CN116764286A - 一种露天采场内的水体收集和造浆系统及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于露天矿山资源回收技术领域，具体涉及一种露天采场内的水体收集和造浆系统及应用。包括收集系统和造浆系统，收集系统包括设置在露天采场非采矿区域内的地表汇流收集系统和设置在露天采场采矿区域内的含矿水体收集系统，造浆系统包括依次连接的沉砂池和造浆池；地表汇流收集系统通过沉淀池连接水体存储库，含矿水体收集系统通过沉砂池连接造浆池，造浆池内设置渣浆泵，水体存储库还通过水体输送管路连接造浆池。本发明通过两套收集系统，将不含矿物颗粒的水体与含矿物的水体分流处理，不仅节约了选矿用水成本，还能够回收矿物，减少含矿水体排放对环境的污染。
Description
技术领域
本发明属于露天矿山资源回收技术领域，具体涉及一种露天采场内的水体收集和造浆系统及应用。
背景技术
对于年降雨量丰富的露天矿山，大气降雨是造成采场边坡稳定的不利因素，也是地下水主要补给源。山坡露天矿，随推进线移动，排水系统易被破坏，造成排水系统不稳定；凹陷露天矿，季节性汇水和渗水量大，且无法实施清污分流，排水难度和成本较高。基于以上原因，露天采场内大气降雨和矿体及岩体内丰富的裂隙水难以有效组织和疏排；通常经地表径流或自然水位差，无序涌入采矿区域，妨碍了正常的采矿作业。
在采矿作业过程中，矿岩运输设备在采矿平台反复碾压、扰动，接触面易形成细颗粒矿物，在地表径流的浸洗和搬运作用下，细颗粒矿物悬浮于水体中，形成一定浓度的矿粉浆液。由于含矿量高，该部分矿粉浆液具有较高的经济价值。但矿粉浆液分散在各采矿作业区域，面多、点广，充分收集困难；大多数露天矿山并未建立专门的收集系统对该矿粉浆液进行资源综合利用，而是将该矿粉浆液与地表径流水一起作为矿山污水进行物理沉淀或化学处理，但由于该浆液中悬浮矿物颗粒粒度较细，80％粒径在-200目以下，物理或化学处理效果差，不利于矿山环境发展，同时也造成大量矿物资源的流失。
如何处理矿山中地表汇流以及采矿区形成的矿粉浆液，是露天矿山开采中亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的之一是提供一种露天采场内的水体收集和造浆系统。
本发明的技术方案为：
一种露天采场内的水体收集和造浆系统，包括收集系统和造浆系统，所述收集系统包括设置在露天采场非采矿区域内的地表汇流收集系统和设置在露天采场采矿区域内的含矿水体收集系统，造浆系统包括依次连接的沉砂池和造浆池；所述地表汇流收集系统通过沉淀池连接水体存储库，所述含矿水体收集系统通过沉砂池连接造浆池，所述造浆池内设置渣浆泵，水体存储库还通过水体输送管路连接所述造浆池。
优选的，所述地表汇流收集系统和含矿水体收集系统包括设置在各自区域内的排水设施，所述排水设施包括水渠、截洪沟、边坡台阶排水沟、急流槽和/或导流渠。
优选的，所述沉淀池、水体存储库、沉砂池、造浆池均由一道分隔坝呈回型弯折后围设形成，所述沉淀池上设置第一溢流堰与水体存储库连接，沉砂池设置第二溢流堰与造浆池连接。
优选的，所述沉淀池包括依次连接的粗砂沉淀池和细砂沉淀池，所述收集系统的末端连接粗砂沉淀池，所述第一溢流堰设置在细砂沉淀池与水体存储库之间。
优选的，所述分隔坝为土石坝，分隔坝的侧壁设置为坡面，使所述沉淀池、水体存储库、沉砂池、造浆池的断面呈敞口梯形；所述坡面表面还浇筑30cm厚耐酸钢筋混凝土层。
优选的，所述水体存储库还包括中和除酸药剂投放装置，水体存储库内部还设置有HDPE膜防渗系统。
优选的，所述沉淀池和沉砂池周围，沿分隔坝的回型空隙设置清淤道路。
优选的，所述水体存储库还设置抽水泵用于连接选矿系统，所述造浆池还连接矿浆输送系统，所述矿浆输送系统用于将造浆池内矿浆输送至选矿厂磨矿浮选系统。
优选的，所述水体输送管路包括虹吸管和虹吸管闸阀，用于自水体存储库单向取水至所述造浆池。
本发明的另一目的是提供上述一种一种露天采场内的水体收集和造浆系统的工作方法，过程如下：地表汇流收集系统收集地表水体进入沉淀池，沉淀后流入水体存储库内，用于补充选矿用水；含矿水体收集系统收集采矿区域内水体进入沉砂池，沉砂处理后流入造浆池，造浆池内渣浆泵将含矿水体搅拌造浆至所需浓度并输送至磨矿浮选系统，以方便浮选收集有用矿物；
