浓缩全尾砂固化堆存系统及使用其进行浓缩全尾砂固化堆存的方法与流程

1.本技术涉及固体废弃物处理领域，尤其涉及一种浓缩全尾砂固化堆存系统及使用其进行浓缩全尾砂固化堆存的方法。


背景技术：

2.目前，低浓度尾砂直接排放已无法满足现代矿山相关目标的要求；现场实践也证明，低浓度尾砂排放形成的尾矿库存在大量安全隐患，需投入大量人力、物力、财力进行维护，一旦维护不当可能发生溃坝事故。
3.对尾砂进行堆存是常见的处理方式，但是，常规的尾砂排放堆存系统存在固化材料添加系统繁琐、尾砂浆体与固化材料搅拌系统复杂、不宜适用于低温环境等问题。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种浓缩全尾砂固化堆存系统及使用其进行浓缩全尾砂固化堆存的方法，以解决上述问题。
5.为实现以上目的，本技术采用以下技术方案：一种浓缩全尾砂固化堆存系统，包括：浓密机，用于制备浓缩全尾砂浆；渣浆泵，用于输送来自所述浓密机的浓缩全尾砂浆；固化材料料仓，用于储存、提供固化材料；加料装置，用于混合所述浓缩全尾砂浆和所述固化材料；加热装置，用于加热来自所述加料装置的混合物；所述渣浆泵的入口通过第一管路与所述浓密机的出口连通，所述渣浆泵的出口通过第二管路与所述加料装置的第一入口连通，所述固化材料料仓的出口与所述加料装置的第二入口连通，所述加料装置的出口与第三管路连通，所述加热装置设置在所述第三管路上。
6.优选地，所述加料装置包括变直径管道，所述变直径管道连通所述第二管路的第一端的直径大于连通所述第三管路的第二端，所述第二端的尾部呈圆锥形；所述变直径管道连通所述第二管路的第一端的直径为所述第二管路的直径的1.5-3倍。
7.优选地，所述第一端的管路上周向均布多个加料管，所述加料管与所述固化材料料仓连通。
8.加料管安装在管道截面直径突增处，减少定管径加料时流体压力对加料的阻力，且等间隔角度环绕分布的加料管加料更有利于固化材料与浓缩全尾砂浆体的混合均匀，简化了固化材料添加工艺，取消了全尾砂浆体与固化材料的搅拌设备。
9.需要说明的是，加料管一般情况下与第一端的管路的管壁垂直设置。
10.优选地，所述加料管满足以下条件中的一个或多个：a.所述加料管的出口延伸至所述第一端的管路内，所述加料管的出口为斜切圆管的椭圆形，端口朝向浆体输送的方向；b.所述加料管的出口的上游设置与所述加料管连通的高压气体输送管，所述高压气体输送管与所述加料管的夹角小于30
°
；所述高压气体输送管与高压气体产生装置连通；c.所述固化材料料仓下部与所述固化材料料仓的出料口上部之间设置有螺旋松动结构。
11.加料管的出口延伸至第一端的管路内的长度根据变直径管道最大直径和输浆管道（第二管路）直径确定。
12.优选地，所述加热装置包括加热专用管道、发热部件和加热控制器；所述加热专用管道设置在所述第三管路上，部分替代所述第三管路；所述发热部件缠绕在所述加热专用管道上，所述加热控制器与所述发热部件电连接，并通过温度传感器反馈的所述加热专用管道内的温度，控制所述发热部件启停。
13.加热装置可实现两个功能：（1）提升固化材料与浓缩全尾砂浆反应速度和程度。在冬天或者海拔高的地区温度低，固化材料与浓缩全尾砂浆体化学反应慢，加热管道可提高管道内固化材料与浓缩全尾砂浆体的温度，提升两者的反应速度和程度；（2）提高改性浆体温度，加速水分蒸发，降低改性浓缩全尾砂堆体水分含量，降低尾矿内水渗透的危险，并减少水污染。
14.优选地，所述加热专用管道的材质为铜、铝、铁、铜铝合金、铝铁合金中的任一种。
15.优选地，所述加热装置还包括保温部件，所述发热部件和所述加热专用管道密封在所述保温部件内部。
16.保温部件将发热部件与加热专用管道密封在其内部，防止热量损失、节约能源的同时又可以保护人员防止烫伤，提升整个系统的本质安全性。
17.优选地，所述渣浆泵与用于向所述浓缩全尾砂固化堆存系统内输送清洗用水的输水管道连通。
18.本技术还提供一种使用所述的浓缩全尾砂固化堆存系统进行浓缩全尾砂固化堆存的方法，包括：浓密机将全尾砂浆进行浓密得到浓缩全尾砂浆，所述浓缩全尾砂浆在渣浆泵的作用下、在加料装置内与来自固化材料料仓的固化材料混合得到改性砂浆，所述改性砂浆在加热装置作用下加热，然后排入堆场内进行堆存。
19.优选地，所述浓缩全尾砂浆中的全尾砂与所述固化材料的质量比为（4-20）：1；所述加热装置在所述改性砂浆的温度低于20℃时启动加热、高于60℃时停止加热。
