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矿山充填之张庄铁矿 2016年12月，由中冶北方设计的马钢集团张庄铁矿充填系统经过七个多月的连续运行，顺利投产。 该项目开创了国内外大型、特大型矿山采用深锥浓密机作为充填制备设备的先河，经济效益和社会效益显著；实现了24小时连续运行，突破了矿山无尾化运行的技术瓶颈，有效避免了尾矿库次生灾害的发生，对生态矿山的建设意义重大，为建设绿色矿山提供了良好的示范效应。该工程的成功投运，标志着中冶北方在矿山充填系统设计领域取得了重大突破，填补了国内外矿山大流量连续充填作业的技术空白，彰显了中冶北方在我国矿山设计领域的龙头地位。 张庄铁矿充填系统深锥浓密机  该项目是矿山充填领域技术研究的一个里程碑，掀开了我国矿山充填系统设计的新篇章，标志着中冶北方主持的中国中冶“三五”重大科技专项《深部金属矿床安全高效开采关键技术研究》之《大规模开采铁矿山充填系统料浆制备与深井自流输送关键技术研究》和中国中冶采选技术中心重点科研项目《大型深部金属矿床充填开采关键技术研究》之《大规模开采铁矿山全尾砂胶结充填连续制备系统研究》已经具备了规模化推广实施的条件。 矿山充填核心技术 大规模开采铁矿山充填系统料浆制备 与深井自流输送关键技术 研究背景 中国是一个矿产资源大国，近年来，随着矿产资源需求的上升及开采的持续深入，矿业尾矿的积存量和年排放量逐年递增，资源环境压力日益加大。而传统的开采方式对生态环境破坏极大，主要表现为地表塌陷、地下水流失、尾矿库和废石场占用大量土地等。一些矿山对尾矿库的管理不善，极易造成溃坝等事故，存在重大的安全隐患，因此尾矿库已成为重大的危险源与污染源。 在提倡可持续发展，构建资源节约型、环境友好型社会的今天，金属矿山如何更加有效地利用现有的尾矿资源，保护环境、安全生产，显得尤为重要。充填采矿法通过利用尾矿对地下采空区进行充填，既可以提高矿石资源利用率、保护远景资源、防止地表塌陷、有效控制地压灾害，又可以减少固体废料向地表排放、降低尾矿库等级，实现节地、节能、环保的发展目标。 关键技术 1 大规模开采铁矿山全尾砂胶结充填连续制备系统 针对大规模充填法开采矿山，分别提出了可采用自动化控制的连续充填制备系统，可均匀、稳定给料的砂仓入料系统，全新的水泥仓结构形式、称重测量方法和助流防堵措施；发明了立式砂仓入料系统和尾砂浆汇集缓冲给料装置；形成了采用立式砂仓和深锥浓密工艺的大流量全尾砂胶结充填连续制备系统方案，单套制备能力可达150 ~200m3/h。该系统不但可以应用到大规模开采矿山，同样适用于中小型充填法开采矿山，其技术应用具有广泛的普遍性和推广前景。  ◆实现连续、稳定、大流量的充填料浆的制备，制备能力达150~200m3/h，满足大规模开采矿山的连续充填要求。 ◆确定了适用于大规模开采矿山安全高效开采要求的充填制备系统在线检测手段及仪表选型。 ◆提出了充填系统的计算机控制系统配置方案，给出了详尽的过程控制策略和自动化控制方案  ◆提出了一种立式砂仓入料系统，减小了入料冲击力，使尾砂与絮凝剂在入料过程中充分混合，改善了砂仓内尾砂的沉降及浓缩效果。  ◆提出了一种辅用于充填制备的尾砂浆给料装置，可实现尾砂浆汇集混合和平稳给料。 ◆提出了充填制备系统溢流水的循环利用方案，减少了尾矿库的运行负担，进一步提高了选厂尾砂和水的利用率。 ◆优化了水泥仓的结构，可同时供两套搅拌系统使用，减少了水泥仓的数量；提出了水泥定量称重测量方法，不受粉尘影响，测量精度显著提高。   ◆水泥仓采用声波助流清堵技术，可降低耗气量和用电量，操作简便，无二次污染，对仓体无损伤。 