CN118060039A - 一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，设置于地下，包括：布置在地下的格筛、锤破、给矿装置、可移动矿仓、破碎模块、筛分模块、预选模块、储矿模块、辊磨模块以及分选模块。本发明所述的系统各模块占地空间小，尽量少扩充硐室，易于整套系统的搬迁，实现灵活安置的同时，为工人留够操作空间；通过设置预选模块放置在地下有多种技术可供选择，例如图像色选技术、XRT预选技术、强磁预选技术，可以降低矿石贫化率、提升原矿品位、降低矿石提升成本，极大降低后续作业的处理量，减少了后续磨矿、重选、浮选的负荷。
Description
技术领域
本发明涉及选矿系统的技术领域，具体而言，尤其涉及一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统。
背景技术
金属矿薄矿脉在中国矿产资源中分布广泛且储量丰富，但受成矿机制的影响，具有矿脉薄、空间变异性大、分支复合现象普遍、呈脉群产出等特点。传统的薄矿脉在地下采出矿石后(有的在地下进行一段粗碎后)，经竖井、斜坡道等送至地面选矿厂进行碎磨、分选。分选后的尾矿输送至尾矿坝，一部分尾矿经充填系统回填采空区。传统的采选充系统具有空间割裂严重、占地面积大、提升成本高等缺点。因此，地下采选充的模块化选矿装备系统可作为薄矿脉金属矿开发的新手段，有助于实现薄矿脉矿产资源的高效、合理开发利用。
地下采选充系统应包括采矿系统、选矿系统、精矿提升、尾矿输送、充填系统以及其他辅助设备。采矿系统是地下采选一体化系统的关键，应根据矿床开采的技术条件选择合适的采矿方法，并以矿体为中心进行布置。选矿系统以“破碎-磨矿-分选”为主要工艺，并依托采矿系统沿巷道或硐室进行布置，应具备设备间距小、便于移动、工艺简单等特点。充填系统一般包括废石破碎站/棒磨站、砂石制备站以及泵送系统，通常布置于采空区附近，以便于向采空区输送充填材料。适应地下采选充的模块化选矿装备系统的优点在于：可以避免地面选矿厂占用大量土地、降低矿石运输费用、减少尾矿在地面堆存对环境造成的影响。
目前国外已有针对采选充一体化系统的研究，并应用于金属矿山的实例。德国、英国曾在萤石矿山建立以破碎、浮选为主的地下选厂，进行矿石的加工、生产。国内针对煤炭矿山的采选充一体化系统有着较多的应用，其中煤矸石选择性破碎方法和动筛跳汰法是地下煤矸分选的主流方法。而国内金属矿山地下采选充一体化系统还处于研究与设计阶段，无地下采选充的工程实践。
地下采选充一体化系统的难点在于：地下狭小的空间导致设备的安置、工艺的选择以及系统的搬迁存在诸多问题。随着中深孔爆破法逐渐在薄矿脉金属矿山得到推广，提升采矿效率的同时，也增加了矿石贫化率。当这些矿石进入到后续磨选作业时，会加大后续作业的处理量和能耗，降低经济效益。因此，采出的矿石在井下进行预选，抛弃混入的围岩、部分低品位的废石，通过输送系统将井下废石给入充填系统，是实现薄矿脉资源高效、低成本利用的有效途径。
发明内容
薄矿脉在开采时不可避免会将一部分围岩崩落，导致围岩混入率高、矿石贫化率高的问题。若直接将出窿原矿运往地面选矿厂，会造成矿石运输成本高、选厂负荷大、能源消耗严重等问题。因此，开发一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，将出窿矿石在地下分选，是实现薄矿脉矿产资源高效利用的有效方法。
本发明旨在提供一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，将选矿厂及充填系统建在地下深部，对薄矿脉进行地下“采-选-充”协同连续开采，矿石就地分选，废石及尾矿就地充填，实现薄矿脉资源高效率安全采选的目标。由于地下空间狭窄且巷道硐室分布复杂，选矿系统的安置较为困难。本发明使用集装箱对于选矿设备模块化管理，旨在有效解决地下采选充系统搬迁困难的问题，节省地下空间，也便于根据采矿点位置的变化对设备及工艺进行调整。
本发明采用的技术手段如下：