当所述造浆池内造浆用水水量不足时，通过水体输送管路将水体存储库内水体输送至造浆池中以满足造浆需求。
本发明的有益效果在于：
在露天采场内通过分区设置地表汇流收集系统和含矿水体收集系统两套系统，将清水(不含矿物颗粒的大气降雨和边坡裂隙渗水)和污水(含矿粉的水体)分流。
污水含矿量高，经沉砂造浆处理厚，矿浆液直接进入磨矿浮选系统，能够高效回收矿物，同时减少污水排放对环境的污染。
清水采用一般沉淀处理，处理成本低。选矿需要大量用水，大部分生产用水采用尾矿库回水循环使用，由于选矿损耗，还需要补充一部分生产用水，增加了生产成本。通过地表汇流收集系统处理的清水可以作为水资源输送至选矿系统以补充生产用水，节约成本，处理后清水也可以作为自然水资源处理达标后排放。清水沉淀处理后还能够在造浆水不足时补充造浆用水，方便浆液浓度调节，匹配选场内浮选需求。
本发明提供的水体收集和造浆系统对露天采场范围内的水资源进行充分收集利用，不仅节约了用水，也节约了大量生产循环水回水输送费用，能产生较好的经济效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A-A’的剖视图，显示了沉淀池和水体存储库的连接；
图3为图1中B-B’的剖视图，显示了沉砂池和造浆池的连接；
图4为图1中C-C’的剖视图。
图中标注符号的含义如下：
10-沉砂池20-造浆池21-渣浆泵22-矿浆输送装置
30-沉淀池31-粗砂沉淀池32-细砂沉淀池
40-水体存储库41-HDPE膜防渗系统411-锚固槽42-抽水泵43-中和除酸药剂投放装置
50-水体输送管路51-虹吸管52-虹吸管闸阀
60-分隔坝71-第一溢流堰72-第二溢流堰80-清淤道路
A-选矿系统B-选矿厂磨矿浮选系统
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对发明的技术方案进行说明，以便于本领域的技术人员理解。
如图1-3所示，一种露天采场内的水体收集和造浆系统，包括收集系统和造浆系统。所述收集系统包括设置在露天采场非采矿区域内的地表汇流收集系统和设置在露天采场采矿区域内的含矿水体收集系统，包括分别设置在采矿区域、非采矿区域内的各种排水设施，如水渠、截洪沟、边坡台阶排水沟、急流槽、导流渠等。
地表汇流收集系统通过沉淀池30连接水体存储库40，沉淀池30包括依次连接的粗砂沉淀池31和细砂沉淀池32，所述收集系统的末端连接粗砂沉淀池31，细砂沉淀池32上设置第一溢流堰71与水体存储库40连接。地表汇流收集系统将收集的水体先输送至粗砂沉淀池31，经沉淀后水体溢流至细砂沉淀池32，最后溢流至水体存储库40中暂存。
造浆系统包括依次连接的沉砂池10和造浆池20，造浆池20内设置渣浆泵21。含矿水体收集系统通过沉砂池10连接造浆池20，含矿水体收集系统收集采矿区域内水体进入沉砂池10，沉砂处理后流入造浆池20，造浆池20内渣浆泵21将含矿水体搅拌造浆至所需浓度，形成便于浮选的矿浆。
进一步的，上述沉淀池30、水体存储库40、沉砂池10、造浆池20均由一道分隔坝60呈回型弯折后围设形成，沉淀池30和沉砂池10分别沿分隔坝60的回型路径设置为狭长形流道，以便于水体中沙砾沉淀。
分隔坝60为土石坝，可以使用采矿剥离废石堆筑；分隔坝60的侧壁设置为坡面，使所述沉淀池30、水体存储库40、沉砂池10、造浆池20的断面呈敞口梯形；分隔坝60的坡面表面还浇筑30cm厚耐酸钢筋混凝土层。沉淀池30和沉砂池10周围，沿回型弯折的分隔坝60的坝体顶面还设置清淤道路80，方便矿山作业中，长臂挖机清理沉砂池10、粗砂沉淀池31和细砂沉淀池32中的沉淀砂、石和泥。
水体存储库40还包括中和除酸药剂投放装置43，可用于投入絮凝剂和/或石灰等药剂，以调节水体处理效果。水体存储库40内铺设HDPE膜形成HDPE膜防渗系统41，所述HDPE膜边缘锚固于水体存储库40的分隔坝60坝顶上设置的锚固槽411内。
为了方便水体利用，水体存储库40还设置抽水泵42用于连接选矿系统A；所述造浆池20还连接矿浆输送装置22，矿浆输送装置22用于将造浆池20内搅拌到可用浓度的再造矿浆输送至选矿厂磨矿浮选系统B。
