尾砂分级重组再造浆胶结充填设备

摘要

本实用新型公开了一种尾砂分级重组再造浆胶结充填设备，包括尾砂分级装置、粗尾砂浆脱水装置、以及细尾砂浆浓密计量给料装置；细尾砂浆浓密计量给料装置包括深锥浓密机；粗尾砂浆脱水装置的尾砂出料端与干砂计量给料装置连接，其脱水溢流端与深锥浓密机连接；底流浓度计量给料装置、调浓水添加装置、干砂计量给料装置、以及水泥计量给料装置均和充填料浆制备与输送装置及自动控制装置连接，以实现充填料浆的多组成分下料的精准化调控。通过上述方式，本实用新型对全尾砂进行多次分级处理，并实现充填料浆的各个制备组成的动态计量下料，精准调控尾砂充填料浆的浓度，并实现选厂尾砂的零排放。

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿山充填技术领域，特别是涉及一种尾砂分级重组再造浆胶结充填设备。

背景技术

随着国家对矿山尾矿库的安全及环保的重视，导致老尾矿库的库容不断减小，且新尾矿库无法新建，极大地影响了我国工矿企业的发展。因此，能够实现尾砂零排放的全尾砂充填工艺越来越受矿山企业的青睐，而全尾砂充填的核心在于尾砂浓密。目前，主流的尾砂浓密技术有以下几种：深锥浓密工艺、尾砂压滤工艺及立式砂仓浓密工艺。

这几种工艺都存在各种缺点。具体来讲，采用深锥浓密工艺，深锥浓密机的底流波动大，影响充填料浆浓度；且采用深锥浓密机处理粒径较粗的全尾砂时容易压耙，对矿山生产影响大。采用尾砂压滤工艺，压滤尾砂时细颗粒尾砂含量较多时，尾砂滤饼黏性较高，尾砂上料时在配料仓内容易结拱导致尾砂下料不顺畅。同时，在充填料浆制备与输送系统中由于尾砂滤饼黏性高尾砂团块不易搅散均化，料浆制备质量差，进而影响充填质量。采用立式砂仓浓密工艺，其砂仓溢流水至少有0.5％的浓度，选厂不能循环使用，且无法实现真正意义上的全尾砂充填，而且尾砂自然沉降浓缩和造浆时间长，需要多个立式砂仓同时配合工作才能实现充填站的连续充填。

现有的技术提供了一种低密度高强度全尾砂料浆充填系统，包括尾砂浓缩装置、水泥添加装置、调浓水添加装置、料浆制备装置以及管道输送装置。尾砂浓缩装置、水泥添加装置及调浓水添加装置分别与料浆制备装置连接，料浆制备装置的底部与管道输送装置连接。充填系统还设置有改性低密添加装置与改性增强添加混匀装置。其中，改性低密添加装置设置于料浆制备装置与管道输送装置之间，改性增强添加混匀装置设置于管道输送装置出口端。这种技术虽然实现了充填料浆的低密增阻输送，并消泡增强充填的目标。但是，这种技术直接将选厂尾矿浆导入至浓密机内，并没有进行分级处理，浓密机底流波动大极大地影响了后续充填料浆的浓度，并且容易产生压耙与结拱等情况。

因此，设计一种结构简单、充填料浆制备效果好、不容易出现压耙与结拱、生产成本较低、实现全尾砂零排放的尾砂分级重组再造浆胶结充填设备就很有必要。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型提供一种尾砂分级重组再造浆胶结充填设备，将全尾砂浆分级处理，并将分级后的低浓度尾砂浆与高浓度尾砂浆进行二次分级后分别计量送料，实现充填料浆的各个制备组成的动态计量下料，精准调控尾砂充填料浆的浓度，并实现选厂尾砂的零排放。

为实现上述的目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种尾砂分级重组再造浆胶结充填设备，包括用于接收选厂的低浓度尾砂浆的尾砂分级装置、与所述尾砂分级装置的底流管道连接的粗尾砂浆脱水装置、以及与所述尾砂分级装置的溢流管道连接的细尾砂浆浓密计量给料装置；

所述细尾砂浆浓密计量给料装置包括细尾砂浆浓密装置、与所述细尾砂浆浓密装置的底流管道连接的底流浓度计量给料装置、以及与所述细尾砂浆浓密装置的溢流管道连接的调浓水添加装置；所述细尾砂浆浓密装置包括深锥浓密机、以及与所述深锥浓密机连接的絮凝剂加药机；

