本发明涉及充填技术领域，尤其是涉及一种粗尾砂充填系统及工艺。
背景技术：
相关技术中对粗尾砂(平均粒径大于0.3mm的尾砂)进行浓密的方法是，采用传统砂仓进行尾砂浓密。采用传统砂仓进行粗尾砂浓密的存在以下缺点：
低浓度料浆进入砂仓后，在砂仓的进料口处直接添加絮凝剂，由于砂仓一般很难配置絮凝剂的自稀释系统，其难度和投资都很大，就会造成絮凝剂的添加不均匀，从而导致粗尾砂絮凝沉降效果不好，进而导致溢流水浑浊，溢流水带走大量的细颗粒，最终导致尾砂分级，溢流回水必须泵送至尾矿库。由于细颗粒尾砂的流失，造成尾砂的利用率降低，尾砂的沉砂效率大大降低，最终影响充填效率。尾砂本身就够粗了，泡浑后细颗粒再流失，细粒级尾砂太少会大大降低充填料浆的和易性，制备出来的充填料浆容易离析、分层，形成两相流形式，最终导致充填质量差。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供粗尾砂充填系统及工艺，以解决现有技术中粗尾砂充填质量差的技术问题。
本发明提供的一种粗尾砂充填系统，包括浓密机、料浆活化组件以及沉砂池；浓密机包括浓缩池以及设置在浓缩池的池底的放砂口，沉砂池包括进料口，放砂口与进料口连通；料浆活化组件包括活化供气管道以及与活化供气管道连通的活化气喷嘴，活化气喷嘴设置在浓密机的浓缩池底且与浓密机的内腔连通。
进一步地，气喷嘴为多个；多个气喷嘴沿以浓缩池的中心为圆心的圆周周向依次间隔设置。
进一步地，料浆活化组件的数量为多个；多个料浆活化组件沿以浓缩池的中心为圆心的径向依次间隔设置。
进一步地，粗尾砂充填系统还包括放砂管以及反冲洗组件；放砂管的一端与放砂口连通，另一端与进料口连通；反冲洗组件包括供水管道以及与供水管道连通的水喷嘴，水喷嘴与放砂管道连通，且位于放砂管道的靠近放砂口的位置。
进一步地，放砂管道上设置有闸阀，闸阀用以控制放砂管内料浆的流量；反冲洗组件为两个，两个反冲洗组件分别位于闸阀的两侧。
进一步地，沉砂池的池底呈斜面，且沉砂池的池底第一端高于其第二端，沉砂池的第一端靠近放砂管；由沉砂池的第一端至第二端，沉砂池的池底设置有多个放水口，每个放水口处均设置有放水阀。
进一步地，沉砂池还包括造浆组件；造浆组件包括造浆供气管道以及与造浆供气管道连通的造浆气喷嘴；造浆气喷嘴设置在沉砂池的池底，且沉砂池的内腔连通，造浆气喷嘴为多个。
进一步地，沉砂池至少为两个，两个沉砂池均与浓密机的放砂口连通。
进一步地，粗尾砂充填系统，还包括搅拌装置；沉砂池还包括出料口，搅拌装置包括料浆进口，出料口与料浆进口连通，放砂口高出进料口设定距离，出料口高出料浆进口设定距离。
本发明还提供一种粗尾砂充填工艺，包括以下步骤：
将待浓缩粗尾砂料浆送入浓密机进行浓缩；
向活化供气管道供入高压气体，高压气体由活化气喷嘴对浓密机底部的尾砂进行搅动；
将浓密后的尾砂料浆送至沉砂池进行混合。
本发明提供的一种粗尾砂充填系统，包括浓密机、料浆活化组件以及沉砂池；浓密机包括浓缩池以及设置在浓缩池的池底的放砂口，沉砂池包括进料口，放砂口与进料口连通；料浆活化组件包括活化供气管道以及与活化供气管道连通的活化气喷嘴，活化气喷嘴设置在浓密机的浓缩池底且与浓密机的内腔连通。
