CN112923860B - 模拟高浓度尾砂料浆地表堆存行为的实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种模拟高浓度尾砂料浆地表堆存行为的实验装置及方法，属于矿山尾矿堆存技术领域。该装置包括水平较准系统、布料系统、三维形貌测量系统，膏体料浆排放在排放槽中，通过三维测量系统确定堆体表面各点的坐标，并最终确定堆体形貌。本发明实现高浓度尾砂料浆堆体形貌快速精准测量，为高浓度尾砂料浆地表堆存提供研究装置与方法基础。
Description
技术领域
本发明涉及矿山尾矿堆存技术领域，特别是指一种模拟高浓度尾砂料浆地表堆存行为的实验装置及方法。
背景技术
我国尾矿产量大，堆存需求高，安全有效的堆存工艺成为目前迫切的发展方向。高浓度尾砂料浆和膏体堆存技术具有安全、环保的显著优势得到了矿山堆存领域的重视。将细粒级尾砂制成高浓度料浆乃至膏体并堆存于地表，既能减少尾矿堆存中的用水，又能消除传统低浓度尾砂坝的安全隐患，提高了堆存技术的适用性，迎合了国家目前推进的绿色矿业发展方向。
以膏体堆存技术为代表的高浓度尾砂料浆堆存与传统堆存技术相比，能够在库内形成干燥的堆体，避免了尾矿库内积水，堆存体也能形成较大的堆积角度，客观上能最大程度保证尾矿库库容的利用率。为了实现库容的高利用率，需要对料浆的堆存行为进行研究分析，确定堆存角度，进而优化排放参数。
传统的地表堆存行为研究仅使用单方向流动的流动槽，装备简单，料浆会被侧壁阻挡，阻碍料浆流动，对研究造成不利影响，无法开展三维堆存行为的分析。三维排放方式避免了侧壁的不利影响，但堆体形貌测量困难，不利于开展实验分析。本发明基于三维排放方式，考虑该种排放方式堆体形貌测量困难的缺点，提出具有三维空间测量功能的堆存形貌高精度测量装置及相关测量方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种模拟高浓度尾砂料浆地表堆存行为的实验装置及方法。
该装置包括排放槽、校准螺母、立柱、基座、布料测量横臂、布料漏斗、激光测距单元、布料管道、蠕动泵、储料罐、气泡水平仪一及气泡水平仪二，数据处理终端。排放槽嵌在基座上，排放槽、基座在同一水平面上，排放槽、基座与立柱、布料测量横臂共同构成三维空间坐标参考系统，用于确定堆体表面坐标，基座、校准螺母、气泡水平仪一及气泡水平仪二共同组成实验装置的水平较准系统，布料漏斗安装在布料测量横臂上，布料测量横臂上设置激光测距单元，布料漏斗通过布料管道连接蠕动泵，蠕动泵连接储料罐。
基座四个角底部安装校准螺母，基座相邻侧边上分别设置气泡水平仪一和气泡水平仪二，通过改变校准螺母的伸缩来调整基座，立柱安装在基座一侧的滑轨上，与基座水平面垂直，滑轨上有刻度，可以读取立柱的相对位置。立柱上安装布料测量横臂，布料时，布料测量横臂上安装布料漏斗、布料管道；测量时，布料测量横臂上安装激光测距单元，布料漏斗和激光测量单元分别通过各自的滑块与布料测量横臂连接。
立柱表面刻有刻度，精准确定布料测量横臂的高度；布料测量横臂的方向和立柱运动方向垂直，以立柱的旋转中心为零点，刻有刻度，可确定布料漏斗或激光测量单元与立柱中心的相对距离。
布料横臂上安装布料管道时，布料管道另一端通过蠕动泵连接储料罐。
基座水平面和排放槽平面在同一水平上，排放槽紧密嵌在基座预留位置上。
立柱、基座、布料测量横臂和排放槽共同构成了三维空间坐标参考系统，构建了三维空间排放和测量的参考系，坐标系原点为立柱中心线和排放槽水平面的交点。
校准螺母与基座上的气泡水平仪一和气泡水平仪二共同实现基座平面水平调校，通过调整校准螺母高度使水平面调平。
蠕动泵控制泵送布料时的速度。
激光测距单元包括激光测距仪和滑块，测量时，开启激光测距仪，将滑块滑动到设定位置，点击测量按钮，待激光测距后读取布料测量横臂和堆体表面的垂直距离完成一次测量，测量得到的数据输入数据处理终端，根据坐标系换算出堆体表面各测量点的高度。
