秦 軍

(中鋼石家莊工程設(shè)計(jì)研究院有限公司)

近年來，膏體充填技術(shù)雖然在我國進(jìn)行了示范性建設(shè)，但仍處于起步階段，一些關(guān)鍵性問題未能解決。我國膏體充填技術(shù)的發(fā)展趨勢，關(guān)鍵在于努力完善相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究，推廣新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，加快研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專用設(shè)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(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響程度，實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)研究院有限公司依據(jù)山東科技大學(xué)《中鋼集團(tuán)山東礦業(yè)有限公司尾礦膏體濃縮充填項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，工程膏體濃縮機(jī)為全鋼結(jié)構(gòu)，規(guī)格達(dá)φ12 m×24 m，為目前全國最大深錐膏體濃縮機(jī)。該工程于2018年初投產(chǎn)，目前生產(chǎn)順暢。

1 工藝流程及主要設(shè)備

1.1 工藝概況

選廠處理能力按130萬t/a計(jì)算，根據(jù)流程考察及現(xiàn)場提供資料，干拋廢石約為9%，細(xì)粒綜合尾礦(進(jìn)旋流器)產(chǎn)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(jìn)行濃縮充填，選廠尾礦經(jīng)泵輸送至新建濃縮機(jī)頂部的旋流器，經(jīng)過旋流器分級(jí)，旋流器溢流自流至膏體濃縮機(jī)進(jìn)行濃縮，濃縮底流自流入原充填站內(nèi)攪拌機(jī)，加入膠固粉混勻后充填入井下采空區(qū)，濃縮機(jī)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(jī)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(jìn)行干堆，干堆砂可外賣。篩下礦漿泵送入膏體濃縮機(jī)。

圖1 尾礦膏體濃縮充填工藝流程

由于膏體濃縮機(jī)的底流用于采空區(qū)充填，膏體濃縮機(jī)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(jìn)行干堆，擺脫了選廠對(duì)尾礦庫的依賴，取消了尾礦庫的使用。

1.3 工藝設(shè)備

1.3.1 膏體濃縮機(jī)

膏體濃縮機(jī)的給料干礦量為61.47 t/h，礦漿量為553.74 m3/h，考慮實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)波動(dòng)，礦漿波動(dòng)系數(shù)按1.2計(jì)算，則膏體濃縮機(jī)的干礦處理量為73.76 t/h，礦漿量為664.49 m3/h；設(shè)計(jì)濃縮底流濃度為66%。選擇規(guī)格φ12 m×24 m膏體濃縮機(jī)1臺(tái)，濃縮機(jī)錐角為70°，濃縮機(jī)總高度約48.35 m，濃縮機(jī)容積約3 330 m3，濃縮機(jī)自重約300 t。

1.3.2 其他工藝設(shè)備

選用旋流器40臺(tái)，其中20臺(tái)作為備用。選擇LB2148振動(dòng)篩2臺(tái)，1用1備。選用2臺(tái)渣漿泵用于揚(yáng)送脫水篩篩下礦漿，總揚(yáng)程H=50 m，選擇輸送礦漿量Q=10 m3/h。

1.3.3 設(shè)備選型匯總

膏體濃縮充填系統(tǒng)主要設(shè)備見表1。

表1 膏體濃縮充填系統(tǒng)主要設(shè)備

2 設(shè)計(jì)中的主要特點(diǎn)

2.1 充填工藝

膏體濃縮設(shè)備大型化，采用了新型的工藝設(shè)備，流程簡單、設(shè)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(jī)車間總高度為48.35 m，膏體濃縮機(jī)規(guī)格為φ12 m×24 m，為目前最大的鋼結(jié)構(gòu)尾礦砂倉。車間基礎(chǔ)采用樁承臺(tái)基礎(chǔ)，樁采用泥漿護(hù)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(jié)構(gòu)，倉下支撐結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土柱框架結(jié)構(gòu)，每兩柱間設(shè)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(shè)一部電梯和一部鋼樓梯，直通倉頂。

2.3 其 他

加藥設(shè)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(diào)節(jié)底流濃度。

3 投產(chǎn)運(yùn)行結(jié)果

該系統(tǒng)經(jīng)過幾個(gè)月的運(yùn)行及調(diào)試后，運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品底流濃度滿足設(shè)計(jì)要求，為企業(yè)帶來了較大的環(huán)境效益。投產(chǎn)運(yùn)行后照片見圖2～圖4。

4 結(jié) 語

高效濃縮設(shè)備是提高尾礦處理水平的關(guān)鍵，今后的主要發(fā)展方向是如何針對(duì)不同特性的尾礦研制新型高效的濃縮設(shè)備[3]。中鋼富全礦業(yè)尾礦膏體充填系統(tǒng)工程濃縮設(shè)備為目前全國最大的深錐膏體濃縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)設(shè)備大型化、現(xiàn)代化，技術(shù)裝備水平達(dá)國內(nèi)先進(jìn)水平。該工程投產(chǎn)后，生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，尾砂濃度達(dá)到要求，擺脫了選廠對(duì)尾礦庫的依賴。

圖2 膏體濃縮機(jī)

圖3 篩分車間

圖4 膏體濃縮機(jī)底流