一种尾矿库移动式旋流分级筑坝系统与实施方法与流程

本发明涉及一种尾矿坝施工技术，尤其涉及一种尾矿库移动式旋流分级筑坝系统与实施方法。

背景技术：

尾矿坝是尾矿库用来拦挡尾矿和水的围护构筑物，一般由初期坝和后期坝构成。尾矿库后期坝的筑坝方法可分为尾矿水力冲积筑坝和废石筑坝两种，国内多数尾矿库一般都利用尾矿水力冲积筑坝；若尾矿库距离采矿场较近，亦可采用采矿废石筑坝。目前工程中采用的尾矿筑坝方法主要有：冲积法、池填法、渠槽法、分级上游法和分级下游法等几种，其中分级上游法是一种适用于细粒尾矿的筑坝方法，可提高粗粒尾矿上坝率且增强堆坝边棱体的稳定性，在尾矿坝筑坝工程中较为常见，如伊春鹿鸣钼矿尾矿库、内蒙古乌山尾矿库以及鲁中御驾泉尾矿库等。

分级上游法的一般工艺流程为：原矿输送—旋流分级—底流排放—尾砂沉积—修整成坝。采用分级上游法筑坝时，将水力旋流器置于尾矿库内，整体以大于15°的倾斜角度安装在支架上，沉砂嘴距离滩面预留一定高度；待排放的底流尾矿堆积高度到达沉砂嘴附近时，采用人力或机械提升的方式将旋流器与支架向上提升，随后继续排放底流尾矿；重复以上过程，当沉积的底流尾矿“锥体”达到一定高度后，再通过人力或机械将旋流器及其支架向库内方向平移推进，随后继续排矿，随着底流尾矿的不断堆积，最终修整后形成坝体。

从上述工艺可以看出，分级上游法筑坝主要适用于原矿浓度较低(根据工程经验，重量浓度≤45％)的状况。若原矿浓度较高，水力旋流器的分级效果会变差，此时分级上游法将不再适用。此外，水力旋流器在筑坝过程中需要频繁挪动。若采取人力搬运的方式挪动，则旋流器尺寸/重量不宜过大，从而导致筑坝效率较低；若采取机械提升方式挪动，旋流器尺寸及重量虽然能够适当提升，但起吊机械吊臂长度有限，旋流器的挪动距离受到限制，因此，分级上游法多应用在原矿粒度细、浓度低、筑坝工程量小且整体坝宽不超过20m的尾矿坝筑坝工程中。

涉及的相关关键技术；

水力旋流器：

水力旋流器是在回转流中利用离心惯性力进行分级的装备，由于结构简单、处理能力大、工艺效果良好，故广泛用于分级、浓缩、脱水以至选别作业。

尾矿的水力旋流器分级：

以一定的给矿浓度和进口压力将尾矿输送至水力旋流器中，通过旋流器的离心分级，浓度低、颗粒细的溢流尾矿经溢流口排出，浓度高、颗粒粗的底流尾矿从沉砂嘴中流出。

现有技术一：

采取人力搬运方式挪动水力旋流器。

现有技术一的缺点：

旋流器尺寸(重量)不宜过大，筑坝效率较低。若搬运人数按照2人考虑，最大搬运重量假定为150kg，则选定的旋流器直径不宜超过200mm；按照施工经验推算，200mm直径旋流器的筑坝速率最大不超过10m³/h；若要在100d内完成10000m³筑坝工程量，至少需要10台旋流器方能胜任；旋流器数量过多不仅会导致进口压力不稳，影响旋流分级效果，还会给现场的施工组织带来一定的困难，影响筑坝施工效率。

