銅坑礦充填系統改造與應用

藍仕忠，王 旭，彭 亮

(1.廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦，廣西 河池市 547205；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012)

0 引 言

近年來，資源高效回收和環境保護日益受到重視[1]，促進充填工藝技術的大力發展[2-4]，充填采礦法在全國得到了廣泛的應用，應用范圍從高品位貴金屬礦到低品位鐵礦，甚至非金屬礦。新建礦山紛紛建設先進的充填系統，而老礦山則傾向于對現有充填系統進行升級改造[5-6]。

銅坑礦是開采多年的老礦山，主要采用空場法、組合崩落法以及空場嗣后(廢石)充填法，生產中存在以3個問題：礦石損失貧化大；地壓活動頻繁；地表生產設施受到威脅。

銅坑礦曾于20世紀80年代建設了棒磨砂膠結充填系統，該充填系統包括棒磨砂車間及充填料漿制備站、充填管道斜井等工程建設。充填系統建成后，進行了調試和試充填，由于受當時礦產品價格低和充填成本較高等原因影響，充填系統于2002年停用，目前井下主要采用廢石充填，存在著效率低下，成本高，且充填質量不能滿足安全生產要求等問題。因此，對礦山原充填系統亟需進行改造。

1 充填系統改造

原有充填設施盡量加以利用，以縮短基建周期，降低建設投資。由于該充填站十幾年處于擱置狀態，站內機械設備、管道電纜等均已撤除，鋼構件也已嚴重銹蝕。經現場考察，確認可利用的設施有：棒磨砂車間廠房；充填站2個立式砂倉，2個水泥倉，制備廠房、配電室、儀表室、工具房、鋼筋混凝土廊道、濃密池等。經論證，在原址上對原有棒磨砂充填系統進行改造，采用全尾砂結構流膠結充填工藝，充填系統流程見圖1。

圖1 充填系統流程

1.1 尾砂再造漿系統改造

尾砂由汽車運至銅坑礦后，通過卸料平臺卸入料倉中。尾砂通過受料槽卸入攪拌槽，在攪拌槽中再造漿后由渣漿泵輸送至充填站立式砂倉進一步處理。

碎石倉壁上開卸料門洞，以供自卸汽車卸料。門洞上安裝電動卷閘門。為了防止大塊進入攪拌槽及渣漿泵，于溜槽中部設置滾筒篩。選用Φ2.5 m×2.5 m強力攪拌槽，松散狀尾砂經攪拌槽攪拌制漿均勻后，再由渣漿泵通過管道輸送至充填站的立式砂倉中以備充填之用。攪拌槽上安裝超聲波料位計并設報警裝置，以使攪拌槽料位處于合理高度。

1.2 尾砂倉造漿[7]及溢流改造

利用充填站已有的2個立式砂倉儲存全尾砂漿，尾砂漿在立式砂倉中進一步沉降脫水，使其達到最大沉降濃度。為了便于立式砂倉頂部澄清水的排放，于2個立式砂倉之間增設梯子間，并于砂倉直筒段每隔1 m于砂倉外側設置排水閥門。在倉中設置壓氣造漿噴嘴，砂倉壓氣造漿時，由螺桿式空壓機供給壓氣，將砂倉內的尾砂充分擾動，形成均質流體，實現尾砂漿預攪拌。

1.3 水泥給料計量改造

利用2個水泥倉(容積500 m3)儲存水泥,罐車運散裝水泥至充填站后，氣卸入水泥倉。倉頂設置除塵器和雷達料位計。水泥倉底部安裝有電液閘門及螺旋給料機。水泥給料量由電子秤檢測。螺旋給料機電機采用變頻調速(0～50 Hz)，改變螺旋轉速即可改變水泥給料量，以滿足不同灰砂比要求。水泥給料計量由計算機軟件實時監控，并根據流量波動及設定灰砂比及時調整水泥給料量，小時給料誤差控制在0.5 t/h之內，做到精準給料。

1.4 料漿制備改造

全尾砂漿、調濃水及水泥經各自的供料線進入攪拌機。攪拌機采用臥攪+高速攪兩段攪拌。充填料各組分經兩段攪拌后制備成高濃度(70%)、流動性良好(坍落度28 cm)的充填料漿[4-5]，通過充填鉆孔及井下充填管網自流輸送至井下采場空區進行充填。

雙軸攪拌機及高速活化攪拌機生產能力均為150 m3/h，其中高速活化攪拌機變頻調速。雙管螺旋給料機水泥輸送能力50 t/h，變頻調速。

1.5 控制系統改造

研制的自動控制[8]系統,使充填站所有運行設備均可在控制室進行有效控制,充填料漿制備參數可根據充填工藝要求進行調節。充填系統運行時可以實行手動與自動控制的切換。當充填系統運行穩定時,通過控制系統軟件設置各充填參數,充填系統按設置好的參數自動運行。如出現異常就會自動報警,并可通過手動調節恢復至正常狀態。設置了視頻監視系統與數據自動記錄系統,充填站運行狀況和參數可在控制室及總調度室進行監視和查閱。

2 應用效果

充填系統改造后已在實際生產中運用1年，取得了以下成果：

(1) 通過充填系統改造，礦山實現全尾砂膠結充填，充填指標為：流量150 m3/h，濃度70%以上，25萬m3/a。

(2) 再造漿工藝集尾砂存儲、篩分、攪拌和輸送功能于一身，料漿制備濃度達到45%，流量100 m3/h，為充填站提供無雜質、高濃度尾砂漿。

(3) 壓氣造漿保障立式砂倉內砂漿均勻、濃度穩定，造漿噴嘴故障率低。

(4) 水泥給料計量由計算機軟件實時監控，并根據流量波動及設定灰砂比及時調整水泥給料量，小時給料誤差控制在0.5 t/h之內，做到精準給料。

(5) 兩端攪拌確保充填料漿均勻，無水泥團聚現象，有利于料漿強度的增加，節約水泥用量，工業試驗結果顯示，灰砂比1∶6、濃度72%時，料漿28 d強度2 MPa，其強度值較實驗室相同配比結果高10%。

(6) 自動控制系統的改造運用，極大地提高了工作效率，降低工人勞動強度及人工成本。

3 結 語

銅坑礦目前采用全尾砂結構流膠結充填工藝技術，充填系統的成功改造滿足了該充填工藝技術的要求，該系統具有工藝流程順暢、建設投資少、技術可靠等優點，具有良好的社會效益和廣泛的推廣價值。