基于动态浓密试验的深锥浓密机底流浓度预测模型

深锥浓密机制备高浓度尾砂料浆普遍用于膏体充填,通常依据静态沉降和动态浓密理论预测深锥浓密机运行规律,进行底流浓度的调控,然而模型精度难以达到要求。通过开展某铜矿全尾砂絮凝动态沉降试验研究,揭示了底流浓度随停留时间延长而上升的变化趋势,探明了网络化泥床压缩屈服应力增长随底流浓度上升的规律,解释了泥床高度随停留时间延长而逐渐压缩的现象。在考虑网络化泥床压缩屈服应力对脱水速度影响的基础上,建立了泥床高度、停留时间和底流浓度的预测模型。通过与试验数据对比,模型预测值误差为3%~5%,浓密机预测模型具有较高的准确度,可作为深锥浓密机底流预测计算依据。     

基于膏体流变学的浓密机底流泵选型关键参数研究

以前对于高浓度料浆或者膏体料浆的泵送选型研究很少。以某铜矿膏体充填推荐配比为实验方案设计基础,通过配制不同浓度的料浆模拟不同浓度的深锥底流,利用流变仪分析重量浓度为67%~72%的料浆流变参数,为泵送选型提供理论依据。结合矿山设计充填能力确定出底流最大流量,然后通过底流输送管道的摩阻计算得出底流输送至搅拌槽的总扬程。经过计算,深锥底流泵必须满足扬程45m、流量85.64m3/h的设计要求,按这两个关键参数选取的泵既能满足生产需求又能节约成本。     

全尾砂膏体充填工艺在因民铜矿区的应用

针对因民铜矿采空区治理难题,根据充填料特性、膏体要求和充填工艺技术要求,采用全尾砂膏体充填工艺,选择高效节能的充填设备,如深锥浓密机、自适性膏体充填泵液压系统,以及采空区充填技术措施,取得了较好的效果,为老矿山采空区治理、防治地质灾害提供借鉴。     

超细全尾砂深锥浓密试验研究

随着膏体充填的广泛应用,超细全尾砂在膏体充填中的使用已越来越普遍,针对铅硐山矿的全尾砂,开展了实验室深锥浓密试验。试验尾砂密度为2.879g/cm^3、渗透系数为0.167cm/h,尾砂中-20μm颗粒含量为46.76%且最大粒径不到1000μm,属于脱水性较差的超细全尾砂。通过对3种不同进料浓度的砂浆进行深锥絮凝沉降试验,得知在完成进料后1h的沉降时间基本可达到最大底流浓度,随着进料浓度的增加,底流浓度无显著提升;结果分析得知,铅硐山全尾砂砂浆可实现的底流质量浓度约为67%。试验结果为超细全尾砂充填工艺设计及深锥浓密机选型提供了重要依据。     

某矿山全尾砂似膏体料浆L管试验研究

某金矿目前采用立式砂仓自然沉降后的粗粒级尾砂进行自流胶结充填,充填效果不佳,拟采用全尾砂似膏体充填解决充填体泌水量较大、凝固时间长、强度低等问题。该矿全尾砂料浆达到膏体(似膏体)状态的质量浓度为72%~74%。管流阻力是充填料浆管道输送的重要参数,为探索该矿山全尾砂似膏体充填料浆的输送特性,开展了L管试验测定其管流阻力及流变参数。试验结果表明:该矿山全尾砂似膏体充填料浆在质量浓度72%~74%时具有一定的抗离析能力,工程上可实现长距离输送;随料浆质量浓度增加,流动阻力明显增大,料浆流速及可实现顺利输送的充填倍线减小;在管道内径100mm时,可实现顺利输送的充填倍线约为2.26~3.02。     

哈尔滨某矿深锥浓密机的应用改造

以哈尔滨某铜锌矿膏体充填系统调试为背景,指出调试过程中出现深锥浓密机澄清溢流水受给矿污染、底流浓度偏低以及压耙等问题的原因,并介绍了针对这些问题进行给料井、絮凝剂投加点及底流循环管道等的改造情况。实践证明：①合理选择尾矿浆的稀释方式,科学、恰当消减尾矿浆进入给料井的动能,有利于为矿浆与絮凝剂平稳、充分混合营造理想的环境;②适当增加并合理布置絮凝剂投加点有利于改善絮凝效果,提高深锥浓密机的底流浓度;③科学、合理的浓密机底流循环管路设计有利于底流料浆的平稳流动,减少耙架的运行阻力和压耙事故的发生。     

膏体技术在新疆滴水铜矿尾矿堆存中的应用

介绍了新疆滴水铜矿采用膏体技术堆存浮选尾矿的工艺流程、设备配置及生产情况。浮选尾矿细颗粒含量很高(-20μm级别的物料占66.59%),选用艾法史密斯设计和制造的直径和侧壁深均为18 m的膏体充填深锥浓密机,添加用量约为30~40 g/t干固体的聚丙烯酰胺,制备得到固体质量浓度约为61%的膏体尾矿。由于深锥浓密机的排矿浓度较低,膏体尾矿输送管路阻力小,采用一段浓浆泵就可以实现尾矿库放矿,且长时间停车,管路不堵塞。     

