高硫极细全尾砂充填料配比及输送特性试验研究

针对某铅锌矿全尾砂具有含硫高、粒度极细的特点,在实验室进行了全尾砂充填料配比试验和输送特性测试。充填料配比试验研究表明,全尾砂充填体早期强度逐渐增加,后期强度呈现逐渐降低趋势,并且灰砂比越小,抗压强度降低越明显;灰砂比1:4、质量浓度72%的全尾砂胶结充填料能满足采矿工艺要求,但水泥单耗比较高。坍落度和流变特性测试表明充填料浆质量浓度在70%~72%时表现出明显的膏体特征。试验研究结论为矿山充填系统建设提供了重要依据。     

新型胶结剂-细粒级尾砂充填料浆性能研究

为探寻用新型尾砂胶结剂和PO42.5R水泥作充填料浆的性能差异,选取合理的充填材料配比,对尾砂胶结剂和PO42.5R水泥胶结细粒级尾砂的充填材料的物化性质、固结强度、流动性、毒性等性能开展研究。首先分析了两种胶凝材料在胶凝机理上的差异,对二者的性能进行了检测;其后对凡口铅锌矿细粒级尾砂粒径及化学成分进行了测定;此外,开展了尾砂固结、扩展度、毒性浸出试验。研究结果表明:尾砂胶结剂及PO42.5R水泥均能满足现场需要,但尾砂胶结剂材料活性高于PO42.5R水泥;同等灰砂比及浆体浓度条件下,尾砂胶结剂充填材料的强度、流动性、重金属元素固化性能均明显优于PO42.5R水泥。     

铜绿山矿露天坑尾砂胶结充填配比试验研究

针对露天坑亟需充填治理和尾矿库容积匮乏的问题,铜绿山矿计划采用全尾砂胶结充填露天坑的解决方案。为满足露天坑充填强度要求,在引入新型胶结充填材料的基础上,开展了粗颗粒尾砂和细粒级尾砂的充填配比试验研究。尾砂粒级分析表明,铜绿山矿现阶段尾砂粒度较细,使用砂仓尾砂和砂仓溢流水底流极细尾砂进行了多种浓度和灰砂比的充填强度交叉试验,重点研究了底流极细尾砂高浓度低灰砂比和低浓度高灰砂比2种情况下新型胶凝料的固化效果。结果表明,料浆浓度对充填强度影响更显著。基于成本控制和技术可行性,极细尾砂充填推荐高浓度低灰砂比方案:浓度66%,灰砂比1∶15,充填体强度满足充填要求。     

尾砂粒度对充填体早期强度影响的试验研究

为提高铁矿全尾砂的回填利用率,实现全尾砂胶结充填在矿山的有效应用,选择冀东地区全尾砂为试验材料,在分析物化性质的基础上,设计了灰砂比为1∶6、1∶12、1∶20和质量浓度为65%、70%、75% 的强度试验,结合XRD能谱和SEM扫描电镜分析,研究了尾砂粒度对充填体早期强度的影响规律,以及对水化产物和孔隙结构的影响。研究表明：尾砂粒径对早期强度影响显著,当尾砂颗粒达到一定细度时,与水泥水 化胶结的契合度能够有效提高,随着粒径的降低,充填体的早期强度越大,并且对灰砂比和料浆浓度的变化越敏感,基于尾砂的特征指标,建立了关于尾砂粒度、灰砂比和料浆浓度的早期强度预测模型,相关系数R＞ 0.95,误差＜2%,相关性好,预测结果可靠, 确定冀东地区采用全尾砂胶结充填的灰砂比在1∶6~1∶8范围内,质量浓度根据充填系统工况取值越高越好。在配比相同的条件下,尾砂粒度减少,充填体养护早期水化 生成的C—S—H凝胶增加,以及充填体内孔隙尺寸和数量减少,宏观表现为强度增强。在冀东地区某矿山进行了强度试验,进一步验证强度预测模型的可靠性,平均误差为3.49%,表明所构建的模型可以准确预测充填 体早期强度,为矿山充填设计提供依据。     

罗河铁矿全尾砂胶结充填配比优化试验研究

针对罗河铁矿充填料浆浓度波动大,充填料浆灰砂比等关键指标难以控制,并最终影响充填体质量等问题,开展了罗河铁矿全尾砂胶结充填配比优化试验,对充填材料的物理化学性质进行了测定。同时采用全面法试验,对不同质量浓度和不同灰砂比的全尾砂流动性、流变及其强度进行了对比分析,试验结果表明：罗河铁矿全尾砂-74 μm占比达59.87%,属于细粒级尾砂;由于胶固粉中添加了表面活性物质,能够提高料浆的流动性,导致灰砂比越大,料浆的流动性越好;质量浓度为66%~68%时,料浆屈服应力均在100 Pa以内;在满足自流输送和强度要求的前提下,推荐罗河铁矿一步骤充填料浆质量浓度为68%,灰砂比为1∶10,二步骤充填料浆质量浓度为68%,灰砂比为1∶16。     

