銅坑礦充填系統(tǒng)改造與應(yīng)用

藍(lán)仕忠，王 旭，彭 亮

(1.廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦，廣西 河池市 547205；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012)

0 引 言

近年來，資源高效回收和環(huán)境保護(hù)日益受到重視[1]，促進(jìn)充填工藝技術(shù)的大力發(fā)展[2-4]，充填采礦法在全國得到了廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用范圍從高品位貴金屬礦到低品位鐵礦，甚至非金屬礦。新建礦山紛紛建設(shè)先進(jìn)的充填系統(tǒng)，而老礦山則傾向于對(duì)現(xiàn)有充填系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造[5-6]。

銅坑礦是開采多年的老礦山，主要采用空?qǐng)龇?、組合崩落法以及空?qǐng)鏊煤?廢石)充填法，生產(chǎn)中存在以3個(gè)問題：礦石損失貧化大；地壓活動(dòng)頻繁；地表生產(chǎn)設(shè)施受到威脅。

銅坑礦曾于20世紀(jì)80年代建設(shè)了棒磨砂膠結(jié)充填系統(tǒng)，該充填系統(tǒng)包括棒磨砂車間及充填料漿制備站、充填管道斜井等工程建設(shè)。充填系統(tǒng)建成后，進(jìn)行了調(diào)試和試充填，由于受當(dāng)時(shí)礦產(chǎn)品價(jià)格低和充填成本較高等原因影響，充填系統(tǒng)于2002年停用，目前井下主要采用廢石充填，存在著效率低下，成本高，且充填質(zhì)量不能滿足安全生產(chǎn)要求等問題。因此，對(duì)礦山原充填系統(tǒng)亟需進(jìn)行改造。

1 充填系統(tǒng)改造

原有充填設(shè)施盡量加以利用，以縮短基建周期，降低建設(shè)投資。由于該充填站十幾年處于擱置狀態(tài)，站內(nèi)機(jī)械設(shè)備、管道電纜等均已撤除，鋼構(gòu)件也已嚴(yán)重銹蝕。經(jīng)現(xiàn)場考察，確認(rèn)可利用的設(shè)施有：棒磨砂車間廠房；充填站2個(gè)立式砂倉，2個(gè)水泥倉，制備廠房、配電室、儀表室、工具房、鋼筋混凝土廊道、濃密池等。經(jīng)論證，在原址上對(duì)原有棒磨砂充填系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用全尾砂結(jié)構(gòu)流膠結(jié)充填工藝，充填系統(tǒng)流程見圖1。

圖1 充填系統(tǒng)流程

1.1 尾砂再造漿系統(tǒng)改造

尾砂由汽車運(yùn)至銅坑礦后，通過卸料平臺(tái)卸入料倉中。尾砂通過受料槽卸入攪拌槽，在攪拌槽中再造漿后由渣漿泵輸送至充填站立式砂倉進(jìn)一步處理。

碎石倉壁上開卸料門洞，以供自卸汽車卸料。門洞上安裝電動(dòng)卷閘門。為了防止大塊進(jìn)入攪拌槽及渣漿泵，于溜槽中部設(shè)置滾筒篩。選用Φ2.5 m×2.5 m強(qiáng)力攪拌槽，松散狀尾砂經(jīng)攪拌槽攪拌制漿均勻后，再由渣漿泵通過管道輸送至充填站的立式砂倉中以備充填之用。攪拌槽上安裝超聲波料位計(jì)并設(shè)報(bào)警裝置，以使攪拌槽料位處于合理高度。

1.2 尾砂倉造漿[7]及溢流改造

利用充填站已有的2個(gè)立式砂倉儲(chǔ)存全尾砂漿，尾砂漿在立式砂倉中進(jìn)一步沉降脫水，使其達(dá)到最大沉降濃度。為了便于立式砂倉頂部澄清水的排放，于2個(gè)立式砂倉之間增設(shè)梯子間，并于砂倉直筒段每隔1 m于砂倉外側(cè)設(shè)置排水閥門。在倉中設(shè)置壓氣造漿噴嘴，砂倉壓氣造漿時(shí)，由螺桿式空壓機(jī)供給壓氣，將砂倉內(nèi)的尾砂充分?jǐn)_動(dòng)，形成均質(zhì)流體，實(shí)現(xiàn)尾砂漿預(yù)攪拌。

