技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非煤礦山充填技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于多種充填集料的礦山充填料漿制備系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在礦山充填工程領(lǐng)域，選尾礦和碎石是制備充填料漿的主要集料，充填料漿的制備是是保證嗣后充填體強度的重要工藝環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有技術(shù)一般采用兩段臥式雙臥軸攪拌機對充填集料實施攪拌制備，或采用一段立式高濃度攪拌機對充填集料實施攪拌制備，或沿襲建筑混凝土的攪拌方式采用一段間歇式臥式雙臥軸攪拌機對充填集料實施攪拌制備：還有的采用立式高濃度攪拌槽進行初步混合攪拌，然后再以“高效活化攪拌機”實施活化攪拌。上述幾種攪拌制備技術(shù)(簡介目前常用的幾種攪拌方式)都不能很好的適用多種充填集料構(gòu)成的充填料漿的制備：

1)采用兩段臥式雙臥軸攪拌機對充填集料實施攪拌制備，其弊端在于：由于臥式雙臥軸攪拌機轉(zhuǎn)速低，難以使細粉狀的膠凝材料充分打散和彌散，進而對選尾砂和砂石骨料實現(xiàn)有效的包裹，一部分膠凝材料仍會呈團粒狀在充填料漿中存在，這不但會造成膠凝材料發(fā)揮不了膠結(jié)作用而浪費，也不能保證充填料漿凝結(jié)后的充填體強度的形成；

2)采用一段立式高濃度攪拌機對充填集料實施攪拌制備，其具有以下弊端：由于立式高濃度攪拌機轉(zhuǎn)速高，加入其內(nèi)的砂石骨料會對其攪拌葉片及機體內(nèi)壁造成磨礪，嚴(yán)重影響設(shè)備的壽命和系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

3)采用建筑混凝土的攪拌方式的弊端(也就是一段間歇式臥式雙臥軸攪拌機實施攪拌的弊端)：采用一段間歇式臥式雙臥軸攪拌機對充填集料實施攪拌制備，不但具有攪拌速度低且攪拌時間短，難以使膠凝材料充分打散和彌散的弊端，而且由于攪拌不連續(xù)，攪拌無效工作時長多，也難以適應(yīng)礦山充填工程高達80m 3/h以上的大方量料漿制備。

4)采用立式高濃度攪拌機進行初步混合攪拌，然后再以“高效活化攪拌機”實施活化攪拌的配置方式的弊端(即就是采用一段立式高濃度攪拌機和二段高效活化攪拌機實施攪拌的弊端)：雖然能將膠凝材料活化到最佳狀態(tài)，但由于這種配置只適應(yīng)于細粒級集料，而對于到達1000rpm以上的高效活化攪拌機，高速尾砂流會對葉輪以及攪拌機機體內(nèi)壁產(chǎn)生極強的磨礪磨蝕，大大降低了其正常工作周期，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性運行。

諸多的充填系統(tǒng)設(shè)計、建設(shè)、技改和運營工程實踐表明，充填料漿的制備是關(guān)乎充填體強度、充填成本的重要工藝環(huán)節(jié)，而充填料漿制備所涉及到的工藝方法及設(shè)備也要與充填集料的特性相適應(yīng)。充填料漿的混合攪拌工藝環(huán)節(jié)根據(jù)不同的集料采用不同的工藝配置方式，同時優(yōu)化攪拌設(shè)備的結(jié)構(gòu)及性能，這對于保證充填體的強度至關(guān)重要。由于構(gòu)成充填料漿的膠凝材料占充填成本的60％以上，改進充填料漿攪拌設(shè)備并對充填料漿制備工藝方法實現(xiàn)優(yōu)化配置，最大限度的發(fā)揮膠凝材料的膠結(jié)作用，通過降低膠凝材料用量降低充填成本已成為業(yè)界持續(xù)考慮和研究的重要課題。

