一种细粒尾矿筑坝的方法及模拟装置

本发明涉及采矿安全，特别是涉及一种细粒尾矿筑坝的方法及模拟装置。

背景技术：

1、尾矿坝的建造方法包括上游法、下游法及中线法。其中上游法筑坝相对于下游法和中线法简单方便、造价低，在中国被广泛应用。但上游法筑坝也存在干滩长度不够，浸润线偏高，坝体稳定性差等问题。

2、近年来随着矿产资源的匮乏和选矿工艺的进步，为了提高精矿的回收率，磨矿较细，形成了大量的细粒尾矿。细粒尾矿的尾矿矿浆与其他矿浆相比，具有同浓度条件下黏度偏大的特点。由于选矿厂排放的尾矿颗粒较细、放矿浓度偏高，尾矿在坝前放矿后，粗、细颗粒难以分选，尾砂固结慢，子坝坝前难以形成由粗颗粒组成的干滩，导致利用上游法筑得的坝体稳定性较差，细粒尾矿难以筑坝。因此，优化细粒尾矿筑坝工艺，提出细粒尾矿新型筑坝方法具有重要的理论意义和现实工程价值。

3、由于尾矿沉积过程复杂，沉积体结构变异大，当前对尾矿坝沉积尚未形成统一的规律性认识，难以指导实际尾矿坝工程的放矿筑坝。随着细粒尾矿量的日益增多，尾矿坝填筑高度逐渐增加，细粒尾矿坝的安全稳定对其筑坝工艺提出了更高的要求。

4、对细粒尾矿筑坝方法，目前常采用的方法包括：模袋法筑坝和化学固化法等。(1)模袋法筑坝：如申请号为cn201110139679.9的中国发明专利公开了一种尾矿坝的筑坝方法，其特征在于其筑坝过程采用充灌尾矿砂模袋进行堆筑坝体，可充分利用模袋透水不透浆特性，排水固结速度快，有利于快速筑坝，但在实际应用过程中也存在模袋内尾矿固结速度快、而库内尾矿难以固结导致模袋向库内滑移，无法筑坝的问题。(2)化学固结法筑坝：如申请号为cn201911287324.7的中国发明专利公开了一种细粒尾矿表面固化剂及应用方法，通过添加化学药剂，在钙化及水化作用下，生成地聚合物和沉淀，加速细粒尾矿的固结速度，并使其短期内形成固化体的抗压强度可以达到1000-3500kpa左右，实现尾矿颗粒的胶结固定，使得表层颗粒不会随风力或雨水径流发生迁移，抑制重金属淋出。这组方法可快速增加细粒尾矿的强度，但由于其需要入大量的化学药剂，成本过高，较难推广应用。

5、总体来看，细粒尾矿筑坝仍是当前困扰尾矿坝工程技术人员的一大问题，尚未有筑坝稳定性高、成本较低且技术可推广性较好的细粒尾矿筑坝方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种细粒尾矿筑坝的方法及模拟装置，提高了筑坝稳定性，降低了成本。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种细粒尾矿筑坝的方法，所述方法包括：

4、配置多组不同浓度的用于确定临界分选浓度的矿浆，从而得到多组第一矿浆；所述矿浆为细粒尾矿和粗粒尾矿加水得到的浆体；

5、对每组所述第一矿浆分别进行尾矿一维竖向沉降试验，确定所述细粒尾矿的临界分选浓度范围；

6、对浓度在所述临界分选浓度范围内的第一矿浆分别进行流变测试，确定所述细粒尾矿的临界分选浓度；

7、以所述临界分选浓度为基准浓度，按照预设浓度梯度配置预设数量的浓度的用于确定最优放矿参数的矿浆，从而得到预设数量组的第二矿浆；

8、获取多个矿山的放矿流量，将每个放矿流量分别与每组第二矿浆的浓度进行组合，从而确定多组模拟放矿工况；

9、按照每组所述模拟放矿工况中的放矿流量，对对应的第二矿浆分别进行一维水平沉积模拟试验，从而确定最优模拟放矿工况，将所述最优模拟放矿工况中的放矿流量和第二矿浆的浓度确定为所述最优放矿参数；

10、利用所述最优放矿参数控制实际尾矿的放矿方式，从而完成细粒尾矿筑坝。

11、可选地，对每组所述第一矿浆分别进行尾矿一维竖向沉降试验，确定所述细粒尾矿的临界分选浓度范围，具体包括：

12、对每组所述第一矿浆分别进行尾矿一维竖向沉降试验，确定进行尾矿一维竖向沉降试验后的各所述第一矿浆的沉降区和压密区分区情况；所述沉降区和压密区分区情况为存在分区或不存在分区；

13、根据第一矿浆的沉降区和压密区分区情况，确定所述临界分选浓度范围。

14、可选地，根据第一矿浆的沉降区和压密区分区情况，确定所述临界分选浓度范围，具体包括：

15、确定两组不存在分区的第一矿浆的浓度；

16、将两组不存在分区的第一矿浆浓度的较大值作为所述临界分选浓度范围的上限，将两组不存在分区的第一矿浆浓度的较小值作为所述临界分选浓度范围的下限，从而确定所述临界分选浓度范围。

