[发明专利]被动式尾矿压实机

说明书

被动式尾矿压实机是一种部件系统，用于在主动和持续沉积环境中促进细颗粒沉积物的持续被动排水和固结。本发明包括浮选设备、锚固质量件和排水导管，所述排水导管用作所述浮选设备与锚固件之间的系绳。所述浮选设备还用于使所述排水导管水平定向。所述浮选设备随着水或沉积物水平升高而旋转，从而释放缠绕在所述浮选设备的轴线上的排水导管。这允许所述浮选设备向上移动，从而使所述排水导管被动地延伸。所述浮选设备使用不对称的固定重物来抵抗较小的旋转力。所述排水导管用于形成具有相对较高的水力传导率的受过滤屏障保护的路径，以消散孔隙压力并使掩埋的沉积物固结。所述锚固质量件将所述系统固定在适当的位置。

技术领域

矿物加工(采矿)和其他工业通常会产生高水分含量的持续产出的细颗粒矿物沉积物的形式的废弃产物。这些沉积物(尾矿)会形成大量的这样的物料：所述物料由于其细小的粒径和较高的水含量(经由水力输送而沉积的结果)而通常具有较低的水力传导率。这些物料通常储存在大盆地中位于土坝或堤坝后面，这些土坝或堤坝的建造成本很高。当这些物料沉积而竖向深度增加时，结果通常是大量的物料含有过多的间隙水(矿物固体颗粒之间的水)，而其自身的排水能力有限。这种被捕集的间隙水由于其所占据的额外废弃物储存容积而导致效率低下，并且无法再使用任何这种被捕集的工艺用水。由于水含量高且伴有液化潜力的细颗粒物料的稳定性降低，因此与储存盆地有关的岩土工程稳定性风险也随之增加。增加这些沉积物的排水和固结的积极影响是：

-由于释放间隙孔隙水而导致储存效率提高，否则将需要昂贵的容纳设施。增加所储存的物料的密度可以大大减小所需废弃物储存设施的成本和大小。减小废弃物设施的大小还可以减少与岩土工程稳定性有关的技术风险。

-由于减少了水含量并提高了固结率(通常会提高强度)，因此相对提高了沉积物物料块体的岩土工程特性。

-减少了用于维持矿物加工操作的水的需求(减少了孔隙空间中的水分流失，从而减少了从其他环境来源替代的量)。

-在某些情况下，由于较多的夹带有试剂和可能有价值的溶解产物(如金)的水被返回到工艺设施中以供进一步使用或回收，因此会引起处理试剂减少。

-减少了与细颗粒沉积物逐渐排水和沉降以及相关的潜在有问题的间隙水的释放有关的长期环境风险。这种缓慢的沉降对于及时回收和关闭尾矿设施可能会造成问题。

发明背景

细颗粒沉积物的排水是一门成熟的科学，经常被用于在基础设施建设活动之前改善土壤和其他物料的岩土工程稳定性。水含量高的细颗粒物料通常显示出较低的水力传导率和较差的岩土工程强度参数。当施加外力并且间隙水被加压时，较低的水力传导率也会影响物料的岩土工程特性。这通常会导致岩土工程稳定性和强度进一步降低(此类外力的示例是施工荷载或地震荷载)。在某些情况下，孔隙水的加压会导致物料发生液化，从而导致物料强度的灾难性损失。

矿物加工(采矿)和其他工业部门产生的细颗粒沉积物通常以高容积率产生，从经济角度来看，这不利于大规模脱水。结果是，许多此类废弃物储存设施仅依赖于沉积后成块物料的重力沉降。物料在沉积之前经常会经由液压装置在管道中输送，从而产生较高的水分含量。由于这些物料通常表现出较低的水力传导率和细小的粒度，因此沉降和脱水通常非常缓慢，并且在物料被捕集在后续沉积层之下之前无法有效地发生(这些问题因储存设施内发生的物料粒度分离而进一步加剧)。