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丰山铜矿分级尾砂胶结充填系统优化改造
来源： 发布日期：2019-05-18 15:29:04 作者：
摘要：丰山铜矿原充填系统的诸多问题已无法满足矿山节能环保，可持续发展的要求，必须对充填系统进行改造，采用高浓度分级尾砂胶结充填工艺替代原来低浓度尾砂充填工艺，提高充填质量。文章介绍了该矿原充填系统并对存在的问题进行了分析，制定了可行性的改造方案，达到了预期效果。
1充填系统概况
丰山铜矿北缘充填站建在地表，服务于采用点（条）柱式上向水平分层尾砂充填采矿法采矿的北缘矿体，有两座500m3的立式砂仓，一座150t的水泥仓和尾砂、水泥流量控制仪表等设施。由选矿厂过来的全尾砂，通过FX-35水力旋流器分级后，合格的粗尾砂用砂泵送到立式砂仓；用水泥罐车往水泥仓灌散装水泥。立式砂仓的尾砂和水泥仓的水泥分别通过流量计和螺旋输送机到达搅拌桶内搅拌混合，经充填管流向井下。现有充填系统在工艺流程、设备、运行过程控制等方面由于设计建设年代较早，且经过了30多年的生产运行，充填系统存在一定的缺陷，目前只能进行低浓度水砂充填，充填排水耗能高，充填效率低、充填体强度低，矿石矿柱无法完全回收，造成资源的极大浪费。
2充填系统存在的问题分析
2.1砂仓系统
2.1.1取砂
进砂管进砂时对砂仓中的尾砂沉降干扰较大，不利于清水排出，影响浓度提高；仓顶无清水放水阀，不利于提高浓度的工艺操作；砂仓底部为砼平台，底部为半球，未形成椎体，容易造成积砂；中心放砂管与周围4个放砂管的周围没有设置冲洗喷嘴，容易造成堵管现象发生。
2.1.2造浆
现有造浆系统为水力造浆，环喷管大部分已堵塞，喷嘴已损坏，造浆效果差，导致充填过程中浓度变化大；造浆水管无压力表，对造浆水的压力变化无法掌握；未采用风动造浆工艺与装置，不利于砂仓造浆浓度的稳定。
2.2计量及控制系统
2.2.1计量
灰（水泥）的计量秤长期没有进行校验，准确度较差。仓底放砂管设有电磁流量计进行放砂流量测量，但仪表已坏无法使用，不能发挥应有的流量测量效果。拌桶出口后的充填输送管路上设有电磁流量计测量充填流量，设有超声波浓度计测量浓度。但流量计已坏无法使用，超声波浓度计现在已坏，又是被淘汰的产品，相当于没有进行充填浓度测量，不能对充填质量进行有效的监测与分析。
2.2.2控制
未设自动控制系统进行集中控制，胶结材料的添加不能根据砂浆浓度流量的变化而自动调节下灰量，只能人工手动给个固定下灰量，从而影响充填体中的实际灰砂比。
2.3充填料浆搅拌系统
（1）搅拌桶直径与高度不合理，现有搅拌桶直径为D=2500mm，有效高度为H=1500mm，D/H=1.67:1，合理值应为D/H=0.95:1，造成灰砂搅拌不均匀的现象；搅拌桶进砂管与出浆管之间的距离太小（现在约为500mm，合理值要求h=0.8H），直接影响搅拌的均匀性，充填料浆还未搅拌均匀就被放走；砂仓底部放砂管倾角过大，正常倾角应为20°；未设置副桶，不利于对搅拌桶内液位情况进行监控，及现场浓度的人工测量。
（2）搅拌桶出浆口设置太多，且位置与高度变化较大，不利于进行统一的浓度测量；搅拌桶未设置排气孔，导致加灰过程中，灰往搅拌桶周围扩散，充填环境极差。
3充填系统改造
3.1砂仓系统改造
3.1.1砂仓溢流排水
