《充填开采成套技术与装备案例介绍》由会员分享，可在线阅读，更多相关《充填开采成套技术与装备案例介绍（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,充填开采成套技术及装备案例介绍,飞翼股份有限公司 湖南省矿山充填装备 工程技术研究中心 二零一五年五月,一、存在问题,1、溃坝事故频发,据不完全统计：2003年2012年我国尾矿库事故发生30余起，造成大量的人员伤亡和财产损失。全国各类尾矿库共约 12000余座，近40%的尾矿库为非正常库 ，如同悬在人们头顶的“堰塞湖”，溃决的风险极大。,存在问题,矿床开采产生地下采空区，引起地下应力不均，当在控制范围内时，其生产过程是安全的。但是，一旦过程失去控制，就容易发生冒顶、突水、地表塌陷、泥石流、大规模地压活动等安全事故。,2、矿床开采安全隐患,3、矿区周边生态环境破坏,据不完全统计，金属矿山固体
2、废弃物总量超过250亿t，年产总量8亿t，占全部工业固体废弃物的85%。固废占用全国2万km2的土地，以每年200-300km2速度增加，间接污染土地面积67万km2； 全国共有12655座尾矿库，每年新增尾矿约 4 亿t,尾矿库废水,矿山排土场废石,4、贫矿比例高，资源利用率低,铁矿、有色及黄金矿山低品位矿、贫矿比例高，但金属回采率较低、资源利 用率低、开采浪费严重； 废石、尾矿中含有的大量金属无法被利用,我国部分矿种贫矿比例,我国部分矿产资源利用率,矿山问题的存在以及环保要求的日益提高，迫使金属矿山企业在矿山开采时寻找新的开采方式。,趋势：,建设生态绿色环保矿山 发展全尾砂高浓度胶结充填开
3、采技术,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,二、尾矿处理新技术,尾矿传统处理方式是： 建设常规地表堆存-尾矿库,排放浓度低于30% 消耗大量的水,其技术特点是： 1、尾矿选厂初步浓缩输送尾矿库堆存 2、尾矿浓度低（20-40%）、输送矿浆量大,排放浓度,传统尾矿库处理方式存在的问题,一、占地面积大； 二、 污染环境； 三、安全隐患； 四、回水利用率低、资源浪费。,可泵送,不可泵送,膏体尾矿,浓缩尾矿,尾矿浆,湿滤饼,干滤饼,水资源消耗大 渗流状况取决于库型 需要建坝 运行费用低 环境影响大,水资源消耗小 无渗流 建坝费用低
4、 运行费用高,建坝费用低 运行费用低 环境影响小 渗流量小,传统湿排,膏体排放,干堆,尾矿处理方式,尾矿堆存方式分类,全尾砂膏体排放技术难点,尾砂充填料浓度的高低往往能反映出充填技术水平的高低，目前国内外常用的制浆方式有： 1、尾砂浆体中添加其它干料； 2、采用旋流器、离心设备或其它过滤设备对尾砂分级脱水； 3、采用浓密机等直接将尾砂浓缩脱水等。,尾砂脱水,高浓度浆体远距离输送,远距离充填，可提高充填采矿效率和降低充填成本。目前用于增加高浓度浆体输送距离的方式有： 1、降低料浆浓度，提高充填倍线。 2、使用充填工业泵加压输送。,全尾砂膏体干堆工艺流程,全尾砂膏体干堆图,Leap Unlimit
5、ed Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,稳定性。它是指充填物料具有抵抗分层、离析的能力，使膏体在输送管道中停留数小时不沉淀、不分层、不离析，能顺利地进行输送。 流动性。它是指膏体能在外力或重力作用下，能够在输送管道中或采空区中顺利流动。 可塑性。它是指膏体能够在克服屈服应力后产生非可逆变形的能力，也就是膏体在通过输送管道弯道部位、变径锥形管、管接头等管件时，形状能发生变化，内部结构不变。,膏体的三个技术条件,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,膏体充填的特点,尾砂膏体充填的料浆质