某矿山高泥细尾砂新型胶凝材料胶结试验

某铁矿全尾砂含泥量高、粒度细,原采用水泥胶凝剂配制全尾砂充填体时,存在早期强度低、流动性差、充填成本高等问题。采用新型胶凝材料对该全尾砂进行胶结试验,并与原水泥胶凝剂进行对比。结果表明,在尾砂浓度48%时,不同灰砂比的新型胶凝材料充填体的3,7,14,28d龄期单轴抗压强度均高于对比样,3 d的早期强度比对比样高20%~50%,有利于提高矿山采充循环速度;充填料浆流动性满足矿山自流输送要求,凝结时间满足充填采矿要求,初凝时间略长,需进一步调整新型胶凝材料原料配比。新型胶凝材料的使用,对改善矿山井下采场的安全生产环境具有重要作用。     

基于正交试验的水泥-全尾砂料浆沉降特性试验

尾矿固结排放工艺已成为我国尾矿处理的新的技术途径。以安徽某铁矿水泥-全尾砂料浆为试验材料,采用正交试验方案和极差分析方法,对比研究了不同质量浓度、灰砂比和胶凝材料对料浆沉降特性的影响。结果表明：在质量浓度、灰砂比和胶凝材料3个影响因素中,影响顺序为质量浓度>胶凝材料>灰砂比,即质量浓度对料浆沉降特性的影响比较显著;浓度为78%、灰砂比为8%、胶凝材料为TC-Ⅱ时,水泥-全尾砂料浆的沉降量最小、沉降速度最慢;最终推荐料浆配比为浓度75%~78%,灰砂比8%,胶凝材料为TC-Ⅱ。     

利用尾矿制备井下胶结充填材料的研究

采用单因素试验和正交试验对硫化矿浮选全尾矿制备井下胶结充填材料配方和外加剂种类、用量进行了优化。结果表明,充填材料的最优配方为:灰砂比为0.25,水灰比为0.4,充填剂中水泥、石膏和石灰的用量比为6∶3∶1,并加入占充填剂总质量2.5%的早强剂MNC-A1,水玻璃140 g/t尾砂,充填材料浓度为70%。在此条件下,所制得的充填材料3 d的抗压强度达到了1.668MPa,可满足矿井下充填材料抗压强度大于1 MPa的要求。     

甘肃某铅锌矿尾砂胶结充填试验研究

甘肃某铅锌矿建矿已有30多年,矿山现有尾矿库即将达到服务年限,矿山在不建新尾矿库的情况下,为新产生的尾砂寻找经济合理、安全环保的处置方式。经过多年开采,井下已存在大量采空区,矿山拟采用全尾砂充填采空区的方式解决尾砂堆存问题,同时对采空区进行治理。在保证尾砂输送至采空区后能正常胶结的前提下,寻求最经济的灰砂比,本文分别以水泥和新型胶结材料作为胶凝材料进行试验,确定最优的尾砂浓度、灰砂比和胶凝材料。通过试验,在满足充填体正常胶结的情况下,选用新型胶结材料作为胶凝材料所需要的灰砂比更小,充填成本更低,从而为矿山提供更经济、安全的充填方案,为矿山解决尾矿处置找到了更经济、安全环保的方式。     

废石尾砂胶结充填材料流动与强度性能的研究

为了解决极细全尾砂作为充填骨料制备充填料浆脱水困难、充填体强度偏低的问题,通过开展废石尾砂胶结充填试验,改善充填骨料粒级组成,研究废石掺量对充填料浆流动性能及充填体强度的影响规律。结果表明:相比较全尾砂胶结充填,掺入废石可以显著改善充填料浆的流动性能,提高充填料浆的输送浓度;在相同灰砂比和浓度情况下,废石尾砂胶结充填体强度高于全尾砂胶结充填体。因此,废石尾砂胶结充填体可以降低灰砂比,减少水泥用量,消纳地表废石。在云南金厂河矿山开展工业试验,确定了充填参数为浓度80%、灰砂比1∶8、废石掺量60%,原位取芯平均抗压强度为3.36MPa,满足采场充填体强度设计要求。     

