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全尾砂充填系统实施方案

14
2020年4月19日
文档仅供参考
水泥—全尾砂膏体泵送试验试块强度 (表2)
试块编号
膏体浓度(%)
坍落度
（cm）
灰砂比
试块容重
（g/cm3）
试块抗压强度(MPa)
3d
7d
28d
1
78.28
15.5
1:8
2.03
0.58
0.60
0.59
0.59
1.02
1.14
1.16
1.11
4.02
4.06
3.60
3.89
2
77.20
20.5
1:8
1.99
0.61
0.46
0.48
0.52
1.20
1.16
1.18
1.18
3.40
3.90
4.00
3.77
3
75.56
22.8
1:8
1.97
0.44
0.44
0.44
0.44
0.82
0.82
0.84
0.83
2.90
2.56
3.08
2.85
4
75.91
21
1:12
2.05
0.20
0.20
0.20
0.20
0.46
0.42
0.46
0.45
1.80
1.60
1.60
1.67
5
73.6
23
1:12
1.97
0.19
0.19
0.18
0.19
0.38
0.38
0.42
0.39
1.28
0.92
1.48
1.23
6
71.49
24.5
1:12
1.93
0.18
0.19
0.19
0.19
0.38
0.30
0.36
0.35
0.92
0.70
0.72
0.78
7
74.62
21
1:12
2.01
0.18
0.18
0.18
0.18
0.36
0.36
0.39
0.37
0.96
1.06
0.96
0.99
8*
74.62
23.5
1:12
2.02
0.18
0.18
0.18
0.18
0.39
0.46
0.38
0.41
1.00
0.96
1.00
0.99
*注:8号配方添加木钙减水剂

全尾砂粒度分布
粒径（μm）
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-36
-40
分计（%）
16.43
7.57
4.76
4.58
4.07
3.44
3.78
2.35
累计（%）
16.34
24.00
28.76
33.34
37.41
40.85
44.63
46.98
粒径（μm）
-50
-71
-100
-150
-200
-300
-400
-500
分计（%）
531
10.03
11.72
11.27
5.21
5.07
2.60
1.81
累计（%）
52.29
62.32
74.04
85.31
90.52
95.59
98.19
100

各分布粒径如下：d10=2.59μm
d50=45.49μm
d90=193.45μm
平均粒径d平均=76.80μm。

全尾砂胶结充填系统投资概算(不包括全尾砂脱水及运输)
一：主要设备
⑴各渣浆泵及水泵 3台套 5.0万元
⑵前装机 1台 10.0万元
⑶BW600泥浆泵 2台 5.0万元 衡阳探矿机械厂
⑷两段搅拌机 1套 32.5万元 长沙矿山研究院
⑸双管螺旋给料机 1台 2.0万元 芜湖起重运输设备厂
⑹单管螺旋上料机 1台 0.5万元
⑺散装水泥仓 1台 20.0万元
小计 75万元
运杂费 6% 4.5万元
安装费 10% 7.5万元
合计 87万元

二．主要仪器仪表
⑴电磁流量计 2台 4.0万元 上海爱尔美特仪器公司K300DN125PD-M·CT300
⑵核密度计 2台 8.0万元
⑶涡街流量计 1台 0.7万元
⑷电动调节阀 1台 0.8万元
⑸重锤料位计 1台 1.5万元
⑹螺旋电子秤 1台 2.0万元
⑺变频调速器 1台 2.0万元
⑻功率传感器 1台 2.0万元 研制
⑼显示仪表 8台 0.8万元
⑽调节器 1台 0.5万元
⑾工控系统 1套 10.0万元
⑿仪表盘、信号控制电缆等 5.0万元
小计 37.3万元
运杂费 6% 2.238万元
安装费 10% 3.73万元
合计 43.268万元

三．土建工程
⑴全尾砂存储池 10万元
⑵充填站厂房及基础 30万元
⑶其它（外围场地及道路等） 5万元
小计 45万元

四．管道系统（包括充填钻孔、井下管网及站内管道等） 40万元

五．供水、配电及辅助设施 30万元
总计 245.268万元
全尾砂脱水投资概算及运营成本

方案1—选厂陶瓷过滤机脱水、汽车运输
一． 投资概算
18m2陶瓷过滤机一台 90万元
皮带输送机一台 1万元
自卸汽车 5台 50万元
前装机一台 10万元
合计 151万元
二． 运营成本
脱水成本 2元/t全尾砂
运输成本 5元/t全尾砂
合计 7元/全尾砂

