阜山金矿尾砂综合利用及充填系统研发与应用.pdf
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1、第3 2 卷增刊12023年6 月文章编号:1 0 0 4-40 5 1(2 0 2 3)S1-0223-06阜山金矿尾砂综合利用及充填系统研发与应用中国矿业CHINA MINING MAGAZINED0I:10.12075/j.issn.1004-4051.20230359Vol.32,Suppl 1June2023梁超,马宏伟(山东中矿集团有限公司,山东烟台2 6 5 40 0)摘要:采空区和尾矿处理作为金属矿山生产的重要环节,对矿山安全和环境保护成效影响重大。为实现矿山尾矿零排放,阜山金矿对尾矿综合利用系统和尾矿充填系统开展协同设计。设计了以水力旋流器、高频振动细筛和磁选机为核心的尾矿综
2、合利用系统,获得产率为6 3.5 8%、Fe2O:含量为0.2 1 2%、白度为54.15%的长石产品,以及产率为1 0.9 1%、Fe203含量为0.5 8 6%、白度为3 1.5 6%的细泥产品。构建了由供料、供水、供气、料浆制备、料浆输送、溢流水处理与控制系统等部分组成的尾砂充填系统,研究了不同灰砂比情况下细颗粒尾砂充填体强度特性和料浆凝结时间规律,确定了灰砂比不宜小于1:8 的最优充填材料配比。工程应用结果表明,依据矿山生产能力和充填需求,阜山金矿尾砂综合利用及充填系统装备选配科学合理,工艺流程衔接紧密,能有效实现采-选-充协同作业,在保证矿山生产安全的前提下,极大提升了整体效益水平。
3、关键词:尾砂综合利用;尾砂充填;充填系统;协同设计;金矿采空区中图分类号:TD853Development and application of tailings comprehensive utilization and(Shandong Zhongkuang Group Co.,Ltd.,Yantai 265400,China)Abstract:As an important link in metal mine production,goaf and tailings treatment has a great impact onmine safety and environmental
4、 protection.In order to realize zero discharge of tailings,Fushan Gold Minecarries out collaborative design of tailings comprehensive utilization system and tailings flling system.Acomprehensive utilization system of tailings with hydrocyclone,high frequency vibration fine screen andmagnetic separat
5、or as the core is designed.Feldspar products with yield of 63.58%,Fe2O;content of0.212%and whiteness of 54.15%,and fine mud products with yield of 10.91%,Fe2O:content of 0.586%and whiteness of 31.56%are obtained.A tailings filling system composed of material supply,water supply,gas supply,slurry pre
6、paration,slurry transportation,overflow water treatment and control system isconstructed.Strength characteristics of fine particle tailings filling body and slurry setting time rule underdifferent cement-sand ratios are studied,and the optimal cement-sand ratio of filling materrial is determined,whi
7、ch should not be less than 1:8.The engineering application results show that according to the mineproduction capacity and filling demand,for the tailings comprehensive utilization and filling system in FushanGold Mine,the equipment selection of flling system is scientific and reasonable,and the proc