在使用本发明提供的粗尾砂充填系统进行充填过程中，首先将低浓度尾砂料浆送入浓密机内进行浓缩，以提高粗尾砂料浆的浓度；然后将经过浓缩后的尾砂料浆送入沉砂池进行混合。其中，尾砂料浆在浓密机内进行沉降后，由于细颗粒和粗颗粒重力不同，则沉降程度不同，易造成两者混合不均，在沉砂池中进行造浆，使细颗粒和粗颗粒混合均匀，有利于后期搅拌形成符合要求的充填料浆。
另外，沉砂池能够对尾砂料浆进行进一步沉降，从而进一步提高尾砂料浆的浓度，为得到合适浓度的尾砂料浆提供双重保障。
浓密机能能够对粗尾砂料浆进行浓缩，分离出的清水由浓密机的上部溢流口流至生产水池，生产水池对溢流水进行收集，为系统中其他需要水的部分提供水，从而节约水资源。
浓度提高的料浆由浓密机的浓缩池的放砂口流至沉砂池。此过程中，位于浓缩池底部的尾砂浓度最高，向活化供气管道通入高压气体，高压气体通过活化气喷嘴对浓缩池底部的尾砂进行喷射，从而使浓缩池底部的尾砂活化松动，避免结块，避免堵塞放砂口导致放砂不顺，也避免浓缩池底部的尾砂料浆粘度大造成浓密机的耙架转动阻力大，从而避免压耙。
粗尾砂料浆的浓缩效率高，且易控制，粗尾砂利用率高，经过沉砂池造浆，使尾砂混合均匀更有利于后期搅拌制作充填料浆，提高充填料浆质量在整体上节省充填成本；还可以将该系统集中设置在充填设备站，避免尾砂料浆距离远需要泵送进一步节省成本，能够对全部尾砂进行利用，提高了尾砂利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的粗尾砂充填系统的结构示意图；
图2为图1所示的粗尾砂充填系统中浓密机的结构示意图；
图3为图2所示的粗尾砂充填系统中料浆活化组件的局部放大图；
图4为图1所示的粗尾砂充填系统中料浆活化组件的结构示意图；
图5为图1所示的粗尾砂充填系统中沉砂池的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的粗尾砂充填工艺的流程图。
图中：100-浓密机；200-料浆活化组件；300-沉砂池；400-放砂管道；500-反冲洗组件；600-搅拌装置；210-活化供气管道；220-活化气喷嘴；310-造浆组件；311-造浆气喷嘴；510-供水管道；520-水喷嘴。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的粗尾砂充填系统的结构示意图；图2为图1所示的粗尾砂充填系统中浓密机的结构示意图；图3为图2所示的粗尾砂充填系统中料浆活化组件的局部放大图；图4为图1所示的粗尾砂充填系统中料浆活化组件的结构示意图；图5为图1所示的粗尾砂充填系统中沉砂池的结构示意图；图6为本发明实施例提供的粗尾砂充填工艺的流程图。
如图1至图4所示，本发明提供的一种粗尾砂充填系统，包括浓密机100、料浆活化组件200以及沉砂池300；浓密机100包括浓缩池以及设置在浓缩池的池底的放砂口，沉砂池300包括进料口，放砂口与进料口连通；料浆活化组件200包括活化供气管道210以及与活化供气管道210连通的活化气喷嘴220，活化气喷嘴220设置在浓密机100的浓缩池底且与浓密机100的内腔连通。
浓密机100一般主要由浓缩池、粑架、传动装置、粑架提升装置、给料装置、卸料装置和信号安全装置等组成。浓密机100是基于重力沉降作用的固液分离设备，通常为由混凝土、木材或金属焊接板作为结构材料建成带锥底的圆筒形浅槽。浓密机具备絮凝剂添加系统以及稀释系统，能够有效对尾砂浆进行有效浓缩，通过安装于浓密机100内慢速运转(1/3～1/5r/min)的耙的作用，使增稠的底流浆由浓密机100底部的底流口卸出。浓密机100上部产生较清净的澄清液(溢流)，由顶部的环形溜槽排出。
