和水进行均匀搅拌，使其形成干堆尾砂料浆，搅拌过程中通过微波浓度计对干堆尾砂料浆的浓度进行实时监测，直到干堆尾砂料浆的浓度达到设定值并维持稳定；

步骤四：干堆尾砂料浆搅拌机进行工位更换，使搅拌工位处的干堆尾砂料浆搅拌机移动到供料工位，在供料工位处，将浓度达到设定值的干堆尾砂料浆全部排入缓冲池内进行存储；

步骤五：干堆尾砂料浆搅拌机进行工位更换，使供料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机移动到清洗工位，在清洗工位处，通过第二水泵将水仓内的水输送至清洗工位处的干堆尾砂料浆搅拌机内，直到干堆尾砂料浆搅拌机被清洗干净；

步骤六：干堆尾砂料浆搅拌机进行工位更换，使清洗工位处的干堆尾砂料浆搅拌机移动到待料工位，等待下一次的工位更换；

步骤七：干堆尾砂料浆搅拌机进行工位更换，使待料工位处的干堆尾砂料浆搅拌机重新移动到受料工位，实现干堆尾砂料浆的循环制备；同时，其他四个干堆尾砂料浆搅拌机也一同进行工位更换并实现干堆尾砂料浆的循环制备，而且在每一次工位更换时，都有浓度达到设定值的干堆尾砂料浆排入缓冲池内进行存储；

步骤八：将缓冲池内存储的浓度达到设定值的干堆尾砂料浆输送至浆体搅拌机内，同时由水泥仓输出作为胶结料的水泥至第二给料机，并由第二给料机向浆体搅拌机内定量输出水泥；

步骤九：由浆体搅拌机对其内的干堆尾砂料浆与水泥进行均匀搅拌，使其形成充填浆体，搅拌过程中通过微波浓度计对充填浆体的浓度进行实时监测，直到充填浆体的浓度达到设定值并维持稳定；

步骤十：由浆体搅拌机将浓度达到设定值的充填浆体输送至充填工业泵的泵斗，再由充填工业泵将充填浆体通过管网输送至井下采空区或者指定采场。

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