因此，為解決上述問題，更好地適應(yīng)多種充填集料的充填料漿制備工程需要，通過諸多實際工程探索，亟需設(shè)計一種適用于多種充填集料的充填料漿制備技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于多種充填集料的礦山充填料漿制備系統(tǒng)，有效的克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種適用于多種充填集料的礦山充填料漿制備系統(tǒng)，包括初級料漿制備裝置、終級料漿制備裝置和二位三通改向閥Ⅰ，上述初級料漿制備裝置用于對構(gòu)成充填料漿材料的細粒級材料進行高速攪拌，上述初級料漿制備裝置的漿料出口通過管路連接上述二位三通改向閥Ⅰ的總接口，上述二位三通改向閥Ⅰ的一個分接口通過第一管路連接上述終級料漿制備裝置的進料口，另一個分接口連接第一充填支管，上述終級料漿制備裝置的出料口連接第二充填支管，上述終級料漿制備裝置用于對構(gòu)成充填料漿材料的粗粒級材料以及上述初級料漿制備裝置攪拌后送入的漿料進行攪拌混合。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，還包括二位三通改向閥Ⅱ和總匯管，上述二位三通改向閥Ⅱ的兩個分接口分別連接上述第一充填支管和第二充填支管，上述二位三通改向閥Ⅱ的總接口連接上述總匯管。

還包括充填輸送器，上述總匯管連接上述充填輸送器的進料端。

進一步，上述充填輸送器為充填工業(yè)泵。

進一步，上述第一管路以及上述總匯管上分別連通設(shè)有截止閥。

進一步，上述初級料漿制備裝置為立式高速攪拌機。

進一步，上述終級料漿制備裝置為臥式雙軸攪拌機。

本發(fā)明的有益效果是：設(shè)計合理，通過構(gòu)成充填料漿材料的不同粒級性質(zhì)，分別選用具有不同特性的設(shè)備，能夠更好地發(fā)揮設(shè)備所具有的特殊性能，使所制備成的充填料漿具有更好的均質(zhì)度，為嗣后充填體強度的形成提供最佳工藝條件。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的適用于多種充填集料的礦山充填料漿制備系統(tǒng)的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的適用于多種充填集料的礦山充填料漿制備系統(tǒng)的另一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：

1、初級料漿制備裝置；2、終級料漿制備裝置；3、二位三通改向閥Ⅰ；4、二位三通改向閥Ⅱ；5、總匯管；6、充填輸送器；7、截止閥。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實施例1

如圖1所示，本實施例的適用于多種充填集料的礦山充填料漿制備系統(tǒng)，包括初級料漿制備裝置1、終級料漿制備裝置2和二位三通改向閥Ⅰ3，上述初級料漿制備裝置1用于對構(gòu)成充填料漿材料的細粒級材料進行高速攪拌，上述初級料漿制備裝置1的漿料出口通過管路連接上述二位三通改向閥Ⅰ3的總接口，上述二位三通改向閥Ⅰ3的一個分接口通過第一管路連接上述終級料漿制備裝置2的進料口，另一個分接口連接第一充填支管(圖中a指代)，上述終級料漿制備裝置2的出料口連接第二充填支管(圖中b指代)，上述終級料漿制備裝置2用于對構(gòu)成充填料漿材料的粗粒級材料以及上述初級料漿制備裝置1攪拌后送入的漿料進行攪拌混合。

使用過程如下：

實際使用過程中，在礦山開采的不同階段，以及根據(jù)礦山所含有用礦物成分的品位，充填集料的構(gòu)成組份是不斷變化的，具體地：在礦山開采的初級階段，可資利用的充填集料主要為破碎廢石和當(dāng)?shù)刭x存的河沙和風(fēng)積沙等粗粒級材料；而隨著礦山建設(shè)和開采的進一步擴展，充填集料變化為選尾礦這種細粒級材料和一部分破碎廢石等粗粒級材料；礦山建設(shè)成熟后，對于低品位礦山，基本可實現(xiàn)采充平衡，僅利用選尾礦這種細粒級材料就可滿足充填集料需要；而對于高品位礦山，僅利用選尾礦這種細粒級材料不足以滿足充填集料需要，還需要添加其它一些破碎廢石等粗粒級集料。為了進一步改善充填料漿的性能，還有可能添加一些改善充填料性能的其它少量輔料或藥劑。本實施例的適用于多種充填集料的礦山充填料漿制備系統(tǒng)是通過以下兩步法工藝方法實現(xiàn)：

