中鋼富全礦業尾礦膏體濃縮充填系統設計

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。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，濃縮機的溢流作為循環水返回選廠使用；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，加入膠固粉混勻后充填入井下采空區，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充填，膏體濃縮機的溢流可返回選廠作為循環水使用,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

膏體濃縮充填系統主要設備見表1。

表1 膏體濃縮充填系統主要設備

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底流濃度。

3 投產運行結果

該系統經過幾個月的運行及調試后，運行平穩，產品底流濃度滿足設計要求，為企業帶來了較大的環境效益。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]。中鋼富全礦業尾礦膏體充填系統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，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