所述粗尾砂浆脱水装置的尾砂出料端与干砂计量给料装置连接，其脱水溢流端与所述深锥浓密机连接；

底流浓度计量给料装置、调浓水添加装置、干砂计量给料装置、以及水泥计量给料装置均与充填料浆制备与输送装置及自动控制装置连接，以实现充填料浆制备组成下料的精准化调控，所述自动控制装置包括PLC控制设备。

进一步的，所述尾砂分级装置包括用于泵送选厂的低浓度尾砂浆的分级渣浆泵、与所述分级渣浆泵的输出端连接的尾砂分级设备；所述尾砂分级设备为螺旋分级机、水力旋流器、或角锥池。

进一步的，所述浓密机与所述尾砂分级设备的溢流输出端连接，所述底流浓度计量给料装置包括与所述浓密机的底流输出端连接的底流渣浆泵，所述底流渣浆泵通过底流浓度计量给料装置的配套管道与所述充填料浆制备与输送装置连接，所述底流浓度计量给料装置的配套管道上设置有浓度计、电动闸阀及细尾砂浆流量计，所述浓度计、电动闸阀及细尾砂浆流量计均与所述自动控制装置信号连接。

进一步的，所述调浓水添加装置与所述深锥浓密机的溢流输出端连接，以接收所述深锥浓密机中含固量小于300ppm的溢流；

所述调浓水添加装置包括与所述深锥浓密机的溢流输出端连接的溢流回水池、以及用于泵送所述溢流回水池内的液体的水泵，所述水泵通过调浓水配套管道与所述充填料浆制备与输送装置连接，所述调浓水配套管道上设置有调浓水配套阀门与水流量计，所述调浓水配套阀门与水流量计均与所述自动控制装置信号连接。

进一步的，所述粗尾砂浆脱水装置包括与所述尾砂分级设备的底流输出端连接的脱水设备、用于存储所述脱水设备产出的粗尾砂的尾砂堆场，所述脱水设备的溢流输出端与所述深锥浓密机连接。

进一步的，所述干砂计量给料装置包括用于运送所述尾砂堆场的粗尾砂的铲运机、用于收纳所述铲运机运送的粗尾砂的配料仓、设置于所述配料仓的卸料口的皮带秤、用于运送经所述皮带秤称量后的粗尾砂的粗砂输送设备、以及设置于所述粗砂输送设备的尾端的拢料斗；所述拢料斗的输出端与所述充填料浆制备与输送装置连接，所述皮带秤与粗砂输送设备均与所述自动控制装置信号连接。

进一步的，所述水泥计量给料装置包括水泥仓、与所述水泥仓的出料口连接的稳流给料器、以及与所述稳流给料器的输出端连接的水泥计量设备，所述水泥计量设备的输出端与所述充填料浆制备与输送装置连接，所述稳流给料器与水泥计量设备均与所述自动控制装置信号连接。

进一步的，所述充填料浆制备与输送装置包括一段搅拌设备、与所述一段搅拌设备的输出端连接的二段搅拌设备、与所述二段搅拌设备的输出端连接的充填料浆输送装置。

进一步的，所述自动控制装置还包括控制台，所述PLC控制设备预设标准参数，所述标准参数包括粗砂含水率、尾砂粗细比、灰砂比、细砂浆流量与充填料浆浓度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的尾砂分级重组再造浆胶结充填设备，将全尾砂浆分级处理后细尾砂浆输入至深锥浓密机浓密，粗尾砂浆输入脱水设备脱水；并将浓密后的细尾砂浆与脱水后的粗尾砂分别计量送料，实现充填料浆的各个制备组成的动态计量下料，精准调控尾砂充填料浆的浓度。

2.本实用新型的尾砂分级重组再造浆胶结充填设备，通过将全尾砂分级处理，仅将分级后的细尾砂输送至浓密设备进行高效浓密处理，有效避免由于浓密尾砂较粗而出现的压耙现象；此外，这种浓密方式对浓密设备的单位处理能力要求较低，使得处理矿山选厂产生的等量尾砂，所需浓密设备的尺寸大大减小，能够有效降低浓密设备的投资成本。

3.本实用新型的尾砂分级重组再造浆胶结充填设备，通过将全尾砂分级处理，分级后的粗尾砂由于剔除了大部分较细的尾砂，使得粗尾砂脱水简单且脱水效率高。同时，由于粗尾砂中细颗粒含量低，脱水后粗尾砂滤饼含水量低、粘性小且松散性高，配料时尾砂在砂仓中不容易结拱，搅拌时不容易结团，能有效解决脱水干砂下料和搅拌困难的问题。

