一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器及消能方法技术方案

本发明专利技术涉及分级尾砂胶结充填技术领域，尤其涉及一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器及消能方法。分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器，包括：旋流器；导料管；立体砂仓；消能器；导料管包括导料管第一端和导料管第二端，导料管第一端固定连接旋流器底端，导料管第二端连接消能器入口，置于立体砂仓进料区；消能器位于旋流器下方，设置于立体砂仓进料区中，与导料管第二端固定连接。本发明专利技术所提供的一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器及消能方法，可大幅度消除旋流器底流对砂仓液面的冲击和扰动，改善分级尾砂在砂仓中的沉降环境和浓縮效果，提高砂仓底流浓度的稳定性，保证充填质量。

【技术实现步骤摘要】
一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器及消能方法
本专利技术涉及分级尾砂胶结充填
，尤其涉及一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器及消能方法。
技术介绍
分级尾砂胶结充填技术已经成为当今充填采矿法的重要组成部分，实现分级尾砂胶结充填工艺，主要包含四个关键工序：1、尾砂分级，2、尾砂脱水，3、充填料浆制备，4、充填料浆输送。目前，矿山常采用的成熟工艺过程如下：矿山选矿厂全尾砂浆通过渣浆泵经管道输送至砂仓顶部旋流器。全尾砂浆经旋流器分级后，粗尾砂浆直接放入砂仓内自然沉降，细尾砂浆由旋流器溢流管排出并经管道排至尾矿库。砂仓内自然沉降的分级粗尾砂上层溢流水通过砂仓中布置的溢流管排出，砂仓下部为自然沉降脱水后的高浓度沉淀砂。在浓度达到设计要求时，开始在砂仓底部进行高压气或高压水造浆，造浆均匀后底部开始放砂，从砂仓底部流出的高浓度砂浆经与胶结料、调浓水混合及搅拌后，再进行活化搅拌，最后将搅拌均匀的充填料浆经充填钻孔及井下管网充填至井下采空区，完成一套完整充填工艺流程。然而，上述传统典型的分级尾砂胶结充填工艺也存在一个难以解决的问题：由于水力旋流器一般安装在砂仓顶部，全尾砂经旋流器分级后，得到浓度较高(35％～45％)的旋流器底流，这股底流同时具备一定的流速和压力，最初进入立式砂仓时最大落差达到20m左右。如果让这股底流直接冲入砂仓，对砂仓液面将产生强力冲击和扰动。对尾砂浆在砂仓中的初期沉降和浓縮非常不利；其次，由于砂仓液面受到连续冲击和干扰，会使砂仓底流浓度不稳定且难以控制；当浓度偏高时，造浆困难，下料不畅，容易堵塞充填管；当浓度偏低时，井下滤水增加，胶结料也随水流失，降低了充填体强度；同时容易造成水砂分离，充填管道磨损加剧，导致充填系统运营成本增加。
技术实现思路
本专利技术提供了一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器及消能方法，以解决现有的分级尾砂胶结充填工艺中高动能底流直接冲入砂仓，对砂仓液面产生强力冲击和扰动的问题。本专利技术的第一方面提供了一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器，包括：旋流器；导料管；立体砂仓；消能器；所述立体砂仓位于所述旋流器的正下方；所述立体砂仓依次分为进料区，溢流区，沉降区和浓缩区；所述导料管包括导料管第一端和导料管第二端，所述导料管第一端固定连接所述旋流器底端，所述导料管第二端联结于消能器，并置于所述立体砂仓进料区中；所述消能器位于所述旋流器的下方，设置于所述立体砂仓进料区中，与所述导料管第二端固定连接；所述消能器包括多个消能池。进一步地，所述消能器包括：消能器入口段，设置在所述消能器上端；圆柱体消能段，紧连与所述消能器入口段；圆锥体消能段，位于所述圆柱体消能段下方与所述圆柱体消能段固定连接；所述圆锥体消能段的锥面与水平方向成α2角度；所述圆锥体消能段的出口通径为Φ2；第一消能池，位于所述消能器入口段；第二消能池，所述第二消能池的弧形半径为R1，直线段长度为L4,宽度为L5；位于所述圆柱体消能段；第三消能池，所述第三消能池的弧形半径为R2；位于所述圆锥体消能段；导流管，所述导流管通径为Φ1；连接所述导料管的第二端；并沿所述圆柱体消能段的圆柱体切线方向，并与水平方向成α1角度，与所述圆柱体消能段进行固定连接。盖板，所述盖板位于所述消能器的上端面，可活动。进一步地，所述第二消能池均匀分布在所述圆柱体消能段；所述第三消能池均匀分布在所述圆锥体消能段。进一步地，所述第二消能池和第三消能池的数量为6-10个，优选为8个。进一步地，所述圆锥体消能段的出口通径Φ2与所述导流管通径Φ1满足Φ2/Φ1的比值范围大于等于9。进一步地，所述第二消能池的弧形半径R1，直线段长度L4与宽度L5，所述第二消能池的弧形半径R1和所述导流管通径Φ1满足L4＝L5＝2R1＝Φ1。进一步地，所述圆锥体消能段的锥面与水平方向所成角度α2与所述导流管与水平方向所成角度α1满足α2/α1的比值范围大于等于4；同时所述第三消能池的弧形半径为R2和所述导流管通径Φ1满足2R2＝Φ1。进一步地，所述导流管采用厚壁耐磨无缝锰钢管，所述圆柱体消能段和所述圆锥体消能段均采用8mm耐磨锰钢板焊接而成，所述焊接采用二氧化碳气体保护焊。更进一步地，所述第二消能池与所述第三消能池在所述圆柱体消能段和所述圆锥体消能段的板材下料后，采用仿形切割一次成形；所述消能器整体焊接完成后打磨经防腐防锈处理。本专利技术的第二方面提供了一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流的消能方法，包括以下步骤：步骤S1、将垂直向下的三维圆柱形自由紊动底流，转换成二维平面自由紊动射流；步骤S2、确定满足时均总动能衰变速率最快的几何参数；步骤S3、根据流体进入消能器入口时的流速和压力，分析流体合理的运动轨迹，按不同的平面轨迹区域设计底流消能池的数目；步骤S4、确定各级消能池的结构和几何参数，满足流体在不同运动区域的最大消能条件；步骤S5、确定消能器的加工和装配工艺。本专利技术提供的技术方案可以达到以下有益效果：本专利技术所提供的一种用于分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器，与现有技术相比，将垂直向下运动的带有一定压力和流速的旋流器圆柱状底流，沿水平切线方向导入消能器内；使导入的旋流器底流在消能器入口段、圆柱体段和圆锥体段均形成跌坎式底流消能工；流体在通过消能器入口段时完成第一次消能，在通过圆柱体段时完成第二次消能，最后进入底部圆锥体段时完成第三次消能；大大减轻了旋流器底流对砂仓液面产生的冲击和扰动。本专利技术所提供的一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器及消能方法，与现有技术相比，可改变旋流器底流进入砂仓前的运动轨迹，使旋流器底流在通过该消能器时流体的时均总动能得到快速衰减；可大幅度消除旋流器底流对砂仓液面的冲击和扰动，改善分级尾砂在砂仓中的自然沉降环境和浓縮效果，提高砂仓底流浓度的稳定性，保证充填质量。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本专利技术。附图说明图1为本专利技术实施例所提供的一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器的结构示意图；图2为本专利技术实施例所提供的一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器的部分结构示意图；图3为本专利技术实施例所提供的一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器的部分结构仰视示意图；附图标记：1-旋流器；2-导料管；3-立体砂仓31-进料区；32-溢流区；33-沉降区；34-浓缩区；4-消能器41-消能器入口段；410-第一消能池；42-圆柱体消能段；420-第二消能池43-圆锥体消能段；430-第三消能池44-导流管；45-盖板；此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。具体实施方式下面通过具体的实施例并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器，可改变高动能流体的运动轨迹，将三维圆柱形自由紊动底流，转换成二维平面自由紊动射流，使流体的时均总动得到快速衰减；可改善旋流器底流对砂仓液面的冲击和扰动，提高砂仓底流浓度的稳定性，保证充填质量。分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器包括：旋流器(1)；导料管(2)；立体砂仓(3)；消能器(4)；立体砂仓(3)位于旋流器(1)的正下方；立体砂仓(3)依次分为进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器，包括：旋流器(1)；导料管(2)；立体砂仓(3)；消能器(4)；其特征在于，所述立体砂仓(3)位于所述旋流器(1)的正下方；所述立体砂仓依次分为进料区(31)，溢流区(32)，沉降区(33)和浓缩区(34)；所述导料管(2)包括导料管第一端(21)和导料管第二端(22)，所述导料管第一端(21)固定连接所述旋流器(1)底端，所述导料管第二端(22)联结于消能器入口，并置于所述立体砂仓进料区(31)中；所述消能器(4)位于所述旋流器(1)的下方，设置于所述立体砂仓进料区(31)中，与所述导料管第二端(22)固定连接；所述消能器(4)包括多个消能池。