17、可选地，对浓度在所述临界分选浓度范围内的第一矿浆分别进行流变测试，确定所述细粒尾矿的临界分选浓度，具体包括：

18、对浓度在所述临界分选浓度范围内的第一矿浆分别进行流变测试，并确定进行流变测试后的第一矿浆的屈服应力，将满足预设屈服应力的屈服应力对应的第一矿浆的浓度确定为所述临界分选浓度。

19、可选地，按照每组所述模拟放矿工况中的放矿流量，对对应的第二矿浆分别进行一维水平沉积模拟试验，从而确定最优模拟放矿工况，具体包括：

20、按照每组所述模拟放矿工况中的放矿流量，对对应的第二矿浆分别进行一维水平沉积模拟试验，得到沉积后的干滩；

21、确定所述干滩的长度、坡度和分选程度；

22、基于所述干滩的长度、坡度和分选程度，确定所述最优模拟放矿工况。

23、一种细粒尾矿筑坝的模拟装置，用于进行上述所述的一维水平沉积模拟试验，所述模拟装置包括：放矿装置和沉积槽；

24、所述放矿装置用于放置第二矿浆；所述沉积槽用于放置沉积后的干滩；

25、所述放矿装置上设置放矿管，所述放矿管上设置流量控制阀门；

26、所述放矿管用于将所述放矿装置中的第二矿浆排放至所述沉积槽中，所述流量控制方法用于控制所述第二矿浆的排放流量。

27、可选地，所述沉积槽包括变坡度窄长流槽。

28、可选地，所述变坡度窄长流槽的底部存在坡度。

29、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

30、本发明公开了一种细粒尾矿筑坝的方法及模拟装置，首先进行尾矿一维竖向沉降试验，确定细粒尾矿的临界分选浓度范围；其次基于临界分选浓度范围进行流变测试，确定细粒尾矿的临界分选浓度；最后基于临界分选浓度和矿山的放矿流量进行一维水平沉积模拟试验确定最优放矿参数，通过各种模拟试验最优放矿参数后，再进行实际放矿的控制，和模袋法筑坝相比，提高了筑坝稳定性，和化学固化法相比，降低了成本。

技术特征：

1.一种细粒尾矿筑坝的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的细粒尾矿筑坝的方法，其特征在于，对每组所述第一矿浆分别进行尾矿一维竖向沉降试验，确定所述细粒尾矿的临界分选浓度范围，具体包括：

3.根据权利要求2所述的细粒尾矿筑坝的方法，其特征在于，根据第一矿浆的沉降区和压密区分区情况，确定所述临界分选浓度范围，具体包括：

4.根据权利要求1所述的细粒尾矿筑坝的方法，其特征在于，对浓度在所述临界分选浓度范围内的第一矿浆分别进行流变测试，确定所述细粒尾矿的临界分选浓度，具体包括：

5.根据权利要求1所述的细粒尾矿筑坝的方法，其特征在于，按照每组所述模拟放矿工况中的放矿流量，对对应的第二矿浆分别进行一维水平沉积模拟试验，从而确定最优模拟放矿工况，具体包括：

6.一种细粒尾矿筑坝的模拟装置，用于进行如权利要求1-5任一项所述的一维水平沉积模拟试验，其特征在于，所述模拟装置包括：放矿装置和沉积槽；

7.根据权利要求6所述的细粒尾矿筑坝的模拟装置，其特征在于，所述沉积槽包括变坡度窄长流槽。

8.根据权利要求7所述的细粒尾矿筑坝的模拟装置，其特征在于，所述变坡度窄长流槽的底部存在坡度。

技术总结
本发明公开一种细粒尾矿筑坝的方法及模拟装置，涉及采矿安全技术领域，所述方法包括：配置多组不同浓度的第一矿浆；对每组第一矿浆分别进行尾矿一维竖向沉降试验，确定细粒尾矿的临界分选浓度范围；对浓度在临界分选浓度范围内的第一矿浆分别进行流变测试，确定细粒尾矿的临界分选浓度；以临界分选浓度为基准浓度配置多组第二矿浆；将每个放矿流量分别与每组第二矿浆的浓度进行组合，确定多组模拟放矿工况；按照每个放矿流量，对对应的第二矿浆分别进行一维水平沉积模拟试验确定最优模拟放矿工况，将最优模拟放矿工况确定为最优放矿参数；利用最优放矿参数控制实际尾矿的放矿，完成细粒尾矿筑坝。本发明提高了筑坝稳定性，降低了成本。

技术研发人员：段志杰,李全明,张红,金松丽,喻鸿,蓝宇,颜平,梁辉,田宇,梅笑寒,赵子允,董鑫鹏
受保护的技术使用者：北方工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14