4.本实用新型的尾砂分级重组再造浆胶结充填设备，在进行充填料浆制备时，将质量浓度为30％～50％的浓密细尾砂浆和含水率低的粗尾砂滤饼重组，实现了干湿物料高低浓度的互补，扩大了充填料浆制备时的浓度调节范围，从而有效降低了浓密设备的底流浓度的波动对充填料浆制备浓度的影响，实现稳定的结构流充填。

5.本实用新型的尾砂分级重组再造浆胶结充填设备，将分级分流脱水后的粗尾砂堆存于尾砂堆场，粗尾砂用于充填的同时，可根据充填需求量和砂石骨料市场的需求量进行一定程度的外销，实现矿山无尾排放同时，为矿山创造社会、经济及生态效益。

附图说明

图1是本实用新型的尾砂分级重组再造浆胶结充填设备的结构示意图；

图2是本实用新型的尾砂分级重组再造浆胶结充填设备的工艺流程示意图；

附图中各部件的标记如下：10、尾砂分级装置；11、分级渣浆泵；12、尾砂分级设备；20、粗尾砂浆脱水装置；21、脱水设备；22、尾砂堆场；30、细尾砂浆浓密装置；31、深锥浓密机；32、絮凝剂加药机；40、干砂计量给料装置；41、铲运机；42、配料仓；43、皮带秤；44、粗砂输送设备；45、拢料斗；50、水泥计量给料装置；51、水泥仓；52、稳流给料器；53、水泥计量设备；60、调浓水添加装置；61、溢流回水池；62、水泵；63、水流量计；64、调浓水配套阀门；70、充填料浆制备与输送装置；71、一段搅拌设备；72、二段搅拌设备；73、充填料浆输送装置；80、自动控制装置；81、控制台；82、PLC控制设备；90、底流浓度计量给料装置；91、底流渣浆泵；92、浓度计；93、细尾砂浆流量计；94、电动闸阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例1

如图1所示，一种尾砂分级重组再造浆胶结充填设备100，包括用于接收选厂的低浓度尾砂浆的尾砂分级装置10、与尾砂分级装置10的底流管道连接的粗尾砂浆脱水装置20、以及与尾砂分级装置10的溢流管道连接的细尾砂浆浓密计量给料装置。尾砂分级装置10将全尾砂浆进行分级处理后得到低浓度的分级细尾砂浆与高浓度的分级粗尾砂浆。尾砂分级装置10包括用于泵送选厂的低浓度尾砂浆的分级渣浆泵11、与分级渣浆泵11的输出端连接的尾砂分级设备12。尾砂分级设备12为螺旋分级机、水力旋流器、或角锥池等分级处理设备。

如图1所示，在一些实施例中，细尾砂浆浓密计量给料装置包括细尾砂浆浓密装置30、与细尾砂浆浓密装置30的底流管道连接的底流浓度计量给料装置90、以及与细尾砂浆浓密装置30的溢流管道连接的调浓水添加装置60。细尾砂浆浓密装置30包括深锥浓密机31、以及与深锥浓密机31连接的絮凝剂加药机32。深锥浓密机31与尾砂分级设备12的溢流输出端连接，并与絮凝剂加药机32连接，使得细尾砂浆经深锥浓密机31絮凝沉降，从而对细尾砂浆进行进一步浓密处理，提高后续工艺的可靠性。

粗尾砂浆脱水装置20的尾砂出料端与干砂计量给料装置40连接，其脱水溢流端与深锥浓密机31连接，以将粗尾砂浆进行进一步分级脱水处理，并将粗砂分级脱水产生的溢流进行絮凝沉降脱水处理。

如此设置，将全尾砂浆进行分级处理，并仅将分级后的细尾砂输送至深锥浓密机31进行高效浓密处理，有效避免由于浓密尾砂较粗而出现的压耙现象。此外，这种浓密方式对深锥浓密机31的单位处理能力要求较低，使得处理矿山选厂产生的等量尾砂，所需深锥浓密机31的尺寸大大减小，能够有效降低深锥浓密机31的建设投资成本。