一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，设置于地下，包括：布置在地下的格筛、锤破、给矿装置、可移动矿仓、破碎模块、筛分模块、清洗模块、预选模块、储矿模块、辊磨模块以及分选模块；
原矿送至所述布置在地下的格筛上方，筛上产品通过锤破与筛下产品合并；通过所述破碎模块进行破碎；将破碎后的原矿通过所述筛分模块进行筛分，筛分后原矿进入清洗模块除去矿石表面粉尘，给入所述预选模块中；所述预选模块进一步对原石进行预选，获得预选精矿；所述预选精矿通过矿仓给入所述辊磨模块，废石运送至采空区进行充填；所述辊磨模块对所述预选精矿进行进一步粉碎，并将粉碎后的矿石给入所述分选模块中，所述分选模块对进一步粉碎后的预选精矿进行分选，实现地下选矿。
进一步地，所述系统还具有除尘模块；所述除尘模块对所述破碎模块、筛分模块、预选模块以及辊磨模块产生的粉尘进行处理。
进一步地，所述布置在地下的格筛将采出矿石粒度控制在-350mm～-250mm，格筛筛上产物通过锤破进入筛下。
进一步地，所述筛分模块包括双层筛面，第一层筛上产物返回所述破碎模块再次进行闭路破碎，第一层筛下与第二层筛上产物通过清洗模块清洗后给入后续预选模块，第二层筛下进入预选精矿储矿仓。
进一步地，所述储矿模块内设有精矿仓、废石仓以及皮带运输机；精矿仓、废石仓分别储存预选精矿和废石；皮带运输机将废石直接运送至充填装备区域，将预选精矿运送至辊磨模块。
进一步地，所述预选模块对第一层筛下与第二层筛上产物进行预选，获得预选精矿。
进一步地，所述原矿通过给矿装置与可移动式矿仓相结合实现系统的恒定进料。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明所述的系统各模块采用宽2m、高3m的集装箱装配，占地空间小，尽量少扩充硐室，易于整套系统的搬迁，实现灵活安置的同时，为工人留够操作空间；
(2)预选模块放置在地下有多种技术可供选择，例如图像色选技术、XRT预选技术、强磁预选技术，可以降低矿石贫化率、提升原矿品位、降低矿石提升成本，极大降低后续作业的处理量，减少了后续磨矿、重选、浮选的负荷；
(3)将分选系统以及充填系统放置于地下，实现薄矿脉地下开采、就地分选、就地充填的规模化、高效率开采与分选。
综上，该发明创新性提出一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，构建地下“采-选-充”协同作业，可以提高薄矿脉的采矿效率、降低矿石贫化率，实现资源的绿色高效利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统流程图。
图2为本发明整体装置示意图。
图3为本发明房柱采矿法中系统安置示意图。
图4为本发明设备排放示意图；其中，(a)为设备排放剖面图；(b)为设备排放平面图。
图中：1、破碎模块；2、筛分模块；3、预选模块；4、除尘模块；5、清洗模块；6、储矿模块；7、辊磨模块；8、分选模块；9、辅助设备；10、液压锤破；11、格筛；12、给矿装置；13、可移动矿仓。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1-4所示，本发明提供了一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，包括均布置在地下的格筛11、给矿装置12、可移动矿仓13、破碎模块1、筛分模块2、清洗模块5、预选模块3、储矿模块6、除尘模块4、辊磨模块7、分选模块8以及辅助设备9。
使用铲装设备将出窿原矿装入运矿卡车后，运送至系统前上方的格筛11；格筛11将采出矿石粒度控制在-350mm～-250mm，格筛11筛上产物通过锤破进入筛下；给矿装置将筛下原矿送至可移动式矿仓储存，以保证系统的连续给料；破碎模块1对原矿进行破碎；筛分模块2对破碎后产物进行筛分，筛分模块包括双层筛面，第一层筛上产物返回破碎模块再次进行闭路破碎，第一层筛下与第二层筛上产物给入后续预选模块，第二层筛下进入预选精矿储矿仓；预选模块3对第一层筛下与第二层筛上产物进行预选，抛出废石，获得预选精矿；预选精矿进入预选精矿矿仓、预选废石进入废石矿仓；预选精矿通过矿仓给入辊磨模块7，废石运送至采空区进行充填；除尘模块4对破碎模块、筛分模块、预选模块、辊磨模块产生的粉尘进行处理；辊磨模块7对预选精矿进行进一步粉碎，为后续分选提供原料；分选模块8对预选精矿进行分选，实现地下选矿；辅助设备9包括压缩机、供电设备等。