现有技术二：

采取机械提升方式挪动旋流器。

现有技术二的缺点：

旋流器尺寸及重量虽然能够适当提升，但最大筑坝宽度受限。从经济与技术角度考虑，适宜采用可移动的起吊机械提升挪动旋流器；由于库内软滩承载力较低，起吊机械只能在原有尾矿坝坝顶起吊，而吊臂长度有限，则旋流器的挪动距离将会受到限制；因此，采取该方法筑坝，坝体的最大宽度一般不超过20m，限制了分级上游法的适用范围；此外，若采用多台旋流器筑坝，则需要多台起吊机械配合方可施工，造成施工成本的增加。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种尾矿库移动式旋流分级筑坝系统与实施方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的尾矿库移动式旋流分级筑坝系统，包括尾矿搅拌稀释模块、高位供水模块、尾矿动力输送模块、配电控制柜、进料矿用橡胶软管、溢流矿用橡胶软管和移动式旋流站模块；

所述移动式旋流站模块包括履带式铲运机、旋流器机组、溢流口和进料口，所述旋流器机组通过支架安装固定在所述履带式铲运机顶部，所述溢流口和进料口均安装在所述履带式铲运机尾部；

所述溢流口的出口端与所述溢流矿用橡胶软管，所述进料口的入口端与所述进料矿用橡胶软管的出口端连接；

所述进料矿用橡胶软管的进口端与所述尾矿动力输送模块的出口端连接，所述尾矿动力输送模块的进口端和所述高位供水模块的出口端分别与所述尾矿搅拌稀释模块连接。

本发明的上述的尾矿库移动式旋流分级筑坝系统实施分级筑坝的方法，包括：

若原矿浓度大于45％，则将原尾矿输送至尾矿搅拌稀释模块，尾矿搅拌稀释模块所需水由高位供水模块提供，所需电力及控制由配电控制柜提供；

若原尾矿浓度小于等于45％，则原尾矿不需稀释；

若尾矿库周围地势均匀，不存在高位自流条件，则采用尾矿动力输送模块将尾矿经由进料矿用橡胶软管输送至移动式旋流站模块，尾矿动力输送模块所需电力及控制由配电控制柜提供；

若尾矿库周围地势较高，则将尾矿输送至高位，而后采取静压自流输送方式经由进料矿用橡胶软管输送至移动式旋流站模块。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的尾矿库移动式旋流分级筑坝系统与实施方法，能够实现协调配浆、平衡输送、事故防溢、机械行走、移动抛砂以及推铲碾压等功能，有效拓宽该技术在尾矿坝筑坝工程领域的适用范围。

附图说明

图1为本发明实施例提供的尾矿库移动式旋流分级筑坝系统与实施方法结构示意图。

图2本发明实例提供的尾矿库移动式旋流分级筑坝系统实施方法

图3本发明实例提供的尾矿搅拌稀释模块

图4本发明实例提供的高位供水模块

图5本发明实例提供的尾矿动力输送模块

图6本发明实例提供的移动式旋流站模块

图7本发明实例提供的履带式铲运机

图8本发明实例提供的旋流器机组

图9本发明系统在尾矿库筑坝系统中的应用实例

图中：

1—尾矿搅拌稀释模块；2—高位供水模块；3—尾矿动力输送模块；4—配电控制柜；5—进料矿用橡胶软管；6—溢流矿用橡胶软管；7—移动式旋流站模块；

11—尾矿输送主管；12—矿用橡胶对夹闸阀；13—接矿支管；14—搅拌稀释槽；15—稀释尾矿输送管；16—搅拌机支架；17—搅拌机；18—手动放空阀；19—搅拌稀释槽事故管；

21—输水主管；22—输水支管水阀；23—输水支管；24—水槽；25—底部供水管水阀；26—底部供水管；27—手动放空阀；28—水槽事故管；29—垒筑高台；

31—电机；32—渣浆泵；33—固定基础；34—输浆管；

71—履带式铲运机；72—旋流器机组；73—溢流口；74—进料口；

711—驾驶室；712—履带；713—液压机；714—推土铲；

721—进料集料管；722—进料闸阀；723—溢流支管；724—溢流集料管；725—溢流管；726—进料管；727—水力旋流器；

81—尾矿库移动式旋流分级筑坝系统；82—尾矿坝；83—平台；84—斜坡道路；85—滩面抛砂行进方向。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的尾矿库移动式旋流分级筑坝系统，其较佳的具体实施方式是：

