图拉尔根铜镍矿全尾砂高效浓密稳定放砂装备应用研究

吴大玮 邓高岭 郑伯坤 李强

（①哈密和鑫矿业有限公司 哈密839000②长沙矿山研究院有限责任公司 长沙 400012）

利用全尾砂开展尾砂高浓度充填，核心技术之一是全尾砂料浆浓密技术，如何将低浓度的全尾砂料浆浓密至满足充填要求的高浓度料浆，是充填技术的重要研究领域。而技术的进步凝结于装备的创新，本研究开发了一种全尾砂高效浓密稳定放砂砂仓，从时间和空间角度做到了高效率浓密，同时从流量控制和浓度控制角度做到了稳定放砂。

1 现有浓密技术及问题

现有全尾砂浓密技术主要有两类，第一类是利用机械脱水原理进行全尾砂浓密，主要采用板框压滤机、隔膜压滤机、厢式压滤机、陶瓷过滤机等设备。第二类是利用沉降脱水原理进行全尾砂浓密，主要采用浓密机、砂仓进行沉降脱水，若全尾砂利用率要求较高或溢流水要求较高则辅助添加絮凝剂，利用絮凝沉降，降低溢流水含固量（浓度）。

传统的浓密机进行全尾砂料浆浓密，通常设施占地较大、底流浓度偏低、装备造价偏高、不添加絮凝剂时常出现溢流浓度偏高等问题。而传统的砂仓进行全尾砂料浆浓密，通常存在溢流浓度偏高、砂仓放砂流量不稳定或浓度不稳定。

2 新型砂仓的浓密技术及装备研究

2.1 传统装备浓密技术存在的问题

（1）沉降砂面（沉缩区）的料位较高时，溢流浓度会急剧提高，砂面到达一定高度后再提高速度很慢，造成浓密效率下降。矿山生产为保证充填能力，被迫在砂面未达到理想料位时即开始造浆充填，从而放砂浓度偏低。

（2）溢流浓度偏高，传统砂仓一般为圆柱形仓体，进料点在仓顶圆心处，溢流从边缘流出，进料点于溢流点距离较短，从而造成颗粒从进入砂仓到离开砂仓的停留时间短。

（3）进砂过程中，出料口料浆流速较高，对砂仓内较大面积造成扰动，影响了尾砂颗粒自然沉降的效果，造成沉降效率低、溢流浓度高。

2.2 全尾砂高效浓密稳定放砂砂仓的技术特点

（1）采用溢流槽配合阶梯排水阀，进行浓密过程的溢流水排出。该技术解决了由于压缩区料位和溢流点的高度差较小时，料浆沉降的空间较小，不易浓缩至稳定状态，而随着溢流离开砂仓的问题。

（2）采用较大面积的仓体上口，配合对角布置进料点和溢流点，溢流采用溢流槽取代传统砂仓的溢流环道，综合这3点起到了加长进料点和溢流点的距离，使得颗粒从进砂进入砂仓到溢流离开砂仓的时间大大加长，从而使更多的颗粒沉降，溢流浓度进一步得到控制。

（3）根据尾砂沉降性能、粒度分布、放砂浓度要求、充填能力要求等因素对溢流口、阶梯阀、仓底的相对标高进行调整，以确保足够的沉缩区高度，且较快速地达到足够的沉缩区高度，而阶梯阀的调节范围正好可覆盖放砂浓度要求。

（4）进砂管出料口，布置消能装置，使进砂管送出的砂浆对砂仓内料浆的冲击降低到最低。从而降低料浆对砂仓内颗粒自然沉降的扰动。

图1 砂仓结构

3 新型砂仓造浆、放砂技术及装备研究

全尾砂高效浓密稳定放砂砂仓的造浆和放砂技术特点：

（1）改善喷嘴布置角度

喷嘴压气方向竖直向上和水平喷出交替布置，且每一排压气管负责一个方向的压气，大大降低喷嘴间压气短路的现象。所使用的喷嘴喷出方向专一，压气为顶部方向喷出。

（2）研发可靠性高的喷嘴

研发可靠性高的喷嘴，使喷嘴使用寿命大大加长，故障率大幅降低，从而保证砂仓连续使用的情况下，仓底的喷嘴不会出现大面积失效的情况。本研究研发的新型防堵喷嘴，采用两道防堵措施，且每道措施可靠性高，大大提高了喷嘴可靠性。

（3）研发流量自动控制装置进行砂仓放砂流量控制

研发流量自动控制箱，用于独立控制放砂流量，同时监控流量异常波动现象。

采用流量计监测流量，采用电动阀调整流量，采用控制器对流量计输出的流量数据信号做智能运算分析并发出信号调整电动阀开合度，电动阀初始开度为某一值（可以是50%）。采用内径小于80%放砂管内径的电磁流量计、串联管、电动阀，使得充填输送过程中电磁流量计、串联管、电动阀处于满管状态，确保流量测量的准确性、电动阀调整的有效性。当流量波动超过所设定的合理值范围时，控制器启动声光报警装置，提示异常。

4 结论

图拉尔根铜镍矿全尾砂高效浓密稳定放砂装备采用溢流槽配合阶梯排水阀，进行浓密过程的溢流水排出。采用较大面积的仓体上口，配合对角布置进料点和溢流点，溢流采用溢流槽取代传统砂仓的溢流环道。布置消能装置，使进砂管送出的砂浆对砂仓内料浆的冲击降低到最低。改善喷嘴布置角度，喷嘴压气方向竖直向上和水平喷出交替布置，且每一排压气管负责一个方向的压气，大大降低喷嘴间压气短路的现象。研发可靠性高的喷嘴，使喷嘴使用寿命大大加长，故障率大幅降低，从而保证砂仓连续使用，仓底的喷嘴不会出现大面积失效的情况。研发流量自动控制箱，用于独立控制放砂流量，同时监控流量异常波动现象。通过以上技术手段确保全尾砂高效浓密与稳定放砂。