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尾矿充填地下采空区及塌陷坑脱水工艺研究
2012-06-12
采用分级2造粒2压滤工艺对铁矿尾矿进行高效脱水,解决了全尾矿充填地下采空区及塌陷坑的关键问题。研制开发了新型高效流体动力型造粒柱。
Series No. 289  金 属 矿 山 总 第 289 期   2000年 第 7 期 July 2000 METAL MINE 分综 合 利 用 分 尾 矿 充 填 地 下 采 空 区 及 塌 陷 坑 脱 水 工 艺 研 究 李越崔 学 奇张 治 元吕 宪 俊王 冠 甫 (西 安 建 筑 科 技 大 学 ) 摘 要 采 用 分 级 2造 粒 2压 滤 工 艺 对 铁 矿 尾 矿 进 行 高 效 脱 水 ,解 决 了 全 尾 矿 充 填 地 下 采 空 区 及 塌 陷 坑 的 关 键 问 题 。 研 制 开 发 了 新 型 高 效 流 体 动 力 型 造 粒 柱 。 关 键 词 尾 矿 脱 水 充 填 地 下 采 空 区 Study on the Dewatering Technology of the Tailings for Filling Underground Mined Area and Collapse Crater Li Yue Cui Xueqi Zhang ZhiyuanLu Xianjun Wang Guanfu ( Xian University of A rchitectural Science and Technology) Abstract   The technology of classification2partical forming2press filtering was adopted for the highly efficient dewa2 tering of iron tailings ,which has solved the key problem in the whole tailing filling of the underground mined area and col2 lapse crater. A new highly efficient hydrodynamic partical forming column has been developed. Keywords   Tailings ,Dewatering ,Filling underground mined area WWW.KY114.CN 7 % ,经 两 级 浓 密 机 浓 缩 脱 水 后 ,浓 度 达 到 35 %左   某 矿 属 大 型 铁 矿 山 ,采 用 单 一 磁 选 选 矿 工 艺 ,日 方 案 。 即 尾 矿 首 先 通 过 简 单 的 分 级 设 备 分 出 易 沉 降 脱 水 的 粗 粒 级 产 物 ;对 细 粒 级 部 分 ,采 用 液 中 造 粒 技 术 进 行 造 粒 浓 缩 ,然 后 再 经 过 滤 达 到 充 填 所 要 求 的 浓 度 。 经 小 型 试 验 、连 续 扩 大 试 验 及 工 业 试 验 ,取 得 了 良 好 的 指 标 。 并 研 究 开 发 出 集 造 粒 与 浓 缩 为 一 体 的 高 效 浓 缩 脱 水 设 备 ——— 流 体 动 力 型 造 粒 柱 。 1   尾 矿 物 理 性 质 研 究 排 出 尾 矿 2 400 ~ 2 700 t 。 磁 选 排 出 尾 矿 浓 度 1 右 ,采 用 油 隔 离 泵 输 送 至 尾 矿 库 。 尾 矿 细 度 72 % 0. 074 mm ,其 中 - 0. 03 mm 粒 级 占 40 %以 上 。 目 前 尾 矿 库 堆 存 尾 矿 量 已 基 本 达 到 设 计 库 容 ,到 000 年 必 须 着 手 建 设 新 库 ,预 计 需 投 资 1 亿 元 以 - 2 上 。 