【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及井下采空区充填，特别涉及一种全尾砂高效分级浓缩充填系统及工艺。
技术介绍
1、充填采矿法由最初的干式充填到不含胶凝剂的水砂充填，再到胶结充填，并使充填体浓度不断提高，如今则发展为全尾砂高浓度充填、膏体充填。现行全尾砂脱水工艺多采用深锥浓密机或利用风水造浆技术的立式砂仓，将全尾砂直接制备成高浓度砂浆，然后与胶凝剂混合搅拌后输送到井下采空区，因全尾砂脱水及充填料浆制备和输送较为方便，已成为目前我国矿山最常采用的充填工艺。
2、全尾砂是一种非均匀群体颗粒，具有较广的粒径范围。高分子絮凝剂的“桥连作用”一般针对粒径较细的尾矿颗粒，当尾矿颗粒粒径增大到一定值就很难参与桥连。研究表明，当颗粒粒径大于0.03mm时几乎不会出现桥连作用，在0.01～0.03mm之间时有桥连作用但很弱，只有处于0.01mm下的颗粒中才会有明显的桥连现象。所以，目前一般认为桥连作用的界限尺寸为0.01mm，即视颗粒尺寸在超过0.01mm后几乎没有絮凝力产生，不会有絮团产生，对提高尾矿沉降速率无影响。为了便于分析，将能参与“桥连作用”的尾矿颗粒称为“细”颗粒，反之称为“粗”颗粒。全尾砂浆中，“粗”颗粒的沉速取决于自身重力克服黏性阻力和形状阻力的程度。“细”颗粒与高分子絮凝剂桥连而形成较大的絮凝体，这些絮凝体的结构松散、无定形，互相连结但不很稳固，内部有很多空间和很多微细的网络，包藏着大量液体，因而絮凝体的比重颇接近它所存在的液体本身，因而沉速较小。两种颗粒在全尾砂浆中的沉速不同。
3、基于以上原理，将全尾砂实施粗细粒级分级，粗粒
4、目前，工程上采用较多的是深锥浓密机或立式砂仓(借助于风水造浆使底流流态化)全尾砂混合絮凝浓缩工艺。
5、一套基于全尾砂混合絮凝浓缩工艺构成的充填系统起码由一座砂仓(深锥浓密机或立式砂仓f)、一座水泥仓g及相应混合搅拌设备h等设施组成(如图1所示)。由于采用全尾砂混合浓缩工艺，即在一座立式砂仓内进行粗细尾砂混合浓缩，存在浓缩效率低、粗细粒分级沉降明显及充填有效工作时间短等缺点，具体缺点如下：
6、(1)尾砂浓缩效率低。全尾砂混合絮凝浓缩工艺中包含了粗粒级尾矿的自然重力沉降和细粒级尾矿的絮凝结团沉降两种沉降方式，并且两种沉降同时进行。在细粒级尾矿的絮凝结团过程中，粗粒级的自然重力沉降必然会干扰和破坏细粒级尾矿的絮凝结团，使得细粒级尾矿的絮凝结团过程延长，使得尾砂浓缩效率低和底流浓度形成时间长。
7、(2)尾砂脱水成本高。絮凝脱水的最大成本是絮凝剂的消耗，对于全尾砂混合絮凝浓缩，絮凝剂是根据单位尾矿浆中尾砂的质量含量来试验并添加的。事实上，在全尾砂絮凝沉降过程中，絮凝剂的作用只是捕捉细粒级尾矿并形成絮团，粗粒级的尾矿是自然重力沉降，絮凝剂对于粗粒级的沉降不起作用。因此，以尾矿浆中尾砂总的质量含量来添加絮凝剂只会造成很大的浪费，增大絮凝脱水成本。
8、(3)脱水消耗功率高。全尾砂混合絮凝浓缩工艺所形成的底流由于含有大量粗粒级颗粒，使得底流压实密度高，造成屈服应力大。深锥浓密机的耙架需要消耗较大的动力才能克服底流的屈服应力旋转实现顺利放砂。
9、(4)脱水设备结构复杂，制造和维护成本高。深锥浓密机外源动力驱动的驱动机构和刮泥耙占了深锥浓密机制造成本的60％以上，由于设备结构复杂，造成制造和维护成本高。一旦运行管理不善或尾矿的物理级配发生变化，还存在着造成压耙事故的风险，为正常生产运行带来不利影响。
10、(5)难以适应矿山的生产安排。一般选厂的工作时24小时工作制，要求充填站的尾矿脱水系统配合选厂的工作实现24小时连续工作，而充填作业则有效工作时间较短，每天工作时间仅8小时左右，只占整个循环时间的30％。这就要求脱水设备具有足量的储砂功能，而低效率的底流获得方式以及大量的储砂就要求深锥浓密机或立式砂仓的容积变大或需要配置较多数量的砂仓或大型浓密机等设备，这进一步增大了设备制造成本。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种全尾砂高效分级浓缩充填系统及工艺，有效的克服了现有技术的缺陷。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
