尾矿库回水系统的制作方法

本发明属于采矿技术领域，特别是涉及一种尾矿库回水系统。

背景技术：

当前铁矿选矿厂多大采用磁选、重选和浮选的方法，这些方法的选矿介质均为水，国内铁矿选矿厂的选别工艺对水的需求量极大。在铁矿选矿的生产中，视原矿性质及产品需求不同，新水消耗量约为0.8～1.5m³/吨精矿，工艺水(循环使用)使用量约为4～6m³/吨精矿。近年来，铁矿选矿厂大规模化趋势明显，年产千万吨级铁精矿大型选厂陆续建成投产，设备的大型化和作业线的集成化对于能耗的降低起到了重要的作用，但新水消耗仍然居高不下。

现行铁矿选矿厂的循环工艺水主要来源于尾矿库澄清水的回水。因受强降雨、入磨原矿性质不同和尾矿沉降性变化等因素的影响，其水质指标呈缓波浪形波动。约过半时间段内，尾矿库澄清水可以满足铁选厂新水水质(悬浮物浓度≤30mg/l)要求，其它水质浊度增加(悬浮物浓度≤300mg/l)情况下也可作为工艺水使用，极特殊情况下如山洪混入时，不再适合铁选厂使用(悬浮物浓度＞300mg/l)。

现行的选矿厂尾矿库回水系统，一般采用钢筋混凝土回水塔收集尾矿库澄清水，并通过主回水隧道和消力池进入尾矿库回水泵站汇水池，然后由尾矿库回水泵站送至选矿厂工艺水水池来完成水的回用过程。

现行技术所采用的尾矿库回水系统存在如下问题：

钢筋混凝土回水塔通过固定分布在外表面的不同高度的回水孔收集尾矿库澄清水。一般情况下，因尾矿库地处山区，易受大暴雨形成的山洪影响，造成水质一段时间内极度浑浊，此时尾矿库回水不适宜铁矿选矿厂使用。现行尾矿库回水系统无法自动判断水质并停止回水过程，会造成极度劣质水(悬浮物浓度＞300mg/l)进入铁矿选矿厂，进而影响选别指标。

所以，有必要开发出可以提高铁选厂尾矿库回水的综合利用价值、且回水可控的一种水量水质可控的尾矿库回水系统。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种尾矿库回水系统，包括可伸缩机械式回水塔、调节泵、回水隧道、回水池、吸水管、回水泵、送水管、用水池及回水控制系统，所述可伸缩机械式回水塔包括塔体和浮子取水头，所述塔体包含多层活动嵌套重叠的柱体钢桶，每层钢桶底部都有通孔，相邻两层钢桶的底部通孔相互错位布置，相邻两层钢桶的桶壁设置防止两层钢桶相互脱离的密封限位装置；所述浮子取水头安装在塔体上面与最里层钢桶壁上端密封连接；所述浮子取水头包含浮子和取水管，所述浮子为侧壁有取水口的中空结构，所述取水管安装在浮子内与取水口连接，所述取水管能够把水从取水口引入最里层钢桶，所述浮子的体积与取水口的位置应保证在水中水位还未达到取水口时，浮子能够产生大于所述回水塔除最外层钢桶外的全部重量的浮力，以使得各层钢桶从里向外一层一层地在浮力作用下向上拉伸；所述调节泵通过管道把水引入或者引出浮子内；所述回水隧道的一端在尾矿库内设置水平隧道口，所述可伸缩机械式回水塔的塔体底部覆盖固定在隧道口上端，沿隧道口周边密封，所述回水隧道的另一端连接回水池；回水泵的吸水管延伸浸入回水池，回水泵的送水管连接到用水池；所述回水控制系统分别连接控制调节泵和回水泵的运行。在尾矿库内有水时，浮子在尾矿库内水的浮力作用下，随着水位变化改变高度，当水位升高时，浮子在浮力作用下带动塔体的钢桶从里层到外层逐层向上拉伸，当水位下降时，浮子跟着水位下降带动塔体的钢桶从外层到里层逐层向下收缩。不用回水时一直保持取水口的位置在水位以上；当尾矿库水质满足使用要求且需要使用回水时，回水控制系统控制调节泵启动，向浮子空腔内注入水，增加浮子重量，使得浮子在重力作用下增加吃水深度，取水口的位置逐渐降低至水位以下，调节泵停止运行，保持浮子吃水深度，尾矿库中的水在重力作用下从取水口沿取水管注入塔体最里层的钢桶内，从钢桶底部的通孔流入下一层钢桶，这样一层一层往下流一直到最外层钢桶，层层缓冲消能，再从最外层钢桶底部的通孔流到回水隧道流向回水池，回水控制系统启动回水泵，把回水池内的水输送到用水池，以可伸缩机械式回水塔保持取水口在尾矿库的较高水位，避免了引入尾矿库较低水位中含泥浆较多的水；当用水池满即回水完成后，回水控制系统启动调节泵把原来引入浮子空腔内的水抽出来，减小浮子的吃水深度，使得取水口再回升到水面以上停止取水。