1.3 水泥給料計(jì)量改造

利用2個(gè)水泥倉(容積500 m3)儲(chǔ)存水泥,罐車運(yùn)散裝水泥至充填站后，氣卸入水泥倉。倉頂設(shè)置除塵器和雷達(dá)料位計(jì)。水泥倉底部安裝有電液閘門及螺旋給料機(jī)。水泥給料量由電子秤檢測。螺旋給料機(jī)電機(jī)采用變頻調(diào)速(0～50 Hz)，改變螺旋轉(zhuǎn)速即可改變水泥給料量，以滿足不同灰砂比要求。水泥給料計(jì)量由計(jì)算機(jī)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)流量波動(dòng)及設(shè)定灰砂比及時(shí)調(diào)整水泥給料量，小時(shí)給料誤差控制在0.5 t/h之內(nèi)，做到精準(zhǔn)給料。

1.4 料漿制備改造

全尾砂漿、調(diào)濃水及水泥經(jīng)各自的供料線進(jìn)入攪拌機(jī)。攪拌機(jī)采用臥攪+高速攪兩段攪拌。充填料各組分經(jīng)兩段攪拌后制備成高濃度(70%)、流動(dòng)性良好(坍落度28 cm)的充填料漿[4-5]，通過充填鉆孔及井下充填管網(wǎng)自流輸送至井下采場空區(qū)進(jìn)行充填。

雙軸攪拌機(jī)及高速活化攪拌機(jī)生產(chǎn)能力均為150 m3/h，其中高速活化攪拌機(jī)變頻調(diào)速。雙管螺旋給料機(jī)水泥輸送能力50 t/h，變頻調(diào)速。

1.5 控制系統(tǒng)改造

研制的自動(dòng)控制[8]系統(tǒng),使充填站所有運(yùn)行設(shè)備均可在控制室進(jìn)行有效控制,充填料漿制備參數(shù)可根據(jù)充填工藝要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。充填系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以實(shí)行手動(dòng)與自動(dòng)控制的切換。當(dāng)充填系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定時(shí),通過控制系統(tǒng)軟件設(shè)置各充填參數(shù),充填系統(tǒng)按設(shè)置好的參數(shù)自動(dòng)運(yùn)行。如出現(xiàn)異常就會(huì)自動(dòng)報(bào)警,并可通過手動(dòng)調(diào)節(jié)恢復(fù)至正常狀態(tài)。設(shè)置了視頻監(jiān)視系統(tǒng)與數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄系統(tǒng),充填站運(yùn)行狀況和參數(shù)可在控制室及總調(diào)度室進(jìn)行監(jiān)視和查閱。

2 應(yīng)用效果

充填系統(tǒng)改造后已在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用1年，取得了以下成果：

(1) 通過充填系統(tǒng)改造，礦山實(shí)現(xiàn)全尾砂膠結(jié)充填，充填指標(biāo)為：流量150 m3/h，濃度70%以上，25萬m3/a。

(2) 再造漿工藝集尾砂存儲(chǔ)、篩分、攪拌和輸送功能于一身，料漿制備濃度達(dá)到45%，流量100 m3/h，為充填站提供無雜質(zhì)、高濃度尾砂漿。

(3) 壓氣造漿保障立式砂倉內(nèi)砂漿均勻、濃度穩(wěn)定，造漿噴嘴故障率低。

(4) 水泥給料計(jì)量由計(jì)算機(jī)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)流量波動(dòng)及設(shè)定灰砂比及時(shí)調(diào)整水泥給料量，小時(shí)給料誤差控制在0.5 t/h之內(nèi)，做到精準(zhǔn)給料。

(5) 兩端攪拌確保充填料漿均勻，無水泥團(tuán)聚現(xiàn)象，有利于料漿強(qiáng)度的增加，節(jié)約水泥用量，工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果顯示，灰砂比1∶6、濃度72%時(shí)，料漿28 d強(qiáng)度2 MPa，其強(qiáng)度值較實(shí)驗(yàn)室相同配比結(jié)果高10%。

(6) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造運(yùn)用，極大地提高了工作效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度及人工成本。

3 結(jié) 語

銅坑礦目前采用全尾砂結(jié)構(gòu)流膠結(jié)充填工藝技術(shù)，充填系統(tǒng)的成功改造滿足了該充填工藝技術(shù)的要求，該系統(tǒng)具有工藝流程順暢、建設(shè)投資少、技術(shù)可靠等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的社會(huì)效益和廣泛的推廣價(jià)值。