全尾砂分级充填新工艺的研究_黄志伟

此 , 针对该类矿山 , 研究采用投资小 、成本低的全尾 砂充填技术有着深远的意义 。
本项目结合鑫汇金矿的实际情况进行了探索性 研究 。 其技术方案是 :采用分级充填的方法 , 将粗尾 砂用立式砂仓充填系统制浆 , 送入井下作一步骤采 场的胶结充填 ;细尾砂则用细尾砂充填系统脱水 、浓 密 , 送入井下二步骤的采场直接充填 。 以下对其作 一个简单的介绍 。 1 鑫汇金矿采用全尾砂的目的和意义
鑫汇金矿为高品位缓倾斜中厚矿体 , 采用两步 骤充填法开采 。 近年来矿山采选规模发展很快 , 短 短 2 年时间就从 200 t/ d 扩大到 800 t/ d , 选矿生产 能力提高 4 倍 。原设计的充填系统已不适应生产充
黄志伟 , 武汉理工大学 资源与 环境工 程学 院 , 副 教授 , 博士 , 430070 湖北省武汉市 。
矿山目前的采矿能力为 800 t/ d , 要实现采充平 衡 , 其充填能力应为
Qn = kQkZ/ γ,
式中 , Qk 为日产矿量 , 800 t/ d ;γ为 矿石密度 , 2 .8 t/m3 ;k 为采充时间不平衡系数 , 1 .1 ;Z 为采充与作 业不平衡系数 , 1 .14 。
由上式计算得所要求的充填能力为 :Qn =358 m3/ d ;其中 , 胶结 :Qn1 =358 ×0 .65 =233 m3/ d ;尾 砂 :Q n2 =358 ×0 .35 =125 m3/ d 。 2 .2 选厂供砂能力
尾砂水采系统主 要用于开采露天坑内的细尾
砂 。该系统主要包括尾砂水采 、尾砂浓密与尾砂充 填 3 个工艺 。尾砂水采工艺主要包括采砂与输送设 施等 。 尾砂浓密工艺主要是采用浓密机对浓度较小 的尾砂进行浓缩 。尾砂充填工艺包括缓冲池 、加压 泵和充填下料管道等 。
(1)尾砂水采工艺 。 是用型号为 40PV -SP 的 潜水泵, 用高压水枪辅助, 将露天坑内的尾砂以 20 %～ 30 %浓 度泵至 中间 泵站 , 然后再 用 2PNJB 砂泵将尾砂浆打至直径为 9 m 的浓密机浓缩 。 潜水 泵固定在 1 个自制的浮船上 , 可在岸上用开关遥控 , 浮船可用牵绳随意移动 。船与设备共重 785 kg 。尾 砂水采能力为 20 ～ 28 m3/ h 。
(2)尾砂浓密工艺 。 在露天坑的一侧修建了一
黄志伟等 :全尾砂分级充填新工艺的研究 2004 年第 6 期
个浓密系统 。该系统主要由直径为 9 m 的浓密机构 成 。露采泵送来的尾砂打入浓密机后 , 经浓密机浓 缩 、沉降 5 ～ 6 h 后 , 尾砂一般可浓缩至 40 %～ 45 % 的浓度 , 然后将其缓慢放入缓冲池 。放砂的截止浓 度为 30 %。 浓密机处理能力为 30 m3/ h 。
6 -缓冲池 ;7 -砂泵 ;8 -非胶结采场 ;9 -溢流管 ; 10 -选厂尾砂 ;11 -砂仓 ;12 -胶结采场;13 -旋流器
5 .2 溢流尾砂浓密系统 溢流尾砂浓密系统主要用于处理从立式砂仓旋
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总第 336 期 金 属 矿 山 2004 年第 6 期
填的 需求 。 其突出问题是 , 一方面 , 粗尾砂 严重不 足 , 造成井下 2 万 m3 充填的欠账 , 影响和制约了矿 山的正常生产 ;另一方面 , 每天大量溢流的尾砂不得 不向外排放 , 使尾砂库的砂面快速上涨 , 尾砂库服务 年限快速缩短 。 因此寻求其合适的解决途径成为保 障矿山长期持续稳定发展的关键 。 2 充填系统的规划 2 .1 采矿要求的充填能力
自溜
45 450 35 50 4 .8 80 .5 1 .00
应用 层次分 析法 对各 方案 综合 比 较分 析认 为[ 2] , 砂泵与浓密池联合方案在技术与经济方面均 较其它两方案好 。 为此 , 选用了该方案进行试验 。 5 全尾砂分级充填系统的技术方案
该技术方案视尾砂来源与粗细不同 , 分为 3 个 系统 , 即尾砂水采系统 、溢流尾砂浓密系统和粗尾砂 充填系统 。 以下分别予以叙述 。 5 .1 尾砂水采系统
表 2 各水采方案主要技术经济指标
指 标
水采能力/(m3·h -1) 系统能力/(m3·d-1) 水采浓度/ % 充填浓度/ % 经营成本/(元·m -3) 系统投资/ 万元 难度系数
泵采
25 160 25 45 3 .1 44 .2 0 .28
电耙
15 120 40 40 3 .6 40 .9 0 .64
Qs = Qkγ1 ÷ δ,
式中 , γ1 为全尾砂 产率 , 92 %;δ为尾 砂密度 , 1 .45 t/m3 。
从上 式计 算得选 厂 总的 供砂 能力 :Qs = 507 m3/ d ;其中 , +43 μm 以上的尾砂为 :Qs1 = 507 × 0 .555 8 = 282 m3/ d 。
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Co .,
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Abstract In recent years, whole tailings backfilling has become the main development trend for underg round mining .How ever , the whole tailings backfilling system a t present g enerally adopts v acuum filtering , high speed agitation and hig h density pumping technolo gy , w hich needs a larg e investment , thus g rea tly restricting its application .In the research of the backfilling technology for Xinhui G old M ine , classified backfilling method w as used .T he coarse tailings were pulped in vertical sand solo filling sy stem and sent to underground stopes for the 1st step cement filling while the fine tailings were dewatered and thickened in fine tailings backfilling sy stem and used for the 2nd step backfilling of stope .T his w hole tailing s-classified backfilling technology can no t only make full use of the produced tailings but also impro ve the streng th of the 1st step stope cement filling body .I t has the adv antages of small investment , simple technology , low fill cost etc .and has so lved the problem of whole tailings application at small and medium-sized mines.
