吳大瑋，鄧高嶺，鄭伯坤，李強

(1.哈密和鑫礦業(yè)有限公司，新疆 哈密市 839000;2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012)

實現(xiàn)全尾砂高濃度充填的核心是全尾砂料漿濃密技術，如何將低濃度的全尾砂料漿濃密至滿足充填要求的高濃度料漿，一直是充填技術研究重要的領域。而技術的進步凝結于裝備的創(chuàng)新，本研究研發(fā)了一種全尾砂高效濃密穩(wěn)定放砂砂倉，實現(xiàn)了全尾砂漿高效率濃密以及穩(wěn)定放砂。

1 現(xiàn)有濃密技術及問題

現(xiàn)有全尾砂濃密技術主要有2 類，第1 類是利用機械脫水原理進行全尾砂濃密，主要采用板框壓濾機、隔膜壓濾機、廂式壓濾機、陶瓷過濾機等設備。第2 類是利用沉降脫水原理進行全尾砂濃密，主要采用濃密機、砂倉進行沉降脫水，若全尾砂利用率要求較高或溢流水要求較高則輔助添加絮凝劑，利用絮凝沉降，降低溢流水含固量。

機械脫水能耗大，制約了設備處理能力，造成機械脫水成本較高，初期投資較大。

傳統(tǒng)的濃密機進行全尾砂料漿濃密，通常存在設施占地較大、底流濃度偏低、裝備造價偏高、不添加絮凝劑時常出現(xiàn)溢流濃度偏高等問題。而傳統(tǒng)的砂倉進行全尾砂料漿濃密，通常存在溢流濃度偏高、砂倉放砂流量不穩(wěn)定或濃度不穩(wěn)定等問題。

2 新型砂倉的濃密技術及裝備研究

（1）采用溢流槽配合階梯排水閥，排出濃密過程的溢流水。該技術解決了由于壓縮區(qū)料位和溢流點的高度差較小時，料漿沉降的空間較小，不易濃縮至穩(wěn)定狀態(tài)而隨著溢流排出砂倉的問題。技術實施過程：當壓縮區(qū)料位達到某一高度時，停止進料，進行自然沉降，再開啟階梯排水閥，排出壓縮區(qū)上部的一部分清水，完成砂倉內濃度的調整。溢流濃度得到有效控制，提高了尾砂利用率。

（2）采用較大面積的倉體上口，配合對角布置進料點和溢流點，溢流采用溢流槽取代傳統(tǒng)砂倉的溢流環(huán)道，綜合這3 項技術加長進料點和溢流點的距離，使得尾砂顆粒從進入砂倉到溢流排出砂倉的時間大大加長，從而使更多的顆粒沉降，進一步控制溢流濃度。該技術實施過程：尾砂輸送管出口布置于砂倉一邊或角落上，而溢流槽布置于對角緊貼砂倉壁或角落上，延長了進砂在砂倉內的停留時間和運行距離，有限控制了溢流濃度，提高了濃密效率。

（3）根據(jù)尾砂沉降性能、粒度分布、放砂濃度要求、充填能力要求等因素對溢流口、階梯閥、倉底的相對標高進行調整，以確保足夠的沉縮區(qū)高度，且較快速地達到足夠的沉縮區(qū)高度，而階梯閥的調節(jié)范圍正好可覆蓋放砂濃度要求。

（4）在進砂管出料口布置消能裝置，減小進砂管排放的砂漿對砂倉內料漿的沖擊，砂倉結構如圖1 所示，從而降低料漿對砂倉內顆粒自然沉降的擾動。

圖1 砂倉結構

3 新型砂倉造漿、放砂技術及裝備研究

3.1 改善噴嘴布置角度

噴嘴壓氣方向豎直向上和水平噴出交替布置，且每一排壓氣管負責一個方向的壓氣，大大降低噴嘴間壓氣短路的現(xiàn)象。所使用的噴嘴噴出方向專一，壓氣為頂部方向噴出。技術實施過程：相鄰兩排的噴嘴錯開布置，一排為豎直方向噴嘴，一排為水平方向噴嘴。豎直方向噴嘴將料漿一面區(qū)域內的顆粒往高處輸送，水平方向噴嘴推動豎直方向噴嘴作用區(qū)域死角處的料漿。

