极细全尾砂胶结充填参数优化的试验研究

针对极细全尾砂胶结充填的充填体强度低、胶凝材料消耗量大等问题,以某矿山为实例,通过细粒全尾砂性能评价、自然沉降试验、塌落度试验、配比强度试验和自流输送试验及计算和分析,获得了最佳的充填技术参数。试验结果表明:全尾砂浆沉降24h后其最大浓度为73.4%,仅靠自然沉降无法满足矿山连续充填作业的要求。当全尾砂浓度为78%以上时,难于实现自流输送。为全尾砂浆浓度为74%～76%、料浆流量为150m~3/h、管道内径为150mm时,管内料浆流速为2.36m/s,管道输送阻力为2.1kPa/m～4.4kPa/m,可实现自流输送的充填倍线为4～11。当全尾砂浆浓度为76%、灰砂比1∶4～1∶8时,充填试块60d的强度为1.78MPa～3.62MPa,可满足矿山采空区充填的强度要求。     

安庆铜矿高浓度尾砂结构流充填工艺参数设计

为解决安庆铜矿充填系统工艺技术问题,将现有的分级尾砂充填系统改造为高浓度结构流充填系统。通过对该矿尾砂材料进行取样,在实验室分别进行了全尾砂粒径、物理化学参数测定试验,沉降及泌水试验以及充填料浆扩散度测定试验。根据料浆的沉降性能和扩散度试验结果,设计了48组充填料浆配比试验,并对试块进行了单轴抗压强度测定。研究表明:(1)在该矿现有的分级尾砂中添加一定比例的细尾砂(添加量占总尾砂量15%~20%),可使得充填料浆的均匀性得到较大提升,可以实现充填料浆由现有的两相流转变为结构流;(2)在结构流充填料浆中,当灰砂比为1∶10~1∶4、浓度为70%~72%、28 d标准养护龄期的充填体强度为0.9~3.47 MPa时,可以满足该矿大直径深孔嗣后充填采矿工艺对充填体强度的要求。     

焦家金矿充填物料的颗粒级配优选研究

本文通过试验,研究了焦家金矿尾砂的粒级分布规律,分析了尾砂固结材料充填料浆的级配与流动性的关系、尾砂堆积率与溢流尾砂含量关系、最大堆积率与浆体流动性的关系及充填料浆级配与充填体强度的关系。充填物料堆积率越大,浆体的坍落度越大,流动性就越好。研究发现,焦家金矿分级尾砂细粒级尾砂的最佳含量在30%左右,料浆的充填浓度最好介于70%~75%之间,一般现场选用70%左右的料浆浓度。在尾砂固结剂与溢流尾砂含量之和在25%~30%时,统一配比浓度条件下试件强度最大,因此焦家金矿选择料浆浓度为68%,分级尾砂∶溢流尾砂∶尾砂固结剂体积比为70∶20∶10或70∶15∶15比较适宜。     

某矿细粒尾砂胶结充填技术研究

通过对陕西某金矿细粒尾砂进行试验研究,得到了尾砂粒径分布、充填料浆流动性能等基础参数,探究了骨料组成、灰砂比、料浆质量浓度、胶凝材料及养护期龄等因素对充填体单轴抗压强度的影响。试验结果表明:该矿尾砂属细粒尾砂,-74μm颗粒所占比例约为86.16%～88.69%;尾砂搭配碎石组成的充填骨料可使充填体强度提升2.24倍,可削弱因灰砂比降低而引起的充填体强度衰减效果;长矿院专研G料可使充填体强度成倍提高并具有早强性,强度增强效果随胶结剂添加量的增加而有所减弱。研究结果可为国内外类似细粒尾砂矿山胶结充填采矿法的应用提供理论参考与工艺借鉴。     

