[发明专利]一种立式砂仓动态高浓度流态化放砂技术的优化方法

说明书

本发明涉及一种立式砂仓动态高浓度流态化放砂技术的构建方法及应用，属于采矿技术领域。本发明所述方法通过对尾砂动态沉降特性、尾砂自密实机理、高浓度流态化放出条件、物料动态平衡条件的分析，突破了立式砂仓传统作业模式，实现作业模式转型，形成具有高浓度、流态化技术特征的动态放砂技术模型，对于改善砂仓工作性能、提高尾砂利用率、提高尾砂放砂浓度、保证充填质量、提高经济效益、保证矿山采充平衡、完善尾砂充填采矿理论体系、丰富绿色采矿和矿业可持续发展内涵具有最重要的理论研究意义和较高的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种立式砂仓动态高浓度流态化放砂技术的优化方法，属于选矿技术领域。

背景技术

矿产资源开发对环境的破坏及矿产资源的日渐枯竭，致使人们越来越关注矿山固体废物的处置与资源化利用，减量化、再利用和资源化已是固体废料综合利用的必然趋势，也是生态文明建设的重要内容。因此，当下坚持“弃之为害，用之为宝”的指导思想，加快对矿产资源产业链条的升级改造，形成“资源—产品—废弃物—变废为宝”的产业链条，甚至是“资源—产品—废弃物—再生资源”的产业闭路循环，从源头减少产出并对其进行二次利用，是解决固体废料堆存系列问题的重中之重。既可为经济社会发展提供物质基础，又能轻扰动或无害化于生态环境，是实现矿产资源开发可持续发展的最优选择。

充填作为矿山固体废料综合利用的重要手段之一，不仅可以弥补传统采矿理念的核心缺陷，降低对环境的扰动，协调矿产资源开发与环境治理的分割处理，保护远景资源，消除因采空区带来的安全隐患。作为固体废料的主要来源之一，尾砂堆存占固体废料总量的24.33％，其中83％来自铁矿、铜矿、金矿开采排放，近年来年排放量高达15亿吨以上，虽然尾矿利用增速明显高于排放增速，但利用量仍然赶不上新增量，且利用增速出现大幅下降。数据显示：我国尾矿综合利用率仅为20.6％。目前，我国尾砂大宗利用主要用于矿山充填，其利用率主要受尾砂制备工艺以及设备工作性能的影响。

目前，国内外常用的尾砂制备充填系统主要有立式砂仓和深锥浓密机。就结构而言，立式砂仓结构简单，仓内无任何动力构件，可大大节省能耗，生产费用低；同时操作简单，维修方便等优点。就工作方式而言，立式砂仓为装砂、造浆和放砂三工作状态循环，系统则为多仓间歇交替充填的作业模式；深锥浓密则为进料、溢流和底流同时存在的动态放砂模式，区别于立式砂仓底部高压介质活化造浆放出底流，深锥浓密依靠仓底动力耙架连续转动输出底流。

通过调查立式砂仓传统工作方式下核心工作性能指标，发现存在以下问题：溢流跑混严重，尾砂有效利用率低，溢流处理及排放随之增加；装砂时间长，放砂时间短，时效低下，严重制约系统充填能力；放砂浓度低，流量波动范围大，严重影响充填体整体性和均匀性，充填体无法满足采矿工艺要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立式砂仓动态高浓度流态化放砂优化方法，具体包括以下步骤：

(1)确定立式砂仓动态高浓度流态化放砂的最佳进料浓度和进料流量，结合立式砂仓的断面结构尺寸，得到立式砂仓的理论最大处理能力：

①开展不同浓度的全尾砂料浆静态沉降试验，记录不同浓度全尾砂料浆沉降过程中固液分离界面高度，并绘制尾砂沉降曲线。

②根据尾砂沉降速度定义求尾砂沉降速度，尾砂沉降曲线中自由沉降直线段斜率即为尾砂沉降速度，直线段采用式(1)进行描述。

y＝ax+b (1)

式中：y—尾砂沉降曲线中直线段尾砂沉降高度，mm；

a—直线斜率，即尾砂沉降速度v，mm/s；换为m/s时，除以100；

x—直线段内尾砂沉降时间，s；

b—直线常数项。

③根据所求得的尾砂沉降速度，绘制尾砂沉降速度与浓度的关系曲线，采用式(2)对其进行拟合。采用式(2)即可求得全浓度范围内尾砂的沉降曲线。