8、ess flow isclosely connected,which can effectively realize the coordinated operation of mining,sorting and filling,and文献标识码:Afilling system in Fushan Gold MineLIANG Chao,MA Hongwei收稿日期:2 0 2 3-0 5-2 4第一作者简介:梁超(1 9 7 5 一),男,河南柘城人,高级工程师,主要从事采矿工程、矿山企业管理等方面的研究工作,E-mail:1 0 7 0 0 1 6 2 1 9 q q.c o m。通讯作者
9、简介:马宏伟(1 9 8 8 一),男,甘肃会宁人,工程师,主要从事采矿、矿山生产技术管理等方面的研究工作,E-mail:ma h o n g w e i 9 9 9 5 。引用格式:梁超,马宏伟.阜山金矿尾砂综合利用及充填系统研发与应用 J.中国矿业,2 0 2 3,3 2(S1):2 2 3-2 2 8.LIANG Chao,MA Hongwei,Development and application of tailings comprehensive utilization and flling system in Fushan Gold MineJJ.ChinaMining Magaz
10、ine,2023,32(S1):223-228.责任编辑:边晶莹2240 引言地下矿产资源的安全高效开采为国民经济的健康发展提供了强有力的支撑,同时也形成了大量的采空区和尾矿,给矿山安全和环境保护产生巨大压力,制约了矿山资源的开发利用 1-6 。采空区和尾矿处理成为矿山生产的重要环节。将尾矿作为充填材料填入采空区,既解决了尾矿处理问题,降低了尾矿堆存造成的环境污染,又起到了控制围岩变形破坏,抑制采空区塌陷的作用。尾矿充填法由于兼具经济、环保和安全的优势,能在有效利用固体废弃物的同时极大提升采空区的稳定而被广泛应用 7-1 3 。围绕尾矿综合利用和充填,学者开展了系列针对性研究,研发了与矿山生产
11、实际相适宜的系统装备 1 41 8 。现有研究大多是针对于尾矿综合利用系统或尾矿充填系统单一开展的,未将其作为一个整体进行分析,对矿山企业的低成本、高效率运营产生不利影响。阜山金矿对尾矿综合利用系统和尾矿充填系统进行协同设计,根据矿山生产能力和充填需求,合理选配仪器装备,优化工艺流程,实现采-选-充协同作业,在保证矿山生产安全的前提下,有效提升了整体效益水平。1矿山概况阜山金矿位于山东省烟台市阜山镇。矿区范围由2 2 个拐点圈定,面积为5.7 8 0 4km。开采深度为十3 8 0 一1 5 8 0 m。目前的主要开采对象为2 0 6号矿脉群、2 0 7 号矿脉群和2 0 8 号矿脉群,2 0
12、 6 号矿分级1.4T立环粒径 0.0 5 mm电磁浆料尾矿3电磁浆料长石精矿尾矿4精矿尾矿5图1 尾矿利用工艺流程Fig.1 Technological process of tailings utilization2.2尾矿特性分析阜山金矿选矿厂尾矿中含有极少量粗砂颗粒,中国矿业greatly improve the overall benefit level under the premise of ensuring the mine production safety.Keywords:tailings comprehensive utilization;tailings fillin
13、g;filling system;collaborative design;goaf ofgold mine第3 2 卷脉群矿体厚度平均0.8 9 1 9.3 6 m,倾角3 1 7 6;207号矿脉群矿体厚度平均1.1 3 5.1 7 m,倾角4060;2 0 8 号矿脉群矿体厚度平均1.0 42.51m,倾角2 9 42。矿区可采出的原矿量为3 5 5.5 7万t,平均品位为2.9 1 g/t,生产规模为2 0 0 0 t/d。开采方法根据矿岩稳定程度和矿体厚度进行分类。对于矿岩较稳固的矿段,厚度大于3 m的矿体采用机械化上向水平分层尾砂胶结充填法,所占比例为40%;对于矿岩稳固性较好,矿
14、体厚度小于3 m的的矿段,采用上向水平分层尾砂胶结充填法,所占比例为3 0%;对于矿岩稳固性较差或厚度大于8 m的矿段,采用上向进路尾砂胶结充填法,所占比例为3 0%。2尾矿综合利用系统2.1尾矿利用流程对于阜山金矿选矿厂产生的尾矿,由输送泵送至水力旋流器进行脱泥,溢流产品进入尾矿泵池,底流进入高频振动细筛,筛上产品同样进入尾矿泵池,筛下产品由输送泵送至滚筒式磁选机中除去强磁性矿物,强磁性矿物直接进人尾矿泵池,底流进入第一段立环高梯度磁选机,强磁选磁性矿物进人尾矿泵池,底流再进入第二段立环高梯度磁选机,强磁选磁性矿物同样进入尾矿泵池,底流进人泵池,并由输送泵送至产品脱水车间的旋流器-脱水筛一体
15、机中,旋流器溢流和筛下自流进尾矿泵池,所有尾砂合并后由输送泵送至尾砂充填系统。尾矿利用工艺流程如图1 所示。原矿粒径 0.5 5 mm1.1T平板1.4T立环尾矿1尾矿2并含有一部分细泥。主要金属矿物有氧化铁、少量的磁铁矿、机械铁,主要脉石矿物有长石、石英、方解粗砂增刊1石、白云石、辉石、闪石等,其中长石为主要有价矿物,氧化铁和硅酸铁为主要杂质。筛分后的结果见表1。粒径小于0.5 5 mm的尾矿经筛分后可得产Table1Sieving results of tailings产品类型产率%产品95.38平板尾矿产品立环X1尾矿产品立环X2尾矿产品分级细泥产品浆料X1尾矿产品浆料2尾矿粒径大于0.