6、量浓度一般在70%以上，料浆的屈服切应力和塑性粘度较大。 充填料浆中要有一定比例的超细粒级物料，才能形成稳定性好的膏体； 膏体在管道中的流动呈柱塞状，其核心呈恒速流动，近柱塞体。管壁处的速度梯度与摩擦阻力和表面润滑层的粘度有关；,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,膏体充填料的内摩擦角较大，其凝固的时间短，能迅速地对围岩和矿柱产生抗力，减缓空区闭合。 膏体充填料中一般添加水泥制备成胶结充填料，对选厂送来的低浓度全尾砂常采用高效浓密机、真空过滤机或离心脱水机进行脱水；膏体充填料常用柱塞泵进行输送。,Leap Unlimite
7、d Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,固废利用率高：利用率达50100%，减少地表排放 不泌水：浓度高，重金属离子和细颗粒水泥不迁移,井下充填,尾矿、炉渣、废石,井下基本不泌水,膏体技术优势一 环保,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,膏体技术优势二 安全,两高,浓度高，沉缩率低，接顶率高，减小应力集中 充填体强度高，有效控制顶板围岩,传统不接顶,1m,充填接顶 无应力集中,不接顶 应力集中范围大,坝高小：减少筑坝投入 升速小；减小维护成本 面积小：大大降低征地费用,地表处置,水
8、泥少：相同强度下减小水泥用量 贫损少：优化采矿工艺，应对泥化围岩 排水少：减小水泥流失，减少排水清淤泥,井下充填,膏体技术优势三 经济,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,膏体技术优势三 经济,达到相同充填体强度，膏体水泥用量可减小20-50% 相同的水泥用量下，膏体强度提高50%-200%,A矿普通胶结充填,膏体的灰砂比降低1倍，强度增加1倍。,相同水泥耗量下，浓度提高4%，强度显著提高。,a.水泥用量少,改善工程地质条件，使得原本无法开采的矿体变为可能 膏体充填体强度高，有利于改善贫损指标,水砂充填，单沿脉（4m 5m
9、）+多小穿脉(3 3)回采，回收率44%。,膏体充填后，多沿脉回采，预期85%。,12m,某铜矿西矿体,原方案：,新方案：,b.贫损指标少,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,不脱水，可大幅提高井下矿岩的稳定性，降低支护成本 对于矿岩“遇水泥化”的矿山，基本是“唯一选择” 云南铜矿案例,国内某铜矿矿岩遇水泥化,国外某沉积型铜矿遇水泥化,c.工程及维护费用少,膏体的“性价比” 最高,环保,安全,经济,膏体技术优势,三、充填开采成套装备,高浓度胶结泵送充填系统工艺流程示意图,Leap Unlimited Create A Be
10、tter Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,膏体浓密机尾矿浓缩主要设备,将低浓度尾矿料浆经过膏体浓密机的浓缩沉降，获得满足高浓度充填要求的高浓度尾矿料浆，同时溢流液回收再利用。,直径决定着处理能力 停留时间决定底流浓度 泥层高度决定耙架能耗 深锥须具有一定的贮存功能,浓密时间-泥层高度,充分压实区,压实区,沉降区,泥 层,扩散区,澄清区,底流,入料,驱动装置,耙架,Le
11、ap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,膏体浓密机设备特点： 1、中心传动式； 2、液压驱动； 3、设备可靠性高，维护简便； 4、单位面积处理量达到国际领先水平； 5、同等参数情况下，达到更高底流浓度，用于充填开采； 6、溢流水含固率低，使工业用水得到最大限度的回收利用，可用于选矿或充填，降低整体用水量，减少生产成本。,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来