建 新 库 ,投 资 巨 大 ,要 占 用 大 片 土 地 ,而 且 尾 矿 输 送 距 离 远 (现 已 达 10. 8 km) ,管 道 施 工 困 难 ,尾 矿 运 营 费 用 高 。 因 此 ,解 决 尾 矿 的 排 放 问 题 已 成 为 十 分 尖 锐 突 出 的 问 题 。 尾 矿 密 度 采 用 比 重 瓶 法 测 定 结 果 : δ = 3 2. 803 g/ cm 。 尾 矿 粒 度 组 成 特 性 见 图 1 ,尾 矿 沉 降 特 性 分 析 见 图 2。 该 铁 矿 采 用 中 央 竖 井 开 拓 ,崩 落 采 矿 方 法 。 投 产 以 来 ,在 北 、中 、南 三 个 采 区 已 分 别 形 成 巨 大 的 采 空 区 。 随 着 采 掘 量 的 增 加 ,采 空 区 不 断 扩 大 ,时 时 存 在 塌 陷 危 险 及 生 产 安 全 的 隐 患 。 如 果 能 在 采 空 区 塌 陷 之 前 ,将 其 作 为 地 下 尾 矿 库 堆 存 尾 矿 ,则 不 仅 可 消 除 塌 陷 的 安 全 隐 患 ,而 且 节 省 了 建 新 库 的 投 资 和 大 片 土 地 ,尾 矿 输 送 距 离 也 大 大 缩 短 。 图 1 尾 矿 粒 度 分 布 曲 线 李 越 ,西 安 建 筑 科 技 大 学 资 源 系 ,硕 士 研 究 生 ,710055 陕 西 省 西 安 市 雁 塔 路 13 号 。 用 尾 矿 充 填 采 空 区 ,必 须 将 全 部 尾 矿 进 一 步 脱 水 ,浓 度 达 到 75 %。 我 们 针 对 尾 矿 微 细 粒 级 含 量 较 高 特 点 ,提 出 了 分 级 - 造 粒 - 过 滤 的 尾 矿 脱 水 工 艺 分 44 分 张 治 元 ,西 安 建 筑 科 技 大 学 资 源 系 ,教 授 ,710055 陕 西 省 西 安 市 雁 塔 路 13 号 。   李 越 等 :尾 矿 充 填 地 下 采 空 区 及 塌 陷 坑 脱 水 工 艺 研 究 2000 年 第 7 期 水 力 旋 流 器 1 台 , ZL - 1000 造 粒 柱 (自 制 ) 1 台 , BMJ20/ 635 - 25 压 滤 机 1 台 。 工 业 试 验 分 别 进 行 了 分 级 2造 粒 2压 滤 方 案 Ⅰ 试 验 、分 级 2压 滤 方 案 Ⅱ 试 验 及 全 尾 压 滤 方 案 Ⅲ 试 验 。 根 据 各 方 案 的 技 术 经 济 分 析 ,方 案 Ⅰ 在 设 备 投 资 、土 建 费 用 及 生 产 成 本 等 方 面 均 明 显 低 于 方 案 Ⅱ 和 方 案 Ⅲ 。 方 案 Ⅰ 工 业 试 验 获 图 2 尾 矿 沉 降 曲 线 得 的 主 要 技 术 经 济 指 标 : 水 力 旋 流 器 沉 砂 产 率 由 图 1、 2 表 明 , 尾 矿 细 度 为 67180 % 0. 074 mm ,尾 矿 特 征 粒 径 d30 = 0. 018 mm、 d50 65135 % ,浓 度 74150 %; 水 力 旋 流 器 溢 流 产 率 34165 % ,浓 度 17150 %。 造 粒 剂 用 量 对 造 粒 柱 给 矿 88 g/ t ,对 全 尾 30 g/ t ;造 粒 剂 成 本 对 全 尾 0136 元 / - = 0. 035 mm、 d60 = 0. 055 mm。;测 得 尾 矿 沉 降 浓 缩 极 限 最 大 浓 度 为 5713 % ,临 界 沉 降 速 度 V 0 = 0. 54 mm/ min。 表 明 依 靠 自 然 沉 降 浓 缩 脱 水 极 为 困 难 , 而 且 不 可 能 达 到 充 填 要 求 的 高 浓 度 。 t ;造 粒 柱 底 流 平 均 浓 度 33103 %;造 粒 柱 溢 流 中 悬 3 浮 固 体 含 量 61. 