包括尾矿搅拌稀释模块、高位供水模块、尾矿动力输送模块、配电控制柜、进料矿用橡胶软管、溢流矿用橡胶软管和移动式旋流站模块；

所述移动式旋流站模块包括履带式铲运机、旋流器机组、溢流口和进料口，所述旋流器机组通过支架安装固定在所述履带式铲运机顶部，所述溢流口和进料口均安装在所述履带式铲运机尾部；

所述溢流口的出口端与所述溢流矿用橡胶软管，所述进料口的入口端与所述进料矿用橡胶软管的出口端连接；

所述进料矿用橡胶软管的进口端与所述尾矿动力输送模块的出口端连接，所述尾矿动力输送模块的进口端和所述高位供水模块的出口端分别与所述尾矿搅拌稀释模块连接。

本发明的上述的尾矿库移动式旋流分级筑坝系统实施分级筑坝的方法，其较佳的具体实施方式是：

包括：

若原矿浓度大于45％，则将原尾矿输送至尾矿搅拌稀释模块，尾矿搅拌稀释模块所需水由高位供水模块提供，所需电力及控制由配电控制柜提供；

若原尾矿浓度小于等于45％，则原尾矿不需稀释；

若尾矿库周围地势均匀，不存在高位自流条件，则采用尾矿动力输送模块将尾矿经由进料矿用橡胶软管输送至移动式旋流站模块，尾矿动力输送模块所需电力及控制由配电控制柜提供；

若尾矿库周围地势较高，则将尾矿输送至高位，而后采取静压自流输送方式经由进料矿用橡胶软管输送至移动式旋流站模块。

本发明的尾矿库移动式旋流分级筑坝系统与实施方法，能够实现协调配浆、平衡输送、事故防溢、机械行走、移动抛砂以及推铲碾压等功能，为目前尾矿库分级上游法筑坝提供一种机械化、高效化与节能化的低成本解决方案，针对性的解决传统分级上游法筑坝所遇到的高浓度尾矿不适用、水力旋流器挪动难以及筑坝工程量小等问题，从而有效拓宽该技术在尾矿坝筑坝工程领域的适用范围。

具体实施例：

如图1所示，系统包括：

尾矿搅拌稀释模块1、高位供水模块2、尾矿动力输送模块3、配电控制柜4、进料矿用橡胶软管5、溢流矿用橡胶软管6以及移动式旋流站模块7等主要模块；其中尾矿搅拌稀释模块1主要用于原尾矿的搅拌稀释；高位供水模块2用于向尾矿搅拌稀释模块1供水；尾矿动力输送模块3用于将稀释后的矿浆输送至旋流站模块7；配电控制柜4主要用于系统电器的供电与控制；进料矿用橡胶软管5用于连接尾矿输送模块3与移动式旋流站模块7；溢流矿用橡胶软管6用于将溢流尾矿输送至尾矿库；移动式旋流站模块7用于进料尾矿旋流分级筑坝。

如图2所示，针对不同尾矿库的具体条件，所述尾矿库移动式旋流分级筑坝系统实施方法为：

(1)检测原尾矿重量浓度，若大于45％，则将原尾矿输送至尾矿搅拌稀释模块1，尾矿搅拌稀释模块1所需水由高位供水模块2提供，所需电力及控制由配电控制柜4提供；若原尾矿浓度小于等于45％，则原尾矿不需稀释，直接进入下一判断流程；

(2)勘察尾矿库现场地形，若尾矿库周围地势均匀，不存在高位自流条件，则采用尾矿动力输送模块3将尾矿经由进料矿用橡胶软管5输送至移动式旋流站模块7，尾矿动力输送模块3所需电力及控制由配电控制柜4提供；若尾矿库周围地势较高，则可将尾矿输送至高位，而后采取静压自流输送方式经由进料矿用橡胶软管5输送至移动式旋流站模块7；