一步法：將構(gòu)成充填集料的膠凝材料、各種不同脫水方式獲得的高濃度選尾礦、粉煤灰、化學(xué)添加劑和其它一些細粒級及液質(zhì)組分(本技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒓显谝黄鸬牟牧辖y(tǒng)稱為集料)同時分別計量后按設(shè)定比例加入初級料漿制備裝置1中進行高速活化攪拌(也就是一段攪拌,即初級料漿制備)，具體地：對由膠凝材料和比表面積大的細粒級充填集料及調(diào)濃水構(gòu)成的充填料漿，只采用初級料漿制備裝置1進行一級攪拌制備。即將膠凝材料和細粒級充填集料及調(diào)濃水按一定比例加入初級料漿制備裝置1進行高速活化攪拌，攪拌完成后，切換上述二位三通改向閥Ⅰ3，直接自流或通過泵組輸送的方式輸送至采場空區(qū)進行充填：

二步法：對由膠凝材料、比表面積大的細粒級充填集料、碎石等粗骨料及調(diào)濃水構(gòu)成的充填料漿，宜先將膠凝材料和比表面積大的細粒級充填集料及調(diào)濃水按一定比例加入初級料漿制備裝置1進行高速活化攪拌，攪拌制備成初級料漿后，通過切換二位三通改向閥Ⅰ3，將初級料漿制備裝置1制備的漿料送入終級料漿制備裝置2中，同時單獨將碎石等粗骨料也送入終級料漿制備裝置2，使上述初級料漿和上述碎石等粗骨料共同混和攪拌(即就是二段攪拌,即終級料漿制備)，制備成終級充填料漿，最終制備的漿料采用自流或通過泵組輸送的方式輸送至采場空區(qū)進行充填，由于前一個工藝階段(一段攪拌)攪拌均勻的料漿對粗粒級原料的包裹浸潤作用下，對攪拌設(shè)備的葉輪產(chǎn)生的磨礪磨蝕作用會有效的降低，無須較高的攪拌強度和轉(zhuǎn)速就可使已經(jīng)活化的初級砂漿對其實現(xiàn)充分的包裹；其次，終級料漿制備裝置2的轉(zhuǎn)速較低，也會有效的降低對攪拌設(shè)備的葉輪產(chǎn)生的磨礪磨蝕作用；第三，由于粗粒級集料的比表面積較小，很容易被前一個工藝階段攪拌均勻的料漿實現(xiàn)包裹，因此只需低轉(zhuǎn)速設(shè)備就可以實現(xiàn)全部集料的均質(zhì)化攪拌制備，最終制備成高質(zhì)量的充填料漿。

工程實踐表明，由于充分發(fā)揮了膠凝材料的凝結(jié)性能，節(jié)省膠凝材料的添加量，對于同樣有粗粒級和細粒級集料構(gòu)成的充填料漿攪拌制備的工況下，同樣的充填集料添加量和達到同樣的充填體強度，采用首先對細粒級集料和膠凝材料實施高速活化攪拌，然后再添加粗粒級集料進行混合攪拌的工藝方法，較一次性同時投料并實施低速攪拌節(jié)省膠凝材料的幅度達15％～25％。

需要特別補充說明的是：如果構(gòu)成充填料漿的集料成分均為細粒級及液質(zhì)組分，則可僅僅通過初級料漿制備裝置1實施高速活化攪拌，終級料漿制備裝置2不運行，采用該方式的目的在于：針對礦山不同開采階段所采用的不同充填集料構(gòu)成，可以有針對性的采用單級或兩級的攪拌制備方式，整個系統(tǒng)具備較強的應(yīng)變性和靈活性。