8 g/ m ; 接 矿 量 3 2 2. 1 m (矿 浆 ) / (m 分h) 。 3   结 论 2 尾 矿 脱 水 工 艺 试 验 经 小 型 试 验 提 出 了 尾 矿 预 分 级 2液 中 造 粒 2过 滤 采 用 分 级 2造 粒 2压 滤 工 艺 方 案 ,能 较 好 地 对 尾 矿 进 行 脱 水 ,获 得 符 合 尾 矿 充 填 地 下 采 空 区 及 塌 陷 坑 技 术 要 求 的 尾 矿 脱 水 产 物 。 经 与 分 级 - 压 滤 及 全 尾 压 滤 工 艺 方 案 的 技 术 经 济 对 比 ,该 方 案 从 设 备 投 资 、土 建 费 用 及 生 产 成 本 等 各 方 面 均 优 于 后 两 方 案 。 (1) 采 用 简 单 、可 靠 的 水 力 旋 流 器 作 预 先 分 级 的 尾 矿 脱 水 工 艺 流 程 方 案 ;进 行 了 预 先 分 级 工 艺 方 案 的 对 比 试 验 、造 粒 剂 方 案 对 比 试 验 、造 粒 装 置 试 验 及 造 粒 产 物 过 滤 试 验 。 预 先 分 级 工 艺 方 案 对 比 试 验 表 明 ,采 用 水 力 旋 流 器 分 级 具 有 分 级 效 率 高 ,占 地 面 积 少 的 优 点 。 对 浓 度 35 %的 尾 矿 ,可 获 得 产 率 65 %、浓 度 75 %左 右 的 沉 砂 产 物 和 产 率 35 %、浓 度 1715 %的 溢 流 产 物 。 沉 砂 产 物 可 直 接 进 行 充 填 。 作 业 ,可 从 尾 矿 中 直 接 获 得 产 率 65 %、浓 度 75 %符 合 充 填 要 求 的 粗 粒 级 脱 水 产 物 ,从 而 大 大 减 少 了 后 WWW.KY114.CN 续 脱 水 作 业 的 处 理 矿 量 ,降 低 尾 矿 脱 水 生 产 成 本 。 (2) 采 用 新 研 制 开 发 的 液 中 造 粒 设 备 ——— 流 体 动 力 型 造 粒 柱 ,对 浓 度 17 %~ 20 %的 水 力 旋 流 器 溢 流 进 行 高 效 脱 水 ,显 著 改 善 了 细 粒 级 尾 矿 的 过 滤 性 能 ,提 高 了 细 粒 级 尾 矿 压 滤 的 效 率 。 造 粒 柱 溢 流 水 可 返 回 生 产 使 用 。 流 体 动 力 型 造 粒 柱 具 有 无 动 力 消 耗 、结 构 简 单 、造 粒 浓 缩 效 果 好 之 特 点 。 在 获 得 澄 清 溢 流 水 和 浓 度 30 %的 底 流 的 前 提 下 ,单 位 造 粒 柱 溢 通 过 多 种 造 粒 剂 方 案 对 分 级 溢 流 的 造 粒 试 验 对 比 ,确 定 出 最 佳 的 造 粒 剂 方 案 及 用 量 。 造 粒 剂 对 全 尾 的 用 量 为 20~ 30 g/ t ,造 粒 剂 临 界 沉 降 速 度 为 0 . 5~ 0. 55 mm/ s。 通 过 造 粒 装 置 试 验 研 究 开 发 了 流 体 动 力 型 造 粒 柱 。 该 设 备 具 有 不 需 动 力 、结 构 简 单 及 造 粒 浓 缩 效 率 高 的 特 点 。 根 据 <60 mm 造 粒 柱 的 试 验 ,其 溢 流 面 上 升 水 速 可 达 0. 6~ 0. 75 mm/ s。 按 造 粒 给 矿 浓 度 1715 %、造 粒 底 流 浓 度 30 %计 ,造 粒 柱 单 位 溢 流 3 2 流 面 积 的 处 理 能 力 > 2. 0 m (矿 浆 ) / (m 分h) 。 (3) 选 择 压 滤 机 作 为 细 粒 级 造 粒 产 物 进 一 步 脱 水 的 设 备 ,可 获 得 含 水 率 比 真 空 过 滤 设 备 更 低 的 过 滤 产 物 。 3 2 面 积 处 理 矿 浆 能 力 可 达 4~ 5 m / (m 分h) 。 