12、,膏体浓密机核心技术,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,给料筒入料动态模拟,给料筒技术特点： 1）料浆是切向进入，矿浆的涡流能够被垂直的挡板所抵消； 2）给料筒底部为闭式设计，与底部开口的给料筒相比，絮凝剂喷射更加有效； 3）由于均匀的混合和有足够的停留时间，可获得良好的絮凝效果 4）使矿浆在浓密池中的分配更均匀； 5）使矿浆短路现象最小化； 6）采用了定向的稀释装置，给入的矿浆被更好的稀释； 7）分矿锥改善矿浆的脱水过程、溢流澄清度和最终的底流浓度； 8）通过矿浆稀释装置来有效的使用絮凝剂，从而实现更高的单位时间、单位
13、面积处理量。,我们使用计算机流体动力学模拟料浆沉降过程。优化料浆停留时间、矿浆和絮凝剂混合效果，以进一步提高设备性能。,Leap Unlimited Create A Better Future 飞 跃 无 限 共 赢 未 来,充填工业泵充填泵送主要设备,该系列产品广泛应用于金属矿山与非金属矿的尾矿充填开采、煤矿充填开采、冶金石化行业污水处理和固废弃物处理等领域，为成分复杂的高含固、粘稠物料提供安全可靠的远距离输送系统。,充填泵技术特点： 1）高压力，大排量，大功率，高可靠性； 2）采用全液压控制开式液压系统，主系统纯液压控制，无电液转换环节，可靠性极高； 3）采用双泵组合流液压系统，两组动力
14、单元完全一样，并行工作，彼此独立，互为备用，进一步提高了可靠性与通用性。 4）电控阀配有独特的手动应急操作装置； 5）变量节能技术，液压系统采用多项变量技术，电比例恒功率控制，功率强大却能按需要输出，高效节能。 6）泵送机构工作平稳，冲击小，泵送频率低； 7）采用大嘴S阀，大嘴S阀放大了阀体内部通径，吸入面积增加，吸入效率提高，高粘稠的物料变得易泵送。 8）眼镜板、S管及物料活塞等易损件耐磨度高，使用寿命长；,9）具有监控、保护功能，电脑中央集成控制； 10）液压动力元件及控制元件均为BOSCH REXROTH(博世力士乐)、PARKER（派克）以及EATON VICKERS（伊顿威格士）等世
15、界著名公司纯正产品； 11）进口德国过滤器、蓄能器以及传感器； 12）采用德国著名品牌AKG公司风冷器； 13）采用进口液压胶管和接头以及密封件； 14）进口美国LINCOLN（林肯）公司中央自动润滑系统； 15）采用著名品牌电气元器件； 16）独特的回油过滤与冷却装置；（飞翼专利） 17）独特的主油路控制阀；（飞翼专利） 18）独特的液压系统无电热器加热装置。（飞翼专利）,动力泵站,两组动力单元完全一样，互为备用，两台动力既可同时工作，也可单台动力工作； 进一步提高了可靠性与通用性； 平台式。,在每一主换向阀回油油路中并联2个过滤器和1个风冷器，共两组，彼此独立工作。 油温低时，以过滤为主；
16、油温高时，以冷却为主，自动调节。无需另外增加大量的辅助油源做冷却之需。,专利回油过滤与冷却装置,采用独特的大通径滑阀及并联同步控制液压技术，成功解决了特大流量液压系统换向难题，属国内首创 。,专利主控阀,液压换向阀,根据充填需要，在两套管路之间快速切换。实现充填开采和尾砂膏体排放工艺之间的快速切换。 用于两泵（一用一备）充填方案管路快速切换阀，一台泵发生故障，能在极短时间内切换至另一套泵送管路，不影响充填。,1#支路,2#支路,干路,换向阀,液压换向阀演示1,1#尾矿库膏体堆存,2#充填,干路,换向阀,换向阀,液压换向阀演示2,液压截止阀,专门设计用于控制料浆通断的液压截止阀，可根据充填需要，设置在充填工业泵出口管路，可快速实现管路通断控制，防料浆回流，且密封性好、清洗球通过性好。,液压换向阀在高浓度料浆输送和处置成套装备中用于管道切换，可实现管路的双向换向； 液压液压