方案2—老充填站陶瓷过滤机脱水、高压混凝土泵管道输送
一． 投资概算
18m2陶瓷过滤机一台 90万元
皮带输送机一台 1万元
高压混凝土泵一台 80万元
高压输送管道1200米 20万元
合计 191万元
二． 运营成本
脱水成本 2元/t全尾砂
输送成本 2元/t全尾砂
合计 4元/全尾砂

方案3—老充填站渣浆泵输送、新充填站陶瓷过滤机脱水
一．投资概算
18m2陶瓷过滤机一台及厂房 100万元
皮带输送机一台 1万元
输送管道800米 10万元
合计 111万元
二．运营成本
脱水成本 2元/t全尾砂
输送成本 2元/t全尾砂
合计 4元/全尾砂

方案4—老充填站渣浆泵输送、新充填站自然脱水、压气造浆
一．投资概算
400m3立式沉降池2座 60万元
输送管道800米 10万元
空压机站 20万元
合计 90万元
二．运营成本
压气成本 2元/t全尾砂
输送成本 2元/t全尾砂
合计 4元/全尾砂

方案5—选厂全尾砂渣浆泵输送、新充填站浓密—过滤两段脱水
一．投资概算
渣浆泵及输送管道（1200米） 15万元
φ20米浓密池 90万元
18m2陶瓷过滤机一台及厂房 100万元
回水设施 8万元
合计 213万元
二．运营成本
过滤成本 2元/t全尾砂
输送成本 2元/t全尾砂
合计 4元/全尾砂

自流输送试验情况
4月23日至25日进行了管道自流输送试验，共完成六组试验，其中第一、二组水平管道长度7.23m，第三至第六组水平管道长度均为10.62m。第六组充填料浆添加了减水剂，在同一浓度下料浆流动性显著提高。各次试验简况表3所示。
由表3能够看出，当灰砂比1∶12时，对于充填倍线N=3.2的ZL1、ZL2试验组，76%的料浆输送浓度难于实现自流输送，而73.6%的浓度却可实现理想自流，由此能够了解管道自流输送对料浆输送浓度的变化十分敏感，对高浓度充填系统料浆输送浓度的控制提出了较高的要求。充填倍线加大至N=4.2时，无论是否添加水泥，料浆重量浓度73.6%左右的ZL3、ZL4试验组的料浆流速极低，不能实现自流输送。仅当浓度降低到71.5%或添加减水剂（实际重量浓度为74.62%，减水剂掺量为0.037%）后，才可实现较为理想的自流输送。对比ZL1与ZL6两个试验组可知，添加减水剂可有效提高料浆的流动性，应经过进一步的试验，确定合理的减水剂掺量与合理的料浆输送浓度。

自流输送管道试验情况简表（表3）

编号
灰砂比
实测重量浓度（%）
平均坍落度（cm）
静止时竖管料柱高度（m）
备 注
ZL1
1∶12
75.91
21.0
2.73
料浆流动缓慢
ZL2
1∶12
73.60
23.0
1.39
料浆在45秒内流完
ZL3
1∶12
73.67
23.0

水平管加长，料浆流动极慢
ZL4
1∶12
73.62
23.0

水平管加长，未添加水泥
ZL5
1∶12
71.49
24.5
2.46
料浆在35秒内流完
ZL6
1∶12
74.62
21.0/23.8
2.03
加减水剂坍落度增至23.8

自流输送管道试验数据成果表
（表4）
序号
浓度(%)
数据项
01
02
03
04
05
06
07
08
09
ZL1
75.91
Q
1.508
(5.43)
1.225
(4.41)
0.744
(2.67)
0.512
(1.84)
0.554
(1.99)
0.682
(2.46)
0.294
(1.06)
0.230
(0.83)
0.240
(0.86)
8V/D
7.865
6.389
3.880
2.670
2.889
3.557
1.533
1.199
1.252
τ
293.53
278.30
274.94
270.80
268.72
264.48
259.66
257.60
252.69
ZL2
73.60
Q
18.556
(66.80)
19.571
(70.46)
21.778
(78.40)
24.500
(88.20)
19.700
(70.92)

8V/D
96.773
102.066
113.576
127.772
102.739

τ
226.90
215.94
194.77
167.96
191.43

ZL4
73.62
Q
1.311
(4.72)
0.848
(3.05)
0.513
(1.85)
0.481
(1.73)

8V/D
6.838
4.422
2.675
2.508

τ
215.05
214.07
213.04
211.37

ZL5
71.49
Q
14.500
(52.2)
19.625
(70.65)
21.600
(77.76)
16.143
(58.11)
16.200
(58.32)
20.000
(72.00)