3、一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，包括全尾砂输送管、尾矿分级设备、粗粒级重力沉降砂仓、细粒级絮凝沉降砂仓、搅拌设备和充填泵组，上述全尾砂输送管连接上述尾矿分级设备的入口，上述尾矿分级设备的粗粒出口通过管线连接上述粗粒级重力沉降砂仓的进口，上述尾矿分级设备的细粒尾矿出口通过管线连接上述细粒级絮凝沉降砂仓的进口，上述粗粒级重力沉降砂仓和细粒级絮凝沉降砂仓的出口分别通过管线连接上述搅拌设备内腔，上述搅拌设备的料物出口通过管线连接上述充填泵组的入口。
4、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
5、进一步，上述尾矿分级设备为旋流器，该旋流器的底流口构成上述粗粒出口，其溢流口构成上述细粒尾矿出口。
6、进一步，上述搅拌设备为矿用高浓度搅拌筒。
7、进一步，上述粗粒级重力沉降砂仓包括筒状的沉降砂仓主体，上述沉降砂仓主体的底部设有第一底流口，上述第一底流口构成其出口，上述沉降砂仓主体上端的侧端设有第一溢流口，其侧端外部设有与上述第一溢流口连通的第一溢流堰，上述第一溢流堰的底部连接有第一溢流管，上述尾矿分级设备安装于上述沉降砂仓主体的上端，其粗粒出口通过管线伸入上述沉降砂仓主体的内部。
8、进一步，上述沉降砂仓主体的底端设为锥形，并在其底端的锥面上均匀间隔的布置有多个连通其内腔的第一流化造浆喷嘴。
9、进一步，上述细粒级絮凝沉降砂仓包括筒状的絮凝砂仓主体，上述絮凝砂仓主体内部的上端中部设有中心给料桶，上述中心给料桶的下端侧壁周围设有出料口，上述絮凝砂仓主体的上端分别安装有连通上述中心给料桶内腔的进料管和絮凝剂添加管，上述进料管与上述尾矿分级设备的细粒尾矿出口连接，上述絮凝砂仓主体的底部设有第二底流口，上述第二底流口构成其出口，上述絮凝砂仓主体上端的侧端设有第二溢流口，其侧端外部设有与上述第二溢流口连通的第二溢流堰，上述第二溢流堰的底部连接有第二溢流管。
10、进一步，上述絮凝砂仓主体内部对应上述中心给料桶下方安装有环形的分流锥。
11、进一步，上述絮凝砂仓主体的底端设为锥形，并在其底部的锥面上均匀间隔的布置有多个连通其内腔的第二流化造浆喷嘴。
12、进一步，还提供一种全尾砂高效分级浓缩充填工艺，包括以下步骤：
13、步骤一、全尾砂进入尾矿分级设备中进行分级，得到粗粒全尾砂和细粒全尾砂；
14、步骤二、将粗粒全尾砂送入粗粒级重力沉降砂仓中，进行重力自然沉降，实现自然重力浓缩，尾矿分级设备溢流得到的溢流细粒尾砂浆送入细粒级絮凝沉降砂仓中，实现絮凝沉降浓缩；
15、步骤三、向细粒级絮凝沉降砂仓中加入絮凝剂进行絮凝浓缩，获得高浓度细粒级尾本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：包括全尾砂输送管(1)、尾矿分级设备(2)、粗粒级重力沉降砂仓(3)、细粒级絮凝沉降砂仓(4)、搅拌设备(5)和充填泵组(6)，所述全尾砂输送管(1)连接所述尾矿分级设备(2)的入口，所述尾矿分级设备(2)的粗粒出口通过管线连接所述粗粒级重力沉降砂仓(3)的进口，所述尾矿分级设备(2)的细粒尾矿出口通过管线连接所述细粒级絮凝沉降砂仓(4)的进口，所述粗粒级重力沉降砂仓(3)和细粒级絮凝沉降砂仓(4)的出口分别通过管线连接所述搅拌设备(5)内腔，所述搅拌设备(5)的料物出口通过管线连接所述充填泵组(6)的入口。
2.根据权利要求1所述的一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：所述尾矿分级设备(2)为旋流器，该旋流器的底流口构成所述粗粒出口，其溢流口构成所述细粒尾矿出口。
3.根据权利要求1所述的一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：所述搅拌设备(5)为矿用高浓度搅拌筒。
