[发明专利]一种立式搅拌设备及充填料浆分级复合制备方法

说明书

本发明涉及一种立式搅拌设备及充填料浆分级复合制备方法，充填料浆分级复合制备方法，包括以下步骤：步骤1：向立式搅拌设备中加入细粒级材料、粉状胶凝材料和水，并搅拌形成料浆；步骤2：将步骤1中的料浆和粗粒级砂石骨料加入次级搅拌设备，搅拌后形成充填料浆。本发明的有益效果在于，充分利用了不同搅拌设备的结构和性能特点，对具有不同特性的充填材料实施分级投料搅拌，既能提高搅拌质量，有利于充填体结构的形成，同时又能保证充填料浆的均匀性、流动性，提高充填体的密实度和强度。

技术领域

本发明涉及充填料浆制备领域，具体涉及一种立式搅拌设备及充填料浆分级复合制备方法。

背景技术

在地下矿山开采工程领域，充填采矿法已经成为一种主流采矿技术。矿山充填所用的材料主要由集料、胶凝材料、水以及改善充填料性能的辅料构成。作为集料，有采选生产过程中产出的高浓度选尾矿、选尾矿脱水制成的滤饼、分级尾砂、磷石膏、粗粒级砂石骨料和煤矸石等矿山固体废弃物；有冶炼渣、粉煤灰、赤泥等工业固体废弃物；也有河砂、风积沙等自然界原材料。充填料浆的制备是关乎充填体强度、充填成本的重要工艺环节，而充填料浆制备所涉及到的工艺方法及设备也要与充填集料的特性相适应。

由于构成充填料浆的胶凝材料占充填成本的60％以上，改进充填料浆搅拌设备并对充填料浆制备工艺方法实现优化配置，最大限度的发挥胶凝材料的胶结作用，通过降低胶凝材料用量降低充填成本已成为业界持续考虑和研究的重要课题。

根据充填集料组成不同，主流的充填料浆制备工艺方法有如下几种：

一种是采用立式单轴活化搅拌机的单级料浆制备方式，即将构成充填料浆的各组分按规定配料比同时加入立式单轴活化搅拌机中，通过其叶轮的高速运动拌和成规定浓度的料浆后，通过管道输送至采场；

另一种是采用强力搅拌机的单级料浆制备方式，即将构成充填料浆的各组分按规定配料比同时加入到强力搅拌机的槽体中，通过强力搅拌机中桨叶的旋转运动拌和成规定浓度的料浆后，通过管道输送至充填采场；

第三种是采用卧式双轴搅拌机的两级料浆制备方式，即将构成充填料浆的各组分按规定配料比同时加入到初级浆叶型卧式双轴搅拌机中，通过桨叶的旋转运动进行初步混合搅拌，制成的初级料浆再进入次级螺带型卧式双轴搅拌机对其进行进一步混匀搅拌，制成规定浓度的料浆后通过管道输送至充填采场。

上述三种充填料浆制备方式的共同特征是，把构成充填料浆的各组分材料同时加入到料浆制备设备中进行搅拌制备。而对于掺加粗粒级砂石骨料如破碎废石、煤矸石、干抛尾砂等小于10mm的颗粒状砂石的充填料浆制备，一般采用后两种工艺方法。

前述将充填料拌和物同时投入充填料浆制备设备内进行搅拌制备的工艺方法都有其共同的弊端，即胶凝材料的弥散性差，部分胶凝材料因不能充分弥散不但发挥不了起胶结作用而造成浪费，进而还影响了充填料浆凝结后的强度。

胶凝材料颗粒被砂石夹裹着进入搅拌机内遇水后很快结成小的团粒，这种团粒被夹杂在粗粒级骨料中。粗骨料的粒径越大，则团粒越不易破坏。特别是当搅拌机搅拌时，由于料浆被搅拌机叶片推动系单向流动，处于搅拌叶片背面的胶凝材料团粒不受流场的剪切而被保护起来，粒径比水泥团粒大的粗骨料成了胶凝材料团粒的屏障，这一部份团粒在搅拌结束后仍以团粒的形式存在而不被破坏，不能与水充分进行水化。待充填料浆硬化后，团粒状的胶凝材料填充了骨料的空隙，使这部分胶凝材料并没有充分发挥其粘结、包裹砂石的作用，因而造成浪费，影响了充填体的凝结强度。

具体的，上述三种充填料浆制备方式在工程上还有各自的不足：

立式单轴搅拌机的叶轮由于转速较高，粗粒级砂石骨料的掺加会加剧搅拌叶轮的磨砺磨损，使设备的运行寿命大大降低，因此对于掺加粗粒级砂石骨料的充填料浆制备，采用单级立式单轴搅拌机方式会使得系统可靠性、稳定性变差；由于单级拌和过程中，充填材料在搅拌筒中搅拌时间较短，各组分不能充分分散和混合，也会造成胶凝材料的结团不能充分弥散而造成浪费。