一种煤矸石井下充填系统

1.本实用新型涉及井下充填技术领域，具体涉及一种煤矸石井下充填系统。


背景技术：

2.煤矸石是指伴生于采煤洗煤过程中的低碳低硫黑灰色岩石，是一种固体废弃物，其组分构成与成煤过程密切相关。现阶段煤炭行业的粗放开采方式导致我国煤矸石产量达到原煤产量的一成，部分矿井煤矸石生产比甚至超过了三成。有数据表明目前煤矸石的累计排放量已超过45亿吨，年增速保持在3～7亿吨，已经成为了较大的固体废弃物。煤矸石的排放与处理对我国的环保形势提出了严峻的挑战，大量的煤矸石无处消纳，只能被简单地堆积在地面上，形成了数以千计的煤矸石山。我国现存煤矸石山5000～6000座，约占有上千万的土地面积，长时间堆放会造成有害的矿物质流入土壤，污染土地资源。目前，我国对煤矸石综合利用的应用与研究尚未成熟，如何对煤矸石进行二次利用，已成为亟待解决的一个难题。
3.井下充填技术是实现煤矸石大宗消纳与资源化的一种新兴技术。煤矸石与水泥搅拌混合后形成充填物，将形成的充填物填充到井下既可缓解采煤区的塌陷压力，又可以实现对煤矸石的再利用。然而，常规井下充填技术，大多采用煤矸石与具有高活性的水泥进行混合填充，但随着基建的不断兴起，水泥作为必要的基建材料目前已供不应求，价格不断攀升。因此，寻找一种具有高活性、低成本的井下充填技术是实现煤矸石大宗消纳的关键。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型公开了一种煤矸石井下充填系统，通过对煤矸石进行研磨-活化，得到活性高、粒度适中的煤矸石微粉，以此作为掺合料制备粉煤灰或水泥，从而减少水泥的使用量，大大降低了井下充填成本。
5.根据本实用新型的目的提出的一种煤矸石井下充填系统，包括烘干系统、破碎-筛分系统、研磨-活化系统以及搅拌混合系统。
6.所述烘干系统包括用于烘干煤矸石的回转式烘干机以及用于为回转式烘干机供热的沸腾炉。
7.所述破碎-筛分系统包括用于将烘干后煤矸石原料破碎的破碎机以及用于将破碎后煤矸石筛分成一级、二级、三级三种不同粒径煤矸石的滚筒筛；所述破碎机出料口与滚筒筛进料口相连，滚筒筛一级粒径煤矸石出口与破碎机进料口相连，二级粒径煤矸石出口与煤矸石填充料仓入口相连，三级粒径煤矸石出口与研磨-活化系统入口相连。
8.所述研磨-活化系统包括用于将三级粒径煤矸石进行磨粉的磨机以及用于活化煤矸石粉的活化装置。
9.所述搅拌混合系统包括水仓、煤矸石填充料仓、一级搅拌混合装置和二级搅拌混合装置，水仓、煤矸石填充料仓以及一级搅拌混合装置出料口分别与二级搅拌混合装置入口连接；所述一级搅拌混合装置用于制备井下充填混合料，其上设置有两个入料口，研磨活
化后煤矸石以及粉煤灰或水泥分别通过入料口添加至一级搅拌混合装置进行混合搅拌；所述二级搅拌混合装置用于将二级粒径煤矸石、水以及一级搅拌混合装置制备的物料按比例进行搅拌混合以得到井下充填物。
10.优选的，所述磨机和活化装置为一体式，所述活化装置包括用于储存活化剂的活化剂容器以及加药计量装置，所述加药计量装置连接于磨机入口，活化剂容器中的活化剂通过加药计量装置进入磨机。
11.优选的，所述磨机为立式磨粉机，包括下料管、磨盘、分离器，所述下料管为磨机入口，所述加药计量装置出口与下料管连接。
12.优选的，所述研磨-活化系统中所用活化剂为有机或无机类活化剂。
13.优选的，所述活化剂与煤矸石微粉的质量比为2:1000-5:1000。
14.优选的，所述煤矸石填充料仓出料口、一级搅拌混合装置出料口与二级搅拌混合装置进料口之间设有控制阀和微粉秤；水仓与二级搅拌混合装置进料口连接管路上设置有控制阀和流量计。
15.优选的，所述一级搅拌混合装置和二级搅拌混合装置均为立式搅拌机，包括预混进料口、电机带动的旋流搅拌器和输出口。
16.与现有技术相比，本实用新型公开的一种煤矸石井下充填系统的优点是：
17.(1)该系统中煤矸石破碎筛分后形成三种物料，一级粒径煤矸石返回破碎机继续破碎，二级粒径煤矸石直接储存用于制备充填浆液，三级粒径煤矸石研磨活化后用于制备井下充填混合料，一套系统即可完成煤矸石的破碎筛分、充填混合料的制作以及最终浆液的混合搅拌，系统集成性强，实现了煤矸石的多种应用，提高了煤矸石的利用率。
18.(2)该系统对三级粒径煤矸石进行研磨-活化，得到活性高、粒度适中的煤矸石微粉，以此作为井下充填原料，从而减少水泥的使用量，大大降低了井下充填成本。
附图说明
19.为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
20.图1为本实用新型公开的一种矿物掺合料制备系统的框图。