在使用本实施例提供的粗尾砂充填系统进行充填过程中，首先将低浓度尾砂料浆送入浓密机100内进行浓缩，以提高粗尾砂料浆的浓度；然后将经过浓缩后的尾砂料浆送入沉砂池300进行混合。其中，尾砂料浆在浓密机100内进行沉降后，由于细颗粒和粗颗粒重力不同，则沉降程度不同，易造成两者混合不均，在沉砂池300中进行造浆，使细颗粒和粗颗粒混合均匀，从而使进入后期搅拌装置的料浆浓度稳定、波动小，进而使制备充填料浆的时候(加水、加水泥)灰砂比配比准确，充填浓度稳定，最终保证充填质量。
另外，沉砂池300能够对尾砂料浆进行进一步沉降，从而进一步提高尾砂料浆的浓度，为得到合适浓度的尾砂料浆提供双重保障。
浓密机100能能够对粗尾砂料浆进行浓缩，分离出的清水由浓密机100的上部溢流口流至生产水池，生产水池对溢流水进行收集，为系统中其他需要水的部分提供水，从而节约水资源。
浓度提高的料浆由浓密机100的浓缩池的放砂口流至沉砂池300。此过程中，位于浓缩池底部的尾砂浓度最高，向活化供气管道210通入高压气体，高压气体通过活化气喷嘴220对浓缩池底部的尾砂进行喷射，从而使浓缩池底部的尾砂活化松动，避免结块，避免堵塞放砂口导致放砂不顺，也避免浓缩池底部的尾砂料浆粘度大造成浓密机100的耙架转动阻力大，从而避免压耙。
浓密机100的浓缩效率高，且易控制，经过沉砂池300造浆，使尾砂混合均匀更有利于后期搅拌制作充填料浆，进一步提高充填效率，在整体上节省充填成本；还可以将该系统直接设置在充填工作站，避免料浆运输，进一步节省成本，能够对全部尾砂进行利用，提高了尾砂利用率。
其中，优选地，浓密机100的浓缩池的池底呈锥形，锥角为9°-10°，例如9°9.5°或者10°等该区间任一值。这种结构的直筒段通常较短，浓密机100的沉降层较短，最终的压缩浓度相对锥度大的浓密机100的浓度低度。浓密机100底部浓度相对低(粗砂一般沉降效果好，最终压缩浓度太高)，则底部尾砂料浆的粘度、剪切应力等参数一般较小，那么进一步降低了浓密机100耙架转动的阻力，进一步降低了压耙的风险。
活化气喷嘴220可以为一个。
较佳地，活化气喷嘴220为两个、三个或者四个等等多个，当活化气喷嘴220为多个时，多个活化气喷嘴220可以根据具体情况进行设置，例如，多个气喷嘴沿以浓缩池的中心为圆心的圆周周向依次间隔设置，这样能够对同一圆周上的多个位置的尾砂进行喷气，使尾砂运动更快，活化范围更广，从而进一步保障顺畅放砂，进一步避免压耙。
多个活化气喷嘴220可以全部共同与同一个活化供气管道210连通，还可以部分几个活化气喷嘴220共同与一个活化供气管道210连通，还可以一个活化气喷嘴220与一个活化供气管道210连通。
料浆活化组件200可以为一个。
较佳地，料浆活化组件200为两个、三个或者四个等等多个，多个料浆活化组件200沿以浓缩池的中心为圆心的径向依次间隔设置，即，多个料浆活化组件200沿由浓缩池的中心向浓缩池的边沿的方向依次间隔设置。多个料浆活化组件200能够对浓缩池池底的不同位置的尾砂进行活化，进一步提高高活化效率和活化范围，从而进一步保障放砂顺畅，进一步避免压耙。
