充填系统是刘塘坊矿的一大重要系统,同时也是井下采矿和地表选矿的重要联系环节,充填系统的优劣决定着刘塘坊矿的生产和发展。在此背景下本文研究了以大直径多锥体水力旋流器为浓缩分级主体,以高浓度搅拌桶为制浆设备的低浓度尾砂充填工艺技术。研究了多锥体水力旋流器浓缩分级原理,并通过实验室试验验证了其浓缩分级性能;通过对刘塘坊铁矿分级尾砂进行了充填材料性能实验和充填料浆配比优化,研究刘塘坊铁矿尾砂充填工艺技术和智能控制系统,通过工业实践应用,取得较好效果。实践证明刘塘坊铁矿尾砂充填工艺技术具有实用和推广价值。在多锥体水力旋流器浓缩分级原理研究中,使用数值模拟方法,进行多锥体水力旋流器内部固液两相流场数值模拟,得出了多锥体水力旋流器具有优良的浓缩分级性能,说明其在尾矿浓缩脱水中应用的可行性。在多锥体水力旋流器实验室试验和半工业试验过程中,采用不同规格和结构的水力旋流器,在相同给料和操作条件下,进行浓缩分级性能试验。试验结果验证了多锥体水力旋流器在低浓度尾砂浓缩分级过程中,具有处理量大,底流浓度高、产率高,给料压力低,沉砂口不易堵塞等优势。以刘塘坊铁矿分级尾砂作为充填骨料,进行物理和化学特性研究,进行按不同配比添加水泥后的充填料浆的塌落度分析,充填体的抗压强度和泌水性能分析等,说明了刘塘坊铁矿分级尾砂作为充填骨料完全满足井下充填采矿要求。在上述研究和试验的基础上,进行了刘塘坊铁矿尾砂充填工艺技术研究,开发出了新的无砂仓、短流程、智能化尾砂充填工艺系统。该工艺系统通过刘塘坊铁矿工业实践,取得较好效果,使得尾砂利用率和充填料浆浓度都达到70%以上。