20.与现有技术相比，本技术的有益效果包括：本技术提供的浓缩全尾砂固化堆存系统和使用其进行浓缩全尾砂固化堆存的方法，浓密机浓密得到全尾砂浆，然后通过渣浆泵经管道输送至加料装置，与来自固化材料料仓的固化材料混合，再经过加热装置加热，然后排入堆场内进行堆存；该浓缩全尾砂固化堆存系统维修方便、操作简单，可降低改性浓缩全尾砂堆体水分含量，提高固化材料与浓缩全尾砂浆体在管道内的混合均匀程度，提升两者的反应速度和程度，提高堆存体的安全稳定
性，实现安全、高效堆存。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对本技术范围的限定。
22.图1为实施例1提供的浓缩全尾砂固化堆存系统的示意图；图2为加料装置的剖面图；图3为图2所示的加料装置的左视图；图4为加热装置的示意图；图5为对比例1设置单个加料管的加料装置的左视图。
23.附图标记：1-浓密机；2-渣浆泵；3-输浆管道；4-固化材料料仓；5-加料装置；6-加热装置；61-加热控制器；62-发热部件；63-加热专用管道；7-堆场；8-末端输浆管道；81-第一电动阀门；82-第二电动阀门；9-输水管道；10-加料管；11-高压气体产生装置；12-高压气体输送管；13-螺旋松动结构。
具体实施方式
24.如本文所用之术语：“由
……
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
25.连接词“由
……
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由
……
组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
26.当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
27.在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
[0028]“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说a组分的质量份为a份，b组分的质
量份为b份，则表示a组分的质量和b组分的质量之比a：b。或者，表示a组分的质量为ak，b组分的质量为bk（k为任意数，表示倍数因子）。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
[0029]“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，a和/或b包括(a和b)和(a或b)。
[0030]
一种浓缩全尾砂固化堆存系统，包括：浓密机，用于制备浓缩全尾砂浆；渣浆泵，用于输送来自所述浓密机的浓缩全尾砂浆；固化材料料仓，用于储存、提供固化材料；加料装置，用于混合所述浓缩全尾砂浆和所述固化材料；加热装置，用于加热来自所述加料装置的混合物；所述渣浆泵的入口通过第一管路与所述浓密机的出口连通，所述渣浆泵的出口通过第二管路与所述加料装置的第一入口连通，所述固化材料料仓的出口与所述加料装置的第二入口连通，所述加料装置的出口与第三管路连通，所述加热装置设置在所述第三管路上。
[0031]
在一个可选的实施方式中，所述加料装置包括变直径管道，所述变直径管道连通所述第二管路的第一端的直径大于连通所述第三管路的第二端，所述第二端的尾部呈圆锥形；所述变直径管道连通所述第二管路的第一端的直径为所述第二管路的直径的1.5-3倍。
[0032]
可选的，变直径管道连通输浆管道3的第一端的直径可以为所述第二管路的直径的1.5倍、2倍、2.5倍、3倍或者1.5倍-3倍之间的任一值。例如，所述第二管路的直径为0.12m，变直径管道连通所述第二管路的一端的直径为0.24m。
[0033]
在一个可选的实施方式中，所述第一端的管路上周向均布多个加料管，所述加料管与所述固化材料料仓连通。
[0034]
加料管安装在管道截面直径突增处，减少定管径加料时流体压力对加料的阻力，且等间隔角度环绕分布的加料管加料更有利于固化材料与浓缩全尾砂浆体的混合均匀，简化了固化材料添加工艺，取消了全尾砂浆体与固化材料的搅拌设备。
[0035]
需要说明的是，加料管一般情况下与第一端的管路的管壁垂直设置。
[0036]
在一个可选的实施方式中，所述加料管满足以下条件中的一个或多个：a.所述加料管的出口延伸至所述第一端的管路内，所述加料管的出口为斜切圆管的椭圆形，端口朝向浆体输送的方向；b.所述加料管的出口的上游设置与所述加料管连通的高压气体输送管，所述高压气体输送管与所述加料管的夹角小于30
°
