浅谈尾矿充填站尾矿仓保温技术

浅谈尾矿充填站尾矿仓保温技术岳玲玲燕山大学430114118006[摘要]：为防止尾矿充填站尾矿仓发生冻结事故，寒冷地区大多采用将尾矿仓密闭在充填站厂房内的方式保温，这种方式工程量比较大，投资高。本文结合工程实例，介绍一种新的仓体保温技术。[关键词]：尾矿仓保温伴热随着冶金矿山采矿工艺逐步由露天开采转入地下开采，充填采矿技术正日渐成熟。冶金矿山在采选工艺流程中，产生大量的尾矿，将尾矿充入地下采空区，就形成了充填采矿法。充填采矿方法不仅可使矿山获得更好的经济效益，而且能够提高资源效率、有效地回收难采矿床资源，减少传统尾矿库对环境的破坏，从而促进采矿工业与资源、环境、安全、经济的协调发展。尾矿仓是尾矿充填过程中最主要的工艺设备，进入尾矿仓的尾矿浆浓度一般为38~40%，需在尾矿仓中沉淀5~7小时，使浓度变为70%，才能成为满足充填要求的尾矿浆。而尾矿浆要在尾矿仓中沉淀就必须相对静态，在此期间必须通过保温措施保证仓壁处尾矿浆温度高于5℃，防止尾矿浆冻结，否则一旦尾矿浆冻结，将会对尾矿充填生产造成严重后果，甚至造成整个矿山生产停止。因此，为了保证充填站的生产安全，必须做好矿仓的保温工作。采用什么方法做好冬季保温，是尾矿浆正常沉淀的关键问题，同时也是寒冷地区矿山行业中一直在努力探索和急待解决的问题。目前，寒冷地区绝大多矿厂采用将仓体密闭在充填站厂房内，厂房内设采暖系统，从而保证生产的正常运行。但是由于仓体较高，这种方法使得充填站的厂房普遍很高，增加了初投资费用，充填站显得呆板不美观。近年来，应建设单位的要求，我院对尾矿仓体保温进行了技术改造，仓体不建在密闭房间内，而是通过对仓体本体表面直接进行保温，并附加伴热措施，以保证尾矿矿仓不发生冻结，既满足生产要求，同时降低了工程费用，外形也更加美观。下面结合一严寒地区工程实例，对这一技术做一个简单的介绍。一、工程简介本工程为内蒙古某矿业公司地下开采矿山，场地位于严寒地区，采矿规模为年产磁铁矿200万吨，年产尾矿120万吨，新建尾矿充填站规模为年充填量53.23万m3。新建尾矿充填站占地面积为1584m2，总高度为25m。尾矿充填站建有钢制立式砂仓6个，每个尾矿仓容积850m3，直径Φ10m，直筒体高度10m，锥底角度30°，总高22m。新建尾矿矿仓露天设置，矿仓结构为钢板焊制，尾矿浆输送到尾矿矿仓处的温度约为10℃，尾矿浆需在矿仓中溢流沉淀5~7小时，在此期间必须通过保温措施保证仓壁处尾矿浆温度高于5℃，使其不发生冻结。该矿山位于严寒地区，冬季采暖室外计算温度：-20℃，冬季最冷月平均温度：-12.6℃，极端最低温度平均值：-26.6℃，冬季室外风速：3.6m/s。二、仓体保温结构构成仓体保温结构由伴热管、T型支撑板、保温层和压型钢板保护层构成，其特征是：伴热管沿仓体纵向敷设，相互连接的T型支撑板通过角钢焊接在仓体外侧，并与仓壁间留有伴热管通过的距离，T型支撑板形成的方格内加保温材料保温，外加压型钢板保护。市场上可用于仓体保温的保温材料和方法有很多，如岩棉保温、聚乙烯泡沫板保温、聚氨酯喷涂保温等。通过市场调查及技术经济比较，选取岩棉板作为仓体保温的主保温材料。岩棉板保温可操作性好，造价低，施工方便。保温结构见图-1、图-2所示。三、保温层厚度计算假设尾矿仓内的尾矿浆温度为10℃，靠近仓壁的尾矿浆温度为5℃，尾矿浆在矿仓中的停留时间为7小时，尾矿浆的平均浓度为55%，保温材料为岩棉，结构件导致的冷桥为20%。1、保温材料导热系数计算保温层平均温度为tp=2wfftt=2205=-7.5℃式中tf-尾矿仓外壁温度（℃），由于仓体为无内衬材料的金属外壁，可取介质温度；twf-保温层外表面温度（℃）；保温材料的导热系数为λ=λ0+Ktp=0.035+0.00016×（-7.5）=0.0338W/m.K2、尾矿浆散热量计算取仓壁附近1m2面积,厚度为50mm的尾矿浆（含矿石和水）为计算单元，该计算单元从10℃降至5℃所散出的热量为矿石部分的散热量为q矿=Tt△△cm=36007555.005.012750900=13.50W/m2水部分的散热量为q水=Tt△△cm=36007554.005.0100014200=18.75W/m2则尾矿浆总散热量为q=（13.5W/m2＋18.75W/m2）×1.2=38.7W/m2（考虑结构件导致的冷桥为20%）3、保温层厚度计算保温层厚度为δ=λ（qttkf-R）=0.0338×（38.7205-0.04）=20.5mm取保温层厚度为100mm4．降温过程实际所需要的时间的计算保温层厚度为100mm时，尾矿浆的热损失为q实=Rkft-t=04.00338.01.020--5）（=8.34W/m2考虑结构件导致的冷桥为20%,则尾矿浆的热损失为q`=8.34W/m2×1.2=10.01W/m2尾矿浆从10℃降至5℃所需要的时间T实=·tqcm△=360001.10554.005.0100012004555.005.012750900=22.56小时可见保温层厚度为100mm时，尾矿浆从10℃降至5℃所需要的时间远大于尾矿浆在矿仓中的停留时间7小时，即保温层厚度可以满足要求，保证矿仓壁附近尾矿浆温度高于5℃。四、伴热管设置由于尾矿仓上部房间需要采暖，采暖供回水需通过尾矿仓筒壁敷设，利用此方便条件，将采暖回水作为伴热热媒。利用采暖回水拌热，可增加保温结构的安全性。充填站上部建筑采暖系统的回水温度为60℃，伴热管中温降为10℃，热媒平均温度为55℃，参低温水敷设采暖设计资料，当伴热管间距为300mm时，管道散热量为180W/m2，当伴热管间距为1000mm时，管道散热量为54W/m2，大于尾矿仓向外的散热量32.34W/m2，即满足伴热要求，可以保证尾矿浆温度高于5℃。五、结论综上所述，通过这种方法对露天尾矿仓仓体进行伴热保温，能够保证尾矿仓冬季的生产要求，可以美化尾矿充填站的外观设计。技术上可行，有一定的社会效益和经济效益。据估算，与全封闭充填站厂房相比，工程造价可节省5-7万元。因此在寒冷地区和严寒地区可以推广使用。【参考文献】：[1]《地面辐射供暖技术规程》(JGJ142-2004).[2]《管道及设备防腐保温》05S8.