中鋼富全礦業(yè)尾礦膏體濃縮充填系統(tǒng)設計

秦 軍

(中鋼石家莊工程設計研究院有限公司)

近年來，膏體充填技術雖然在我國進行了示范性建設，但仍處于起步階段，一些關鍵性問題未能解決。我國膏體充填技術的發(fā)展趨勢，關鍵在于努力完善相關基礎理論的研究，推廣新材料、新技術的應用，加快研制具有自主知識產權的專用設備[1]。

中鋼富全礦業(yè)有限公司為了提高公司充填效率，減少尾礦庫使用，降低生產對環(huán)境的影響程度，實現綠色礦山，新增了一套膏體濃縮充填系統(tǒng)。中鋼石家莊工程設計研究院有限公司依據山東科技大學《中鋼集團山東礦業(yè)有限公司尾礦膏體濃縮充填項目可行性研究報告》進行工程設計，工程膏體濃縮機為全鋼結構，規(guī)格達φ12 m×24 m，為目前全國最大深錐膏體濃縮機。該工程于2018年初投產，目前生產順暢。

1 工藝流程及主要設備

1.1 工藝概況

選廠處理能力按130萬t/a計算，根據流程考察及現場提供資料，干拋廢石約為9%，細粒綜合尾礦(進旋流器)產率約為49%(占原礦)，則干礦量為63.7萬t/a，折合80.43 t/h。井下采空區(qū)體積為39.39萬m3/a，充填所需尾礦干礦量為48.61萬t/a，折合61.47 t/h[2]。尾礦膏體濃縮充填工藝流程見圖1。

1.2 工藝流程

選廠尾礦采用膏體濃縮充填工藝進行濃縮充填，選廠尾礦經泵輸送至新建濃縮機頂部的旋流器，經過旋流器分級，旋流器溢流自流至膏體濃縮機進行濃縮，濃縮底流自流入原充填站內攪拌機，加入膠固粉混勻后充填入井下采空區(qū)，濃縮機的溢流作為循環(huán)水返回選廠使用；旋流器底流分流出一部分與膏體濃縮機底流一同給入原有攪拌系統(tǒng)，加入膠固粉混勻后充填入井下采空區(qū)，剩余部分自流給入脫水篩，篩上粗粒脫水后直接進行干堆，干堆砂可外賣。篩下礦漿泵送入膏體濃縮機。

圖1 尾礦膏體濃縮充填工藝流程

由于膏體濃縮機的底流用于采空區(qū)充填，膏體濃縮機的溢流可返回選廠作為循環(huán)水使用,脫水篩的篩上直接進行干堆，擺脫了選廠對尾礦庫的依賴，取消了尾礦庫的使用。

1.3 工藝設備

1.3.1 膏體濃縮機

膏體濃縮機的給料干礦量為61.47 t/h，礦漿量為553.74 m3/h，考慮實際生產系統(tǒng)波動，礦漿波動系數按1.2計算，則膏體濃縮機的干礦處理量為73.76 t/h，礦漿量為664.49 m3/h；設計濃縮底流濃度為66%。選擇規(guī)格φ12 m×24 m膏體濃縮機1臺，濃縮機錐角為70°，濃縮機總高度約48.35 m，濃縮機容積約3 330 m3，濃縮機自重約300 t。

1.3.2 其他工藝設備

選用旋流器40臺，其中20臺作為備用。選擇LB2148振動篩2臺，1用1備。選用2臺渣漿泵用于揚送脫水篩篩下礦漿，總揚程H=50 m，選擇輸送礦漿量Q=10 m3/h。

1.3.3 設備選型匯總

膏體濃縮充填系統(tǒng)主要設備見表1。

表1 膏體濃縮充填系統(tǒng)主要設備

2 設計中的主要特點

2.1 充填工藝

膏體濃縮設備大型化，采用了新型的工藝設備，流程簡單、設備少，為企業(yè)擺脫了尾礦的依賴。

2.2 土建工程

膏體濃縮機車間總高度為48.35 m，膏體濃縮機規(guī)格為φ12 m×24 m，為目前最大的鋼結構尾礦砂倉。車間基礎采用樁承臺基礎，樁采用泥漿護壁鉆孔灌注樁，直徑1.6 m,樁長不小于33 m。砂倉采用鋼筒倉結構，倉下支撐結構采用鋼管混凝土柱框架結構，每兩柱間設拉梁及斜撐，倉體與漏斗為鋼板與加勁肋共同作用的鋼筒倉。車間外設一部電梯和一部鋼樓梯，直通倉頂。

2.3 其 他

加藥設施布置于膏體濃縮車間頂部，方便控制。增加砂倉底部高壓返沖水，防止料倉底部淤堵，并通過自控閥門調節(jié)底流濃度。

3 投產運行結果

該系統(tǒng)經過幾個月的運行及調試后，運行平穩(wěn)，產品底流濃度滿足設計要求，為企業(yè)帶來了較大的環(huán)境效益。投產運行后照片見圖2～圖4。

4 結 語

高效濃縮設備是提高尾礦處理水平的關鍵，今后的主要發(fā)展方向是如何針對不同特性的尾礦研制新型高效的濃縮設備[3]。中鋼富全礦業(yè)尾礦膏體充填系統(tǒng)工程濃縮設備為目前全國最大的深錐膏體濃縮機，實現了生產設備大型化、現代化，技術裝備水平達國內先進水平。該工程投產后，生產運行平穩(wěn)，尾砂濃度達到要求，擺脫了選廠對尾礦庫的依賴。

圖2 膏體濃縮機

圖3 篩分車間

圖4 膏體濃縮機底流