；所述高压气体输送管与高压气体产生装置连通；c.所述固化材料料仓下部与所述固化材料料仓的出料口上部之间设置有螺旋松动结构。
[0037]
加料管的出口延伸至第一端的管路内的长度根据变直径管道最大直径和输浆管道（第二管路）直径确定。
[0038]
高压气体输送管和高压气体产生装置有三个用途：一是促进粉体固化材料的添
加，使粉体固化材料随气流一起进入第二管路，二是防止管内高压浆体通过加料管向料仓输送或粉体与浆体在出料口接触固结而堵塞出料口，三是高压气流进一步扰动第二管路内的浆体，促进其与固化材料进一步混合。
[0039]
螺旋松动结构安装在固化材料料仓下部、料仓出料口上部，料仓出料口与加料管相连；螺旋松动结构包括电机、减速机、轴承、螺旋叶片。用于防止料仓内的粉体固化材料被压实而出料受阻。
[0040]
在一个可选的实施方式中，所述加热装置包括加热专用管道、发热部件和加热控制器；所述加热专用管道设置在所述第三管路上，部分替代所述第三管路；所述发热部件缠绕在所述加热专用管道上，所述加热控制器与所述发热部件电连接，并通过温度传感器反馈的所述加热专用管道内的温度，控制所述发热部件启停。
[0041]
加热装置可实现两个功能：（1）提升固化材料与浓缩全尾砂浆反应速度和程度。在冬天或者海拔高的地区温度低，固化材料与浓缩全尾砂浆体化学反应慢，加热管道可提高管道内固化材料与浓缩全尾砂浆体的温度，提升两者的反应速度和程度；（2）提高改性浆体温度，加速水分蒸发，降低改性浓缩全尾砂堆体水分含量，降低尾矿内水渗透的危险，并减少水污染。
[0042]
在一个可选的实施方式中，所述加热专用管道的材质为铜、铝、铁、铜铝合金、铝铁合金中的任一种。
[0043]
在一个可选的实施方式中，所述加热装置还包括保温部件，所述发热部件和所述加热专用管道密封在所述保温部件内部。
[0044]
保温部件将发热部件与加热专用管道密封在其内部，防止热量损失、节约能源的同时又可以保护人员防止烫伤，提升整个系统的本质安全性。
[0045]
在一个可选的实施方式中，所述渣浆泵与用于向所述浓缩全尾砂固化堆存系统内输送清洗用水的输水管道连通。
[0046]
本技术还提供一种使用所述的浓缩全尾砂固化堆存系统进行浓缩全尾砂固化堆存的方法，包括：浓密机将全尾砂浆进行浓密得到浓缩全尾砂浆，所述浓缩全尾砂浆在渣浆泵的作用下、在加料装置内与来自固化材料料仓的固化材料混合得到改性砂浆，所述改性砂浆在加热装置作用下加热，然后排入堆场内进行堆存。
[0047]
在一个可选的实施方式中，所述浓缩全尾砂浆中的全尾砂与所述固化材料的质量比为（4-20）：1；所述加热装置在所述改性砂浆的温度低于20℃时启动加热、高于60℃时停止加热。
[0048]
可以理解的是，浓缩全尾砂浆中的全尾砂与固化材料的质量比可以在（4-20）：1范围内根据情况进行调控，例如4：1、5：1、10：1、15：1、20：1。
[0049]
下面将结合具体实施例对本技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本技术，而不应视为限制本技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0050]
实施例1如图1所示，本实施例提供一种浓缩全尾砂固化堆存系统，包括：浓密机1、渣浆泵2、输浆管道3、固化材料料仓4、加料装置5和加热装置6；其中，浓密机1用于制备浓缩全尾砂浆，渣浆泵2用于输送来自浓密机1的浓缩全尾砂浆，输浆管道3用于输送来自渣浆泵2的浓缩全尾砂浆至加料装置5，固化材料料仓4用于储存、提供固化材料，加料装置5用于混合浓缩全尾砂浆和固化材料，加热装置6用于加热来自加料装置5的混合物；加热反应后的混合物被输送至堆场7中进行堆存。
[0051]
渣浆泵2的入口通过管路与浓密机1的出口连通，渣浆泵2的出口通过输浆管道3与加料装置5的第一入口连通，固化材料料仓4的出口与加料装置5的第二入口连通，加料装置5的出口与末端输浆管道8连通，加热装置6设置在末端输浆管道8上。
[0052]
如图1所示，在一个可选的实施方式中，渣浆泵2与用于向浓缩全尾砂固化堆存系统内输送清洗用水的输水管道9连通。
[0053]
可以理解的是，浓密机1的出口与渣浆泵2的入口之间的管路上设置有第一电动阀门81，输水管道9与渣浆泵2的入口之间的管路上设置有第二电动阀门82。
[0054]
如图2和图3所示，在一个优选的实施方式中，为了提高混合效率，加料装置5包括变直径管道，变直径管道连通输浆管道3的一端的直径大于连通末端输浆管道8的一端，连通末端输浆管道8的一端的尾部呈圆锥形。变直径管道连通输浆管道3的一端周向均布4个加料管10，每个加料管10均与管路的管壁垂直设置，相邻两个加料管10之间的夹角为90