(3)进料尾矿旋流分级，基于设计给矿浓度和进口压力将尾矿输送至移动式旋流站模块7中，浓度较高底流尾矿用于筑坝，浓度较低溢流尾矿经由溢流矿用橡胶软管6流入尾矿库。

如图3所示，尾矿搅拌稀释模块1由尾矿输送主管11、矿用橡胶对夹闸阀12、接矿支管13搅拌稀释槽14、稀释尾矿输送管15、搅拌机支架16、搅拌机17、手动放空阀18以及搅拌稀释槽事故管19等主要部分组成；其中，尾矿输送主管11与接矿支管13进口端相连接，原尾矿经由接矿支管13接入到系统中；矿用橡胶对夹闸阀12设在接矿支管13水平段，用于限制原尾矿进入系统的流量，根据实际需求可分别设置工作闸阀和事故检修闸阀各一个；接矿支管13出口端垂直伸入搅拌稀释槽14中约1m长度，用于将原尾矿输送至搅拌稀释槽14中；搅拌稀释槽14距离底部向上约0.3m高度处侧边开孔并与稀释尾矿输送管15进口端连接，用于将稀释后的尾矿输送至其他模块；搅拌稀释槽14顶部固定架设搅拌机支架16；搅拌机支架16中心部位固定连接搅拌机17，用于尾矿的搅拌稀释；搅拌稀释槽14靠近底部侧边连接手动放空阀18，用于放空搅拌稀释槽14；搅拌稀释槽14距离顶部向下约0.3m高度处侧边开孔并连接搅拌稀释槽事故管19，用于保持液位稳定，防止尾矿溢出事故。

如图4所示，高位供水模块2由输水主管21、输水支管水阀22、输水支管23、水槽24、底部供水管水阀25、底部供水管26、手动放空阀27、水槽事故管28、垒筑高台29等主要部分组成；其中输水主管21与输水支管22进口端相连接，水通过输水支管22接入到系统中；输水支管水阀22安装在输水支管23水平段，用于限制水进入系统的流量；输水支管23出口端垂直伸入水槽24约1m长度，用于将水输送至水槽24中；水槽24距离底部向上约0.3m高度处侧边开孔并与底部供水管26进口端连接，用于将水输送至尾矿搅拌稀释模块1；底部供水管26水平段设底部供水管水阀25，用于控制高位供水模块2向尾矿搅拌稀释模块1的供水流量；底部供水管26出口端垂直伸入搅拌稀释槽14中约1m；水槽24靠近底部侧边连接手动放空阀27，用于放空水槽24；水槽24距离顶部向下约0.3m高度处侧边开孔并连接水槽事故管28，用于保持水位稳定，防止水溢出事故；水槽24整体安装在垒筑高台29之上，便于槽内水通过静压自流方式向尾矿搅拌稀释模块1输送，节能环保。

如图5所示，尾矿动力输送模块3由电机31、渣浆泵32、固定基础33以及输浆管34等主要部分组成；其中电机31电力及变频控制由配电柜4提供；电机31转动轴带动渣浆泵32转动，二者均固定安装在固定基础33之上，固定基础33除稳固外还需具有一定的高度，防止尾矿稀释搅拌模块1与高位供水模块2中外溢矿浆或水触及电机31，满足安全生产要求；渣浆泵32进口端与尾矿稀释搅拌模块1中稀释尾矿输送管15出口端相连接，渣浆泵32出口端与输浆管34进口端相连接。

如图6所示，移动式旋流站模块7由履带式铲运机71与旋流器机组72、溢流口73以及进料口74等主要部分组成，其中，旋流器机组72通过支架安装固定在履带式铲运机71顶部；溢流口73与进料口74均安装在履带式铲运机71尾部；溢流口73出口端与溢流矿用橡胶软管6连接；进料口74入口端与进料矿用橡胶软管5出口端连接。

如图7所示，履带式铲运机71由驾驶室711、履带712、液压机713、以及714推土铲等部分组成，其中驾驶室711用于驾驶控制；履带712为主要的行走机构，便于在软弱基础之上行走；液压机713用于推土铲714的提升降落；推土铲714用于推铲尾砂。