16、5 5 mm的粗砂原矿3尾砂充填系统3.1充填系统组成充填系统包括有供料、供水、供气、料浆制备、料浆输送、溢流水处理与控制系统等部分,其工艺流程如图2 所示。1)供料部分。选矿厂排出的尾砂浆经尾砂输送泵运送至充填站的立式尾砂存储仓仓顶后,经缓冲箱进人砂仓。作为胶结剂的普通硅酸盐水泥水泥罐车运至充填站后,通过吹灰管吹卸入散装水泥仓中。为防止杂物进人水泥仓,吹灰管上设置有过滤装置。2)供水部分。充填站设置一条供水管道,由高位水池或水泵加压供给带压水,以供冲洗设备、疏通管道及调节充填料浆浓度。调浓水量经电磁流量计检测,由电动调节阀进行调节。供水水量约5 0 m/h,压力约0.6 MPa。3)供气部分
17、。砂仓的尾砂经浓缩后,要用高压风水联动造浆,以增强其均质、和易、流动性,变成流体从仓底放出,需风量约为2 5 m/min。此外,采用高压风洗管,需风量约2 0 m/min。4)料浆制备。为充分发挥料浆制备能力,两个砂仓交替进砂和充填,合计容积约8 5 0 m。为加快尾砂沉降,在仓顶设给料槽和沉降槽。在进砂过程中,同时通过仓顶内壁溢流槽-仓壁溢流洞-仓外溢流槽-溢流管进行溢流,仓内溢流槽和溢流洞全部水梁超,等:阜山金矿尾砂综合利用及充填系统研发与应用表1 尾矿筛分结果全元素分析SiO2Fe2O368.7690.6271.8490.055.3384.685.3763.5821.1014.736.3
18、710.913.822.78100.00225率为6 3.5 8%、Fe20:含量为0.2 1 2%、白度为54.15%的长石产品;以及产率为1 0.9 1%、Fe203含量为0.5 8 6%、白度为3 1.5 6%的细泥产品。白度/%TiO2Al2030.15113.42569.6440.44869.8940.40371.8380.21266.2891.15967.7080.77467.8860.58667.2110.820Na203.7290.12713.3800.10913.0560.09412.5410.21315.6520.15115.1010.10714.2670.16013.31
19、9平,保证料浆的最上表面澄清液流走,仓外溢流槽设坡度,保证局部浑浊液可通过重力随溢流水流走。砂仓中全尾砂加满后,即可随其自然沉降以达到最大沉降浓度。造浆前打开排水设施,以排除全尾砂料面以上的澄清水。澄清水排完后,即可打开压气造浆喷嘴以对砂仓中全尾砂进行风水联动造浆。待全尾砂造浆均匀后,打开放砂阀,通过放砂管向搅拌机供给全尾砂浆。其放砂量由放砂管上电磁流量计进行检测,放砂流量由电动夹管阀进行调节。需要说明的是,要先开高压水阀和排气阀,将管道和喷嘴清洗干净,再开进气阀,关闭进水阀,排走管内残留水后即可关闭排气阀,进行压气造浆,如仓底沉降有较多粗颗粒尾砂时,可采用风水联动造浆。水泥仓顶设置人行检查孔
20、、料位计及袋式收尘器。水泥仓底部设置有螺旋闸门及双管螺旋给料机。料浆制备时打开螺旋闸门,启动双管螺旋给料机即可向搅拌机定量供给水泥。水泥给料量由螺旋电子秤检测。双管螺旋电机采用变频调速,改变螺旋转速即可改变水泥给料量,以满足不同灰砂比的要求。全尾砂浆、水泥及适量调浓水经各自的供料线进入进料斗后供给搅拌机。搅拌机选用双轴搅拌机和强力活化搅拌机两段连续搅拌,并通过连接斗进行连续。充填料经两段连续搅拌均匀后,制成浓度适中、流动性良好的充填料浆,流人测量管中。测量K205.5733.7955.5063.7375.4493.7415.3303.4566.4123.6016.3453.6146.2253.
21、6995.461Gao1.4201.2381.1781.0441.6981.2931.0441.48844.0654.1524.3231.5613.92226中国矿业砂仓屋顶尾砂输送管尾砂仓顶缓冲槽尾砂仓第3 2 卷检查孔口中水泥仓水泥仓顶放砂阀放砂管尾砂输送管尾砂溢流管(回水管)管上安装有电磁流量计及射线浓度计以检测充填料浆的流量和浓度。经过双轴搅拌机和强力活化搅拌机两段连续搅拌的充填料浆可利用设备对物料的强力机械作用,实现胶结充填料的活化搅拌,充填料浆经强力活化搅拌,能打破料浆中水泥的絮团状结构,充分发挥水泥的潜力,提高水泥的活化性能,大大改善充填物料的流动性。充填料浆最终进人充填料下料斗
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