全尾砂胶结充填料浆最优配比试验研究

为了确定充填料浆的最优配比,结合某萤石矿充填实际,以全尾砂和普通硅酸盐水泥为充填材料,采用3因素3水平正交试验研究灰砂比、料浆质量浓度和养护时间对充填料浆性能的影响规律,并运用极差分析法选出最优配比。结果表明:随灰砂比增大,坍落度呈现出先减小后增大的变化趋势,随料浆浓度增大,坍落度呈现反向变化;影响全尾砂充填体强度的最主要因素为灰砂比。根据试验结果,推荐充填料浆配比最优方案为灰砂比1∶4,料浆浓度75%,养护龄期28d。     

全尾砂和废石联合胶结充填体最佳配比及应用

针对红岭铅锌矿分级充填骨料来源不足、地表废石堆积污染环境的情况,提出将该矿选厂产生的全尾砂和地表废石作为充填骨料的联合胶结充填方案。分别测试了全尾砂和地表废石的物理化学性质,验证了碎石和全尾砂作为联合充填骨料的可行性。通过充填配比试验,分析了不同配比全尾砂废石充填体强度特性,得出了最佳充填配比。结果表明,充填试块的强度随灰砂比减小而减小,随养护龄期增加呈增大趋势,随充填料浆质量浓度增大而增大,最佳配比为: 胶结充填灰砂比1∶8、普通充填灰砂比1∶12,全尾砂∶废石配比4∶6,质量浓度78%。根据研究结果,在红岭铅锌矿进行了全尾砂废石充填技术工业应用,证实该技术可行。     

基于均匀设计的充填体强度特性试验研究

为探究红牛铜矿全尾砂胶结充填体强度特性，以充填料浆浓度、砂灰比、养护龄期为影响因素，基于均匀设计试验方案开展了充填配比试验，并对试验结果进行了非线性回归分析。结果表明:均匀设计试验方法可靠性高；对充填体强度的影响程度大小排序为砂灰比、养护龄期、充填料浆浓度；充填体单轴抗压强度随养护龄期、充填料浆浓度的增大而增大，随砂灰比的增大而减小。     

新型减水剂改善充填料浆性能试验研究

为了解决目前凡口铅锌矿因溢流尾砂充填料浆浓度偏低而导致的水泥单耗高、充填体强度偏低等问题,本文采用新型减水剂改善料浆流变性能,提高溢流尾砂料浆的输送浓度及管道输送性能。开展了基于新型减水剂的料浆扩散度、流变试验及充填材料配比试验。试验表明采用新型减水剂可明显改善充填料浆的流动性,对充填体强度产生有益影响。最终确定最优配比料浆的浓度为66%、灰砂比为1:6,节灰率达15.4%,充填体7d单轴抗压强度提高率为42.4%,充填体28d单轴抗压强度提高率为15.2%,实现充填成本降低了为4%,具有明显的经济效益及推广应用的意义。     

尾砂膏体充填材料优化配比试验研究

为研究以尾砂为骨料、胶固粉为细集料的膏体充填材料基本物理力学特性和最优配比组合方式,采用室内材料成分分析、粒径筛分、沉降试验分别对尾砂、胶固粉的物理化学性质及流动性进行研究,并设计正交试验对不同质量浓度、不同粉砂比的尾砂膏体强度进行对比分析。试验结果表明:尾砂和胶固粉的主要化学成分相似,但含量不同,尾砂粒径大部分集中在0.1~1 mm之间,满足充填要求;随着质量浓度提高,沉降量减小,沉降时间亦缩短;当加入胶结料后,质量浓度为73%的浆液沉降值减小了3.5 mm,前10 min的沉降率为下降了14.14%;砂浆浓度一定时,充填体的强度与期龄呈正比关系,且随着粉砂比的增大,强度亦增加;粉砂比一定时,充填体强度与期龄呈正比关系,且随着料浆质量浓度的增大而增大;最优配比组合为粉砂比1∶5,质量浓度70%的充填体能满足强度要求。     

高硫尾砂充填体强度变化规律实验研究

国内某铜矿尾砂含硫偏高,为论证该矿山能否采用尾砂胶结充填,通过尾砂充填配比实验研究高硫尾砂充填体强度变化规律。结果表明：高硫尾砂充填体在不密闭条件下养护,随龄期的增长逐渐开裂,强度先增加后逐渐减小;在密闭环境下养护,充填体未出现开裂现象,强度随龄期的增长逐渐增加至相对稳定。在不密闭条件下养护,充填体前期强度随料浆质量浓度和灰砂比的变化呈规律性增加或减小,后期强度随灰砂比或质量浓度的变化无明显规律;扫描电镜分析显示高硫尾砂充填体开裂主要是因充填体内含有大量的钙矾石和石膏等膨胀性物质。     

