用于制备细粒级高浓度尾砂砂浆的深锥浓密机

摘要

本实用新型是一种用于制备细粒级高浓度尾砂砂浆的深锥浓密机，深锥浓密机的筒体下端连接有多个放砂锥体，或者筒体下端通过过渡圆台体连接有多个放砂锥体；全部放砂锥体的上端口平齐，下端口分别连接有放砂管。该设计符合细粒级高浓度尾砂砂浆特有的流变特性，利用砂仓中料浆对底部料浆形成的自身压力及放砂自由涡流动力，通过循环改变放砂位置的方式，在同一砂仓内产生多个“漏斗”，利用“漏斗”相互交错破坏漏斗壁的原理解决了浆体挂壁问题，一方面提高了砂仓容积利用率，避免了放砂浓度与排放量的不稳定，另一方面能够通过多点同时放砂和自动化控制达到提高放砂效率、降低劳动强度，提高充填作业自动化水平的目的。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种深锥浓密机。具体涉及一种用于制备细粒级高浓度尾砂砂浆的深锥浓密机。

背景技术

目前，我国大部分矿山企业的充填工艺属于尾砂分级充填工艺，即将生产中形成的尾砂进行分级，粗粒级尾砂充填到井下采空区，细粒级尾砂排放到尾矿库堆存。尾砂分级充填工艺不仅浪费掉大量细粒级尾砂，而且利用尾矿库堆存占用了珍贵土地资源，影响生态环境，同时存在滑坡垮塌等地质灾害风险，对周围居民生产生活造成威胁。

为提高尾矿利用率，减少尾矿库占地，相关研究机构相继开展了充填新工艺新技术研发。其中，利用细粒级尾砂高浓度充填，粗粒级尾砂脱水后作为建筑材料实现综合利用的充填新工艺已经获得突破并正式投入应用。砂浆的浓度稳定性和流量的均匀性是影响充填砂浆制备的关键技术因素。

通过对同一种尾矿分级后的细粒级尾砂与粗粒级尾砂的粒级组成分析，结果如下表：

表1细粒级尾砂粒径分布表

表2粗粒级尾砂粒径分布表

从表1和表2可以看出，粗粒级尾砂200目以上占86%，细粒级400目一下占70%。其粒级组成的不同决定了两种尾砂的沉降机理不同，粗粒级尾砂主要通过重力自然沉降，细粒级尾砂则主要通过絮凝沉降，絮凝沉降量又与尾矿浓度、絮凝剂种类和添加量有关。不同的沉降机理对浓密机结构要求不同。

细粒级尾砂砂浆因其细粒级、添加絮凝剂等工艺性，在浓密机底部形成的高浓度尾砂的流变性指标与常规粗粒级尾砂充填料浆显著不同，利用同一种尾砂做细粒级砂浆和粗粒级砂浆，对它们的流变性参数进行检测，结果证明，细粒级尾砂充填浆体屈服应力和塑性粘度均大于粗粒级充填浆体，细粒级尾砂充填浆体颗粒间黏着力大于粗尾砂充填浆体。细粒级尾砂充填浆体的流变特性，一方面使其在排放过程中易于出现严重的挂壁，壁墙高度与厚度均远大于粗粒级尾砂充填。另一方面，因细粒级尾砂具有较大塑性粘度，其堆积浆壁不易塌落、塌落不均匀（成块状塌落），风水造浆更加困难，并且浆体密度不均匀。细粒级充填浆体这一流变性决定了对浓密机底部结构及放砂具有更苛刻的要求。

现有的浓密机普遍存在放砂浓度不稳定、放砂量不均匀等缺陷，严重影响充填体质量。因此，如何改进浓密机结构，使其更适合于细粒级尾砂砂浆放砂已经迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种用于制备细粒级高浓度尾砂砂浆的深锥浓密机，放砂浓度更加稳定，并且放砂量更加均匀。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

用于制备细粒级高浓度尾砂砂浆的深锥浓密机，它包括深锥浓密机的筒体，其特征在于：所述筒体下端连接有多个放砂锥体，或者所述筒体下端通过过渡圆台体连接有多个放砂锥体；全部放砂锥体的上端口平齐，所述放砂锥体下端口连接有放砂管。

优选地，相邻放砂锥体的上端结合部可以为线状。相邻放砂锥体的上端结合部也可以为圆弧状，圆弧状结合部安装有辅助造浆喷嘴，辅助造浆喷嘴连接有辅助喷水管。相邻放砂锥体的上端结合部还可以为水平面状，水平面状结合部安装有辅助造浆喷嘴，辅助造浆喷嘴连接有辅助喷水管。

优选地，所述放砂管上安装有浓度计。

本实用新型的积极效果在于：将传统单椎体浓密机结构设计成三鼎式或多鼎式锥体结构，用以实现循环放砂，该设计符合细粒级高浓度尾砂砂浆特有的流变特性，利用砂仓中料浆对底部料浆形成的自身压力及放砂自由涡流动力，通过循环改变放砂位置的方式，在同一砂仓内产生多个“漏斗”，利用“漏斗”相互交错破坏漏斗壁的原理解决了浆体挂壁问题，一方面提高了砂仓容积利用率，避免了放砂浓度与排放量的不稳定，另一方面能够通过多点同时放砂和自动化控制达到提高放砂效率、降低劳动强度，提高充填作业自动化水平的目的。本实用新型的技术方案尤其适用于直径大于15m的大直径无动力深锥浓密机。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图。

