膏体充填系统的完善与发展研究.pdf

4 金川科技 2 0 0 0 年第 4 期 膏体充填系统的完善与 展研究 l 4 ， 1 金川公司技术中心王正辉 提出了作者的见解。 ． 意 1 二矿区膏体充填系统投产的意义与 的 一 个环 节 。 按 谢惺 求， 尾 矽 微 橇 达 到 价值 经过 1 2 a 坚持不懈的努力， 具有世界先进水平 的膏体充填工艺技术， 终于在中国的金川投入了生 产。这标志着我国的充填采矿工艺技术已经发展到 了个新的阶段 ， 已经达到了世界先进水平， 在某些 方面甚至处于世界领先水平。这项工艺技术的投产， 给盒川公司带来 了可观 的经济效益和较大 的社会环 境效益。在经济效益方面 采用膏体充填技术， 每年 充填 2 0万 就可 以为 金川公 司节约充填成本近 l m 万元； 在社会环境效益方面 采用膏体充填工 艺， 可以彻底解决棒磨砂自流充填存在的诸多弊病， 比如砂浆的分层离析问题、 充填体的强度分布不均匀 问题、 充填体的整体性差的问题、 充填离析出的水污 染井下作业环境的问题、 高速流动的砂浆对管壁和钻 孔冲刷磨损严重的问题等等， 同时， 大量尾砂和粉煤 灰的利用 ， 在一定程度上缓解了金川公司因为尾砂和 粉煤灰带来的环境污染， 为金川公司两大污染源 尾砂和粉煤灰的合理利用找到了一条好路子。 2 膏体充填系统存在的问题及研究对 策 尽管膏体充填系统已经在二矿区投入了生产， 但 生产并不顺利， 系统的部分环节还存在一些问题， 还 有待于进一步的改进、 完善和发展。比如立式砂仓的 放砂问题、 过滤机系统的过滤问题、 管路系统 的清洗 问题、 非正常停车后管路中料浆的排放问题等等。这 些问题的存在， 严重制约了膏体充填系统的正常生产 和运营。 2 ． 1 尾砂仓的放砂 问题 膏体充填是一个系统工程， 牵涉到的设备多、 环 节多， 一旦某个环节、 某套设备作业不正常， 后续环节 就无法正常生产， 尾砂仓的放砂浓度控制就是很重要 6 5 ％， 但实际运行时却在 4 5 ％-6 5 ％之间波动， 通常 情况下是在5 o ％～5 5 ％之间。放砂浓度的偏低与不 稳定， 不仅导致放砂量的不稳定、 引起膏体配合比的 不稳定， 而且还严重影响到下一个关键环节过滤 机脱水环节的不稳定。影响尾砂仓放砂浓度的因素 有 3 个方面， 一是尾砂仓中尾砂的粒级级配， 二是尾 砂仓中尾砂的分层情况和料位的高度， 三是砂仓底部 6个喷水枪的喷水量和喷水 时间。这三者之中尾砂 的粒级级配是最关键的因素， 如果尾砂的级配很细， 就算其它两方面的因素没有也不可能放出高浓度的 尾砂浆来， 因此， 选矿厂的送砂质量很重要。尾砂仓 中尾砂的分层是无法避免的， 因为选矿厂泵送到二矿 砂仓的尾砂浆浓度很低， 只有4 5 ％左右， 尾砂在砂仓 中的自然沉淀过程必然会产生分层， 导致砂仓的表层 尾砂粒度很细， 当放砂放到这一层 时， 放砂浓度必然 上不去。因此， 一方面在选 矿厂送砂时， 要保证一次 性充满砂仓， 避免 1 个砂仓的多次送砂； 另一方面要 解决砂仓的分层问题， 在放砂过程中要保证砂仓有一 定的料位高度。砂仓底部 6 个喷水枪的喷水量与放 砂浓度的关系， 完全靠人工经验掌握。目前操作工旁 边没有相关的仪表显示， 操作工的操作处于盲目状 态， 因此， 建议在旁边安装水量流量显示器和尾砂浆 的放砂浓度显示器， 以便让操作人员随时根据尾砂浓 度的变化进行调节。 2 ． 2 过滤机系统的过滤问题 过滤机系统是整套系统中的关键环节， 也是整套 系统中出问题最多的环节， 其故障率占系统总故障率 的7 0 ％。设计要求尾砂浆经过过滤系统脱水后形成 的尾砂滤饼的含水率要小于 2 5 ％， 但实际生产中不 稳定， 滤饼的含水率波动幅度较大， 常常出现尾砂浆 无法形成滤饼和尾砂浆四处流滴的现象。分析多次 发生的过德效果差的原因可以看出， 影响过滤机过滤 维普资讯 2 0 O 0年第 4 期 金川科技 5- 效果的主要因素是尾砂的粒度和真空泵的真空度。 尾砂的粒度是主要因素， 当尾砂粒度变细时， 过滤效 果明显变差， 甚至将滤布堵死， 造成非正常停车。