优选地，所述调节泵安装在浮子内，调节泵管道设置自动换向阀，自动换向阀与回水控制系统连接，在回水控制系统的控制下实现把水引入或者引出浮子。

优选地，所述密封限位装置是相邻两层钢桶的外层钢桶上端向内的折边与内层钢桶下端向外的配合折边，或者是相邻两层钢桶的外层钢桶上端设置的向内凸起与内层钢桶下端向外的配合凸缘。

优选地，所述用水池包括新水池和工艺水池，所述送水管有支管分别连接到新水池和工艺水池，所述新水池设有第一液位计，工艺水池设有第二液位计，所述送水管的在分支管前设有管道悬浮物浓度计，所述连接新水池的支管上安装有第一自动切换阀，连接工艺水池的支管上安装有第二自动切换阀，第一液位计、第二液位计、管道悬浮物浓度计、第一自动切换阀及第二自动切换阀分别与回水控制系统连接，回水控制系统根据管道悬浮物浓度计的水质实测值与设定值对比情况，结合新水池和工艺水池的液位情况控制两个自动切换阀实现选择性回水。通过回水控制系统进行水质甄别及分质输送，在送水管道中水质悬浮物浓度ss值＜30mg/l可作为铁选厂新水使用时输送至新水池而不是输送至工艺水池，在水质30mg/l≤ss值≤300mg/l不能作为铁选厂新水使用但能作为工艺水使用时输送至工艺水池，提高了尾矿库回水的综合价值。

优选地，所述取水管设置电控阀，电控阀与回水控制系统连接并受其控制，根据尾矿库水质及是否需要使用回水来控制电控阀的开启与关闭，在利用尾矿库回水时，还可以通过电控阀的开度大小以调节取水量。

进一步地，所述取水口外侧设置悬浮物浓度计，悬浮物浓度计与回水控制系统有信号连接，通过回水控制系统的控制实现悬浮物浓度计与电控阀的联动控制。当尾矿库中取水口外侧的水质悬浮物浓度ss值≤300mg/l时，回水控制系统打开取水口的电控阀取水，当水质悬浮物浓度ss值＞300mg/l时，关闭电控阀停止取水。

优选地，所述回水控制系统包括plc、蓄电池和太阳能电池板，所述plc和蓄电池安装在浮子中的防水隔离空间内，所述太阳能电池板安装在浮子顶上外侧，plc分别连接控制调节泵和回水泵，蓄电池给plc、调节泵和回水泵供电，太阳能电池板在plc控制下给蓄电池充电。

进一步地，所述塔体每层钢桶和浮子的中间设置有竖直空心管，每层钢桶的竖直空心管活动嵌套重叠从最外层钢桶的桶底向上延伸至浮子中安装plc和蓄电池的防水隔离空间，竖直空心管能够随着塔体每层钢桶的伸缩而伸缩，控制系统的信号线从防水隔离空间穿过竖直空心管和回水隧道与回水泵连接。