某铅锌矿超细粒尾砂充填强度分析及优化措施

栖霞山铅锌矿充填站-20μm极细颗粒尾砂含量过高,尾砂最大沉降浓度由69%降至61. 98%,充填料浆制备输送浓度由72%降至64%左右,导致充填体强度大幅下降。为此,对充填系统进行优化,使得进入浓密过滤系统的全尾砂不产生溢流细泥而进入充填流程,减少了浓密机溢流细颗粒的含量,提高了充填料浆的级配,将充填料浆浓度提高至74%;并根据充填料浆的流变特性,将充填料浆输送管网管径由89 mm增加至100 mm,保证高浓度充填料浆的输送。充填料浆浓度从70%提高到74%,各龄期的充填体强度均提高20%左右,实现了矿山超细粒全尾砂充填,确保了充填质量。     

云南某矿山尾矿库分级尾砂用于矿山充填试验研究

为研究矿山尾矿库分级尾砂用于矿山充填,主要从尾矿库分级尾砂的物理化学性质、粒级组成进行了分析研究,进行分级尾砂的沉降性试验、坍落度试验和强度试验。试验结果表明,尾矿分级尾砂充填料浆的灰砂比1∶4～1∶8、料浆浓度68%～72%时料浆具有较好的流动特性、可泵性和充填体单轴抗压强度,论证了尾矿库分级尾砂可用于矿山充填,提升了矿山充填生产能力和固废物处置能力,有效解决了矿山采充平衡问题,可为同类矿山提供参考借鉴。     

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。     

高硫尾砂充填体强度特性及外加剂应用研究

为解决某铅锌矿细粒级、高含硫尾砂充填时强度偏低、后期强度劣化的问题，通过对充填材料进行分析，采用粗骨料与全尾砂作为充填骨料进行充填，开展了充填材料配比、强度特性室内试验研究，并根据高硫尾砂特性研发了CKY充填外加剂。结果表明：全尾砂与粗骨料配比为8∶2和7∶3时，充填料浆保水性均较好，质量浓度为76%～78%的料浆具有较好的和易性，不发生沉降或有少部分尾砂沉降，适合充填；尾砂含硫量达32%,充填体试块在60 d、90 d龄期时出现不同程度劣化，加入了2%添加剂后，全尾砂∶粗骨料为8∶2的充填体前、后期强度增长明显，全尾砂∶粗骨料为7∶3的充填体前期强度虽未增长，但后期强度增长明显，且未出现强度劣化现象，表明CKY添加剂对于维持充填体强度的效果较好。     

基于优化尾砂粒径的膏体充填工艺技术研究

本文分别测试了分级粗尾砂及分级细尾砂粒粒径组成,并根据测试结果,提出在分级粗尾砂中添加一定比例的细尾砂,改善尾粒径分布,从而制备出膏体充填料浆,其最佳添加比例为粗尾砂∶细尾砂=5∶5~6∶4;同时开展了充填料浆流动性试验、泌水率试验及强度配比试验,并根据试验结果,结合矿山生产实践,综合分析推荐充填工艺参数为充填浓度74%~76%、灰砂比在1∶4~1∶10之间,其不仅能够保障充填料浆安全可靠输送,且充填体28 d强度最高能够达到3 MPa以上,从而确保了回采的安全性;最终根据以上推荐的充填工艺参数,确定了充填工艺流程及系统方案,生产实践证明,此方案能够满足充填生产需求,充填系统运行可靠,工艺参数稳定,从而极大地提高了充填体质量,为进一步的回采工作提供了安全保障,实现安全高效开采。     