优选地，每个料浆活化组件200包括多个活化气喷嘴220，即，一个料浆活化组件200形成一个圆圈，多个料浆活化组件200形成多个半径依次增大的圆圈，从而能够在不同直径范围内对尾砂进行活化，避免出现活化死角，在最大程度上保障顺畅放砂。
当然可以活化供气管道210上设置供气阀门以控制高压气体的流通或者切断，还可以设置供气流量阀门以调整气体的流量等。供气阀门较佳地是采用单向阀，用于允许气体由单向阀的进气口流向单向阀的出气口。这样避免气体回流，能够更好地对尾砂浆进行松动，还能够避免尾砂进入供气管道，从而对活化组件进行保护。
具体地，如图3所示，料浆活化组件200为两个，一个为内圈，另一个为外圈；内圈的料浆活化组件200为两个均布，外圈的料浆活化组件200为四个均布。在保障满足使用的情况下，避免设置过多造成浪费或者使结构复杂。
造浆组件310的结构形式有多种，例如：采用电机带动搅拌叶片对沉砂池300内的尾砂进行搅拌。
优选地，造浆组件310包括造浆供气管道以及与造浆供气管道连通的造浆气喷嘴311；造浆气喷嘴311设置在沉砂池300的池底，且沉砂池300的内腔连通。采用气动搅拌，一方面方便控制，结构简单；另一方面避免增加尾砂流动阻力；再一方面可与料浆活化组件200采用统一结构形式，采用统一供气缘，从而简化整个系统的结构。
其中，造浆气喷嘴311可以为一个，较佳地造浆气喷嘴311为多个。多个造浆气喷嘴311沿尾砂料浆的输送方向依次间隔设置，从而能够在大范围大面积上对沉砂池300的尾砂进行搅动，进一步使尾砂混合均匀，流动顺畅。
如图2和图3所示，在上述实施例基础之上，进一步地，粗尾砂充填系统还包括放砂管以及反冲洗组件500；放砂管的一端与放砂口连通，另一端与进料口连通；反冲洗组件500包括供水管道510以及与供水管道连通的水喷嘴520，水喷嘴520与放砂管道400连通，且位于放砂管道400的靠近放砂口的位置。
本实施例中，向供水管道510通入高压水，高压水通过水喷嘴520对放砂口处的尾砂进行冲洗，即水由下而上的反冲洗，进一步对浓缩池的底部的尾砂进行活化、松动，而且，通过水对该处的尾砂进行反冲刷，能够在一定范围内稀释该处尾砂浓度，避免由于该处尾砂浓度过大而导致无法流动造成阻塞，进一步保障顺畅放砂。
其中，水喷嘴520的结构形式可以为多种，例如：水喷嘴520呈直线形，其一端设置在放砂管的内壁上，另一端指向放砂口的下端(即放砂口与放砂管连通的位置)；水喷嘴520呈l型，其一端设置在放砂管的内壁上，另一端指向放砂口的下端等等，凡是能够实现使该水能够对放砂口的底部进行冲刷的结构均可以采用。
水喷嘴520可以为一个还可以为两个、三个等等多个，当水喷嘴520为多个时，可以多个水喷嘴520均与一个供水管道510连通，还可以部分几个水喷嘴520与一个供水管道510连通，当然还可以多个水喷嘴520与多个供水管道510一一连通。
反冲洗组件500可以为一个。
较佳地，反冲洗组件500为两个。放砂管道400上设置有闸阀，闸阀用以控制放砂管内料浆的流量；反冲洗组件500为两个，两个反冲洗组件500分别位于闸阀的两侧。
本实施例中，设置两个反冲洗组件500可以为使尾砂顺畅流动提供进一步地双重保障。且控制尾砂流通、切断或者流量大小的阀门设置在两个反冲洗组件500之间，则位于下游的反冲洗组件500还能够对阀门处的尾砂进行反冲洗，从而进一步保障尾砂在各个口流动顺畅。
其中，闸阀包括由上而下依次设置的手动闸阀和电动闸阀，手动闸阀可以控制尾砂的流通和切断，电动闸阀可以控制流量。手动可靠，电动灵敏。