图2是本实用新型实施例二的结构示意图。

图3是本实用新型实施例三的结构示意图。

图4是本实用新型实施例四的结构示意图。

图中，1、筒体；2、放砂锥体；3、放砂管；4、浓度计；5、过渡圆台体；6、辅助造浆喷嘴；7、辅助喷水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型。

实施例一

如图1，本实施例包括深锥浓密机的筒体1和接于所述筒体1下端的三个放砂锥体2，三个放砂锥体2的上端口平齐，相邻放砂锥体2的上端结合部为线状。三个放砂锥体2下端口分别连接有带有浓度计4的放砂管3。

实施例二

如图2，本实施例包括深锥浓密机的筒体1和接于所述筒体1下端的过渡圆台体5，所述过渡圆台体5的下端连接有三个放砂锥体2，三个放砂锥体2的上端口平齐，相邻放砂锥体2的上端结合部为线状。三个放砂锥体2下端口分别连接有带有浓度计4的放砂管3。

实施例三

如图3，本实施例包括深锥浓密机的筒体1和接于所述筒体1下端的过渡圆台体5，所述过渡圆台体5的下端连接有三个放砂锥体2，三个放砂锥体2的上端口平齐，相邻放砂锥体2的上端结合部为圆弧状，圆弧状结合部安装有辅助造浆喷嘴6，辅助造浆喷嘴6连接有辅助喷水管7。三个放砂锥体2下端口分别连接有放砂管3。

实施例四

如图4，本实施例包括深锥浓密机的筒体1和接于所述筒体1下端的过渡圆台体5，所述过渡圆台体5的下端连接有三个放砂锥体2，三个放砂锥体2的上端口平齐，相邻放砂锥体2的上端结合部为水平面状，水平面状结合部安装有辅助造浆喷嘴6，辅助造浆喷嘴6连接有辅助喷水管7。三个放砂锥体2下端口分别连接有放砂管3。

本实用新型所述多个指三个以上。本实用新型的砂锥体2可以是不同角度的直圆锥体、斜圆锥体、半圆锥体、方椎体、多棱锥和其它异形锥等锥体形式；放砂锥体2的分布包含均匀分布和非均匀分布。

多锥之间的衔接方式，根据浓密机尺寸大小、细粒级尾矿浆流变参数和造浆喷嘴的布置方案，将底部锥体之间的衔接设计成锥型（即相邻放砂锥体2的上端结合部为线状）、圆型（即相邻放砂锥体2的上端结合部为圆弧状）或平面型（即相邻放砂锥体2的上端结合部为水平面状）。大直径浓密机采用圆形或平面型衔接结构一方面能提高容积效率，另一方面在圆形或平面上安装造浆喷嘴，该结构造浆效果优于单锥浓密机，更加有效地防止砂浆堆积。

浆体在浓密机底部放砂口放出时的流动轨迹围绕放砂口垂直轴呈旋涡式，而且其流速与旋流半径成反比关系，也就是说离垂直轴越远流速越慢。细粒级浆体相比于粗粒级浆体涡流速度随旋流半径衰减更快，在放砂过程中形成的“漏斗”上口更小、漏斗壁垂直度更高，贯穿型“漏斗”更长。本实用新型深锥浓密机更加适应细尾砂浆体在浓密机中的这一流动特性，从而能够更大幅度地提高浓密机容积效率。

由于相同浓度的细粒级尾砂浆体比粗粒级尾砂浆体在管路内的的流动性更差差，同一管路内在流速相同下的浓度相差15%左右，主要是细粒级尾砂浆内添加絮凝材料使得其塑性粘度提高，细尾砂体之间的间隙小过饱和的水不易渗出所致。细粒级尾砂砂浆的这一低流动性一旦失去流动状态（砂浆在浓密机内静置时间过长）极易产生板结，造成放砂放砂浓度和放砂量不稳定。利用本实用新型能够实现循环放砂，进而最大限度地降低砂浆在浓密机的静置时间。

在实施对充填体强度要求较低的采空区、废弃巷道等部位充填作业时，可以采用多个放砂口同时放砂，提高单位时间充填方量，提高生产效率。当遇到紧急情况需要将浓密机内部砂浆尽快排出时，本实用新型浓密机因具有多个放砂口，可以实现快速将浓密机内部浆体排出，达到抢险救灾的目的。

由于尾砂颗粒大小不均匀，砂浆在浓密机内上下浓度不同，底部浓度大于上部，浓密机放砂随着排放时间的延长，排出的砂浆浓度会逐渐下降。本实用新型无动力深锥浓密机能够依据砂仓底流浓度计信号自动切换放砂口，其过程是在当前放砂口放砂浓度低于设定放砂浓度时，浓度传感器将信号传递至控制中心，控制系统按照设计程序自动关闭当前放砂口，同时开启另一个放砂口，从而实现稳定浓度的浆体排放。

对于大直径浓密机采用双层结构形式，上层的单锥（即过渡圆台体5）为小锥度缓锥体，下层多锥为大锥度尖锥，这样可以在保持整个浓密机高度不变情况下底部多鼎锥锥度更大，从而更好地避免挂壁，使砂浆排放效果更好。