细粒级全尾砂膏体充填配比优化试验研究

针对某金矿细粒级全尾砂膏体充填的充填体强度低,且矿山污水排放要求严格等问题,展开细粒级全尾砂物理化学性质试验、絮凝沉降试验、流动性试验、充填体强度试验及充填体浸出毒性试验.获得了符合该矿的最佳充填配比参数.试验结果表明:全尾砂的-20μm 超细颗粒含量达到45.91％;絮凝沉降6h,底流质量浓度可达65.3％,沉降20h以后,底流质量浓度可达73.2％,可满足制备充填料浆的浓度要求;相同配比下,胶凝材料选择 P.O42.5水泥较 M32.5水泥制备的料浆,其流动性更好,单轴抗压强度更高;采用上向分层充填采矿方法,打底充填时,可采用 P．O42.5水泥制备质量浓度为67％,灰砂比为1:8的全尾砂料浆,充填体７d强度可达0.3MPa以上,可满足充填体自立要求,浇面充填时,可采用 P．O42.5水泥制备质量浓度为67％,灰砂比为1:4的全尾砂料浆,充填体７d强度可达1.2 MPa,可满足设备运行的要求.充填体试块浸泡液的重金属离子浓度皆低于国家排放标准,说明该矿的选矿废水可用于制备充填料浆.     

超细尾砂高效浓密技术及均质化搅拌设备的应用研究

针对某金矿原有立式砂仓分级尾砂充填系统存在的充填料浆浓度低、料浆泌水量大、充填体强度低，以及细粒级尾砂因无法利用而被排至尾矿库，导致尾矿库库容不足等问题，开展立式砂仓充填系统优化研究。为了采用-200目超细尾砂进行充填，研究了超细尾砂高效絮凝沉降结构及均质化搅拌系统，并在现场开展了应用效果测试。结果表明：(1)研发的螺旋进料絮凝沉降中心筒能够有效实现超细尾砂高效絮凝沉降，砂仓顶部溢流水澄清，溢流水的固体质量分数小于0.02%,可直接输送回选厂用于选矿；(2)当砂仓底流放砂质量浓度达到60%时，料浆整体呈膏体状，流动性好，不易发生离析，泌水率小于5%;(3)超细尾砂料浆与水泥在搅拌系统中充分混合，实现了水泥的高效利用，料浆均质化效果好，充填质量高，充填体3 d强度均高于1 MPa。实现了超细尾砂高质量充填，为无尾矿山建设奠定了坚实的基础。     

全尾砂絮凝沉降试验及其工程应用

充填料浆制备是膏体充填采矿方法的重要组成部分,而尾砂高效浓缩是膏体充填的核心。由于全尾砂粒径很细,尾砂沉降浓缩也变得十分困难,因此,在尾砂料浆中加入絮凝剂是提高沉降浓缩速率的有效手段。由于室内试验环境和条件与地下采场存在很大不同,为了揭示新城金矿全尾砂絮凝沉降特性,不仅开展了全尾砂静态絮凝沉降室内试验,以沉降速度、底流浓度为评价指标,得到了最优的絮凝剂选型、单耗和砂浆浓度参数,确定了上述参数对于尾砂料浆沉降效率的影响规律,还在地下采场进行了现场工业试验对比分析,以验证加入该组合参数絮凝剂后的实际应用效果。室内试验结果表明:料浆底流浓度随着料浆稀释浓度的增加先增加后减小,而在絮凝剂单耗低于22.5 g/t时变化不大,因此选定絮凝剂型号为ZYJ、絮凝剂添加量为20 g/t、矿浆稀释浓度为9.75%时,室内尾砂料浆的絮凝沉降效果最佳。现场对比试验表明:采用该最佳试验参数组合后,充填溢流水中悬浮物质量浓度由5.32%~8.26%降低到1.15%~2.13%,充填体强度增加了13%,且整体分布更加均质,充填效果和充填质量均有明显改善。     

