技术摘要：
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  全部
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 3 CN 111569758 A 说　明　书 2/10 页 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。 卧式强力搅拌机的搅拌桨叶由于转速较低，不能形成高速剪切流场，不足以使结 团的胶凝材料充分搅匀和分散并对尾砂及粗粒级砂石骨料实施包裹，部分胶凝材料不能够 发挥其胶结作用，造成充填体凝结强度不达标或者胶凝材料的增量添加，加大了充填成本。 由于单级拌和时间短，各组分不能充分分散和混合，同样会造成胶凝材料的浪费。因此对于 掺加粗粒级砂石骨料的充填料浆制备，采用单级卧式强力搅拌机的方式也会使得充填成本 提高。 虽然采用两级搅拌设备增加了搅拌时长，但由于转速较低，搅拌强度差，也不能使 胶凝材料实现充分弥散和活化而充分发挥其胶结作用；如果提高搅拌轴的转速，添加其内 的粗粒级砂石骨料会加剧搅拌叶片及槽体的磨砺磨损，而这也是设备所不允许的。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足提供一种立式搅拌设备及充填料浆分级复合制备方 法。 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种立式搅拌设备，包括搅拌桶、副桶 和立式搅拌组件，所述搅拌桶的顶部具有入料口，所述立式搅拌组件竖直设置且可转动的 安装于所述搅拌桶内，所述副桶与所述搅拌桶的外壁固定连接，所述副桶的底部一侧与所 述搅拌桶连通，所述副桶的顶部敞口，其上部的一侧具有出料口。 本发明的有益效果是：料浆的搅拌过程始终处于高料位满筒搅拌，拌和均匀的料 浆依靠筒内的压力通过搅拌桶侧壁下部流入副桶，副桶中的料浆液位与搅拌桶内保持等 高，这样可有效延长料浆在搅拌桶内滞留的时长，增强料浆拌和质量。 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 进一步，还包括放料阀和放料阀驱动装置，所述搅拌桶的底部具有放料口，所述放 料阀驱动装置与所述放料阀传动连接，并驱动所述放料阀封闭或敞开所述放料口。 采用上述进一步方案的有益效果是：当不再使用或者需要清洗搅拌桶时，可以打 开放料口快速放料。 进一步，所述放料阀驱动装置包括连接杆、放料阀电机和驱动齿轮，所述放料阀电 机与所述搅拌桶的顶部固定连接，其输出轴传动连接有所述驱动齿轮，所述连接杆竖直设 置，其上端伸出所述搅拌桶的顶端并固定连接有竖直的齿条，所述驱动齿轮与所述齿条传 动连接，所述连接杆的底部与所述放料阀固定连接，所述放料阀在所述放料口上方，所述放 料阀电机通过所述连接杆带动所述放料阀上下移动。 采用上述进一步方案的有益效果是：放料阀电机通过驱动齿轮和齿条，带动连接 4 CN 111569758 A 说　明　书 3/10 页 杆上下移动，从而使得放料阀远离或关闭放料口。 进一步，还包括过滤网罩，所述过滤网罩固定连接在所述搅拌桶内，所述过滤网罩 顶部具有导向孔，所述连接杆穿设在所述导向孔内，所述过滤网罩具有多个过滤筛孔。 采用上述进一步方案的有益效果是：过滤网罩为连接杆提供导向，同时过滤掉大 石子，避免大石子卡在放料口处，清洗搅拌桶时再取出里面的大石子。 进一步，所述立式搅拌组件包括搅拌轴电机、搅拌轴和至少两个搅拌叶轮，所述搅 拌轴电机与所述搅拌桶的顶部固定连接，所述搅拌轴可转动的安装于所述搅拌桶内，其上 端伸出所述搅拌桶的顶端，所述搅拌轴电机与所述搅拌轴的上端传动连接，所述搅拌轴可 转动地竖直安装于所述搅拌桶内，至少两个所述搅拌叶轮由下至上依次间隔的与所述搅拌 轴固定连接。 进一步，所述搅拌叶轮包括叶轮主体和多个叶片，所述叶轮主体固定套设于所述 搅拌轴上，多个所述叶片在所述叶轮主体的圆周方向均匀设置，所述叶片的一端所述叶轮 主体固定连接，所述叶片侧向倾斜设置，相邻两个所述搅拌叶轮的叶片倾斜方向相反。 采用上述进一步方案的有益效果是：由于由比表面积较大的细粒级集料、胶凝材 料和水混合成的料浆浓度较高且是具有一定的粘弹性的非牛顿流体，这种流体的特性决定 了其对搅拌叶轮的结构型式具有特殊的要求，即桨叶须具有高剪切性能，还要具有使流体 轴向循环功能。所述叶片倾斜设置，即搅拌叶轮结构类似于螺旋桨，这样既具有对浆体较高 的剪切性能，又具有使流体轴向循环功能。 料浆的搅拌过程中相邻两个搅拌叶轮不但在搅拌叶轮的外周区域形成具有流速 差的梯级流场，而且在其旋向所对应的轴向区域也形成具有流速差的流场，对料浆实施有 效搅拌，进一步增强了拌和质量。该技术方案的另一个有益效果是，由于相邻两个搅拌叶轮 的叶片倾斜方向相反，当搅拌轴转动时，有的搅拌叶轮使得料浆上翻，有的搅拌叶轮使得料 浆下压，这种既有旋转分散运动，又有翻腾循环运动的料浆运动流场，进一步有效的增强了 拌和效果，增强了拌和质量。 进一步，所述搅拌叶轮包括四个所述叶片。 进一步，所述搅拌桶内的底部中心固定有向上凸起的底板。 采用上述进一步方案的有益效果是：避免搅拌桶底部中心处料浆堆积。 本发明还提供一种充填料浆分级复合制备方法包括以下步骤： 步骤1：向所述立式搅拌设备中加入细粒级材料、粉状胶凝材料和水，并用立式搅 拌组件搅拌形成料浆； 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。 进一步，所述步骤1中，所述立式搅拌组件的搅拌速度为160～240r/min。 进一步，所述步骤2中，所述次级搅拌设备为卧式搅拌装置。 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。上述分级投料复合搅拌工艺方法 的另一个优点是，充分发挥了胶凝材料的凝结性能，节省胶凝材料的添加量。工程实践表 明，同样的充填集料添加量和充填体强度，采用分级投料复合搅拌工艺方法，较一次性同时 5 CN 111569758 A 说　明　书 4/10 页 投料搅拌节省胶凝材料的幅度达25％～35％。 附图说明 图1为本发明一种充填料浆分级复合制备方法的流程图； 图2为本发明一种充填料浆分级复合制备方法的工艺框图； 图3为本发明一种立式搅拌设备的结构图； 图4为搅拌叶轮的俯视图； 图5为卧式搅拌装置的主视图； 图6为卧式搅拌装置的俯视图。 附图中，各标号所代表的部件列表如下： 1、搅拌桶，2、副桶，3、放料阀，4、连接杆，5、放料阀电机，6、过滤网罩，7、搅拌轴电 机，8、搅拌轴，9、搅拌叶轮，91、叶轮主体，92、叶片，10、底板，11、壳体，111、进料口，112、排 料口，12、搅拌轴组件，。