本實施例的宗旨在于設(shè)計一套完整且固定的充填系統(tǒng)，尤其是其核心工藝單元——充填料漿攪拌制備系統(tǒng)應(yīng)該能適應(yīng)變化的礦山開采進程和充填集料的構(gòu)成組份的變化。本實施例能夠提供一種適用于多種充填集料的礦山充填料漿制備系統(tǒng)，通過采用多種裝備組合的新型的充填料漿攪拌及改向分流方式，構(gòu)造成本發(fā)明上述的適用于多種充填集料的礦山充填料漿制備系統(tǒng)。

需要補充說明的是：上述初級料漿制備裝置1為現(xiàn)有技術(shù)，采用授權(quán)公告號CN212215369U)中的攪拌設(shè)備，該初級料漿制備裝置1特指以圓柱形筒體作為攪拌容器，以布設(shè)于其中心的至少兩級螺旋攪拌葉輪所構(gòu)造的轉(zhuǎn)速不低于160r/mi n的攪拌裝置，利用其高轉(zhuǎn)速所形成的徑向梯級流場，對加入其內(nèi)的比表面積大的細粒級材料和粉狀膠凝材料及水進行攪拌制漿，并對膠凝材料實施剪切、分散和充分水化，對細粒級材料如尾砂和粉煤灰等實施分散，進而起到促進膠凝材料對細粒級材料實現(xiàn)包裹作用，保證了膠凝材料的有效利用。

一般地，立式高速攪拌機一般包括由桶體、動力裝置、包括皮帶輪、主軸和雙層反方向的螺旋攪拌葉片。上述立式高速攪拌機整體具有高達160rpm～220rpm的轉(zhuǎn)速，在高轉(zhuǎn)速的作用下，料漿在上述桶體內(nèi)由中心至外周形成次第增高的速度流場，這種流場形成對料漿的剪切效應(yīng)，使得其中的團粒狀物料被剪切而得到有效的分散，安裝在上述主軸上的雙層反方向的上述螺旋攪拌葉片在工作過程中，形成上葉片下壓和下葉片向上翻騰的效果，進一步增強了攪拌的均質(zhì)化效果。

本實施例中，立式高速攪拌機在其側(cè)壁上部設(shè)置漿料出口(上出料端口)，其目的是為了保持內(nèi)部漿料具有較高的料位，以有效的增加攪拌時長，使得料漿攪拌更均勻。

需要特別補充說明的是：由于構(gòu)成充填料漿的粗粒級骨料容易沉降，被送入上述立式高速攪拌機后很容易沉積于桶底，難以實現(xiàn)與細粒級物料的充分混合。另外，由于上述立式高速攪拌機轉(zhuǎn)速較高，會產(chǎn)生粗粒級骨料對螺旋攪拌葉片的高強度磨蝕作用而影響葉片的壽命，因此，對于由選尾礦和粉狀膠凝材料等細粒級材料構(gòu)成的料漿宜采用上述立式高速攪拌機進行攪拌制備。

需要補充說明的是：終級料漿制備裝置2為現(xiàn)有技術(shù)，采用授權(quán)公告號CN212492466U)中的攪拌設(shè)備，該終級料漿制備裝置2的攪拌轉(zhuǎn)速一般為60r/mi n左右，如果攪拌轉(zhuǎn)速太快，初級攪拌設(shè)備制成的料漿與粗粒級砂石骨料之間會產(chǎn)生相互擾動，膠凝材料漿體不易裹附其周圍，反而不利于達到均勻的目的。