真 空泵的真空度不稳定会导致过滤效果不稳定。过滤 机滤布跑偏的问题也影响着过滤系统的正常工作， 实 际生产中曾经发生过多起滤布跑偏和撕裂的事故。 来料量在滤布上分布的不均匀是造成滤布跑偏的主 要原因。如果来料量不稳定、 来料量在滤布上分布不 均匀， 滤布的重心就会偏移， 当重心偏移超过了自 动 调节装置的能力时， 就会造成滤布跑偏。因此， 解决 滤布跑偏的关键是要解决来料在滤布上的分布问题 和来料量的稳定性。来料量的稳定性可以通过改善 放砂系统来解决， 来料量在皮带上的均匀分布可以通 过调整排料口下面的装置结构来实现。 2 ． 3 管路的清洗问题 整套系统的管路分为两大部分。 从地表到 1 2 5 0 m水平泵站的管路是泵送不加水泥的非胶结膏体， 从 1 2 5 0 m水平泵站到各采场进路的管路是泵送加水 泥的胶结膏体。第～段管路由于输送的是不加水泥 的膏体， 按理说可以不清洗， 但由于地表段非胶结膏 体料浆的物料构成不能满足形成膏体的必要条件， 不 能形成稳定性很好的不分层、 不离析的膏体， 这样的 膏体在管道中停留时间过长， 会造成堵管事故， 所以， 这一段还得清洗。这一段有两处地方结构不尽合理 ． 一 是 1 3 5 0 m水平下钻孔前、 水平管路往上抬高了一 ／ ] -t ， 二是 l 2 5 0 m水平泵站， 由于管路要接到一段 搅拌槽， 水平管路局部架高了近 4 m 。这两处， 采用 目前的水洗方法清洗， 无法清洗干净。从 1 2 5 0 m泵 站到各充填进路泵送的是加水泥的膏体， 必须清洗。 对这一段的清洗， 曾经考虑过用海绵球或橡皮球清 洗， 但 这 一 段 的 管 路 删6 8 m 、 甜3 3Ⅲ和 刊鹏 n m a 3 种管径。3 种管径的两处变径使得用海绵 球或橡皮球的清洗方法无法实施。目前用水洗， 但水 洗又会增大充填进路的排水量， 所以建议采用高压风 清洗和风水联合清洗的办法。 2 ． 4 非正常停车事故的处理问题 当发生非正常停车、 停泵事故时， 停留在管路中 的膏体料浆应当立即进行清理， 以防止停留时间过长 而凝固。在实际生产中， 没有很好的及时清理的手 段， 以至于在泵出现故障时， 停留在管路中的物料无 法及时排除， 只能等泵修好后在开泵进行排除。由于 惨泵的时间往往较长， 在惨泵的过程中， 稳定性不太 好的膏体料浆在管道中产生了分层和离析， 产生了沉 淀或水泥硬化反应。再开泵时， 不仅容易造成堵管， 而且初 始泵压憋 得很高、 将 某些管 段压坏。在 l 2 5 0 m水平泵站就因为泵的继电器烧坏而发生过 类似的事故。堵管事故发生后再组织大量的人力物 力进行清理， 卸掉堵死的管子， 一节一节地换上新管 子， 不仅材料消耗严重， 而且人力资源浪费很大， 还造 成工人对膏体系统产生厌倦情绪。根据北京有色院 的设计， 沿膏体管路都有配套的风管和水管， 每隔1 0 0 ～ 2 0 0 m都要安装三通阀， 以便发生非正常停车事故 时， 及时用高压风和高压水处理停留在管路中的膏 体。但实际的膏体管路系统中没有配套的风水管， 也 没有安装三通阀。建议在 1 2 5 0 m水平泵站加装高 压风水管， 以便于堵管事故发生后， 管路中物料的清 理 。 3 系统的完善与发展方向探讨 3 1 尾砂脱水工艺的完善 脱水系统包括放砂系统和过滤机系统， 对其存在 的诸多问题 的解决， 一种是采用文章前 面提到的办 法， 找出具体的原因， 将问题逐个解决， 逐个完善， 从 而保证尾砂脱水系统的正常运转。另一种是彻底取 消尾砂放砂系统和过滤机系统， 改用干尾砂； 干尾砂 的获得可以用汽车从尾矿坝拉， 也可以在二矿区西充 填工区的山坡上建设一个小型的尾矿坝， 将选矿厂的 尾砂浆打入其中， 让其自然滤水风干， 取其干尾砂用 之。采用这种办法可以从根本上解决尾砂浆的脱水 问题， 也可以保证二矿区充填用尾砂的供应量， 为将 来 1 1 5 0 m水平以下进路的充填打下基础。 