3.2 噴嘴研發(fā)

研發(fā)可靠性高的噴嘴，使噴嘴使用壽命大大加長，故障率大幅降低，從而保證在砂倉連續(xù)使用的情況下，倉底的噴嘴不會出現(xiàn)大面積失效的情況。本研究研發(fā)的新型防堵噴嘴，采用兩道防堵措施，且每道措施可靠性高，大大提高了噴嘴可靠性。新型防堵噴嘴的結構如圖2 所示，主要原理如下：

圖2 新型防堵噴嘴結構

第一道防堵實施：開啟壓氣時，壓氣進入內氣室，憑借壓力沖開割口墊片的割口，壓氣進入外氣室，再進入出氣孔，憑借壓力使緊裹著噴頭的彈性套管脹開，壓氣從彈性套管和噴頭的間隙噴出，此時由于壓氣穩(wěn)定供給，尾砂漿不會從間隙進入噴嘴內部；關閉壓氣時，噴嘴內氣體壓力消失，脹開的彈性套管迅速恢復原狀，緊緊包住噴頭，使得砂漿與出氣孔隔離。

第二道防堵實施：尾砂充填時細顆粒不會進入噴嘴，堵塞噴嘴。當出現(xiàn)彈性套管恢復不及時，或彈性套管與噴頭存在細小縫隙，造成少量細砂進入出氣孔和外氣室時，割口墊片將阻止細砂進入內氣室避免堵塞壓氣管道，當壓氣重新開啟時，少量的細砂隨壓氣從外氣室排除，從而實現(xiàn)第二道防堵。

3.3 流量自動控制裝置的研發(fā)

研發(fā)流量自動控制箱，用于獨立控制放砂流量，同時監(jiān)控流量異常波動現(xiàn)象。

本研究研發(fā)的流量自控控制箱，結構如圖3 所示。其主要原理如下：

圖3 流量自動控制箱

采用流量計監(jiān)測流量，電動閥調整流量，控制器對流量計輸出的流量數(shù)據(jù)信號做智能運算分析并發(fā)出信號調整電動閥開合度，電動閥初始開度為某一值（可以是50%）。采用內徑小于80%放砂管內徑的電磁流量計、串聯(lián)管、電動閥，使充填輸送過程中電磁流量計、串聯(lián)管、電動閥處于滿管狀態(tài)，確保流量測量的準確性和電動閥調整的有效性。當流量波動超過所設定的合理值范圍時，控制器啟動聲光報警裝置，提示異常。

4 結論

圖拉爾根銅鎳礦全尾砂高效濃密穩(wěn)定放砂裝備采用溢流槽配合階梯排水閥，進行濃密過程的溢流水排出。采用較大面積的倉體上口，配合對角布置進料點和溢流點，溢流采用溢流槽取代傳統(tǒng)砂倉的溢流環(huán)道。布置消能裝置，減小進砂管排放的砂漿對砂倉內料漿的沖擊。改善噴嘴布置角度，噴嘴壓氣方向豎直向上和水平噴出交替布置，且每一排壓氣管負責一個方向的壓氣，大大降低噴嘴間壓氣短路的現(xiàn)象。研發(fā)可靠性高的噴嘴，使噴嘴使用壽命大大加長，故障率大幅降低，從而保證在砂倉連續(xù)使用的情況下，倉底的噴嘴不會出現(xiàn)大面積失效的情況。研發(fā)流量自動控制箱，用于獨立控制放砂流量，同時監(jiān)控流量異常波動現(xiàn)象。通過以上技術手段確保了全尾砂高效濃密與穩(wěn)定放砂，該研究可為其他礦山全尾砂漿高效濃密和穩(wěn)定放砂提供參考。