Keywords T ailings backfilling , Co mprehensive treatment of wastes, Technology , Cost
充填采矿法的应用 , 以前曾由于其效率低而一 度受到限制 。近年来 , 随着国家对环境保护要求越 来越严 , 和对资源的日益重视 , 以及充填采矿机械化 水平的日益提高 , 充填采矿法得到了日益广泛的应 用 , 并进入了高效采矿法的行列 。
表 1 细尾砂沉降试验主要结果
序号
1 2 3 4
参 数
溢流尾砂浓度/ % 平均沉降速度/(cm·s -1) 完全沉降时间/ h 完全沉降浓度/ %
数 值
11 .20 0 .15
48 46
试验结果表明 , 细尾砂的沉降速度较慢 , 浓密 的浓度较低 , 但用于二步骤采场的充填 , 可满足充填
以上计算表明 :选厂产出的粗尾砂不能满足充 填的需求 , 但可满足一步骤采场胶结充填的需要 ;按 目前的生产规模 , 二步骤采场的充填必须要用细尾 砂来充填 , 其充填能力应大于 76 m3/d 。 3 细尾砂水力特性试验
将细尾砂充填井下前 , 必须控制合适的尾砂砂 浆浓度 。利用溢流尾砂或采用砂泵取砂 , 其浓度均 比较小 , 需要将其浓缩到合适的料浆浓度 。 而细尾 砂沉降浓缩速度是否满足系统能力的需要 , 是本研 究的关键环节之一 。 为此 , 专门对细尾砂的水力特 性进行了试验 , 其试验结果见表 1 与图 1 。
关键词 尾砂充填 废物综合治理 工艺 成本
Research on New Technology of Whole Tailings-classified Backfil ling
(W uha n
Huang
U ni versi
tZyhoifwTeeichnology) (Q
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(3)尾砂 充填工 艺 :缓 冲池的尾 砂用 4/ 3C AHR 渣浆泵输送至充填斜井口 , 通过充填斜井用直 径为 76 m m 管道下 放至充填采场 进行充填(见 图 2)。 该部分的处理能力为 25 ～ 50 m3/ h 。
图 2 泵采全尾砂充填系统工艺流程 1 -浮船 ;2 -潜水泵 ;3 -缓冲池 ;4 -渣浆泵;5 -浓密机 ;
Series N o .336 June 2004
金
属
MET
矿 山
AL M IN E
2总0 04第年3第366期期
全尾砂分级充填新工艺的研究
黄志伟
(武汉理工大
学) (青张 岛黄炳金旭公司)
摘 要 近年来 , 全尾砂充填已成为地下采 矿主要的发展趋势 。 然而 , 目前全 尾充填系统 一般采用 真空过滤 、 高速搅拌与高浓度泵送技术 , 系统投资很大 , 其应用受到很大的限制 。 在鑫汇金矿 充填工艺研 究中 , 采用分级充 填 的方法 , 将粗尾砂用立式砂仓充填系统 制浆 , 送入 井下 作一步 骤采 场的 胶结充 填 ;细尾 砂则用 细尾 砂充填 系统 脱 水 、浓密 , 送入井下二步 骤的采场充填 。 该全尾砂分级充 填技术 , 既充 分利用 了产出 的尾砂 , 又提 高了一 步骤采 场 胶结充填体的强度 , 并具有投资小 、工艺简单 、充填成本低 等诸多优点 , 解决了中小矿山全尾砂应用的问题 。
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的要求 。
图 1 细尾砂沉降曲线
4 细尾砂充填采集与浓密方案 源自据细尾砂来源和采出与浓密方式 , 以及露天
坑尾砂的情况 , 设计了以下 3 种细尾砂采集与浓密 方案 :a .砂泵与浓密池联合方案 ;b .电耙螺旋输送 机方案 ;c .露天坑底直接放料方案 。3 种方案主要 的技术经济指标见表 2 。
在 20 世纪 80 年代 , 国内外主要采用分级尾砂 充填 , 细尾砂多放置在地表 , 对环境造成了很大的污 染 , 另一方面 , 充填法的矿山的充填料又常常不足 , 对生产造成很大的影响 。 为此 , 全尾砂的应用引起 了国内外的高度重视 , 并在近几年得到大力的发展 。
然而 , 目前全尾充填系统一般采用真空过滤 、高 速搅拌与高浓度泵送技术 , 充填系统投资很大 , 一般 高达 1 500 万 ～ 3 000 万元 。 鉴于这个原因 , 其应 用受 到 很大 的 限 制 。 而 我 国中 小 矿 山的 数 目 达 76 %以上 , 其尾砂对环境的影响是十分广泛的 。 因