3 2 泵送工艺的完善 泵出现问题后， 停留在管路中的物料不能及时排 除出去， 还有一个重要原 因是没有备用 系统和备用 泵。如果将 l 2 5 0 m水平的泵移到地表， 让两台泵平 行作业， ～台泵运行， 另一台备用， 当运行泵出现故障 时， 随时切换到另一台泵。这样就可以保证管路中的 膏体充填料不停留， 从而彻底消除因停泵而造成的堵 管事故， 也可以大大简化泵送工艺和作业环节。 这一工艺改造方案是否可行呢可对泵的泵送 能力和管路的阻力损失作一些计算 。 1 泵 的情况 现有 的 2台 KS P一1 4 0 I - K R液压 活塞泵， 其最大泵压为 1 2 MP a ， 正常工作泵压为8 ． 0 ～ 1 0 Me a ， 泵送能力为8 o ， h o 2 现有管路的情况 从地表泵站到 1 2 5 0 m水 平泵站， 管路总长 1 3 0 0m， 垂直高差4 3 0 m， 有 1 O 处 曲率半径较小的弯头， 管路的管径全是 卿6 8 m 外 维普资讯 6 金川科技 2 0 0 0年第 4期 径 的钢管。从 l 2 5 0 IT 1 水平泵站到各充填进路， 总 长4 0 0 -- 6 5 0IT 1 ， 高差2 o ～1 2 0IT 1 ， 从泵出V I 是 5 0 m长 的 6 8m钢 管， 然后是 3 0 01 3 1 长的 a 1 3 3m钢 管， 最后接长度为 5 0 ～3 0 o I n的 1 0 8 Im1 钢管和塑 料管通向 1 l 区、 l 2区、 4 区和9 区的充填进路。 3 阻力损失计算 实际生产中非胶结膏体的浓 度在 7 8 ％～8 0 ％之间、 流量在 6 0 7 0 ／ h之间、 粘 度系数在 L 4 3 ～3 ． 2 l P a ． S 之间； 胶结膏体的浓度在 7 6 ． 4 5 ％～7 8 ． 2 1 ％之间、 流量在 7 1 --8 0 ／ h之间 、 粘 度系数在 L 9 3 8 -- 2 ． I T P a ． S 之间。结合实际情况， 将 非胶结膏体的浓度定为 7 9 ％， 胶结膏体的浓度定为 7 7 ． 3 4 ％ 见表 1 ， 按 膏体充填新技术与工业化 报告 中的阻力计算经验公式进行管道阻力计算， 可得出表 2 、 表 3 、 表 4 、 表 5和表 6数据。 表 l 用于计算阻力损失的膏体配合比 膏 类 肋艚 砂水 ／ k 啪 g ． m- 重 度 ／ t ， ， 龋m ， m 表2 不同管径在不同流■下的流速 表 3 不同管径在对应于非胶结膏体的阻力损失 表4 不同管径对应于胶结膏体的阻力损失 表 5 现有管路阻力损失计算MP a 表6 改 变泵送工 艺后管路的阻 力损失计 算 M P a 月 拥仂 差融抛 例 稍6 8 管 道 1 3 3 昔 埴 ㈣ 管 展 ⋯⋯ ⋯⋯⋯、 0 ． 6 舒04 ． 1 7 ． 4 8 2 计～I O 7 4研 ～5 ． 7 6 从表 3 、 表 4可以看 出 管径越小沿程阻力损失 越太， 1 0 8 n m 的管段是产生沿程阻力损失最大的 管段。从表 5可以看出 现有的泵送工艺系统 中， 第 一 段管路总的阻力损失很小， 需要的泵压很小， 地表 泵的泵压只要达到 2 ． 0 MP a以上 ， 就完全可以满足泵 送条件。第二段管路的泵压损失比较大， 最高达到 8 ． O MP a ， 但也在泵的有效泵压范围内， 可以完成泵送 作业。从表 6 可以看出 如果将 l 2 5 0 IT 1 水平的泵移 到地表作业， 即取消 l 2 5 0 I T 1 水平的泵站， 在地表用 l 台泵来完成整趟管路的泵送作业， 其总的阻力损失不 超过6 ． O MP a ， 在泵的有效范围内。所以， 从理论计 算来看， 上述改造方案是可行的。 3 ． 3 管理模式的完善 膏体充填系统作业面宽、 连续性强， 管理复杂、 管 理难度大。由于膏体的制备和输送对各参数的要求 和控制很严格， 在生产过程中， 每个环节 的操作都必 须高度集中， 每个环节的控制都必须非常准确， 一旦 某个环节出了问题， 那怕是很小的问题 ， 都有可能造 成整套系统的停车。