进一步地，所述浮子中安装plc和蓄电池的防水隔离空间内设置有绞盘，控制系统与回水泵连接的信号线缠绕在绞盘上，随着塔体每层钢桶的拉伸把信号线从绞盘上放开，随着塔体每层钢桶的收缩把信号线缠绕回绞盘。

进一步地，所述回水控制系统还包括遥控接收装置，可接收遥控信息实现尾矿库回水循环利用。

进一步地，在新水池和工艺水池安装液位计，液位计与回水控制系统连接，监测新水池和工艺水池的液位高度，以判断新水池和工艺水池是否需要回水。

进一步地，在回水池安装液位计，液位计与回水控制系统连接，监测回水池的液位情况，以自动判断是否可以开启回水泵，实现回水泵自动联动控制。

本发明的有益效果是：通过保持取水口在较高水位很安全、方便地提高尾矿库循环用水的水质，使用可伸缩机械式回水塔逐级消能，可免去对消力池的需求，可伸缩机械式回水塔可以简单快速的制造，避免了钢筋混凝土回水塔的高基建费用以及较长的施工周期，使得尾矿库的建设周期不再受回水塔的建设周期影响或者限制，并且降低了尾矿库整体的基建成本。

附图说明

图1为本发明的尾矿库回水系统示意图；

图2为可伸缩机械式回水塔拉伸状态示意图。

图中：1-可伸缩机械式回水塔，2-回水控制系统，3-回水隧道，4-回水池，5-吸水管，6-回水泵，7-送水管，8-新水池，9-工艺水池，10-调节泵，11-塔体，12-浮子取水头，13-尾矿库，60-自动换向阀，80-第一自动切换阀，90-第二自动切换阀，110-钢桶，111-密封限位装置，112-通孔，113-竖直空心管，120-浮子，121-取水管，122-取水口，123-电控阀，200-plc，201-悬浮物浓度计，202-管道悬浮物浓度计，203-第一液位计，204-第二液位计，205-蓄电池、206-太阳能电池板，207-绞盘，208-遥控接收装置。

具体实施方式

本发明的目的是研发可以提高铁选厂尾矿库回水的综合利用价值、且回水的水量水质可控的尾矿库回水系统。为了更进一步阐述本发明为解决技术问题所采取的技术手段及功效，以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，但不作为本发明要求的保护范围限定。