21.图中：1-煤矸石料仓；2-皮带计量称；3-回转式烘干机；4-沸腾炉；5-破碎机；6-滚筒筛；7-煤矸石填充料仓；8-物料稳料仓；9-物料计量装置；10-磨机；11-加药计量装置；12-活化剂容器；13-活化煤矸石料仓；14-水仓；15-二级搅拌混合装置；16-一级搅拌混合装置；17-水泥仓。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。
23.图1示出了本实用新型较佳的实施例，对其进行了详细的剖析。
24.如图1所示的一种煤矸石井下充填系统，包括烘干系统、破碎-筛分系统、研磨-活化系统以及搅拌混合系统。
25.烘干系统包括用于烘干煤矸石的回转式烘干机3以及用于为回转式烘干机3供热的沸腾炉4。
26.破碎-筛分系统包括用于将烘干后煤矸石原料破碎的破碎机5以及用于将破碎后煤矸石筛分成一级、二级、三级三种不同粒径煤矸石的滚筒筛6。破碎机5出料口与滚筒筛6进料口相连，滚筒筛6一级粒径煤矸石出口与破碎机5进料口相连，二级粒径煤矸石出口与煤矸石填充料仓7入口相连，三级粒径煤矸石出口与研磨-活化系统入口相连。
27.研磨-活化系统为一体式装置，包括用于将三级粒径煤矸石进行磨粉的磨机10以及用于活化煤矸石粉的活化装置。活化装置包括用于储存活化剂的活化剂容器12以及加药计量装置11，加药计量装置11连接于磨机10入口，活化剂容器12中的活化剂通过加药计量装置11进入磨机10。具体的，磨机10为立式磨粉机，包括下料管、磨盘、分离器，下料管为磨机10入口，且直通磨盘中央，分离器按照粒度进行物料筛分，大颗粒物料经过分离器直接又返回到磨机10中，重复研磨。物料稳料仓8上设置有物料计量装置9，该物料计量装置9与下料管连接，储存于物料稳料仓8中的烘干后煤矸石通过物料计量装置9进入磨机10，并通过下料管落到磨盘中央，经磨盘上多个磨辊的碾压粉碎，研磨后煤矸石输出至活化煤矸石料仓13。加药计量装置11出口与下料管连接，活化剂容器12中的活化剂通过加药计量装置11进入磨机10，进行活化。研磨与活化同步进行，使得生产工艺更加简单、高效，生产设备结构更加紧凑，设计合理，自动化程度高，操作方便，节省了大量的人力物力。研磨-活化系统中所用活化剂为有机药剂te活化剂。由三种化工产品复配而成，其主要成分为糖类衍生物。te活化剂添加量与烘干物料的质量比为2:1000-5:1000。
28.搅拌混合系统包括水仓14、煤矸石填充料仓7、一级搅拌混合装置16和二级搅拌混合装置15，水仓14、煤矸石填充料仓7以及一级搅拌混合装置16出料口分别与二级搅拌混合装置15入口连接。一级搅拌混合装置16用于制备井下充填混合料，活化煤矸石料仓13和水泥仓17出料口分别与其入料口连接，95％的研磨活化后煤矸石粉以及5％的常规水泥分别通过入料口添加至一级搅拌混合装置16进行混合搅拌。二级搅拌混合装置15用于将二级粒径煤矸石、水以及一级搅拌混合装置16制备的水泥混合料按比例进行搅拌混合以得到井下充填物。煤矸石填充料仓7出料口、一级搅拌混合装置16出料口与二级搅拌混合装置15进料口之间设有控制阀和微粉秤；水仓14与二级搅拌混合装置15进料口连接管路上设置有控制阀和流量计。一级搅拌混合装置16和二级搅拌混合装置15均为立式搅拌机，包括预混进料口、电机带动的旋流搅拌器和输出口。
29.使用上述充填系统进行井下充填物料制作的方法，包括以下步骤：
30.步骤一：煤矸石料仓1中的煤矸石通过皮带计量称2输送至回转式回转式烘干机3，并在沸腾炉4供热作用下烘干。
31.步骤二：烘干后物料进入破碎机5中进行破碎，破碎后物料进入滚筒筛6中进行筛分，筛分后的一级粒径煤矸石返回破碎机5重新破碎，二级粒径煤矸石输送至煤矸石填充料仓7，三级粒径煤矸石输送至物料稳料仓8中。
32.步骤三：物料稳料仓8中三级粒径煤矸石通过物料计量装置9输送至磨机10研磨，
活化剂容器12中的活化剂通过加药计量装置11添加至磨机10的内部，得到活化煤矸石微粉原料输送至活化煤矸石料仓13。
33.步骤四：活化煤矸石料仓13中煤矸石微粉和水泥仓17中的常规水泥输入至一级搅拌混合装置16中混合搅拌形成井下充填混合料。
34.步骤五：煤矸石填充料仓7中的二级粒径煤矸石、一级搅拌混合装置16中的井下充填混合料以及水仓14中的水通过微粉秤和流量计控制一定质量比通过输送泵共同输入至二级搅拌混合装置15中进行充分搅拌混合，得到井下充填物料。
35.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本实用新型。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。