一般地，臥式雙軸攪拌機包括槽體、動力裝置、軸承座和兩條設(shè)置有反方向攪拌葉片或螺帶型葉片的攪拌主軸構(gòu)成。上述臥式雙軸攪拌機轉(zhuǎn)速較低，一般為60rpm左右。在裝有葉片的攪拌主軸作用下，一方面在槽體內(nèi)的料漿形成翻騰攪拌混合，另一方面料漿在上述槽體內(nèi)由入料口段向出料口端形成推送作用，在這種雙重作用下，料漿和粗粒級的骨料形成充分的混合。受結(jié)構(gòu)所限，上述臥式雙軸攪拌機轉(zhuǎn)速較低，因為高轉(zhuǎn)速會引致攪拌主軸因自身重力和離心力的作用下產(chǎn)生撓曲變形，進而影響軸承座中軸承以及槽體兩端密封組件的壞損。另外，由于上述臥式雙軸攪拌機轉(zhuǎn)速較低，難以形成高速剪切作用，對于細粒級的團塊難以實現(xiàn)有效的分散，所以不適用于對構(gòu)成充填料漿材料中的選尾礦、粉狀膠凝材料等細粒級材料的攪拌混合。但由于上述臥式雙軸攪拌機葉片密度較大，配置的功率較高，容易將有沉積傾向的粗粒級的骨料翻騰起來，使之與細粒級料漿充分混合；由于其轉(zhuǎn)速較慢，粗粒級的骨料對葉片的磨蝕作用較小，可有效地保證設(shè)備的壽命周期。因此，對于由摻加粗骨料的充填料漿攪拌，宜采用上述臥式雙軸攪拌機進行攪拌制備。

上述實施例中，二位三通改向閥Ⅰ3可以采用市面上現(xiàn)有的二位三通改向閥(換向閥)即可，使用過程中，可以根據(jù)工藝需要，實現(xiàn)充填料漿系統(tǒng)在一段攪拌(制備)和兩段攪拌(制備)之間的靈活切換，增強了系統(tǒng)對不同集料的和充填階段的適用性、靈活性和完備性。

更具體地，二位三通改向閥Ⅰ3可以采用二位三通電磁閥進行控制，使用時，整個系統(tǒng)配置自動化控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)由上位機、PLC可編程邏輯控制器和控制柜構(gòu)成。其中初級料漿制備裝置1和終級料漿制備裝置2以及二位三通改向閥Ⅰ3分別接入控制器，由控制器控制初級料漿制備裝置1和終級料漿制備裝置2的啟停以及二位三通改向閥Ⅰ3的位置切換，從而使得整個系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制及遠程操控。由于上述各裝置的自動化控制系統(tǒng)系現(xiàn)有常規(guī)控制技術(shù)，其控制原理及具體配置在此不再贅述。

實施例2

如圖2所示，在實施例1的基礎(chǔ)上，還包括二位三通改向閥Ⅱ4和總匯管5，上述二位三通改向閥Ⅱ4的兩個分接口分別連接上述第一充填支管和第二充填支管，上述二位三通改向閥Ⅱ4的總接口連接上述總匯管5。

該實施例中，將一步法和二步法涉及的兩種漿料輸出通過二位三通改向閥Ⅱ4和總匯管5進行整合，實現(xiàn)一個總匯管5對兩種漿料的輸送，設(shè)計非常巧妙。

在上述實施例1和實施例2的基礎(chǔ)上，還包括充填輸送器6，上述總匯管5連接上述充填輸送器6的進料端，通過充填輸送器6實現(xiàn)漿料的良好輸送。

本實施例中，上述充填輸送器6采用現(xiàn)有技術(shù)的充填工業(yè)泵，具體型號根據(jù)實際使用情況合理選取即可。

在上述實施例1和實施例2的基礎(chǔ)上，為了檢修和設(shè)備突發(fā)事故的處理方便，本實施例的適用于多種充填集料的礦山充填料漿制備系統(tǒng)在兩處管路上分別配置了還設(shè)置了隔絕物料的截止閥7，具體地，在上述第一管路以及上述總匯管5上分別連通設(shè)有截止閥7。

上述截止閥7的結(jié)構(gòu)類型包括但不限于膠管閥、截止閥等具有開關(guān)功能的閥類，由于該類閥系現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)產(chǎn)品，其具體結(jié)構(gòu)及原理在此不再贅述。

上述截止閥7采用電控閥，可以接入整個系統(tǒng)配置的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化的控制，方便檢修和設(shè)備突發(fā)事故的控制操作。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。