在溢流槽以下砂仓外筒体靠平台栏杆侧安装2个DN100mm阀门作为泄水阀门，尾砂打满砂仓砂仓沉淀后，多余的清水通过泄水阀门经DN100mm的白塑管排往砂仓溢流管。多余的水排出砂仓，提高砂仓内的制浆浓度。
3.1.2风水联动造浆
在砂仓底部安装三层造浆管：底部一级造浆设为水力造浆管，设10个胶管止逆喷嘴；底部二级造浆设为风力造浆管，设20个胶管止逆喷嘴；底部三级造浆设为水力造浆管，设28个胶管止逆喷嘴。
3.2计量与控制系统改造
3.2.1计量系统改造
灰（水泥）的计量秤每季度进行一次校验，确保计量的准确度。仓底放砂管原来设有的电磁流量计进行放砂流量测量，对其进行重新标定，以达到提高计量精度的目的，发挥应有的流量测量效果。对搅拌桶出口外的充填管路上的原有的电磁流量计进行重新标定，以达到提高计量精度的目的，发挥应有的流量测量效果。
3.2.2控制系统改造
流量调节阀门更换为DN100电动陶瓷阀或电动胶管阀。增设自动控制系统进行集中控制，胶结材料的添加随砂浆浓度、流量的变化而自动调节下灰量或人工手动调节给灰量，生产过程实际灰砂比与设定的灰砂比一致。
3.3充填料浆搅拌系统改造
将砂仓底部至搅拌桶放砂管出口置于搅拌桶盖板之上，搅拌桶进砂管与出浆管之间的距离增大至1.5m，使得料浆搅拌较均匀，达到充填所需浓度；安装一个DN50m阀门用于人工浓度测量；搅拌桶顶部安装了
DN80陶瓷弯头与黑胶管相连延伸至充填房外，保证搅拌桶内外气压平衡，减少灰尘，改善操作环境。
3.4改造效果评价
（1）改造后分级尾砂充填系统运行正常，立式砂仓可连续放出高浓度尾砂，尾砂浓度由原来的40%稳定提高至70%左右。
（2）计量仪器显示可靠、控制设备准确，整个充填过程做到人工操作、仪表监控、自动加灰。
（3）提高灰砂搅拌的均匀性，确保充填体质量，操作现场基本上无灰尘，改善操作环境。
（4）降低采矿贫损率，减少因充填体强度低，充填体及尾砂在出矿过程中造成的贫化；减少出矿过程中矿石被压入充填体内造成的损失。
（5）提高充填浓度的同时，提高了充填效率，大大减少了充填排水量，降低了矿井排水费用。
1充填系统概况
丰山铜矿北缘充填站建在地表，服务于采用点（条）柱式上向水平分层尾砂充填采矿法采矿的北缘矿体，有两座500m3的立式砂仓，一座150t的水泥仓和尾砂、水泥流量控制仪表等设施。由选矿厂过来的全尾砂，通过FX-35水力旋流器分级后，合格的粗尾砂用砂泵送到立式砂仓；用水泥罐车往水泥仓灌散装水泥。立式砂仓的尾砂和水泥仓的水泥分别通过流量计和螺旋输送机到达搅拌桶内搅拌混合，经充填管流向井下。现有充填系统在工艺流程、设备、运行过程控制等方面由于设计建设年代较早，且经过了30多年的生产运行，充填系统存在一定的缺陷，目前只能进行低浓度水砂充填，充填排水耗能高，充填效率低、充填体强度低，矿石矿柱无法完全回收，造成资源的极大浪费。
2充填系统存在的问题分析
2.1砂仓系统
2.1.1取砂
进砂管进砂时对砂仓中的尾砂沉降干扰较大，不利于清水排出，影响浓度提高；仓顶无清水放水阀，不利于提高浓度的工艺操作；砂仓底部为砼平台，底部为半球，未形成椎体，容易造成积砂；中心放砂管与周围4个放砂管的周围没有设置冲洗喷嘴，容易造成堵管现象发生。
2.1.2造浆
现有造浆系统为水力造浆，环喷管大部分已堵塞，喷嘴已损坏，造浆效果差，导致充填过程中浓度变化大；造浆水管无压力表，对造浆水的压力变化无法掌握；未采用风动造浆工艺与装置，不利于砂仓造浆浓度的稳定。
2.2计量及控制系统
2.2.1计量