【技术特征摘要】
1.一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器，包括：旋流器(1)；导料管(2)；立体砂仓(3)；消能器(4)；其特征在于，所述立体砂仓(3)位于所述旋流器(1)的正下方；所述立体砂仓依次分为进料区(31)，溢流区(32)，沉降区(33)和浓缩区(34)；所述导料管(2)包括导料管第一端(21)和导料管第二端(22)，所述导料管第一端(21)固定连接所述旋流器(1)底端，所述导料管第二端(22)联结于消能器入口，并置于所述立体砂仓进料区(31)中；所述消能器(4)位于所述旋流器(1)的下方，设置于所述立体砂仓进料区(31)中，与所述导料管第二端(22)固定连接；所述消能器(4)包括多个消能池。2.根据权利要求1所述的一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器，其特征在于，所述消能器(4)包括：消能器入口段(41)，设置在所述消能器(4)上端；圆柱体消能段(42)，连接所述消能器入口段(41)；圆锥体消能段(43)，位于所述圆柱体消能段(42)下方与所述圆柱体消能段(42)固定连接；所述圆锥体消能段(43)的锥面与水平方向成α2角度；所述圆锥体消能段(43)的出口通径为Φ2；第一消能池(410)，位于所述消能器入口段(41)；第二消能池(420)，所述第二消能池的弧形半径为R1，直线段长度为L4,宽度为L5,位于所述圆柱体消能段(42)；第三消能池(430)，所述第三消能池的弧形半径为R2,位于所述圆锥体消能段(43)；导流管(44)，所述导流管通径为Φ1；连接所述导料管的第二端(22)；并沿所述圆柱体消能段(42)的圆柱体切线方向，并与水平方向成α1角度，与所述圆柱体消能段(42)进行固定连接。盖板(45)，所述盖板(45)位于所述消能器(4)的上端面，可活动。3.根据权利要求2所述的一种分级尾砂充填系统中的旋流器底流消能器，其特征在于，所述第二消能池(420)均匀分布在所述圆柱体消能段(42)上；所述第三消能池(430)均匀分布在所述圆锥体消能段(43)上。4.根据权利要求2所述的一种分级尾砂充填...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘东，帅昌林，曾令义，李真，姚烔，褚洪涛，廖九波，王宇，
申请(专利权)人：长沙矿山研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43