胶结充填体强度特性试验研究

胶结充填体强度特性对采矿安全具有十分重要的影响。以山东金鼎矿业胶结充填体为研究对象,对该矿尾砂及3种胶固料物理性质、强度特性进行了分析;在此基础上,以2号胶固料为胶结材料,设计了1∶3.5,1∶3.8,1∶4和1∶6共4种配比,54%、52%和50%共3种浓度料浆制作的胶结充填体试样,单轴抗压强度、扫描电镜以及X射线衍射分析试验。结果表明:(1)金鼎矿业3种胶固料强度主要受硬石膏掺入量影响,硬石膏会使胶固料水化反应比较完全,从而使得其强度相对较高,强度与硬石膏掺入量正相关;(2)尾砂细度以及充填料浆浓度对于充填材料静力学强度有明显影响;(3)由于纤维状、针状和放射状的钙矾石相互搭接穿插包裹在C—S—H凝胶和尾砂中,形成了稳定的水化产物,但由于全尾砂粒度很细,骨料分布稀疏且料浆浓度较低,导致试样强度不高,料砂比1∶4、浓度54%以上的尾砂充填体才能基本满足60d强度3MPa的要求。     

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。     

某矿山尾砂充填骨料的选择

南方某黄金矿山,由于多年开采目前井下形成大量采空区,从而破坏了岩体的原岩应力平衡,成为影响矿山安全生产最主要的危险源,采用尾砂充填采空区是消除潜在危险源的最有效手段。但矿山自身没有可以利用的充填骨料。为了选取适合本矿山充填所需的骨料,分别对黄狮涝尾矿库尾砂和水木冲尾矿库尾砂进行基本物化特性分析,同时开展沉降及渗透性、料浆流动性及充填体强度等性能测试分析;其测试结果表明,水木冲尾矿库尾砂各项性能均优于黄师涝尾矿库尾砂,最终结合矿山实际情况选取水木冲尾矿库尾砂为矿山充填所用尾砂;并根据充填配比试验结果及结合充填料浆流动性,确定矿山最佳充填料浆参数为:料浆浓度72%、灰砂比1∶8至1∶4。     

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。     

细粒级尾砂絮凝沉降特性研究

尾砂沉降是充填采矿系统的重要组成部分。随着选矿技术的发展,尾砂粒径越来越细,细粒级尾砂沉降速度缓慢严重影响了矿山充填效率。为研究多因素耦合作用下细粒级尾砂的沉降特性,采用正交试验法开展细粒级尾砂静态絮凝沉降试验,探讨沉降速度和底流浓度最佳时各影响因素的最优值。对试验结果进行极差分析和回归分析后认为,尾砂沉降效果最优的絮凝剂是阴离子聚丙烯酰胺,尾砂浆入料浓度是影响沉降速度最显著的因素,其次是絮凝剂溶液浓度和絮凝剂单耗,影响底流浓度的显著性顺序为尾砂浆入料浓度、絮凝剂单耗、絮凝剂溶液浓度;推荐细粒级尾砂沉降参数为尾砂入料浓度20%,絮凝剂单耗140g/t,絮凝剂溶液浓度0.1%。     

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。     

分级细尾砂充填试验研究

受尾砂细度的增加和环保政策法规要求日趋严格的影响,国内部分矿山开始采用“分级细尾砂充填、粗尾砂综合利用”这一开发模式。然而,尾砂级配的改变必然会引起尾砂浓密、充填料浆输送以及充填体强度的变化。鉴于此,针对某金矿分级细尾砂开展了充填试验研究。试验结果表明：相比于全尾砂,分级细尾砂中25μm以下颗粒含量增加了17.18%,150μm以上颗粒含量减少了7.61%;分级细尾砂浓密效率不及全尾砂,分级细尾砂相比全尾砂进料质量浓度降低了2.65个百分点,絮凝剂添加量增加了10 g/t,处理量降低了0.23 t/(m²·h);分级细尾砂充填料浆输送性能不及全尾砂充填料浆,在充填料浆流速1.47 m/s、2.06 m/s、2.45 m/s情况下,质量浓度66.15%的全尾砂充填料浆管道压力损失分别比质量浓度64.13%的分级细尾砂充填料浆管道压力损失降低了36.46%、39.37%、40.17%;分级细尾砂充填体强度低于全尾砂充填体强度,相比于全尾砂充填体,对应料浆状态及灰砂比的分级细尾砂充填体3 d强度降低了50%～80%,28 d强度降低了30%～70%。研究结果对该矿分级细...     

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。