8V/D
75.620
102.348
112.648
84.189
84.486
104.303

τ
193.21
166.62
150.29
171.09
165.41
142.43

ZL6
74.62
Q
11.800
(42.48)
12.250
(44.10)
10.000
(36.00)
9.375
33.75)
7.000
(25.20)

8V/D
61.541
63.888
52.153
48.894
36.507

τ
202.68
198.50
198.91
195.46
197.79

注：1、表中数据项单位：Q——m3/s×10-3(括号内数据单位为m3/hr)；
8V/D——s-1；τ——Pa。
2、ZL6组添加减水剂。

主要设备性能
10t抓斗：额定起重量10t，跨度10.5m，起升高度18m，抓斗类型为中型双绳或四绳双颚平口式，其容积为3m3，起重物料容重1.0～1.7t/m3,自重4.8t，整机重量26.5t，总功率57.5kw，参考价格26.8万元，生产厂家为江苏常州矿山机械厂。
BW-600泥浆泵：为三缸单作用活塞泵，其活塞行程为100mm，缸径105mm，活塞频率分四档，分别为135、83、55和44min-1，相应输送量为36、22.2、14和7.9m3/h，相应出口压力为1.5、2.0、3.0和3.0MPa，配套电机功率22kw，设备重量750kg，外形尺寸1450×830×850mm，参考价格2.45万元/台，生产厂家：湖南衡阳探矿机械厂。
双管螺旋给料机：选用型号为LE200×2500，其给料量8～20m3/h，螺旋转速28～70rpm，配套电机功率4kw，外形尺寸4873×1140×678，设备重量1.728t，参考价格19880元，生产厂家为安徽芜湖起重运输机器厂。
双卧轴搅拌机及高速搅拌机：为高浓度全尾砂料浆二段搅拌配套设备。双卧轴搅拌机型号为SJ03.00，生产能力为50～80m3/h，理论容积1.8m3，叶片转速46rpm，电机功率45kw，外形尺寸4736×2325×1095mm、整机重量7.85t。高速搅拌机型号GJ503，生产能力50～80m3/h，转子转速980rpm，电机功率30kw，外形尺寸1733×600×890，整机重量750kg。生产厂家：长沙矿山研究院，参考价格32.5万元。

充填运营成本计算表
表11
成本构成
单位
单 耗
单 价
成本(元/m3)
备注
一、材料

1水泥
t/m3
(1:4)0.31
260
(1:4)80.6

(1:8)0.18

(1:8)46.8

(1:12)0.12

(1:12)31.2

2全尾砂
t/m3
(1:4) 1.25
(1:8)1.41
(1:12)1.44
4
(1:4)5.0
(1:8)5.64
(1:12)5.76

2压气
m3/m3
0.5
0.5
0.25

3辅助材料

2.0
包括管道配件、油料等
小 计

(1:4)87.85
(1:8)54.69
(1:12)39.21

二、动力

电
度/m3
4.0
0.50
2.0

三、工资
及附加
工班/m3

50
5.0

四、设备
维修

3.0

合 计

(1:4)97.85
(1:8)64.69
(1:12)49.21

4.2试验材料选取方式
本次试验充填料浆均为高浓度全尾砂胶结充填料，所用材料主要为全尾砂与水泥。

图3 管道自流输送试验装置示意图
全尾砂取样的关键是要具有代表性，同时粒度分布要均匀，浓度满足泵送试验及膏体制备要求。根据现有充填系统运行现状，全尾砂取自浮选车间渣浆泵出口。由于选厂全尾砂浓度一般为20%左右，因此必须在充填站外或选定的试验场地砌筑一个临时全尾砂沉降池，全尾砂在池中自然沉降脱水。全尾砂最大自然沉降浓度可达71%左右，为了使全尾砂浓度进一步提高到72~74%，可采用在尾砂池中挖沟、掏窝等方式排水，使全尾砂中的水分进一步脱出。
全尾砂自然脱水到浓度72~74%后，为了使其粒度均匀，可在池中对其进行均化，以避免管道出口处粒度过粗而远离管道出口处粒度过细，对泵送试验结果造成不利影响。
全尾砂沉降池为临时设施，可用编制袋装填干分级尾砂，在平整的混凝土地面上堆坝，并在坝内铺设采条布隔水，基脚用沙袋压实以防跑浆。全尾砂沉降池尺寸为长×宽×高=8.0×6.0×0.7m。经多次取砂，可储存全尾砂浆10~12m3，全尾砂干量为14~17t，可满足管道试验用料要求。