會寶嶺鐵礦砂倉放砂及濃度控制技術(shù)研究

何恩亮，岳如友，陳 濤，侯姝菡，魯統(tǒng)國

（臨沂會寶嶺鐵礦有限公司，山東 臨沂 277700）

充填系統(tǒng)正常有序工作的核心指標(biāo)是尾砂放砂濃度的高低及其穩(wěn)定性，充填料的濃度是影響充填體強(qiáng)度的主要因素，充填系統(tǒng)好壞嚴(yán)重制約著充填體質(zhì)量[1，2]。1979年焦家金礦立式砂倉的成功使用，標(biāo)志著立式砂倉充填系統(tǒng)開始在我國逐步推廣。但由于尾砂在立式砂倉的沉淀作用，使得若想其通過放砂管流出必須先進(jìn)行造漿使其流態(tài)化。會寶嶺鐵礦充填站采用立式砂倉進(jìn)行濃縮脫水，由于尾砂顆粒較細(xì)，添加絮凝劑后尾砂粘度大，容易板結(jié)，造成放砂困難。同時(shí)，存在砂倉放砂濃度不穩(wěn)定，充填濃度低的弊端。研究提高充填系統(tǒng)穩(wěn)定性、放砂濃度和充填體強(qiáng)度關(guān)鍵技術(shù)，對于實(shí)現(xiàn)礦山安全高效生產(chǎn)具有重要理論及現(xiàn)實(shí)意義。

1 會寶嶺鐵礦砂倉放砂及濃度控制關(guān)鍵問題

會寶嶺鐵礦砂倉連續(xù)進(jìn)砂，進(jìn)砂2h后開始放砂充填，進(jìn)砂流量為400m3/h，放砂流量在100m3/h。當(dāng)充填濃度較低時(shí)，停止充填，繼續(xù)進(jìn)砂，間隔2h～3h后，繼續(xù)放砂。經(jīng)研究總結(jié)每次放砂結(jié)束后，總有一部分尾砂在砂倉內(nèi)堆積，并且不斷提高。當(dāng)砂倉砂位提高后，放砂困難，影響系統(tǒng)運(yùn)行。而且，每次開始和停止放砂都要沖洗管路，影響充填綜合濃度。砂倉砂位升高至14m以后，溢流水無法保證清澈，經(jīng)常出現(xiàn)渾濁，采用新型絮凝劑也無法解決該問題。會寶嶺鐵礦充填站采用立式砂倉進(jìn)行濃縮脫水,由于尾砂顆粒較細(xì)，添加絮凝劑后尾砂粘度大，砂倉尾砂容易板結(jié)，導(dǎo)致放砂困難，出現(xiàn)充填濃度不穩(wěn)定，充填濃度低等問題。

2 會寶嶺鐵礦砂倉放砂及濃度控制優(yōu)化設(shè)計(jì)

為解決會寶嶺鐵礦現(xiàn)有技術(shù)難題，通過對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行分析及現(xiàn)場試驗(yàn)，確定了控制砂倉砂位、將進(jìn)出平衡放砂作為砂倉的最佳運(yùn)行方式、改造砂倉中心桶和加藥點(diǎn)、風(fēng)反沖造漿等施工工藝，解決了放砂困難、放砂濃度不穩(wěn)定的弊端。

2.1 控制砂倉砂位

為了控制砂倉砂位，盡量能夠保證砂倉處理的尾砂和砂倉放出的尾砂相同，砂倉連續(xù)運(yùn)行，倉內(nèi)不積砂，保持砂倉低砂位。按照進(jìn)出平衡原理，以尾砂漿中的干尾砂量為平衡點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，砂倉每小時(shí)處理500m3尾砂（濃度19%）產(chǎn)出的干砂量為111.4t，折合成70%濃度的尾砂漿為93.4m3。如果將進(jìn)砂流量調(diào)整至500m3/h，放砂流量控制在93m3/h，理論上砂倉不會積砂，且充填濃度非常穩(wěn)定，如圖1所示。

圖1 砂倉砂位控制圖

2.2 平衡放砂技術(shù)