铁尾砂基胶结剂制备及其性能研究

针对充填采矿法存在充填体强度较低,充填成本过高的问题,采用鞍钢某选矿厂铁尾砂作为原料,开展了新型铁尾砂基充填胶凝材料的研究。通过测定不同养护龄期、灰砂比和料浆浓度条件下的充填体抗压强度和料浆的流动性,对比分析P·S 32.5水泥和新型胶凝材料的充填体力学强度和流动性。结果表明：在相同条件下新型胶凝材料充填体强度略高于水泥,且在灰砂比和料浆浓度一定的条件下,铁尾砂基胶结剂料浆流动性高于水泥。同时利用SEM从微观层面对两种胶凝材料进行了对比分析,结果显示新型胶凝材料密实度更高。得出结论：采用鞍钢选矿尾砂制备的新型胶凝材料,其力学强度和流动性均满足矿山充填要求,可以替代水泥用于矿山充填,降低矿山充填成本。     

全尾砂新型充填胶凝材料在月山铜矿的应用研究

根据月山铜矿的充填胶凝材料选择和充填料配比参数设计,开展了全尾砂新型胶凝材料胶结充填体和水泥胶结充填体的强度对比试验。通过研究全尾砂的基本物理力学特性,并在此基础上采用全面试验法测试了不同灰砂比、不同料浆浓度全尾砂充填体试块单轴抗压强度。结果表明:该铜矿全尾砂的中值粒径为d50=0.0426mm,大于0.074mm的尾砂占36.8%,全尾砂颗粒细;灰砂比1∶6、浓度70%、28d养护龄期的水泥胶结试块抗压强度为1.32MPa,而相同条件下新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块的3.53倍即4.66 MPa。因此,提出了适合矿山的胶结充填参数:推荐充填料浆浓度68%~70%,新型胶凝材料与全尾砂之比为1∶6~1∶8进行工业充填试验。工业试验结果表明,1#和2#钻孔充填体试样强度均能够满足月山铜矿对充填技术和充填质量的要求,且强度仍有富余,建议矿山进一步优化充填料配比,减少胶凝材料用量,从而节约充填成本。     

胶结充填体强度敏感性分析及灰砂比优化

以李楼铁矿尾砂为原材料,采用水泥作为胶结材料,制作尾砂胶结充填体,进行尾砂基本物理化学参数和单轴抗压强度的测定。研究了尾砂胶结充填体强度与料浆浓度、灰砂比及养护龄期之间的关系,并对敏感性进行了分析。胶结充填体强度随着料浆浓度的增加呈线性增长,随灰砂比和养护龄期的增长呈指数增长。胶结充填体对灰砂比的敏感性最高,养护龄期次之,料浆浓度最低。在工程应用中,对6个大型充填采场的胶结充填体取芯强度进行分析,采场取芯强度比实验室试块强度高1.59 MPa,在满足采场不同段高强度的基础上,20～50 m部位充填配比由1∶6降为1∶8,进而降低充填成本。     

以铅锌尾矿为原料煅烧水泥熟料

以广西河池富源铅锌选矿厂尾矿为主要原料煅烧制备水泥熟料,从不同煅烧温度下熟料成分的差异,水化产物的微观相貌和组成,煅烧过程中重金属的固化与熟料净浆试块的毒性浸出情况,以及熟料净浆试块的力学性能等方面探讨了用该铅锌尾矿制备水泥熟料的适宜工艺条件。试验结果表明:掺有35.4%广西河池富源铅锌尾矿的生料煅烧制备水泥熟料的最佳烧成温度为1 350℃,此时可生成大量有利于熟料强度的C2S和C3S。该水泥熟料的主要水化产物为C—S—H和钙矾石,试块前期强度的主要来源是钙矾石,后期强度的主要来源是C—S—H,C—S—H填满试块内部空隙,增大试块密实度,使试块28 d龄期的抗压强度达到43.68 MPa,与普通硅酸盐水泥P.O 42.5的28d抗压强度指标相当。煅烧过程中Pb的固化率较低,仅为21.16%,而As和Zn的固化率则高达87.61%和91.43%。养护龄期为3 d和28 d的水泥净浆试块浸出液中As、Pb、Zn的含量远低于浸出毒性标准。这种水泥熟料在生产地下胶结充填料的胶结剂方面具有一定潜力。     