具体包括步骤如下：
S1：将清洗干净并晾干的排放槽嵌在基座上，调整各校准螺母的高度，使基座水平面处于水平状态，在调节校准螺母的时候，观察气泡水平仪一和气泡水平仪二内的气泡状态，直至达到水平；
S2：调整立柱在基座上的位置，然后调节布料测量横臂的高度，将布料漏斗和布料管道安装到布料测量横臂上；
S3：将料浆注入储料罐，预置蠕动泵的泵送速度，启动蠕动泵，开始布料，布料完成后关闭蠕动泵；
S4：将布料漏斗和布料管道从布料测量横臂上取下，安装激光测距单元，调整激光测距单元在滑轨上的位置，读取该位置上布料测量横臂与堆体表面的垂直距离，不断重复这一步骤，完成所有待测点的测量；当沿布料测量横臂方向的点测量完后，调整立柱在基座上的位置，记录新的坐标，调整激光测距单元在布料测量横臂上的位置，读取数据。不断重复上述步骤，完成所有待测点的测量；
S5：完成测量后，将排放槽取下，清洗后晾干备用。
S6：将收集的实验数据输入到数据处理终端，在设定坐标系中换算出堆体高度。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，该装置能够快速准确地测量不同位置的堆体高度，操作简单便捷。
附图说明
图1为本发明实验装置的结构示意图。
其中：1-排放槽，2-校准螺母，3-立柱，4-基座，5-布料测量横臂，6-布料漏斗，7-激光测距单元，8-布料管道，9-蠕动泵，10-储料罐，11-气泡水平仪一，12-气泡水平仪二，13-数据处理终端。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种模拟高浓度尾砂料浆地表堆存行为的实验装置及方法。
如图1所示，该装置包括排放槽1、校准螺母2、立柱3、基座4、布料测量横臂5、布料漏斗6、激光测距单元7、布料管道8、蠕动泵9、储料罐10、气泡水平仪一11及气泡水平仪二12，数据处理终端13。排放槽1与基座4在同一水平面上，排放槽1、基座4与立柱3、布料测量横臂5共同构成三维空间坐标参考系统，用于确定堆体表面坐标，基座4、校准螺母2、气泡水平仪一11及气泡水平仪二12共同组成实验装置的水平较准系统；布料漏斗6安装在布料测量横臂5上，布料测量横臂5上设置激光测距单元7，布料漏斗6通过布料管道8连接蠕动泵9，蠕动泵9连接储料罐10。排放槽1嵌在基座4上，基座4下部安装校准螺母2，基座4相邻两边的中部分别安装气泡水平仪一11和气泡水平仪二12，通过改变校准螺母2的伸缩来调整基座4至水平，立柱3安装在基座4上，立柱3与基座4水平面垂直，立柱3上安装布料测量横臂5，布料测量横臂5与立柱3运动方向垂直。
排放槽1呈方形，内部平面和基座4在同一平面内，排放槽1可以拆卸，安装后底部与基座4紧密咬合，不会发生相对位移。
立柱3、基座4(安装立柱的一侧)、布料测量横臂5上均有刻度，其中布料测量横臂5的坐标原点是立柱3的轴心，而立柱3上坐标的原点在基座4水平面上。布料测量横臂5和立柱及立柱运动方向垂直。布料测量横臂5在连接立柱3的部位安装有紧固螺丝，能够通过调整紧密螺丝的松紧程度固定和松开横臂和立柱3间的连接，每次调整布料测量横臂5高度时根据立柱3上的刻度确定安装位置。
蠕动泵9能够调节泵送速度。
激光测距单元7通过滑块安装在布料测量横臂5下侧，滑块可以沿着布料测量横臂5上的滑轨水平移动，结合布料测量横臂5上的刻度，可以读出激光测距单元7与立柱3的水平距离。激光测距单元7的激光方向垂直向下，激光测距仪的精度为±1mm。
激光测量单元7获取的测量数据输入数据处理终端13，换算出当前坐标系下的各测量点堆体高度。
该装置实际应用过程如下：
S1：将排放槽1安装在基座4上，观察气泡水平仪一11和气泡水平仪二12的状态变化，调节校准螺母2使基座4水平。调整立柱3在基座4上的位置以及布料测量横臂5的高度，调节布料漏斗6、布料管道8在布料测量横臂5上的位置，使得排放点位于排放槽中心附近；