按 此 能 力 ,处 理 现 厂 全 部 尾 矿 (3 000 t/ d) 仅 需 造 粒 柱 溢 流 2 面 积 40~ 50 m 。 造 粒 产 物 的 过 滤 试 验 表 明 ,其 过 (4) 水 力 旋 流 器 沉 砂 粒 度 组 成 较 粗 , 其 中 + 0. 15 mm占 有 50 % , - 0. 074 mm 含 量 只 有 23156 % ,可 作 建 筑 用 砂 。 压 滤 产 物 粒 度 很 细 , - 25μ m占 70 % ,可 直 接 用 来 制 砖 。 滤 性 能 良 好 。 在 过 滤 给 矿 浓 度 相 同 的 条 件 下 ,与 不 经 造 粒 的 尾 矿 矿 浆 相 比 ,真 空 过 滤 时 间 可 缩 短 1/ 4。 在 小 型 试 验 的 基 础 上 ,进 行 了 5t/ d 实 验 室 连 续 扩 大 试 验 ,取 得 了 与 小 型 试 验 一 致 的 试 验 结 果 。 经 技 术 经 济 对 比 ,确 定 过 滤 工 艺 方 案 采 用 压 滤 方 案 。 在 5 t/ d 实 验 室 连 续 扩 大 试 验 取 得 成 功 的 基 础 上 ,设 计 了 40 t/ d 工 业 分 流 试 验 装 置 ,并 进 行 了 工 业 分 流 试 验 。 工 业 试 验 系 统 的 主 要 设 备 为 <100 mm 本 研 究 解 决 了 全 尾 矿 充 填 地 下 采 空 区 及 塌 陷 坑 的 关 键 问 题 。 如 应 用 于 生 产 ,可 节 省 建 新 尾 矿 库 所 需 的 巨 额 投 资 和 大 面 积 耕 地 ,具 有 重 要 的 环 境 及 经 济 意 义 。 (收 稿 日 期 1999211220) 分 45 分 Series No. 289  金 属 矿 山 总 第 289 期   2000年 第 7 期 July 2000 METAL MINE 自 动 除 铁 装 置 存 在 的 问 题 及 改 进 措 施 任久 太 钢 尖 山 矿 业 公 司 ) ( 摘 要 介 绍 了 一 种 除 铁 装 置 在 自 动 拣 铁 过 程 中 所 存 在 的 缺 点 以 及 相 应 的 改 进 措 施 。 关 键 词 破 碎 机 自 动 拣 铁 电 磁 铁   在 大 型 矿 山 中 ,矿 石 中 含 有 铁 块 对 破 碎 机 械 ,尤 BG导 通 ,继 电 器 ZJ1 吸 合 ,所 带 的 常 闭 点 使 继 电 器 其 对 破 碎 机 的 易 损 部 件 有 很 大 的 影 响 。 因 此 ,在 尖 山 矿 业 公 司 选 矿 分 厂 的 6 台 圆 锥 破 碎 机 的 料 仓 前 都 有 自 动 除 铁 装 置 ,用 来 除 去 矿 石 中 的 铁 块 ,降 低 破 碎 机 的 过 铁 次 数 。 该 装 置 是 由 1 组 探 头 ,电 磁 起 重 设 备 和 电 气 控 制 柜 组 成 。 当 前 置 探 头 发 现 有 铁 块 经 过 时 ,探 头 二 次 仪 表 发 出 一 个 开 关 信 号 ,进 入 电 气 控 制 柜 ,控 制 电 磁 铁 把 铁 拣 走 。 ZJ2 释 放 ,触 点 ZJ2 断 开 ,电 容 C 停 止 充 电 ,整 个 过 程 很 短 ,只 决 定 于 R3 向 电 容 C的 充 电 时 间 。电 容 C停 止 充 电 后 ,马 上 通 过 R1 向 R2 放 电 ,当 到 了 一 定 时 间 ,电 容 C 上 的 电 压 不 足 以 使 放 大 器 电 路 工 作 ,三 极 管 BG 也 随 之 截 止 ,继 电 器 ZJ1 释 放 ,其 常 闭 点 又 随 之 闭 合 , 继 电 器 ZJ2 又 具 备 了 吸 合 的 条 件 。 