如图1所示，在一些实施例中，底流浓度计量给料装置90包括与深锥浓密机31的底流输出端连接的底流渣浆泵91，底流渣浆泵91通过底流浓度计量给料装置90的配套管道与充填料浆制备与输送装置70连接，以将深锥浓密机31产出的细尾砂浆泵送至充填料浆制备与输送装置70。底流浓度计量给料装置90的配套管道上设置有浓度计92、电动闸阀94及细尾砂浆流量计93。浓度计92、电动闸阀94及细尾砂浆流量计93均与自动控制装置80信号连接。浓度计92与细尾砂浆流量计93监测细尾砂浆浓度与流量，并反馈给自动控制装置80。同时，自动控制装置80将细尾砂浆浓度及流量与接收到的其它数据整合后，将控制信号传递给电动闸阀94，以调控细尾砂浆的添加量，实现动态计量下料。

如图1所示，在一些实施例中，调浓水添加装置60与深锥浓密机31的溢流输出端连接，以接收深锥浓密机31中含固量小于300ppm的溢流，以将该溢流输入充填料浆制备与输送装置70后调节浆料的浓度。

具体来讲，调浓水添加装置60包括与深锥浓密机31的溢流输出端连接的溢流回水池61、以及用于泵送溢流回水池61内的液体的水泵62。水泵62通过调浓水配套管道与充填料浆制备与输送装置70连接。调浓水配套管道上设置有调浓水配套阀门64与水流量计63，调浓水配套阀门64与水流量计63均与自动控制装置80信号连接。水流量计63实时监测添加的调浓水的水量，并反馈给自动控制装置80。同时，自动控制装置80将调浓水的水量与接收到的其它数据整合后，将控制信号传递给调浓水配套阀门64，以调控调浓水的添加量，实现动态计量下料。

如图1所示，在一些实施例中，粗尾砂浆脱水装置20包括与尾砂分级设备12的底流输出端连接的脱水设备21、用于存储脱水设备21产出的粗尾砂的尾砂堆场22。脱水设备21的溢流输出端与深锥浓密机31连接，以将粗尾砂经脱水处理后产生的细砂浆再注入深锥浓密机31，保证生产过程的零排放。脱水设备21包括但不限于为高频振动筛、陶瓷过滤机、以及板框压滤机。特别的，分级后的粗尾砂由于剔除了大部分较细的尾砂，使得粗尾砂脱水简单且脱水效率高。同时，由于粗尾砂中细颗粒含量低，脱水后粗尾砂滤饼含水量低、粘性小且松散性高，配料时尾砂在砂仓中不容易结拱，搅拌时不容易结团，能有效解决脱水干砂下料和搅拌困难的问题。

如图1所示，在一些实施例中，干砂计量给料装置40包括用于运送尾砂堆场22的粗尾砂的铲运机41、用于收纳铲运机41运送的粗尾砂的配料仓42、设置于配料仓42的卸料口的皮带秤43、用于运送经皮带秤43称量后的粗尾砂的粗砂输送设备44、以及设置于粗砂输送设备44的尾端的拢料斗45。配料仓42的仓内设置有破拱螺旋，以防止干砂结拱。拢料斗45的输出端与充填料浆制备与输送装置70连接。皮带秤43与粗砂输送设备44均与自动控制装置80信号连接。粗砂输送设备44包括但不限于为皮带、斗式提升机、刮板输送机。皮带秤43实时监测添加的干砂量，并反馈给自动控制装置80。同时，自动控制装置80将干砂的添加量与接收到的其它数据整合后，将控制信号传递给粗砂输送设备44，以调控干砂的添加量，实现动态计量下料。

如图1所示，在一些实施例中，水泥计量给料装置50包括水泥仓51、与水泥仓51的出料口连接的稳流给料器52、以及与稳流给料器52的输出端软连接的水泥计量设备53。水泥计量设备53包括但不限于为微粉称、螺旋计量秤。水泥计量设备53的输出端与充填料浆制备与输送装置70软连接，稳流给料器52与水泥计量设备53均与自动控制装置80信号连接。水泥计量设备53实时监测添加的水泥量，并反馈给自动控制装置80。同时，自动控制装置80将水泥的添加量与接收到的其它数据整合后，将控制信号传递给稳流给料器52，以调控水泥的添加量，实现动态计量下料。

如图1所示，在一些实施例中，充填料浆制备与输送装置70包括一段搅拌设备71、与一段搅拌设备71的输出端连接的二段搅拌设备72、与二段搅拌设备72的输出端连接的充填料浆输送装置73。特别的，一段搅拌设备71包括但不限于为双卧轴桨叶式搅拌机、高浓度搅拌桶。二段搅拌设备72包括但不限于为双卧轴螺旋式搅拌机、高浓度搅拌桶、高速活化搅拌机。

