全尾砂充填系统实施方案设计.docx
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全尾砂充填系统实施方案设计
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
0.58
1.02
4.02
1
78.28
15.5
1:
8
2.03
0.60
0.59
1.14
1.11
4.06
3.89
0.59
1.16
3.60
0.61
1.20
3.40
2
77.20
20.5
1:
8
1.99
0.46
0.52
1.16
1.18
3.90
3.77
0.48
1.18
4.00
0.44
0.82
2.90
3
75.56
22.8
1:
8
1.97
0.44
0.44
0.82
0.83
2.56
2.85
0.44
0.84
3.08
0.20
0.46
1.80
4
75.91
21
1:
12
2.05
0.20
0.20
0.42
0.45
1.60
1.67
0.20
0.46
1.60
0.19
0.38
1.28
5
73.6
23
1:
12
1.97
0.19
0.19
0.38
0.39
0.92
1.23
0.18
0.42
1.48
0.18
0.38
0.92
6
71.49
24.5
1:
12
1.93
0.19
0.19
0.30
0.35
0.70
0.78
0.19
0.36
0.72
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
0.18
0.39
1.00
8*
74.62
23.5
1:
12
2.02
0.18
0.18
0.46
0.41
0.96
0.99
0.18
0.38
1.00
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
2.35
分计（%）
16.43
4.76
4.58
4.07
3.44
3.78
7.57
24.0
28.7
33.3
37.4
40.8
44.6
46.9
累计（%）
16.34
0
6
4
1
5
3
8
粒径（μm）
-50
-71
-100
-150
-200
-300
-400
-500
10.0
11.7
11.2
1.81
分计（%）
5.31
5.21
5.07
2.60
3
2
7
62.3
74.0
85.3
90.5
95.5
98.1
100
累计（%）
52.29
2
4
1
2
9
9
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）
：
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
．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·C
T300
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
．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其他（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
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
90万元
1万元
80万元
20万元
191万元
2元/t全尾砂
2元/t全尾砂
4元/全尾砂
投资概算18m2陶瓷过滤机一台皮带输送机一台高压混凝土泵一台高压输送管道1200米合计
运营成本
脱水成本
输送成本
合计
方案3—老充填站渣浆泵输送、新充填站陶瓷过滤机脱水
．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
．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
．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
．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
．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
．运营成本过滤成本输送成本合计
213万元
2元/t全尾砂
2元/t全尾砂
4元/全尾砂
自流输送试验情况
2003年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可以看出，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，由此可以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，应通过进一步的试验，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
1.508
1.225
0.744
0.512
0.554
0.682
0.294
0.230
0.240
75.9
Q
ZL1
（5.43）
（4.41）
（2.67）
（1.84）
（1.99）
（2.46）
（1.06）
（0.83）
（0.86）
1
8V/
7.865
6.389
3.880
2.670
2.889
3.557
1.533
1.199
1.252
D
293.5
259.6
257.6
252.6
τ
3
278.30
274.94
270.80
268.72
264.48
6
0
9
18.55
19.57
21.77
24.50
19.70
6
1
8
0
0
Q
（66.8
（70.46
（78.40
（88.20
（70.92
ZL2
73.6
0）
）
）
）
）
0
8V/
96.77
102.06
113.57
127.77
102.73
D
3
6
6
2
9
226.9
τ
0
215.94
194.77
167.96
191.43
1.311
0.848
0.513
0.481
Q
（4.72）
（3.05）
（1.85）
（1.73）
73.6
8V/
ZL4
2
D
6.838
4.422
2.675
2.508
215.0
τ
5
214.07
213.04
211.37
19.62
21.60
16.14
16.20
20.00
14.50
5
0
3
0
0
Q
0
（70.65
（77.76
（58.11
（58.32
（72.00
（52.2）
71.4
）
）
）
）
）
ZL5
9
8V/
75.62
102.34
112.64
84.189
84.486
104.30
D
0
8
8
3
193.2
τ
1
166.62
150.29
171.09
165.41
142.43
11.80
12.25
10.00
9.375
7.000
0
0
0
Q
（42.4
（44.10
（36.00
（33.75
（25.20
）
）
74.6
8）
）
）
ZL6
2
8V/
61.54
63.888
52.153
48.894
36.507
D
1
202.6
τ
8
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/m
3
（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
（1:
4）97.85
合计
（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。
搅拌机
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，所以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。
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