1 自 动 除 铁 的 工 作 原 理 及 其 存 在 的 问 题 皮 带 启 动 以 后 ,当 前 置 探 头 发 现 有 铁 块 在 皮 带 上 时 ,探 头 二 次 仪 表 给 出 一 个 开 关 量 信 号 到 电 气 控 制 柜 。 电 气 控 制 柜 内 的 可 编 程 控 制 器 立 即 进 入 工 作 状 态 ,首 WWW.KY114.CN 先 延 时 几 秒 ,等 到 皮 带 上 的 铁 块 走 到 电 磁 铁 下 边 时 ,电 磁 铁 先 用 强 磁 把 含 铁 块 的 矿 石 吸 起 ,送 到 一 块 木 板 平 台 上 ,退 磁 ;然 后 用 弱 磁 将 铁 拣 出 ,放 入 废 料 斗 。 再 用 强 磁 将 矿 石 送 回 到 皮 带 上 ,电 磁 铁 退 磁 ,等 待 下 一 次 工 作 指 令 。 但 是 ,当 电 磁 起 重 设 备 正 在 工 作 时 ,前 置 探 头 又 发 来 信 号 ,整 个 电 控 系 统 就 失 效 ,被 迫 停 车 。 图 1 控 制 电 路 其 工 作 原 理 :继 电 器 ZJ1 闭 合 ,ZJ2 就 不 吸 合 ,虽 有 前 置 探 头 输 入 信 号 ,但 是 电 路 不 向 控 制 柜 发 送 信 号 ,全 被“ 卡 ”在 ZJ2 点 上 ,实 现 了 控 制 柜 在 电 磁 铁 工 作 期 间 探 头 来 的 信 号 全 被 抑 制 。 电 磁 铁 工 作 时 间 与 电 容 器 的 放 电 时 间 一 致 ,电 磁 铁 完 成 一 次 工 作 ,电 容 器 正 好 放 完 了 电 。 电 容 器 的 放 电 时 间 决 定 于 R1 、R2 2 改 进 的 原 则 及 相 应 的 电 路 (1) 控 制 柜 正 在 工 作 时 ,即 电 磁 铁 工 作 期 间 前 置 探 头 再 来 的 输 入 信 号 必 须 被 抑 制 ,不 能 进 入 电 控 柜 的 可 编 程 控 制 器 。 当 电 磁 铁 一 旦 完 成 工 作 ,则 马 上 恢 复 信 号 通 道 ,使 前 置 探 头 的 信 号 又 能 顺 利 地 进 入 控 制 柜 。 和 C ,根 据 电 磁 铁 的 工 作 时 间 ,选 择 R1 为 1. 3 M , R2 Ω Ω μ 选 择 330 k , C 选 择 47 F ,其 它 各 元 件 根 据 需 要 来 选 ( 2) 在 电 磁 铁 工 作 时 ,后 置 探 头 得 到 漏 拣 信 号 择 。 整 个 电 路 造 价 很 低 ,制 作 容 易 ,维 护 方 便 。 后 ,发 出 的 漏 拣 停 机 信 号 不 连 锁 皮 带 ,只 发 出 报 警 信 号 ,通 过 岗 位 人 员 视 情 况 作 出 反 应 。 电 路 见 图 1。 3 结 论 自 动 除 铁 器 通 过 本 次 改 造 后 ,能 够 顺 利 地 工 作 , ( 3) 电 路 工 作 原 理 。 当 前 置 探 头 发 出 信 号 时 ,继 可 靠 地 自 动 拣 铁 ,再 也 没 有 因 为 连 续 信 号 出 现 而 被 迫 电 器 ZJ2 闭 合 ,所 带 两 个 常 开 触 点 :一 路 送 入 电 气 控 停 机 。 制 柜 上 的 可 编 程 控 制 器 ,一 路 经 过 电 阻 R3 向 电 容 C ( 收 稿 日 期 1999212230) 充 电 ,由 于 电 阻 R3 很 小 (只 起 限 流 作 用 ) ,电 容 器 C 上 的 电 压 马 上 被 充 起 ,集 成 电 路 LM324 的 14 端 输 出 高 电 平 ,导 致 LM324 的 1 脚 也 输 出 高 电 平 ,使 三 极 管 分 58 分 任 久 ,太 钢 尖 山 矿 业 公 司 选 矿 分 厂 设 备 科 ,030304 山 西 省 娄 烦 县 。
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