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。     

煤矿井用赤泥/粉煤灰充填材料的抗压抗折性能研究

以赤泥为主要原料制备煤矿井充填材料，研究了激发剂种类及其掺量、粉煤灰掺量、水泥掺量及加水量对充填材料抗压强度、抗折强度的影响。研究表明:激发剂A（主要成分为木质苯磺酸钙，用量为赤泥干基的0.5%）对充填材料的激发效果最为显著；且在一定条件下抗压、抗折强度下随粉煤灰添加量增加呈先增大后减小的变化趋势；随水泥添加量的增加逐渐增大。通过各方面试验得出最优强度为:28 d抗压强度为1.30 MPa，抗折强度为0.71 Mpa，满足相关充填指标。经过浸出毒性检验，结果表明赤泥基填充材料中重金属元素均达标。      

煤矸石-粉煤灰用作井下充填材料实验研究

黄金矿山由于尾矿氰化物含量较高无法用于井下采空区充填,但随着井下采空区逐渐扩大,亟需充填材料用于回填,实验研究利用煤矸石-粉煤灰用作骨料与水泥混合充填至采空区。岩质煤矸石的普氏硬度为2.74,易于破碎加工。电厂干排粉煤灰,测得细度为18.6%,颗粒较细。将煤矸石破碎至20mm以下用作粗骨料,粉煤灰为细骨料,当煤矸石-粉煤灰比为7:3时,混合骨料级配与Fuller理论曲线接近,级配良好。以水泥为胶凝材料配制1:7、1:9两种灰砂比的充填材料,混合料浆浓度为83%时,均能满足采空区管道高浓度输送的流动度要求。测定不同养护龄期下充填材料的单轴抗压强度,两种灰砂比材料在浓度为83%、82%下,28d的强度均超过4MPa,最高可达6.03MPa,可满足采空区顶底部或中心部位的充填强度要求。     

细粒级尾砂高浓度胶结充填试验研究与工业应用

以某金矿细粒级尾砂高浓度胶结充填为研究背景,通过试验对比分析了料浆浓度和灰砂比对充填体性能和料浆流动性的影响。结果表明:料浆浓度和灰砂比的增加,能显著提高充填体强度;料浆浓度的提高以及灰砂比的降低,均能够提高料浆的流变参数(屈服应力和塑性黏度),使得料浆流动性降低。为提高计量精度和料浆搅拌效果,提出间歇制备连续充填工艺,并进行了料浆浓度为60%和64%的现场工业试验,为细粒级尾砂充填提供技术参考。     

尾矿渣复合胶凝材料制备研究

以铁尾矿和铜矿渣为原料,成功制备了尾矿渣复合胶凝材料。通过分析球磨时间、胶砂比、料浆浓度、矿渣用量、碱激发剂、水泥熟料、养护条件与胶凝材料力学性能的关系,探讨矿渣胶凝体系制备过程影响因素,确定矿渣胶凝材料制备工艺条件。当矿渣胶凝体系配比为铜矿渣∶石灰∶石膏=80%∶4%∶16%、矿渣胶凝体系球磨时间25min,充填体中矿渣胶凝体系∶水泥熟料∶氢氧化钠∶铁尾矿=20%∶5%∶0.5%∶74.5%、料浆浓度为75%时为充填材料的最好配比,在此条件下,5%水泥填料,试块28d抗压强度为3.62MPa。试验中尾矿渣复合胶凝材料制备研究满足矿山充填胶凝材料的需求。     

基于响应面法的超细矿渣粉-水泥胶凝材料开发及配比优化研究

针对某金矿超细尾砂胶结充填采用水泥胶凝材料经济效益低、充填效果差、充填体无法接顶等问题,利用当地成本低廉的粉煤灰、矿渣、脱硫石膏等工业固废开发低成本矿山充填胶凝材料。首先,在分析原材料物理化学性质的基础上,基于响应曲面法为依据的Box-Behnken试验设计,开展17组配比优化试验;其次,构建以充填体28 d抗压强度为响应目标的二次多项式预测模型,结合方差分析和响应曲面考察各试验因素对响应目标的影响主次关系,以优化胶凝材料最优配比;最后,借助X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、扫描电镜分析(SEM)等微观检测手段,阐明复合胶凝体系中水化产物的类型及强度发展规律。试验结果表明：充填体抗压强度不仅受单一因素的影响,而且受多因素交互作用的影响。水泥与粉煤灰的交互作用影响显著,水泥与脱硫石膏的交互作用影响次之, 粉煤灰与脱硫石膏的交互作用影响不显著。胶凝材料最优配比为水泥添加量27%,粉煤灰添加量48%,矿渣添加量23%,脱硫石膏添加量2%,水玻璃添加量3.5%,芒硝添加量为1.5%,此条件下,充填体28 d抗压强度为3.58 MPa,满足矿山充填采矿要求。复合胶凝体系主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,随着水化反应的进行,二者交错黏结构筑成稳固的空间网络体系,使充填体保持较高的强度性能。