如此设置，上述工艺得到的水泥、分级粗尾砂、深锥浓密机31底流、以及调浓水分别通过各自系统的动态计量方式注入一段搅拌设备71中，经一段搅拌设备71一段搅拌后再注入二段搅拌设备72中。随后，将经两段连续搅拌制备成高浓度的尾砂充填料浆，经充填料浆输送装置73泵送或自流至井下充填采空区。

当采空区不具备自流充填条件时，充填料浆输送装置73为充填工业泵或拖泵。当采空区具备自流充填条件时，充填料浆输送装置73为充填钻孔下料斗。

如图1所示，在一些实施例中，自动控制装置80包括控制台81与PLC控制设备82，PLC控制设备82预设标准参数，标准参数包括粗砂含水率、尾砂粗细比、灰砂比、细砂浆流量与充填料浆浓度。

具体来讲，PLC控制设备82接收浓度计92、细尾砂浆流量计93、水泥计量设备53、水流量计63、以及皮带秤43实时检测到的各类数据。在一段搅拌设备71运行时，给PLC控制设备82设定粗砂含水率为10％、粗细比为1：1、灰砂比为1:4、细砂浆流量、以及充填料浆浓度等参数。PLC控制设备82结合浓度计92测得的细砂浆浓度，计算粗砂给料量、调浓水添加量及水泥给料量的具体数值。同时，通过PLC控制设备82控制底流渣浆泵91、稳流给料器52以及水泥计量设备53、调浓水配套阀门64、皮带秤43及粗砂输送设备44与拢料斗45的运行状态，实现向一段搅拌设备71的动态下料。当计算的调浓水量大于0，PLC控制设备82接收到水流量计63的监测数据，并反馈给调浓水配套阀门64，提高调浓水水量，降低充填料浆浓度。当计算的调浓水量小于0，说明深锥浓密机31底流浓度过低，无法通过调浓水调节充填浓度，通过底流浓度参数结合充填材料试验结果计算合理的粗细比，同时，通过PLC控制设备82提高粗细比，降低灰砂比，进而提高充填料浆浓度。PLC控制设备82将调节信息反馈给皮带秤43、稳流给料器52、水泥计量设备53、以及调浓水配套阀门64，进而实现粗砂添加量、调浓水量和水泥添加量的控制，从而将细尾砂浆作为调节浓度的液体使用，实现结构流充填。

如图2所示，一种尾砂分级重组再造浆胶结充填工艺，采用的尾砂分级重组再造浆胶结充填设备，包括以下步骤：

S1、将选厂产生的低浓度尾砂浆通过分级渣浆泵11泵送至尾砂分级设备12；

S2、将分级产生的低浓度的分级细尾砂浆溢流输送至深锥浓密机31，并将分级产生的高浓度的分级粗尾砂浆底流输送至脱水设备21；

S3、将经脱水设备21处理后的粗尾砂脱水后溢流输送至深锥浓密机31，并将脱水后的粗尾砂输送至尾砂堆场22；

S4、通过絮凝剂加药机32向深锥浓密机31中添加絮凝剂，细尾砂浆开始絮凝沉降；

S5、将沉降后的深锥浓密机31排出的溢流输送至溢流回水池61，并通过水泵62与调浓水配套管道输送至一段搅拌设备71；同时，水流量计63实时监测流量大小，并反馈给PLC控制设备82；

S6、将深锥浓密机31的底流通过底流渣浆泵91与细尾砂浆浓密配套管道输送至一段搅拌设备71；同时，浓度计92与细尾砂浆流量计93监测细尾砂浆浓度与流量，并反馈给PLC控制设备82；

S7、将尾砂堆场22内存放的粗尾砂通过铲运机41运送至配料仓42内，并从配料仓42下料至皮带秤43，经皮带秤43称量后的粗尾砂通过粗砂输送设备44输送至拢料斗45，拢料斗45再将粗尾砂输送至一段搅拌设备71；同时，皮带秤43将称量数据反馈给PLC控制设备82；

S8、将水泥仓51内的水泥通过稳流给料器52输送至一段搅拌设备71，同时，水泥计量设备53监测水泥下料量，并反馈给PLC控制设备82；

S9、将经一段搅拌设备71搅拌后的充填料浆卸至二段搅拌设备72进行二次搅拌，同时，PLC控制设备82根据接收到的各项数据及充填料浆浓度控制各个组成系统的实时工作状态；

S10、将经二段搅拌设备72搅拌完成后的充填料浆输送至井下充填采空区。

以上所述仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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；凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。