沙溪铜矿全尾砂沉降性能及絮凝剂选型试验研究

全尾砂沉降特性决定其在深锥浓密机中的浓密效率,进而影响充填料浆制备及采场充填效率。为保证沙溪铜矿大规模开采的采场充填效率、提升充填料浆连续稳定制备能力,拟对矿山极细全尾砂深锥浓密控制参数进行优化调整,为此开展了矿山全尾砂自然沉降和絮凝沉降对比试验研究,结果表明：矿山全尾砂自然沉降速率无法满足充填生产需要,需添加絮凝剂加速尾砂沉降;考虑絮凝沉降效果及絮凝剂成本,优选天润P-6型絮凝剂更适合本矿山全尾砂;增加絮凝剂的添加量,能有效提高深锥浓密机中全尾砂沉降速率,但同时会显著降低浓密机底流浓度;综合深锥浓密机中的全尾砂浓密效率及底流浓度,优化确定在15%入料浓度下的絮凝剂添加量为30g/t。可为同类矿山新建深锥浓密机沉降参数管控提供方法参考。     

谦比希铜矿膏体充填关键技术及效益分析

针对谦比希铜矿西矿体复杂难采情况,结合物料特性,选用一段浓密、二段搅拌和柱塞泵输送的膏体充填工艺,形成了尾矿深锥浓密防压耙技术、深锥底流浓度与膏体制备质量智能控制系统、絮凝剂溶液的制备与添加自动控制系统、考虑管道滑移效应的管道输送摩阻计算新模型、低强度膏体充填多步骤回采贫化损失指标控制关键技术、膏体充填管道压力在线监测预警系统六大关键技术,并分析膏体充填技术为矿山带来的直接经济效益,同时结合间接经济效益、安全效益和环保效益分析得出了综合效益。实践表明,谦比希铜矿膏体充填系统工艺先进,可以产生良好的经济效益和环境效益,对类似矿山工程有一定借鉴意义。     

紫金山金铜矿全尾砂胶结充填技术研究与应用

针对紫金山金铜矿露天转地下开采阶段矿房嗣后充填采矿法的充填需求,创新性地提出了浓密机+单砂仓充填技术工艺,研发出了国内第一套浓密机与砂仓两种储砂设施集中布置且相互调节的胶结充填系统,有效消除了浓密机或砂仓单一储砂设施时所存在的缺陷。紫金山金铜矿的工程应用表明:该充填系统制备输送能力达到120~150 m~3/h,充填料浆浓度为73%~74%,灰砂比1∶4~1∶15可调,系统浓度及流量稳定,灰砂比配比准确,实现了24h连续充填,大大提高了充填效率,保障了充填质量。     

某金矿全尾膏体充填与排放联合处置技术

针对国内某金矿原分级尾砂胶结充填存在的采场充填料浓度低、水泥耗量高以及尾矿库库容不足等诸多问题,对充填系统进行优化改造,提出了一种基于深锥浓密机的全尾膏体充填和堆存联合处置方案。改造后的充填系统运行过程中,选厂全尾砂经泵站打入深锥浓密机。需要充填时,深锥底流经两段卧式搅拌机与水泥混合,制备出膏体自流或泵送至采场。不需要充填时,底流由柱塞泵泵送至尾矿库进行膏体堆存。通过计算和实践证明：改造后的方案可节约充填成本1 399万元/a,节约尾矿排放成本1 040万元/a;尾矿排放浓度由35%提高至68%以上,增加了尾矿的堆积角,提高了尾矿库服务年限。全尾膏体充填和堆存联合处置方案可以很好地同时解决采空区充填和尾矿堆存2个难题,具有巨大的经济和社会效益,符合“绿色矿山”的建设理念。     

超细全尾砂大流量充填系统在张庄铁矿的应用

随着矿山充填法开采技术和装备的不断进步,大流量充填系统以其更加经济、高效的优势成为大型矿山充填技术发展的重要方向。针对张庄铁矿500万t/a大规模开采,全尾砂粒径级配超细的技术特点,开发应用了超细全尾砂大流量充填系统。该系统包括1台Φ20 m深锥浓密机,3套由Φ2 600 mm×3 000 mm型高浓度搅拌桶和活化搅拌机组成的联合搅拌装置(两用一备),制备料浆浓度一般控制在68%~70%,单套搅拌和输送系统生成能力达到180~220 m^3/h,料浆自流输送至井下采空区。系统运行多年来,设备状况和工艺技术指标稳定。超细全尾砂大流量充填系统在张庄铁矿的成功应用,为该矿无尾矿库生产提供了关键技术支撑,也为我国类似大型矿山绿色、安全、高效、经济开采提供了有益参考。     