个旧卡房矿区全尾砂胶结充填体力学特性分析

为研究养护龄期、质量浓度与灰砂比对全尾砂胶结充填体抗压强度的影响规律,以个旧卡房矿区不同配比全尾砂胶结充填体为研究对象开展单轴压缩实验。结果表明:相同质量浓度及灰砂比下,充填体的单轴抗压强度随养护龄期的增加呈指数函数递增;相同养护龄期及灰砂比下,充填体的单轴抗压强度随质量浓度的增加而逐渐增加,且灰砂比越大的充填体其抗压强度的增幅越大;相同养护龄期及质量浓度下,充填体的单轴抗压强度随灰砂比的增加呈一元线性函数递增。     

某矿山全尾砂似膏体料浆L管试验研究

某金矿目前采用立式砂仓自然沉降后的粗粒级尾砂进行自流胶结充填,充填效果不佳,拟采用全尾砂似膏体充填解决充填体泌水量较大、凝固时间长、强度低等问题。该矿全尾砂料浆达到膏体(似膏体)状态的质量浓度为72%~74%。管流阻力是充填料浆管道输送的重要参数,为探索该矿山全尾砂似膏体充填料浆的输送特性,开展了L管试验测定其管流阻力及流变参数。试验结果表明:该矿山全尾砂似膏体充填料浆在质量浓度72%~74%时具有一定的抗离析能力,工程上可实现长距离输送;随料浆质量浓度增加,流动阻力明显增大,料浆流速及可实现顺利输送的充填倍线减小;在管道内径100mm时,可实现顺利输送的充填倍线约为2.26~3.02。     

全尾砂戈壁集料膏体凝结性与流动性研究

以某矿戈壁集料为粗骨料的充填膏体为试验料浆,采用正交设计法设计试验方案,研究质量浓度、灰砂比、尾砂与戈壁集料比及泵送剂添加量对抗压强度和塌落度的影响规律。对试验结果运用极差分析和多元回归分析方法分析。结果表明：灰砂比对膏体抗压强度的影响最大,各因素对塌落度的影响基本相当。根据矿山强度要求,假底充填配比应为：浓度77%~78%,尾砂与戈壁集料比2.5~3.5,灰砂比0.16~0.17,泵送剂添加量为1.5%~2.0%;打顶充填配比为：浓度77%~78%,尾砂与戈壁集料比3~4,灰砂比0.09~0.11,泵送剂添加量为1.5%~2.0%。     

分级尾砂料浆输送性能及流变特性试验研究

以莱西金矿分级尾砂、C料为试验材料,对分级尾砂进行粒径分析、沉降试验、泌水率试验、坍落度试验。试验得到莱西金矿分级尾砂属于粗粒级尾砂并且属于不良级配,充填料浆的保水性能与灰砂比、浓度呈正相关性。并对充填料浆进行流变特性试验,对试验所得屈服应力、塑性黏度随灰砂比变化进行拟合,得到屈服应力与塑性黏度的增长模型,其基本符合指数函数变化规律。屈服应力与灰砂比、料浆浓度呈正相关性,塑性黏度与料浆浓度呈正相关性,与灰砂比呈负相关性。试验研究结果对指导充填工程系统设计、调节充填材料配比、确定管道输送参数等具有重要的现实意义。     

减水剂对磷尾矿胶结充填料浆输送流动性能影响研究

采用贵州某磷尾矿为骨料、粉煤灰和水泥为胶凝材料,制备了胶结充填料浆。采用扩展度法、流动度法及L型管法研究了聚羧酸系和萘系减水剂对磷尾矿充填料浆流动性能的影响。结果表明,聚羧酸系减水剂添加量为1.2%时对充填料浆流动性能的改变较大,萘系减水剂添加量为8%时料浆流动性可达到较好的效果;二者相比,聚羧酸系减水剂优于萘系减水剂。同时聚羧酸系减水剂对磷尾矿充填料浆具有较强的分散作用,能改变水泥絮凝结构,提高充填料浆的流动性能。     