如图8所示，旋流器机组72由进料集料管721、进料闸阀722、溢流支管723、溢流集料管724、溢流管725、进料管726、以及水力旋流器727等主要部分组成；其中，溢流管725进口端与溢流集料管724连接，溢流管725水平段从履带式铲运机71底盘中穿过，溢流管725出口端与溢流口73入口端连接，用于将旋流分级后产生的溢流尾矿排入尾矿库；进料管726进口端与进进料口74出口端连接，进料管726水平段从履带式铲运机71底盘中穿过，进料管726出口端与进料集料管721连接，用于将尾矿输送给水力旋流器727。

如图9所示，结合现场实际应用，对系统的实施方式开展进一步详细说明：

(1)在尾矿坝82靠近库内一侧采用废石、土料或其他建筑材料堆筑平台83，同时沿尾矿坝82斜坡向库内滩面构筑斜坡道路84；

(2)按照上述图示将尾矿库移动式旋流分级筑坝系统81安装布设于平台83顶部，其中，移动式旋流站模块7沿斜坡道路84行驶至靠近滩面附近；

(3)打开配电柜4中搅拌机17控制开关；

(4)打开矿用橡胶对夹闸阀12，原尾矿从尾矿输送主管11中沿接矿支管13流入搅拌稀释槽14内；

(5)打开输水支管水阀22，水从输水主管21沿输水支管23流入水槽24中；

(6)打开底部供水管水阀25，水从水槽24中经由底部供水管26流入搅拌稀释槽14中，原尾矿与水在搅拌稀释槽14中被搅拌机17混合均匀；

(7)打开配电柜4中电机31控制开关，并调节电机31运转频率，搅拌稀释槽14中调配均匀的矿浆沿稀释尾矿输送管15输送至渣浆泵32，进而由输浆管34输出至进料矿用橡胶软管5；

(8)进一步，矿浆从进料矿用橡胶软管5到达移动式旋流站模块7中的进料口74、进料管726、进料集料管721并最终进入水力旋流器727中进行旋流分级，其中，溢流尾矿沿溢流支管723、溢流集料管724、溢流管725、溢流口73以及溢流矿用橡胶软管6流动并最终流入尾矿库；底流尾矿则从水力旋流器727沉砂嘴中喷出，落在移动式旋流站模块7前方；

(9)待底流尾矿堆积至一定高度后，启动移动式旋流站模块7并向前行驶，同时由液压机713驱动推土铲714降落，推平底流尾矿堆积体，而后履带712对推平后的底流尾矿进行碾压，从而实现软滩加固的目的；

(10)移动式旋流站模块7沿着滩面抛砂行进方向85不断在滩面抛砂、推平以及碾压，随后再次重复步骤(9)、(10)，依次逐层加高，最终形成尾矿坝。

对于原矿浓度>45％且无高位自流条件的尾矿库，上述系统实施步骤完全适用；针对具体尾矿库，需首先调查其客观条件，按照本发明所述实施方法删减相关功能模块后，再行实施筑坝。

本发明的有益效果为：

通过尾矿搅拌稀释模块、高位供水模块、尾矿动力输送模块、配电控制柜、进料矿用橡胶软管、溢流矿用橡胶软管以及移动式旋流站模块的有机结合，形成一套适用范围广、灵活高效、机械化程度高且安全可靠的尾矿库移动式旋流分级筑坝系统，配合完善的系统实施方法，实现了对尾矿库传统分级上游法筑坝工艺的改良与升级。本发明系统中的尾矿搅拌稀释模块与高位供水模块，能够实现高浓度尾矿的旋流分级，突破了传统分级上游法筑坝对原尾矿浓度的限制；尾矿搅拌稀释模块与高位供水模块中均设有事故溢流管道，能够有效避免浆液外溢事故，安全环保；同时，本发明系统中的移动式旋流站模块的旋流器机组由履带式铲运机运输，机械化的运输方式极大增加了系统筑坝的灵活性，克服了传统分级上游法筑坝所面临的水力旋流器挪动困难以及筑坝工程量小的难题；此外，通过履带式铲运机的逐层碾压，能够对尾矿库滩面进行有效的加固，对提高尾矿堆积坝的安全性具有积极的作用；本发明系统所提供的实施方法又能够因地制宜，针对不同尾矿库的具体情况适当删减模块，不仅能够降低本发明系统的实施成本，更拓宽了其适用范围。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。