4.根据权利要求1所述的一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：所述粗粒级重力沉降砂仓(3)包括筒状的沉降砂仓主体(
5.根据权利要求4所述的一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：所述沉降砂仓主体(31)的底端设为锥形，并在其底端的锥面上均匀间隔的布置有多个连通其内腔的第一流化造浆喷嘴。
6.根据权利要求1所述的一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：所述细粒级絮凝沉降砂仓(4)包括筒状的絮凝砂仓主体(41)，所述絮凝砂仓主体(41)内部的上端中部设有中心给料桶(42)，所述中心给料桶(42)的下端侧壁周围设有出料口(421)，所述絮凝砂仓主体(41)的上端分别安装有连通所述中心给料桶(42)内腔的进料管(43)和絮凝剂添加管(44)，所述进料管(43)与所述尾矿分级设备(2)的细粒尾矿出口连接，所述絮凝砂仓主体(41)的底部设有第二底流口，所述第二底流口构成其出口，所述絮凝砂仓主体(41)上端的端口处设有环形的第二溢流堰(45)，所述第二溢流堰(45)的下部连接有第二溢流管(46)。
7.根据权利要求6所述的一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：所述絮凝砂仓主体(41)内部对应所述中心给料桶(42)下方安装有环形的分流锥(47)。
8.根据权利要求6所述的一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：所述絮凝砂仓主体(41)的底端设为锥形，并在其底部的锥面上均匀间隔的布置有多个连通其内腔的第二流化造浆喷嘴。
9.一种全尾砂高效分级浓缩充填工艺，利用如权利要求1至8任一项所述的全尾砂高效分级浓缩充填系统实施，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：包括全尾砂输送管(1)、尾矿分级设备(2)、粗粒级重力沉降砂仓(3)、细粒级絮凝沉降砂仓(4)、搅拌设备(5)和充填泵组(6)，所述全尾砂输送管(1)连接所述尾矿分级设备(2)的入口，所述尾矿分级设备(2)的粗粒出口通过管线连接所述粗粒级重力沉降砂仓(3)的进口，所述尾矿分级设备(2)的细粒尾矿出口通过管线连接所述细粒级絮凝沉降砂仓(4)的进口，所述粗粒级重力沉降砂仓(3)和细粒级絮凝沉降砂仓(4)的出口分别通过管线连接所述搅拌设备(5)内腔，所述搅拌设备(5)的料物出口通过管线连接所述充填泵组(6)的入口。
2.根据权利要求1所述的一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：所述尾矿分级设备(2)为旋流器，该旋流器的底流口构成所述粗粒出口，其溢流口构成所述细粒尾矿出口。
3.根据权利要求1所述的一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：所述搅拌设备(5)为矿用高浓度搅拌筒。
4.根据权利要求1所述的一种全尾砂高效分级浓缩充填系统，其特征在于：所述粗粒级重力沉降砂仓(3)包括筒状的沉降砂仓主体(31)，所述沉降砂仓主体(31)的底部设有第一底流口，所述第一底流口构成其出口，所述沉降砂仓主体(31)上端的端口处设有环形的第一溢流堰(32)，该第一溢流堰(32)的下部连接有第一溢流管(33)，所述尾矿分级设备(2)安装于所述沉降砂仓主体(31)的上端，其粗粒出口通过管线伸入所述沉降砂仓主体(31)的内部。
【专利技术属性】
技术研发人员：周根明，史海明，申朝波，张青成，吴学民，
申请(专利权)人：金诚信矿业管理股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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