当然可以在供水管道510上靠近水喷嘴520的位置设置进水单向阀和在远离水喷嘴520的位置设置闸阀，闸阀可以控制供水管路的开闭，进水单向阀允许水由闸阀流入放砂管，但是会阻止尾砂料浆由放砂管流入闸阀，从而对闸阀进行保护，延长闸阀的使用寿命，从而降低使用成本。
需要说明的是，反冲洗组件500需要根据具体放砂情况进行使用，如果尾砂可以顺畅正常由放砂管流入沉砂池300，那么就无需开启反冲洗组件500，反之，开启。
如图5所示，在上述实施例基础之上，进一步地，沉砂池300的池底呈斜面，且沉砂池300的池底第一端高于其第二端，沉砂池300的第一端靠近放砂管；由沉砂池300的第一端至第二端，沉砂池300的池底设置有多个放水口，每个放水口处均设置有放水阀。
本实施例中，沉砂池300的池底设置成斜面，则有利于尾砂料浆向下一工序流动，避免尾砂滞留而导致利用率降低。
沉砂池300的池底设置有多个放水口，每个放水口处均设置有放水阀，则可以对由放砂管出来的尾砂料浆进行进一步沉降脱水，保障得到符合要求浓度的尾砂料浆。其中，造成尾砂浆料偏高的原因可能为浓密机100本身浓缩浓度小，另一方面可能是在使用反冲洗组件500过程中，对尾砂料浆进行稀释。
其中，斜面的角度可以为8°-10°，如8°9°或者10°等该区间任一值，既能够满足使用还能够避免角度过大造成施工麻烦。。
优选地，沉砂池300至少为两个，两个沉砂池300均与浓密机100的放砂口连通。
本实施例中，设置至少两个沉砂池300，每个沉砂池300均与浓密机100的放砂口连通，则多个防沙池可以交替进行沉降、排水、放砂，从而能够使浓密机10024h进砂，底部24h小时出料，连续出砂，进一步提高效率，从而降低充填成本。
如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，粗尾砂充填系统，还包括搅拌装置600；沉砂池300还包括出料口，搅拌装置600包括料浆进口，出料口与料浆进口连通，放砂口高出进料口设定距离，出料口高出料浆进口设定距离。
本实施例中，浓密机100的放砂口高于沉砂池300的进料口，沉砂池300的出料口高于搅拌装置600的进料口，即，浓密机100、沉砂池300以及搅拌装置600呈阶梯分布，则高浓度尾砂可由浓密机100自流至沉砂池300，再由沉砂池300自流至搅拌装置600中，无需采用渣浆泵泵送，既避免粗砂高浓度尾砂料浆泵送存在较的风险，又降低了成本。
如图6所示，本发明还提供一种粗尾砂充填工艺，包括以下步骤：
s1将待浓缩粗尾砂料浆送入浓密机100进行浓缩；
s21向活化供气管道210供入高压气体，高压气体由活化气喷嘴220对浓密机100底部的尾砂进行搅动；
s3将浓密后的尾砂料浆送至沉砂池300进行混合。
其中，当尾砂不能正常放砂时，还包括：
s21向供水管道510供入高压水，高压水由水喷嘴520对放砂口的尾砂进行反冲洗。
本实施例中，粗尾砂浓缩效率高，且易控制，经过沉砂池300造浆，使尾砂混合均匀更有利于后期搅拌制作充填料浆，进一步提高充填效率，在整体上节省充填成本；还可以将该系统直接设置在充填工作站，避免料浆运输，进一步节省成本，能够对全部尾砂进行利用，提高了尾砂利用率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。