某金矿压滤尾砂膏体充填综合性能试验

某金矿使用+37 μm的粗尾砂进行高浓度胶结充填,并已成熟运用粗尾砂胶结充填技术。为最大限度使用尾砂,减少-37 μm的细尾砂堆存到尾矿库中,降低整个矿山开采成本和消除安全隐患,该金矿对压滤（全）尾砂膏体充填综合性能进行了试验研究。试验结果表明：压滤（全）尾砂膏体充填综合指标高于分级尾砂高浓度充填,质量浓度76%的料浆坍落度、扩展度、屈服应力、黏度和泌水率等综合指标最优,满足采矿方法的要求,并根据矿山生产实际,提出了压滤（全）尾砂膏体充填工艺方案。     

武里蒂卡金矿膏体充填料输送性能试验研究

膏体充填以其高浓度、无脱水、低水泥耗量等优势而广受国内外地下矿山的推崇,但同时也存在膏体输送管道阻力大、管道易堵塞的问题,为给矿山膏体输送系统提供设计依据,开展膏体充填料浆输送性能试验研究就显得十分必要。哥伦比亚武里蒂卡金矿拟采用全尾砂膏体充填,全尾砂膏体充填需求量60 m3/h～100 m3/h。本文通过坍落度试验研究分析充填料浆和易性并初步确定膏体态充填料浆的浓度范围,约为68%~70%。以此为基础,利用流变仪测试充填料浆的屈服剪切应力与黏性系数,计算得出管道单位长度充填料浆流动阻力,并结合矿山膏体输送条件,确定了武里蒂卡金矿的膏体输送参数。研究表明,充填料浆浓度宜选定66%~68%,推荐井下充填管道内径150 mm,相应膏体输送阻力2.69~5.74 kPa/m,采用10 MPa膏体输送泵可将充填料浆水平输送1.7~3.7 km,能够很好地满足矿山充填系统膏体输送的需求。膏体充填料浆输送性能参数及其确定方法可为类似地下矿山充填系统建设提供参考与借鉴。     

水厂铁矿尾矿隔膜泵输送工艺研究与应用

水厂铁矿原尾矿输送工艺系统落后、管理复杂、能耗高、运行成本高，为降低矿山生产成本，对尾矿输送工艺采用隔膜泵进行改造。针对隔膜泵对入料介质的要求，通过对国内众多矿山隔膜泵给料工艺进行考察分析，结合水厂铁矿现场设备和生产实际，提出了尾矿经圆筒筛隔渣生产建筑用砂，隔渣后的尾矿经过深锥浓密机浓缩后给料到隔膜泵进行输送的新工艺。新工艺实施后，隔膜泵入料尾矿浆中+0.833 mm颗粒粒级含量仅为0.61%，基本将 1 mm以上粗颗粒剔除，能够生产出产率8.28%、模数2.5、含泥量2.5%以下的合格建筑用砂。利用改造后的深锥浓密机实现了隔膜泵稳定、均匀给料。新工艺实现了尾矿资源的高效利用，开拓了矿山企业新的经济增长点，同时满足了隔膜泵安全稳定运行的需要。     

基于尾矿沉降试验的深锥浓密机尺寸确定方法

为确定合理的矿山充填深锥浓密机尺寸,通过开展分批沉降试验,研究尾矿浆初始浓度对深锥浓密机尺寸的影响,并对Talmage-Fitch 法（T-F法）、Oltmann法和Wilhelm-Naide 法进行详细对比分析。结果表明：尾矿沉降速率随尾矿浆初始浓度的增加而减小,底流浓度随尾矿浆初始浓度的增加呈先增大后趋于不变,合适的尾矿浆初始浓度可减少深锥浓密机的断面面积。三种方法计算得到的单位面积（UA）的关系为T-F 法>Oltmann 法>Wilhelm-Naide 法,深锥浓密机断面面积计算推荐采用Oltmann法。当尾矿浆初始浓度为20%,絮凝剂添加量为20 g/t,尾矿处理量为6 000 t/d时,T-F法、Oltmann法和Wilhelm-Naide 法计算得到的深锥浓密机直径分别为28、25和11 m。     

基于离散元与光滑粒子流体力学耦合的高浓度尾砂浓密过程仿真

为实现对高浓度尾砂浓密过程的动态可视化观测和定量化表征,弥补常规物理相似模拟和数值模拟方法适用性较差的不足,提出了一种基于离散元（DEM）和光滑粒子流体动力学（SPH）耦合的高浓度尾砂 浓密仿真方法,并采用该方法对某矿全尾砂浓密工艺进行了模拟仿真。通过建立与工业机结构一致的全尺寸深锥浓密机模型,基于物理试验标定固液两相流体仿真参数,以浓密机底流浓度作为主要评价指标,将仿真 结果与现场生产情况进行对比,结果显示二者误差极小,验证了仿真模型的准确性和可靠性,为矿山充填浓密工艺研究与优化设计提供了一种新方法。