实际上膏体充填系统由两大系 统构成， 一是膏体的制备系统， 二是膏体的管路输送 系统。对整套系统的管理， 我们完全可以将它分成两 部分来管理， 即将膏体的制备系统和膏体的管路输送 系统分开来管理。膏体制备系统只负责膏体的制备， 管路输送系统只负责膏体的输送和进路的充填。制 备系统制备出的膏体可以暂时存储在一个临时的膏 维普资讯 2 0 0 0 年第 4 期 金川科技 7 金川公司实现钴不溶阳极电积及 门 ， 一 氯化精炼技术应用前景 金 川 公 司 技 术 中 心孟 宪 宣 T f 【 摘要】 介 绍了 盒 川 有 色 金 属 公 司 第 二 冶 炼厂 年 产1 ∞t 不 溶 阳 极 电 积 钻 的 试 生 产 情 况． 实 现 阳 撮氯 气 收 集直 接 返回 浸 出 镰 精 矿和 铜 渣 并论述了氯化精炼技术在镰精炼生产中应用的前景。 、 【 糊词 】 钴 电 祝 星 半 罩 强 1『 3 电 0 前言 镍钻氯化精炼工艺作为一种高效的先进生产工 艺， 自2 0 世纪 7 0年代以来， 已经在一些国家取得了 成功的工业生产应用， 如 年产 2万 t 镍的法 国镍公 司勒哈弗尔桑多维尔精炼厂、 年产 7 万 t 镍的加 拿大鹰桥公司克里斯蒂安松精炼厂及年产 3万 t 镍 的日本住友金属矿山公司新居滨精炼厂等。另外 ， 俄 罗斯诺里尔斯克联合企业及北方镍公司等大型炼镍 企业， 也出于提高经济效益的最终目的而确定将氯化 精炼工艺作为主要的改造方案。 金川公司与全国各科研院所共同为了探索镍钴 湿法冶炼的新工艺 ， 除了在硫酸氧化浸出方面做了一 些研究攻关工作以外 此项技术已在新疆阜康冶炼厂 得到生产应用 ， 金川镍钻研究设计院， 还在近 l 0多 年里就金川高冰镍氯化精炼工艺做了大量的小试、 扩 试和全流程扩大联动试验， 特别在钛涂钌不溶阳极电 积、 阳极区氯气收集和压缩返回浸出镍精矿、 铜渣等 方面取得了突破性的进展。为 了给 4万 t 规模 的镍 精炼系统改造提供较可靠的生产技术依据， 1 9 9 8年 底金川公司决定由金川镍钻研究设计院与第二冶炼 厂合作在二钴车间闲置厂房内建设采用氯化精炼技 术改扩建 i 0 0 t ／ a 电积钻的工程项目。经设计和施工 于 1 9 9 9年 l 0月建成投 入试生产 ， 并于 2 O O O年 4月 起转人正常的工业生产。产品质量、 生产能力和回收 了设计指标， 获得了较理想 的经济效益 l 1 0 0 t ／ a 不溶阳极电积钴生产工艺简 介 1 ． 1 原料 1 ． 1 ． 1 钴 电积原料 采用二钴车间 P l蜘镍钴萃取分离的反萃氯化钴 溶液， 其典型化学成分如表 1 所示 。 氯化钴溶液化学成分 L 0l P b P ， ” 0 13 01 0． 0 03 0 0 0 0 2 5 0． , 0 0 4 0． ∞ 5 1 ． 1 ． 2 氯气浸出原料 氯气浸出过程中所需铜渣或镍精矿成分见表2 。 体储料仓里， 当需要充填时， 管路输送系统才开始工 作， 才将储仓中的膏体输送到采场进路完成充填作 业。目前系统出现问题最多的地方是在尾砂仓的放 砂环节和过滤机系统的过滤环节， 即出现在膏体的制 备系统环节。将整套系统连续作业的管理模式改为 两套系统的间隙作业管理模式之后， 不仅可以保证泵 送系统的连续作业和单条进路充填所需要的膏体的 量 ， 而且从根本上防止了容易出问题的膏体制备系统 对管路输送系统的影响， 彻底解决了整套系统高精度 连续作业的诸多弊病。 4 结束语 尾砂膏体充填工艺技术在德国、 南非、 加拿大和 澳大利亚等国已经成功运用了多年， 目 前我们在膏体 充填系统 中遇到的一些 问题 ， 是前进中的问题 ， 是发 展中的问题， 我们不要因为遇到了问题就否定这项技 术的优越性、 就否定这套工艺的先进性， 就退缩下来 不去努力。只要我们投入信心、 投入努力， 有稳定的 领导班子、 有高素质的人才和高度责任心的职工队 伍。我们二矿区的膏体充填系统肯定会转入正常生 产和良性循环的， 是肯定会给金川创造巨大的经济效 益和社会环境效益的。 维普资讯