圖拉爾根銅鎳礦全尾砂高效濃密穩定放砂裝備應用研究

吳大瑋 鄧高嶺 鄭伯坤 李強

（①哈密和鑫礦業有限公司 哈密839000②長沙礦山研究院有限責任公司 長沙 400012）

利用全尾砂開展尾砂高濃度充填，核心技術之一是全尾砂料漿濃密技術，如何將低濃度的全尾砂料漿濃密至滿足充填要求的高濃度料漿，是充填技術的重要研究領域。而技術的進步凝結于裝備的創新，本研究開發了一種全尾砂高效濃密穩定放砂砂倉，從時間和空間角度做到了高效率濃密，同時從流量控制和濃度控制角度做到了穩定放砂。

1 現有濃密技術及問題

現有全尾砂濃密技術主要有兩類，第一類是利用機械脫水原理進行全尾砂濃密，主要采用板框壓濾機、隔膜壓濾機、廂式壓濾機、陶瓷過濾機等設備。第二類是利用沉降脫水原理進行全尾砂濃密，主要采用濃密機、砂倉進行沉降脫水，若全尾砂利用率要求較高或溢流水要求較高則輔助添加絮凝劑，利用絮凝沉降，降低溢流水含固量（濃度）。

傳統的濃密機進行全尾砂料漿濃密，通常設施占地較大、底流濃度偏低、裝備造價偏高、不添加絮凝劑時常出現溢流濃度偏高等問題。而傳統的砂倉進行全尾砂料漿濃密，通常存在溢流濃度偏高、砂倉放砂流量不穩定或濃度不穩定。

2 新型砂倉的濃密技術及裝備研究

2.1 傳統裝備濃密技術存在的問題

（1）沉降砂面（沉縮區）的料位較高時，溢流濃度會急劇提高，砂面到達一定高度后再提高速度很慢，造成濃密效率下降。礦山生產為保證充填能力，被迫在砂面未達到理想料位時即開始造漿充填，從而放砂濃度偏低。

（2）溢流濃度偏高，傳統砂倉一般為圓柱形倉體，進料點在倉頂圓心處，溢流從邊緣流出，進料點于溢流點距離較短，從而造成顆粒從進入砂倉到離開砂倉的停留時間短。

（3）進砂過程中，出料口料漿流速較高，對砂倉內較大面積造成擾動，影響了尾砂顆粒自然沉降的效果，造成沉降效率低、溢流濃度高。

2.2 全尾砂高效濃密穩定放砂砂倉的技術特點

（1）采用溢流槽配合階梯排水閥，進行濃密過程的溢流水排出。該技術解決了由于壓縮區料位和溢流點的高度差較小時，料漿沉降的空間較小，不易濃縮至穩定狀態，而隨著溢流離開砂倉的問題。

（2）采用較大面積的倉體上口，配合對角布置進料點和溢流點，溢流采用溢流槽取代傳統砂倉的溢流環道，綜合這3點起到了加長進料點和溢流點的距離，使得顆粒從進砂進入砂倉到溢流離開砂倉的時間大大加長，從而使更多的顆粒沉降，溢流濃度進一步得到控制。

（3）根據尾砂沉降性能、粒度分布、放砂濃度要求、充填能力要求等因素對溢流口、階梯閥、倉底的相對標高進行調整，以確保足夠的沉縮區高度，且較快速地達到足夠的沉縮區高度，而階梯閥的調節范圍正好可覆蓋放砂濃度要求。

（4）進砂管出料口，布置消能裝置，使進砂管送出的砂漿對砂倉內料漿的沖擊降低到最低。從而降低料漿對砂倉內顆粒自然沉降的擾動。

圖1 砂倉結構

3 新型砂倉造漿、放砂技術及裝備研究

全尾砂高效濃密穩定放砂砂倉的造漿和放砂技術特點：

（1）改善噴嘴布置角度

噴嘴壓氣方向豎直向上和水平噴出交替布置，且每一排壓氣管負責一個方向的壓氣，大大降低噴嘴間壓氣短路的現象。所使用的噴嘴噴出方向專一，壓氣為頂部方向噴出。

（2）研發可靠性高的噴嘴

研發可靠性高的噴嘴，使噴嘴使用壽命大大加長，故障率大幅降低，從而保證砂倉連續使用的情況下，倉底的噴嘴不會出現大面積失效的情況。本研究研發的新型防堵噴嘴，采用兩道防堵措施，且每道措施可靠性高，大大提高了噴嘴可靠性。

（3）研發流量自動控制裝置進行砂倉放砂流量控制

研發流量自動控制箱，用于獨立控制放砂流量，同時監控流量異常波動現象。

采用流量計監測流量，采用電動閥調整流量，采用控制器對流量計輸出的流量數據信號做智能運算分析并發出信號調整電動閥開合度，電動閥初始開度為某一值（可以是50%）。采用內徑小于80%放砂管內徑的電磁流量計、串聯管、電動閥，使得充填輸送過程中電磁流量計、串聯管、電動閥處于滿管狀態，確保流量測量的準確性、電動閥調整的有效性。當流量波動超過所設定的合理值范圍時，控制器啟動聲光報警裝置，提示異常。

4 結論

圖拉爾根銅鎳礦全尾砂高效濃密穩定放砂裝備采用溢流槽配合階梯排水閥，進行濃密過程的溢流水排出。采用較大面積的倉體上口，配合對角布置進料點和溢流點，溢流采用溢流槽取代傳統砂倉的溢流環道。布置消能裝置，使進砂管送出的砂漿對砂倉內料漿的沖擊降低到最低。改善噴嘴布置角度，噴嘴壓氣方向豎直向上和水平噴出交替布置，且每一排壓氣管負責一個方向的壓氣，大大降低噴嘴間壓氣短路的現象。研發可靠性高的噴嘴，使噴嘴使用壽命大大加長，故障率大幅降低，從而保證砂倉連續使用，倉底的噴嘴不會出現大面積失效的情況。研發流量自動控制箱，用于獨立控制放砂流量，同時監控流量異常波動現象。通過以上技術手段確保全尾砂高效濃密與穩定放砂。