为了保证造浆池20的正常工作，以及方便调节造浆浓度，水体存储库40还通过水体输送管路50连接所述造浆池20，水体输送管路50包括虹吸管51和虹吸管闸阀52，用于自水体存储库40单向取水至造浆池20。当所述造浆池20内造浆用水水量不足时，通过水体输送管路50将水体存储库40内水体输送至造浆池20中以满足造浆需求。
本发明中收集和选矿系统的大小不做具体限制，沉淀池30的大小、长度可以根据砂石沉淀距离确定，水体存储库40、造浆库大小可以根据矿山中一个最长检修期内的最大矿粉浆液产出体积进行设计；另外，中和除酸药剂投放装置43使用的药剂根据水体酸性情况等调节，本发明亦不做具体限定。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种露天采场内的水体收集和造浆系统，其特征在于，包括收集系统和造浆系统，所述收集系统包括设置在露天采场非采矿区域内的地表汇流收集系统和设置在露天采场采矿区域内的含矿水体收集系统，造浆系统包括依次连接的沉砂池(10)和造浆池(20)；所述地表汇流收集系统通过沉淀池(30)连接水体存储库(10)，所述含矿水体收集系统通过沉砂池(10)连接造浆池(20)，所述造浆池(20)内设置渣浆泵(21)，水体存储库(40)还通过水体输送管路(50)连接所述造浆池(20)。
2.如权利要求1所述的一种露天采场内的水体收集和造浆系统，其特征在于，所述地表汇流收集系统和含矿水体收集系统包括设置在各自区域内的排水设施，所述排水设施包括水渠、截洪沟、边坡台阶排水沟、急流槽和/或导流渠。
3.如权利要求1所述的一种露天采场内的水体收集和造浆系统，其特征在于，所述沉淀池(30)、水体存储库(40)、沉砂池(10)和造浆池(20)均由一道分隔坝(60)呈回型弯折后围设形成，所述沉淀池(30)上设置第一溢流堰(71)与水体存储库(40)连接，沉砂池(10)设置第二溢流堰(72)与造浆池(20)连接。
4.如权利要求3所述的一种露天采场内的水体收集和造浆系统，其特征在于，所述沉淀池(30)包括依次连接的粗砂沉淀池(31)和细砂沉淀池(32)，所述收集系统的末端连接粗砂沉淀池(31)，所述第一溢流堰(71)设置在细砂沉淀池(32)与水体存储库(40)之间。
5.如权利要求3所述的一种露天采场内的水体收集和造浆系统，其特征在于，所述分隔坝(60)为土石坝，分隔坝(60)的侧壁设置为坡面，使所述沉淀池(30)、水体存储库(40)、沉砂池(10)、造浆池(20)的断面呈敞口梯形；所述坡面表面还浇筑30cm厚耐酸钢筋混凝土层。
6.如权利要求1所述的一种露天采场内的水体收集和造浆系统，其特征在于，所述水体存储库(40)还包括中和除酸药剂投放装置(43)，水体存储库(40)还设置有HDPE膜防渗系统(41)。
7.如权利要求1所述的一种露天采场内的水体收集和造浆系统，其特征在于，所述沉淀池(30)和沉砂池(10)周围，在分隔坝(60)的坝体顶面设置清淤道路(80)。
8.如权利要求1所述的一种露天采场内的水体收集和造浆系统，其特征在于，所述水体存储库(40)还设置抽水泵(42)用于连接选矿系统(A)，所述造浆池(20)还连接矿浆输送装置(22)，所述矿浆输送装置(22)用于将造浆池(20)内矿浆输送至磨矿浮选系统(B)。
9.如权利要求1所述的一种露天采场内的水体收集和造浆系统，其特征在于，所述水体输送管路(50)包括虹吸管(51)和虹吸管闸阀(52)，用于从水体存储库(40)单向取水至所述造浆池(20)。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的一种露天采场内的水体收集和造浆系统的工作方法，其特征在于，过程如下：地表汇流收集系统收集地表水体进入沉淀池(30)，沉淀后流入水体存储库(40)内，用于补充选矿用水；含矿水体收集系统收集采矿区域内水体进入沉砂池(10)，沉砂处理后流入造浆池(20)，造浆池(20)内渣浆泵(21)将含矿水体搅拌造浆至所需浓度，以方便浮选系统收集有用矿物；
当所述造浆池(20)内造浆用水水量不足时，通过水体输送管路(50)将水体存储库(40)内水体输送至造浆池(20)中以满足造浆需求。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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