灰（水泥）的计量秤长期没有进行校验，准确度较差。仓底放砂管设有电磁流量计进行放砂流量测量，但仪表已坏无法使用，不能发挥应有的流量测量效果。拌桶出口后的充填输送管路上设有电磁流量计测量充填流量，设有超声波浓度计测量浓度。但流量计已坏无法使用，超声波浓度计现在已坏，又是被淘汰的产品，相当于没有进行充填浓度测量，不能对充填质量进行有效的监测与分析。
2.2.2控制
未设自动控制系统进行集中控制，胶结材料的添加不能根据砂浆浓度流量的变化而自动调节下灰量，只能人工手动给个固定下灰量，从而影响充填体中的实际灰砂比。
2.3充填料浆搅拌系统
（1）搅拌桶直径与高度不合理，现有搅拌桶直径为D=2500mm，有效高度为H=1500mm，D/H=1.67:1，合理值应为D/H=0.95:1，造成灰砂搅拌不均匀的现象；搅拌桶进砂管与出浆管之间的距离太小（现在约为500mm，合理值要求h=0.8H），直接影响搅拌的均匀性，充填料浆还未搅拌均匀就被放走；砂仓底部放砂管倾角过大，正常倾角应为20°；未设置副桶，不利于对搅拌桶内液位情况进行监控，及现场浓度的人工测量。
（2）搅拌桶出浆口设置太多，且位置与高度变化较大，不利于进行统一的浓度测量；搅拌桶未设置排气孔，导致加灰过程中，灰往搅拌桶周围扩散，充填环境极差。
3充填系统改造
3.1砂仓系统改造
3.1.1砂仓溢流排水
在溢流槽以下砂仓外筒体靠平台栏杆侧安装2个DN100mm阀门作为泄水阀门，尾砂打满砂仓砂仓沉淀后，多余的清水通过泄水阀门经DN100mm的白塑管排往砂仓溢流管。多余的水排出砂仓，提高砂仓内的制浆浓度。
3.1.2风水联动造浆
在砂仓底部安装三层造浆管：底部一级造浆设为水力造浆管，设10个胶管止逆喷嘴；底部二级造浆设为风力造浆管，设20个胶管止逆喷嘴；底部三级造浆设为水力造浆管，设28个胶管止逆喷嘴。
3.2计量与控制系统改造
3.2.1计量系统改造
灰（水泥）的计量秤每季度进行一次校验，确保计量的准确度。仓底放砂管原来设有的电磁流量计进行放砂流量测量，对其进行重新标定，以达到提高计量精度的目的，发挥应有的流量测量效果。对搅拌桶出口外的充填管路上的原有的电磁流量计进行重新标定，以达到提高计量精度的目的，发挥应有的流量测量效果。
3.2.2控制系统改造
流量调节阀门更换为DN100电动陶瓷阀或电动胶管阀。增设自动控制系统进行集中控制，胶结材料的添加随砂浆浓度、流量的变化而自动调节下灰量或人工手动调节给灰量，生产过程实际灰砂比与设定的灰砂比一致。
3.3充填料浆搅拌系统改造
将砂仓底部至搅拌桶放砂管出口置于搅拌桶盖板之上，搅拌桶进砂管与出浆管之间的距离增大至1.5m，使得料浆搅拌较均匀，达到充填所需浓度；安装一个DN50m阀门用于人工浓度测量；搅拌桶顶部安装了
DN80陶瓷弯头与黑胶管相连延伸至充填房外，保证搅拌桶内外气压平衡，减少灰尘，改善操作环境。3.4改造效果评价
（1）改造后分级尾砂充填系统运行正常，立式砂仓可连续放出高浓度尾砂，尾砂浓度由原来的40%稳定提高至70%左右。
（2）计量仪器显示可靠、控制设备准确，整个充填过程做到人工操作、仪表监控、自动加灰。
（3）提高灰砂搅拌的均匀性，确保充填体质量，操作现场基本上无灰尘，改善操作环境。
（4）降低采矿贫损率，减少因充填体强度低，充填体及尾砂在出矿过程中造成的贫化；减少出矿过程中矿石被压入充填体内造成的损失。
（5）提高充填浓度的同时，提高了充填效率，大大减少了充填排水量，降低了矿井排水费用。