如图1所示的一种尾矿库回水系统可选实施例，包括可伸缩机械式回水塔1、回水控制系统2、调节泵10、回水隧道3、回水池4、吸水管5、回水泵6、送水管7、悬浮物浓度计201、管道悬浮物浓度计202、第一自动切换阀站80、新水池8、第二自动切换阀站90及工艺水池9，可伸缩机械式回水塔1包括塔体11和浮子取水头12，塔体11包含四层活动嵌套重叠的圆柱体钢桶110，相邻两层钢桶110的桶壁设置防止两层钢桶相互脱离的密封限位装置111，塔体11每层钢桶110和浮子取水头12的中间设置有竖直空心管113；圆柱形浮子取水头12安装在塔体11上面与最里层钢桶110壁上端密封连接，在水浮力的作用下把塔体11的四层活动嵌套重叠的圆柱体钢桶110拉伸延长；浮子取水头12包含浮子120和取水管121，取水管121有3条安装在浮子120内，3条沿圆周方向均布，每条取水管121与浮子120外侧的取水口122连接，如图2所示，调节泵10安装在浮子120空腔内，调节泵10连接管道上安装有自动换向阀60，通过控制自动换向阀60的换向达到根据需要把水引入或者引出浮子120空腔的目的，以此调节浮子120的吃水深度来控制取水口相对尾矿库水平面的位置；悬浮物浓度计201安装在取水口外侧，检测尾矿库13的水质上传回水控制系统2；回水控制系统2安装在浮子120内顶部的防水隔离空腔内；每层钢桶110底部都有通孔112，相邻两层钢桶110的底部通孔112相互错位布置；可伸缩机械式回水塔1安装在尾矿库13内覆盖在回水隧道3延伸到尾矿库13内开口上，开口周边密封，回水隧道3的另一端连接回水池4；回水泵6的吸水管5延伸浸入回水池4，回水泵6的送水管7分出支管分别连接到新水池8和工艺水池9；送水管7的在分支管前设有管道悬浮物浓度计202，连接新水池8的支管上安装有第一自动切换阀80，连接工艺水池9的支管上安装有第二自动切换阀90，新水池8内安装有第一液位计203，工艺水池9内安装有第二液位计204，管道悬浮物浓度计202、第一自动切换阀80、第二自动切换阀90、第一液位计203及第二液位计204分别与回水控制系统2连接(图中未示出)，回水控制系统2根据管道悬浮物浓度计202的水质实测值与设定值对比情况，结合新水池8和工艺水池9的液位情况控制两个自动切换阀实现选择性回水控制。所述回水控制系统分别连接控制调节泵10和回水泵6的运行。在尾矿库内有水时，浮子120在尾矿库内水的浮力作用下，随着水位变化改变高度，当水位升高时，浮子120在浮力作用下带动塔体11的钢桶110从里层到外层逐层向上拉伸，当水位下降时，浮子120跟着水位下降带动塔体11的钢桶110从外层到里层逐层向下收缩。不用回水时一直保持取水口的位置在水位以上；当尾矿库的水质满足使用要求且需要使用回水时，回水控制系统2控制调节泵10启动，向浮子120空腔内注入水，增加浮子120重量，使得浮子120在重力作用下增加吃水深度，取水口的位置逐渐降低至水位以下，调节泵10停止运行，保持浮子120吃水深度，尾矿库中的水在重力作用下从取水口注入塔体11最里层的钢桶110内，从钢桶110底部的通孔112流入下一层钢桶110，这样一层一层往下流一直到最外层钢桶110，层层缓冲消能，再从最外层钢桶110底部的通孔112流到回水隧道3引流向回水池4，回水控制系统2启动回水泵6，根据管道悬浮物浓度计202检测的水质情况选择把回水池4内的水输送到新水池8还是工艺水池9，以可伸缩机械式回水塔1保持取水口在尾矿库13的较高水位，避免了引入尾矿库13较低水位中含泥浆较多的水；当用水池满即回水完成后，回水控制系统2启动调节泵10把原来引入浮子120空腔内的水抽出来，减少浮子120的吃水深度，使得取水口再回升到水面以上停止取水。

如图2所示的可伸缩机械式回水塔1包括塔体11和浮子取水头12，塔体11包含四层活动嵌套重叠的圆柱体钢桶110，每层钢桶110底部都有通孔112，相邻两层钢桶110的底部通孔112相互错位布置，相邻两层钢桶110的桶壁设置防止两层钢桶相互脱离的密封限位装置111，塔体11每层钢桶110和浮子取水头12的中间设置有竖直空心管113；浮子取水头12安装在塔体11上面与最里层钢桶110壁上端密封连接，浮子取水头12为圆柱形，浮子取水头12包含浮子120和取水管121，取水管121有3条安装在浮子120内，3条沿圆周方向均布，每条取水管121与浮子120外侧的取水口122连接，悬浮物浓度计201安装在取水口122外侧，3条取水管121上都设置同步开启度控制的电控阀123；电控阀123开闭与悬浮物浓度计201的尾矿库水质检测及回水控制系统2连锁控制，电控阀123打开可把尾矿库的水从取水口122引入最里层钢桶110内；回水控制系统2包括plc200、蓄电池205、遥控接收装置208和太阳能电池板206，plc200、蓄电池205及遥控接收装置208安装在浮子120内顶部的防水隔离空腔内，太阳能电池板206安装在浮子120顶部外，浮子120内顶部的防水隔离空腔内还设置有绞盘207，回水控制系统2与回水泵6连接的缆线(图中未示出)从回水隧道3及竖直空心管113穿过部分缠绕在绞盘207；调节泵10安装在浮子120空腔内，调节泵10连接管道上安装有自动换向阀60，通过控制自动换向阀60的换向达到根据需要把水引入或者引出浮子120空腔的目的，以此调节浮子120的吃水深度来控制取水口122相对尾矿库水平面的位置。