减水剂对全尾砂胶结膏体充填料浆中粉状组成分散程度的试验研究

针对减水剂对全尾砂胶结膏体充填料浆中粉状组成的分散程度进行了试验研究,试验中选择了五种粉状组成（水泥、矿渣粉、粉煤灰、石灰石粉和尾砂粉）和四种减水剂（聚羧酸系、萘系、氨基系和脂肪族系）作为研究对象,采用浆体流动度试验测定了五种粉状组成的浆体流动度分别随四种减水剂掺量增加的变化规律。试验结果表明：对于水泥、矿渣粉和粉煤灰浆体,聚羧酸系高效减水剂是分散效果最好的减水剂;对于石灰石粉和尾砂粉浆体,脂肪族高效减水剂是分散效果最好的减水剂。由于脂肪族高效减水剂的单价约为聚羧酸系高效减水剂单价的1/4,结论是脂肪族高效减水剂将是制备全尾砂胶结膏体充填材料的性价比最高的减水剂。     

金川膏体管道输送特性环管试验与减阻技术

在金川矿山膏体充填系统开展了泵压管道输送特性环管试验, 针对不添加水泥和胶砂比为1∶4的2种全尾砂膏体进行了管道输送阻力试验。结果表明, 膏体输送平均流速为1.2 m/s时, 质量浓度为72.2%, 75.8%和78.9%的管输阻力分别为10, 19和33 kPa/m; 胶砂比为1∶4、质量浓度为78.9%的胶结全尾砂膏体管输阻力为12.5 kPa/m。针对全尾砂与棒磨砂配比分别为6∶4、5∶5和4∶6的3种混合骨料, 开展了膏体管输阻力试验, 结果表明, 在平均流速为1.2 m/s、管输阻力不大于15 kPa/m的条件下, 3种混合骨料膏体可泵送膏体质量浓度分别为80%, 79%和81%; 试验结果还显示, 质量浓度相差1%, 管道阻力损失相差50%~100%, 可见膏体管输阻力对浓度变化十分敏感; 3种配比的混合骨料膏体塌落度大于15 cm, 满足膏体泵压输送要求。膏体减阻试验结果揭示, 添加水泥材料1.5%的YNB型泵送剂, 膏体管输减阻效率可达到68.6%, 相应的膏体塌落度增加88%。     

石灰石粉对胶结膏体充填材料性能的影响

为满足矿山对质优价廉、不同粒度分级尾砂胶结充填材料的需求,以粗、细两种分级尾砂胶结充填材料为对象,研究了外掺粗、细、超细石灰石粉对胶结充填材料性能的影响。结果表明：固体质量浓度为65%的细粒尾砂胶结充填料和固体质量浓度为75%的粗粒尾砂胶结充填料外掺15%的超细石灰石粉,均可制成胶结膏体充填材料,其充填料的坍落度均超过200 mm、脱水率均低于2%、28 d硬化体的抗压强度在0.3～1.2 MPa、28 d硬化体沉缩率均低于2%;继续增加超细石灰石粉的掺量,充填料的坍落度和脱水率下降,28 d硬化体的抗压强度略有提升、沉缩率进一步下降。如何提高28 d硬化体的抗压强度是今后研究的重点。     

锡矿山南矿尾矿膏体充填技术研究及工程应用

对锡矿山南矿尾矿进行了膏体制备和充填相关研究。该尾矿浓缩至质量浓度64%可达到膏体状态; 膏体尾矿以新型胶结粉为胶凝材料,在全尾砂浓缩膏体浓度68%、灰砂比1∶8条件下,充填体固结块28 d抗压强度可达3.36 MPa。工程应用实践表明,该尾矿膏体充填系统运行良好,工艺指标优良。     

膏体—地聚物协同效应的铀尾矿井下充填处置体系构建

铀尾矿井下充填处置是铀矿“协同开采”理念的重要技术支撑，但铀尾矿复杂的物理化学性质影响了胶结充填体的固结固化特性，进而制约了铀尾矿骨料胶结充填技术的应用。基于膏体和地聚物特性的协 同效应，针对铀尾矿地表堆置和常规井下充填处置存在的问题，提出了基于地聚物分割包裹—膏体稳固协同固化的铀尾矿井下充填设想。铀尾矿井下胶结充填体的技术指标包括机械强度、化学稳定、抗浸出性、氡析 出率和增容特性，物料组成包括铀尾矿骨料、地聚物基材、矿黏合剂、外加剂、功能矿物和水等，制备与充填过程的关键工艺为铀尾矿颗粒级配重构、充填材料多元复配以及充填质量的原位监测与动态调整技术。以 某铀尾矿库尾砂、复配冶炼矿渣等材料为研究对象进行了验证试验，当水固比为0.25、灰砂比为1:4时，充填体试件在（20±1）℃、湿度≥95%条件下养护28 d后，试件的最大单轴抗压强度为17.65 MPa，表明基于地 聚物的铀尾矿膏体充填体制备具备可行性。该充填体系的构建对于促进膏体充填技术在低或极低放射性固体废弃物处置领域的应用具有一定的意义。     