2 深部开采矿山大流量、高浓度充填料浆自流输送技术 基于一系列的综合研究，确定合理的充填料浆输送速度、浓度和管道阻力等主要技术参数；提出了实现管道减阻、减振的方法，发明了浆体管道输送减阻装置和减振装置；形成了管道输送系统的整体解决方案，对其他类似的充填法开采矿山具有一定的推广应用价值。 ◆实现大垂高（大于1000m）、大流量（150~200m3/h）管道自流输送。 ◆基于充填料浆的流变特性研究，确定合理的输送速度、浓度和阻力。 ◆基于计算机软件模拟分析深井管道充填料浆自由下落输送过程，提出大流量满管流输送系统的实现途径。 ◆建设了一套管道自流输送试验测试系统。  ◆基于管道自流输送实验测试研究，推导出大管径、大垂高管道自流输送系统的半理论半经验计算方法。 ◆研究输送阻力产生的原因、阻力分布特性，阻力与输送压力之间的关系，提出了浆体管道输送减阻装置，可有效减小输送阻力，延长输送距离，提高输送效率，降低管壁磨损。  ◆确定充填管道水力坡度及输送距离。 ◆提出了一种管道缓冲减振装置，可有效吸收料浆的冲击力，保护管道。 主要创新点 根据充填料浆制备工艺的特点、不同料浆的性质及对充填料浆制备过程各参数检测、控制的要求，设计并研发了制备能力150~200m3/h、可自动控制的大规模开采铁矿山全尾砂胶结充填连续制备系统； 建设了一套大型管道自流输送实验测试系统，该系统可测试浆体的流速、压降、管壁摩擦阻力、冲击力、管道振动等参数，为进一步研究大流量（200 m3/h）、大垂深（大于1000m）自流输送奠定了基础； 设计了大流量、大垂深管道自流输送减阻与减振装置，并通过实验验证了减阻与减振装置的可靠性与效果。 核心技术专利 实用新型 充填系统用砂仓入料系统； 连续充填系统； 尾砂浆体管道输送减阻装置； 管道减振装置； 全粒级尾砂胶结充填料浆连续制备系统。 发明 尾砂浆汇集缓冲给料装置及方法 经济和社会效益 1.减少分选尾砂带来的环境污染问题； 2.节省建设尾矿库的费用，实现矿山的无尾化运行，减少了占用耕地，降低了尾矿库带来的安全风险； 3.充填后的采场具有足够的支撑强度，减缓、减轻了地表沉陷，控制了地压灾害，最大限度地保护了地表建筑和农田，为企业节约了大量的维护资金； 4.实现管道输送减阻、减振，保证了管道系统安全运行，降低了管道系统运营成本，延长了管道的使用寿命，减少了管道的更换频率； 5.减轻劳动强度，实现自动化运行，便于集中管理。 代表业绩：马钢霍邱张庄铁矿充填系统 充填站采用全尾砂胶结充填连续制备工艺，利用一台Φ20m深锥浓密机作为尾砂浓缩及存储设施，是目前应用于充填系统的最大直径的深锥浓密机，配备相应搅拌系统，尾砂及胶结材料经充分搅拌后形成高浓度的充填料浆，通过充填钻孔及井下管路自流输送至井下采空区。充填系统设计采用每天24小时连续充填作业，双系列同时生产，充填制备能力235~352m3/h，矿山达产后年平均充填采空区约147.5万m3/年。 相较于国内已建成的传统充填系统，利用深锥浓密机处理选厂尾砂，底流浓度相对稳定，可实现连续大流量、高浓度放砂；溢流水水质较好，可实现选矿水的循环利用，同时提高了尾砂的利用率；采用连续制备工艺，为实现矿山无尾排放创造了前提条件，有效降低了充填系统数量，减少占地和征地费用；系统自动化运行，连续充填作业，无需频繁冲洗管路，便于管理，提高了劳动生产率；基建投资大幅降低，张庄铁矿充填系统工程总投资较传统的充填方案节省两千多万元。  深锥浓密机清澈的上清液及溢流水 深锥浓密机清澈的溢流水  记得点击右上角分享给身边的小伙伴哦 |
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