S2：在布料测量横臂上安装布料漏斗6和布料管道8，将料浆倒入储料罐10中，随后料浆通过蠕动泵9和布料漏斗6排放到排放槽中；
S3：排放完成后拆去布料漏斗6和布料管道8，安装激光测距单元7，调整激光测距单元7在布料测量横臂5上的位置；
S4：打开激光测距单元7，测量各待测点处堆存体与激光测距单元7的垂直距离；布料测量横臂5方向上的点测量完后，调整立柱3在基座4上的水平位置，再次测量沿布料测量横臂5上各点处的数据。重复上述步骤，直至测量完成。
S5：实验完成后，卸下排放槽1，清洗干净以备下次使用。
S6：将收集的实验数据输入到数据处理终端14，在设定坐标系中换算出堆体高度。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种模拟高浓度尾砂料浆地表堆存行为的实验装置，其特征在于：包括排放槽(1)、校准螺母(2)、立柱(3)、基座(4)、布料测量横臂(5)、布料漏斗(6)、激光测距单元(7)、布料管道(8)、蠕动泵(9)、储料罐(10)、气泡水平仪一(11)及气泡水平仪二(12)、数据处理终端(13)，排放槽(1)与基座(4)在同一水平面上，排放槽(1)、基座(4)与立柱(3)、布料测量横臂(5)共同构成三维空间坐标参考系统，用于确定堆体表面坐标，基座(4)、校准螺母(2)、气泡水平仪一(11)及气泡水平仪二(12)共同组成实验装置的水平较准系统；布料漏斗(6)安装在布料测量横臂(5)上，布料测量横臂(5)上设置激光测距单元(7)，布料漏斗(6)通过布料管道(8)连接蠕动泵(9)，蠕动泵(9)连接储料罐(10)；
所述基座(4)四个角底部设置校准螺母(2)，基座(4)相邻侧边上分别设置气泡水平仪一(11)和气泡水平仪二(12)；立柱(3)安装在基座(4)上，立柱(3)与基座(4)水平面垂直，立柱(3)上安装布料测量横臂(5)，布料测量横臂(5)与立柱(3)运动方向垂直；
布料测量横臂(5)的坐标原点是立柱(3)的轴心，立柱(3)上坐标的原点在基座(4)水平面上；
激光测距单元(7)的激光方向垂直向下，激光测距仪的精度为±1mm。
2.根据权利要求1所述的模拟高浓度尾砂地表堆存行为实验装置，其特征在于：所述激光测距单元(7)包括激光测距仪和滑块，测量时，开启激光测距仪，将滑块滑动到设定位置，点击测量按钮，待激光测距后读取布料测量横臂(5)和堆体表面的垂直距离完成一次测量，测量得到的数据输入数据处理终端(13)，根据坐标系换算出堆体表面各测量点的高度。
3.应用权利要求1所述的模拟高浓度尾砂料浆地表堆存行为的实验装置的方法，其特征在于：包括步骤如下：
S1：将清洗干净并晾干的排放槽(1)嵌在基座(4)上，调整各校准螺母(2)的高度，使基座(4)平面处于水平状态，在调节校准螺母(2)的时候，观察气泡水平仪一(11)和气泡水平仪二(12)内的气泡状态，直至达到水平；
S2：调整立柱(3)在基座(4)上的位置，然后调节布料测量横臂(5)的高度，将布料漏斗(6)和布料管道(8)安装到布料测量横臂(5)上；
S3：将料浆注入储料罐(10)，预置蠕动泵(9)的泵送速度，启动蠕动泵(9)，开始布料，布料完成后关闭蠕动泵(9)；
S4：将布料漏斗(6)和布料管道(8)从布料测量横臂(5)上取下，安装激光测距单元(7)，调整激光测距单元(7)在布料测量横臂(5)上的位置，读取相应位置上布料测量横臂(5)与堆体表面的垂直距离；当沿布料测量横臂(5)方向的点测量完成后，调整立柱(3)在基座(4)上的位置，记录新的坐标，调整激光测距单元(7)在布料测量横臂(5)上的位置，读取数据，不断重复这一步骤，完成所有待测点的测量；
S5：完成测量，将排放槽(1)取下，清洗后晾干备用；
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