急倾斜中厚矿体阶段空场嗣后膏体充填及其稳定性模拟

为了实现七角井铁矿急倾斜中厚矿体的安全回采,设计了阶段空场嗣后膏体充填法,并采用FLAC3D对开采和充填前后的采场稳定性进行了数值模拟。结果表明:分段凿岩、阶段出矿及低强度膏体充填适用于稳固型的急倾斜中厚矿体开采,矿石回收率82%,贫化率8%,矿块生产能力900~1 200t/d。膏体充填以全尾砂、干抛尾、水泥、粉煤灰为主要原料,充填体浓度77%~79%,灰砂比1∶30~1∶15。采场在不充填条件下难以维持长期稳定,膏体充填控制了矿柱水平位移,减缓了顶板下沉及应力集中,有效维护了采场安全性。     

考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力研究

为了探究壁面滑移效应影响下的充填料浆管道输送阻力的变化特征，建立了考虑壁面滑移效应的管道输送模型，利用Comsol数值模拟软件分析了料浆浓度、管径及灰砂比对管道阻力损失的影响。研究表明 ：①模型计算结果的相对误差在合理范围内，该模型用来计算考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力是可靠的；②考虑壁面滑移效应的情况下，各因素对管道阻力的影响程度依次为管径>质量浓度>灰砂比，管径 增大，壁面剪切作用力减小，颗粒迁移运动变缓，滑移效应减弱，管道输送阻力降低幅度减小；③在不同浓度范围内料浆滑移层厚度的主控因素不同，导致输送阻力随浓度增大的幅度不同；④灰砂比较低时，管道输 送阻力的增长速率较低，随着灰砂比增大，管道输送阻力快速增大。以冀东地区某矿山为研究背景进行了数值模拟，得到充填料浆管道输送的最佳参数为质量浓度66%、68%，灰砂比1∶8。     

基于倾斜管道实验的矿山充填膏体流变特性研究

膏体充填技术越来越多地被用于地下矿山开采中,膏体的流变特性是保证膏体顺利输送及充填的基本特征参数。传统膏体的流变特性分析主要以室内流变仪测试为主,测试结果与现场实际存在较大误差。因此为了获得膏体充填料浆输送过程中真实的流变特性,本研究基于流体力学理论对膏体管道流动过程中的受力状态进行了分析,设计了倾斜管道实验装置。借助均匀设计实验方法,研究了膏体质量分数、灰砂比、细粒尾矿添加量、粗颗粒添加量4种因素对某矿膏体流变特性的影响,得到了各因素关于浆体屈服应力及塑性黏度的函数关系。结果表明:对于层流状态下的宾汉流体,利用倾斜管道装置,能够简单、快捷地测定其相关的流变参数;浆体质量分数对流变参数起决定性作用,而灰砂比的影响可忽略,当细粒尾砂掺量12%,碎石掺量4%时,膏体具有较低的屈服应力及塑性黏度,其流动性较好。     

减水剂类型对细尾砂充填料浆流动性及强度的影响

采用聚羧酸、三聚氰胺以及萘系三种类型的减水剂，开展了减水剂在不同掺量下细尾砂充填料浆流动度、流变及强度试验，研究了减水剂类型和掺量对充填料浆流动度、屈服应力、塑性粘度、表观粘度、触变性及充填体强度的影响规律。研究表明:减水剂的掺入可以显著提高料浆流动度，降低屈服应力和表观粘度。减水剂对料浆塑性粘度的影响相对较小。此外，料浆触变性随减水剂掺量的增加呈现出先增强后减弱的变化趋势。相比三聚氰胺、萘系减水剂，聚羧酸减水剂对料浆流动性能的改善效果更优。一定充填浓度下，减水剂的掺入会降低充填体早期强度，但对充填体中后期强度影响较小，甚至略有提高。