上述工艺流程及设备排放如图1、图2所示。
作为一种优选的实施方式，给矿装置与可移动式矿仓相结合保证系统的恒定进料。地下采场采出的矿石，通过铲装设备直接给入格筛上方(或者铲装设备装入运矿卡车内，再由卡车给入格筛上方)，采用液压锤破将格筛筛上的矿石破碎后落到筛下，筛下矿石经皮带运送至可移动式矿仓，从而为地下破碎模块稳定供矿。
优选地，在本申请中，所述破碎模块的工艺及装备类型由矿石类型所决定。若原矿粒度较小，可使用一段破碎工艺，若原矿粒度大可使用两段破碎工艺，破碎机类型可根据需要选择颚式破碎机或圆锥破碎机。
优选地，在本申请中，所述筛分模块、预选模块、储矿模块、除尘模块、辊磨模块、分选模块以及辅助设备需严格控制设备尺寸，采用集装箱装配，进行模块化管理与控制，从而节省占地面积便于系统的搬迁。集装箱尺寸应控制在宽2m、高3m以内，可根据巷道与采矿位置进行移动、放置，并给工人预留操作空间。整套系统可跟随采矿面的推移进行搬迁。
优选地，所述筛分模块可根据矿石性质放置单层(或双层振动筛)，(第一层)筛上产品经皮带返回破碎模块进行闭路破碎，(第一层筛下及第二层筛上产品)筛下产品送至预选模块进行预选(第二层筛下产品与预选精矿进行合并)。若后续工艺中需要洗矿，则可在振动筛下设置清洗模块5提供冲洗水。
在本申请中，作为一种优选的事实方式，所述预选模块可选择干式磁选、图像预选或X射线透射分选(XRT智能预选)设备，对破碎产物进行预选，抛除一部分废石。
在本申请中，作为一种优选的事实方式，所述储矿模块内设有精矿仓、废石仓以及两台皮带运输机。其中，精矿仓、废石仓分别储存预选精矿和废石；皮带运输机将废石直接运送至充填装备区域，将预选精矿运送至辊磨模块。
优选地，在本申请中，所述辊磨模块与分选模块可组成粉碎、磨矿、分选工艺，可根据需要设置一段或多段磨选作业，也可在后续加入精选作业；其中辊磨模块可设置高压辊磨机或球磨机对预选精矿进行粉碎和磨矿，进一步降低矿石粒度、提高矿物解离度，为后续分选作业提供产品；分选模块可设置重选或浮选，对矿石进行分选；选别精矿经过沉降后装入精矿袋，通过提升井运送至地面，分选尾矿同预选废石一同进入充填站进行充填作业。
优选地，在本申请中，充填系统在地下浅部地层中进行布置。在本申请中，所述除尘模块装有袋式除尘机，可吸收破碎模块、筛分模块、预选模块以及辊磨模块工作中产生的粉尘。
在本申请中，辅助设备包括：供电设备、空气压缩机。供电设备为整套系统提供电力；所述空气压缩机为拣选模块中的分离系统提供压缩空气。
在本申请中，本发明采矿方法可采用留矿采矿法、房柱采矿法或充填采矿法，另需配备地下充填系统；地下充填系统通过管道与本系统和填充采空区连通，以此可实现薄矿脉金属矿地下“采-选-充”协同连续开采。
实施例1
首先，采出的原矿经铲车送至倾斜的格筛上方，格筛的筛孔为350mm。采用锤破对格筛筛上大块进行破碎，筛下产品给入颚式破碎机进行破碎。破碎产品给入双层振动筛，筛分为+60mm、-60+10mm以及-10mm三种产品，+60mm产品返回破碎机形成闭路；-60+10mm、-10mm粒级产率分别为64.55％、35.45％，Au金属分布率分别为78.72％、21.28％，Au品位分别为1.50g/t、0.74g/t。-60+10mm粒级进入XRT智能预选设备进行预选，获得预选精矿；-60+10mm预选精矿与-10mm产品合并后进入预选精矿矿仓，-60+10mm废石进入废石仓。
各粒级中Au金属分布率以及XRT预选结果分别如表1和表2所示。矿石Au品位得到提高的同时，Au回收率也是可以保证的，本系统可以实现该金矿石的高效预选抛废，在地下抛出相对原矿49.39％的废石。
表1原矿样分粒级产品分析结果
表2 -60+10mm粒级金矿石预选抛废结果