一般来说，当悬浮物浓度计检测到尾矿库的水质ss(悬浮物浓度)值＞300mg/l，说明水质较差不能循环使用，3条取水管的电控阀全部关闭；当ss值≤300mg/l，说明水质较好能够循环使用，这时电控阀全部打开可以从尾矿库取水使用。3个取水口外安装的三台悬浮物浓度计取算术平均值。管道悬浮物浓度计设置于送水管上的管道分支前，当管道悬浮物浓度计测得ss值＜30mg/l，说明水质较优，可以作为新水使用，打开连接新水池8的支管上的第一自动切换阀80，同时关闭连接工艺水池9的支管上的第二自动切换阀90，把回水引入新水池8使用，当管道悬浮物浓度计测得ss值位于30mg/l至300mg/l之间时，说明水质只能满足工艺用水需要，打开连接工艺水池9的支管上的第二自动切换阀90，同时关闭连接新水池8的支管上的第一自动切换阀80，把尾矿库回水切换引入工艺水池使用。

本发明中回水控制系统与回水泵6、管道悬浮物浓度计202、第一自动切换阀80、第二自动切换阀90、第一液位计203及第二液位计204的信号传输线路在图中未示出，传输线路是从浮子120内顶部的防水隔离空腔内开始，穿过塔体11每层钢桶110和浮子取水头12的中间设置有竖直空心管113，下到回水隧道3延伸到各部位的；传输线必须预留较长，以便在可伸缩机械式回水塔1的塔体11各层钢桶拉伸时不影响使用，因此，在实施例中设置绞盘207安装在浮子120内顶部的防水隔离空腔内，绞盘可在回水控制系统的控制下旋转以根据需要放开或者缠回传输线。

本发明的工作过程为：可伸缩机械式回水塔根据尾矿库内水位上升自动上浮拉伸，配合使用回水塔内液位调节泵，始终保持回水塔取水口处于澄清水区域。取水口的悬浮物浓度计用于在线实测判断尾矿库水质澄清情况。尾矿库回水系统分为以下几种工作状态：

1)当尾矿库内澄清水ss实测值＞300mg/l，关闭取水管电控阀，禁止高浊水进入系统，回水泵停止，若在回水池安装有液位计的情况下，可实现回水池降至低液位后回水泵自动跳停，系统回水暂停，自动回避劣质水。

2)当尾矿库内澄清水实测值≤300mg/l，回水塔取水管电控阀打开，尾矿库内澄清水进入回水池，当回水池水位满足回水泵启动要求后，回水泵启动，第一自动切换阀关闭，第二自动切换阀打开，开始向工艺水池回水。

3)当尾矿库内澄清水ss实测值≤300mg/l，且位于送水管道内回水ss实测值≤30mg/l，第一自动切换阀打开，第二自动切换阀关闭，开始向新水池供水；当新水池补满，第一自动切换阀关闭，第二自动切换阀打开，尾矿库回水切换至工艺水池。

本发明实现尾矿库回水水质可控，本发明通过回水控制系统和取水管电控阀门的结合，实时反馈尾矿库内表层水水质指标，可以根据水质自动判断阀门开关控制回水循环利用的水质。还可以进一步调节阀门开度大小，控制回水量。本发明避免了传统尾矿库回水系统无法自动判断水质并停止回水的弊端。通过回水控制系统和切换阀组的设置，可以实现根据尾矿库内澄清水水质条件对尾矿库回水进行区别性使用，提高回水产品的综合回收价值。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本发明的权利要求的保护范围。