現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尾砂濃度低時(shí)，提高砂倉的進(jìn)砂量不會出現(xiàn)跑渾現(xiàn)象。因此，只需要根據(jù)選廠的來砂濃度調(diào)節(jié)好進(jìn)砂流量就可以正常運(yùn)行。但渣漿泵能力受限。充填站選用的渣漿泵為200ZJA-I-A63型渣漿泵，渣漿泵的額定流量為660m3/h。因此，目前砂倉的最大進(jìn)砂能力為660m3/h。根據(jù)附表可知，此時(shí)對應(yīng)的選廠尾砂濃度為14.5%左右。如來砂濃度低于該濃度，無法實(shí)現(xiàn)進(jìn)出平衡放砂，濃度難以保證。以砂倉處理的干尾砂量不變?yōu)樵瓌t，按照現(xiàn)階段的充填濃度70%（尾砂密度2.72t/m3），放砂流量90m3/h左右控制。根據(jù)不同的選廠來砂濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)砂倉的進(jìn)砂量，具體對應(yīng)關(guān)系見圖2。

圖2 砂倉進(jìn)砂放砂關(guān)系圖

根據(jù)實(shí)際測量的濃度情況進(jìn)行調(diào)整進(jìn)砂流量，濃度降低時(shí)，提高進(jìn)砂流量，濃度達(dá)到目標(biāo)濃度時(shí)，控制進(jìn)砂流量。理論與現(xiàn)場實(shí)測表明，兩個(gè)砂倉實(shí)現(xiàn)了連續(xù)放砂，充填濃度相對比較穩(wěn)定，平衡放砂對于砂倉放砂及濃度控制效果顯著。

2.3 改造砂倉中心桶和加藥點(diǎn)

完成砂倉的中心桶及加藥點(diǎn)改造。改造后砂漿以旋轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)入砂倉，增加了砂漿沉降時(shí)間，砂倉在中心桶的旋轉(zhuǎn)效果較好，砂倉進(jìn)砂能力從380m3/h提高至500m3/h。在此基礎(chǔ)上完成砂倉加藥點(diǎn)改造。改造后能夠均勻投藥，增加了絮凝劑和砂漿反應(yīng)時(shí)間，提高了沉降效果，砂倉在中心桶上清液明顯，絮凝效果明顯提高，砂倉進(jìn)砂能力從500m3/h提高至580m3/h。

2.4 風(fēng)反沖造漿技術(shù)

當(dāng)砂倉砂位較高時(shí)，停止進(jìn)砂，開啟風(fēng)反沖進(jìn)行造漿放砂，能夠?qū)褰Y(jié)尾砂迅速活化，并且穩(wěn)定的放入空區(qū)。板結(jié)尾砂處理時(shí)間由6天（拉砂位4天，人工沖洗2天）降低至半天，并且可以大幅度降低人員勞動強(qiáng)度。通過風(fēng)反沖能夠迅速的處理板結(jié)尾砂，并且板結(jié)尾砂能夠穩(wěn)定的放入井下，處理板結(jié)尾砂時(shí)放砂濃度有60%提高至67%以上。

3 結(jié)論

通過技術(shù)改造，砂倉基本采用連續(xù)放砂工藝，減少了停放砂次數(shù)，有效較少了放砂開機(jī)放砂困難的問題。當(dāng)砂倉砂位較高時(shí)，及時(shí)開啟風(fēng)反沖造漿，迅速降低砂位，避免了因砂倉砂位過高引起的放砂困難。通過連續(xù)放砂后，有效了控制了充填濃度，保證了充填濃度相對問題，通過調(diào)節(jié)進(jìn)砂和放砂流量，能夠適當(dāng)控制充填濃度，通過人工干預(yù)保證充填濃度。

技術(shù)手段提高了砂倉的處理能力，砂倉中心桶改造完成后，單個(gè)砂倉處理能力從、380m3/h，提高至580m3/h以上，砂倉處理能力提高52.6%。通過風(fēng)反沖改造，清倉時(shí)間由兩天降低至半天，并且減少人工12個(gè)。通過平衡放砂運(yùn)行，減少了設(shè)備開停機(jī)次數(shù)，有效提高了砂倉的充填量，單個(gè)砂倉處理能力提高10%。研究結(jié)果對類似礦山具有較好的參考價(jià)值。