将预选精矿矿仓中的产品给入圆锥破碎机模块进行破碎，破碎产品经筛孔为10mm的筛子筛分后，筛上产品返回圆锥破碎机，筛下产品给入球磨机。经过磨矿后给入筛孔为3mm的细筛，筛上产品返回球磨机进行再磨，筛下产品中-0.074mm含量21％，给入尼尔森离心选矿机进行分选，获得相对原矿产率为0.02％、Au品位为2000.00g/t的重选精矿，重选尾矿的Au品位为1.50g/t、细度为-0.074mm占62.5％。重选尾矿经螺旋分级机分级后，沉砂产品返回球磨机进行再磨，溢流产品给入浮选模块。浮选模块采用“一粗二精一扫”工艺，获得相对原矿产率为1.96％、Au品位35.00g/t的浮选精矿，浮选尾矿含Au 0.15g/t。重选精矿和浮选精矿中Au的回收率89.93％，具体结果如表3所示。因此，本系统可以实现针对矿石原矿的良好分选效果。
表3预选精矿重-浮试验结果
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，设置于地下，其特征在于，包括：布置在地下的格筛(11)、锤破(10)、给矿装置(12)、可移动矿仓(13)、破碎模块(1)、筛分模块(2)、预选模块(3)、储矿模块(6)、辊磨模块(7)以及分选模块(8)；
原矿送至所述布置在地下的格筛(11)上方，筛上物料通过锤破(10)后，与筛下物料合并运送至给矿装置(12)进入系统，并暂时储存在可移动矿仓(13)中；通过所述破碎模块(1)进行破碎；将破碎后的原矿通过所述筛分模块(2)进行筛分，将部分筛分后的原矿给入所述预选模块(3)中；所述预选模块进一步对原矿进行预选，获得预选精矿；所述预选精矿通过矿仓给入所述辊磨模块(7)，废石运送至采空区进行充填；所述辊磨模块(7)对所述预选精矿进行进一步粉碎，并将粉碎后的矿石给入所述分选模块(8)中，所述分选模块(8)对进一步粉碎后的预选精矿进行分选，实现地下选矿。
2.根据权利要求1所述的一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，其特征在于，所述系统还具有除尘模块(4)；所述除尘模块(4)对所述破碎模块(1)、筛分模块(2)、预选模块(3)以及辊磨模块(7)产生的粉尘进行处理。
3.根据权利要求1所述的一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，其特征在于，所述布置在地下的格筛(11)将采出矿石粒度控制在-350mm～-250mm，格筛筛上产物通过锤破进入筛下。
4.根据权利要求1所述的一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，其特征在于，所述筛分模块包括双层筛面，第一层筛上产物返回所述破碎模块(1)再次进行闭路破碎，第一层筛下与第二层筛上产物给入后续预选模块，第二层筛下进入预选精矿储矿仓。
5.根据权利要求1所述的一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，其特征在于，所述储矿模块(6)内设有精矿仓、废石仓以及皮带运输机；精矿仓、废石仓分别储存预选精矿和废石；皮带运输机将废石直接运送至充填装备区域，将预选精矿运送至辊磨模块(7)。
6.根据权利要求4所述的一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，其特征在于，所述预选模块(3)对第一层筛下与第二层筛上产物进行预选，获得预选精矿。
7.根据权利要求1所述的一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统，其特征在于，所述原矿需要通过给矿装置(12)进入系统，可移动矿仓(13)起到缓冲作用，两者相结合实现系统的恒定进料，当可移动矿仓装满时，可暂停给矿。
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| CN202410409129.1A CN118060039A (zh) | 2024-04-07 | 2024-04-07 | 一种适应地下采选充的模块化选矿装备系统 |
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