°
；加料管10与固化材料料仓4连通。加料管10的出口延伸至连通输浆管道3的一端的管路内，加料管10的出口为斜切圆管的椭圆形，端口朝向浆体输送的方向。
[0055]
在一个可选的实施方式中，变直径管道连通输浆管道3的一端的直径为输浆管道3的直径的1.5倍。
[0056]
为了保证加料的顺畅，在一个可选的实施方式中，加料管10的出口的上游（参见图2）设置有一端与加料管10连通、另一端与高压气体产生装置11连通的高压气体输送管12。
[0057]
通常情况下，高压气体输送管12与加料管10的夹角小于30
°
。
[0058]
为了进一步保证加料的顺畅，加料管10与固化材料料仓4之间设置有螺旋松动结构13。可以理解的是，螺旋松动结构13安装在固化材料料仓4下部、料仓出料口上部，料仓出料口与加料管10相连；螺旋松动结构13包括电机、减速机、轴承、螺旋叶片等零部件。
[0059]
如图1和图4所示，在一个优选的实施方式中，加热装置6包括加热控制器61、发热部件62和加热专用管道63。加热专用管道63设置在末端输浆管道8上，部分替代末端输浆管道8；发热部件62缠绕在加热专用管道63上，加热控制器61与发热部件62电连接，并通过温度传感器反馈的加热专用管道63内的温度，控制发热部件62启停。
[0060]
可以理解的是，加热专用管道的材质为导热性好的金属，例如铜、铝、铁、铜铝合金、铝铁合金中的任一种。
[0061]
在其它的实施方式中，加热装置6还包括保温部件，发热部件62和加热专用管道63密封在保温部件内部。
[0062]
实施例2本实施例提供一种使用实施例1提供的浓缩全尾砂固化堆存系统进行浓缩全尾砂固化堆存的方法，包括：
浓密机1将全尾砂浆进行浓密得到浓缩全尾砂浆，浓缩全尾砂浆在渣浆泵2的作用下、通过输浆管道3在加料装置5内与来自固化材料料仓4的固化材料混合得到改性砂浆，改性砂浆在加热装置6作用下加热，然后排入堆场7内进行堆存。
[0063]
浓缩全尾砂浆中的全尾砂与固化材料的质量比为10：1。
[0064]
加热装置6在改性砂浆的温度低于20℃时启动加热、高于60℃时停止加热。
[0065]
实施例3本实施例提供一种使用实施例1提供的浓缩全尾砂固化堆存系统进行浓缩全尾砂固化堆存的方法，包括：浓密机1将全尾砂浆进行浓密得到浓缩全尾砂浆，浓缩全尾砂浆在渣浆泵2的作用下、通过输浆管道3在加料装置5内与来自固化材料料仓4的固化材料混合得到改性砂浆，改性砂浆在加热装置6作用下加热，然后排入堆场7内进行堆存。
[0066]
浓缩全尾砂浆中的全尾砂与固化材料的质量比为20：1。
[0067]
可以理解的是，浓缩全尾砂浆中的全尾砂与固化材料的质量比可以在（4-20）：1范围内根据情况进行调控，例如4：1、5：1、10：1、15：1、20：1。
[0068]
加热装置6在改性砂浆的温度低于20℃时启动加热、高于60℃时停止加热。
[0069]
对比例1设置单一加料管的加料装置如图5所示。对比图3和图5可知，当只采用1个加料管时加入的固化材料只能在1个方向上与浓缩全尾砂浆混合反应，浆体与固化材料的混合效率较低。而采用4个均布加料管时加入的固化材料在4个方向上与浓缩全尾砂浆体混合反应，浆体与固化材料的混合效率较前者至少可提高50.7%，且可减少固化材料添加位置到堆场浆体出口之间管道的长度。
[0070]
对比例2当不添加加热装置，在冬季或者海拔较高的地区堆存作业时，外界环境温度较低，输浆管道内的改性浆体不能被加热，在较低的温度下被输送至堆场，此条件下改性浆体反应程度和速度较低，水分蒸发较少、效率低。
[0071]
设置专用加热管道的长度为120m，当改性浆体输送流速为2m/s时，改性浆体在专用加热管道内输送且被加热了60s，离开专用加热管道后，浆体仍会在一定温度下向下游输送，直至排放到堆场，此条件下改性浆体反应程度和速度较高，水分蒸发较多，且水蒸发效率较不添加加热装置时至少可提高28.6%。
[0072]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。
[0073]
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本技术的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本技术的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技
术人员所公知的现有技术。