充填自动化系统在月山矿业尾砂胶结充填的应用

本文重点论述了高浓度全尾砂胶结充填料的胶结机理和料浆浓度确定方法，分析了高浓度全尾砂胶结充填料的胶结过程和特点，阐明了高浓度全尾砂胶结充填的现实可行性和广阔的推广应用前景。

本文简述了济钢张马屯铁矿基本概况及全尾砂胶结充填系统的基本工艺流程以及在该矿的初步应用情况。应用全尾砂胶结充填技术后，矿石回采率由６３％提高到８０％以上。

针对金属矿山胶结充填材料凝结时间长、强度增长慢、材料成本高等问题,研发了一种高强快凝尾砂胶结材料。该胶结材料以粒化高炉矿渣为主要原材料,加入一定比例的工业副产品、水泥熟料及少量活性激发剂研磨而成。结果表明在相同条件下,该材料与水泥相比,充填体凝结时间短,强度高,抗寒性好,可极大降低灰砂比,节约充填成本,提高生产效率。

简述了济南钢铁厂张马屯铁矿基本概况及高炉水渣细磨产品代替部分水泥用于全尾砂胶结充填的基本工艺流程及在该矿的应用情况。采用高炉水渣细磨产品代替部分水泥后,胶结充填生产成本大幅度降低。

研究了以粉煤灰为主要组分的胶结充填料,得到粉煤灰作为胶结充填材料的最佳配合比,其强度和工作性能满足矿山开采充填使用要求。粉煤灰胶结充填材料的强度主要由以未反应的粉煤灰微粒为骨架,团簇状和无定形丝状凝胶类物质充填到骨架中,片状氢氧化钙和丝状物彼此交叉搭接,使得整个体系具有一定强度。

实验选取了ⅰ级和ⅱ级两种粉煤灰,以石灰和脱硫石膏为激发剂制备的胶凝材料完全取代传统的胶结剂水泥,以胶砂比为1∶4,水胶比为1∶1左右制备的粉煤灰全尾砂充填料在45±1℃下养护3d,强度可达5.432mpa,在20±1℃下养护28d强度可达3～7mpa,满足一般矿山对充填料的要求.根据料浆质量分数和坍落度关系曲线,得到了该材料制备成的可泵送膏体质量分数范围为80.5%～83.0%.通过x射线衍射和扫描电镜分析,胶凝材料的水化产物主要为凝胶类物质、钙矾石和方解石.

某矿现有分级尾砂充填系统效率低、尾砂供应不足、工艺复杂。对该矿全尾砂作为充填骨料的可行性进行研究,配制浓度为66%6、8%、70%和72%,灰砂比为1∶4、1∶81、∶12的全尾砂胶结充填物料,并检测物料的沉降、渗透、凝结、强度等性能。检测表明,全尾矿孔隙率为39.71%,自然安息角为40°,平均粒径为0.0497mm,尾砂较细。试验结果表明,料浆的沉降作用产生的泌水率为6.39%～23.76%,浓度提高幅度为1.81%～8.77%,渗透速度为0.25～0.36cm/h;灰砂比1∶4时,充填料浆终凝时间为26.2～23.9h;灰砂比1∶8时,终凝时间41.4～40h,初终凝时间差不超过2h;各组胶结料浆塌落度为24.9～26.8cm,流动性较好。各组试样28d强度在0.38～1.9mpa,且浓度、水泥量与强度呈正相关的关系。结合矿山采矿方法对凝结时间、强度等的要求,推荐配比为灰砂比1∶8,浓度70%～72%。研究成果可为同类矿山全尾砂胶结充填物力学性能的确定提供参考。

张马屯铁矿全尾砂胶结充填系统采用选矿厂两段脱水后的尾矿,通过搅拌将全尾砂与水泥、水混合制成高浓度均质胶结充填料,以管道全自流输送方式充入采空区,形成整体性强的大体积低标号胶结体。试验证明,全尾矿胶结充填体的整体性较好,其强度能满足胶结充填需要;采用全尾矿胶结充填封堵效果好,脱水能满足要求,且易实现接顶充填

对阿舍勒铜矿全尾砂、各采砂场戈壁集料、钢渣水泥分别取样进行了全尾砂化学成份、全尾砂及戈壁集料全粒级组成、基本物理参数等的测定,对不同全尾砂及戈壁集料比例、不同灰砂比及料浆浓度进行了配比优化试验研究,试验得出了充填料浆的合理制备参数及充填试块的强度特征,为充填系统的改造及工业试验提供了依据。

阿舍勒铜矿充填采用戈壁料作为粗骨料,尾砂作为细骨料,经添加水泥搅拌均匀后通过管道自流输送至充填采场,与粗骨料细磨和泵压输送工艺相比,其流程大为简化且运营成本低,系统生产能力大,充填料浆在管道及采场中呈结构流动,不产生分层、离析等不良现象,避免了管道堵塞,减小了管道磨损。该充填工艺技术制作的灰砂比为1∶8,1∶3的充填体,28d强度分别达到1.027,3.83mpa,满足阿舍勒铜矿不同采矿方法的生产要求,为矿山取得了良好的经济效益和技术支撑。

尾砂胶结充填新材料新工艺

为提高安全环保水平和矿石回采率,某矿山拟采用嗣后充填进行采空区治理和部分矿柱回收。根据矿山的环境特点,分别进行了尾砂胶结充填试验及掘进废石胶结充填试验。通过对理化特性检测和水泥胶结充填料的力学性能试验研究,确定了适合矿山的胶结充填参数。结果表明,在尾砂胶结充填料浆浓度为62%～68%,灰砂比为(1∶4)～(1∶8)时,能满足自流输送要求,28d单轴抗压强度满足矿山充填体强度要求；矿山废石混合样制成的充填体强度高于单类废石样制成的充填体。矿山采用尾砂及掘进废石胶结充填采空区,回采部分损失的矿柱,进而提高回采率是可行性的。

通过室内试验测定了尾砂的特性以及充填体强度随料浆浓度和灰砂比的变化规律,结合金厂峪金矿现场实际需求确定了充填灰砂比,根据现场地形及生产需要设计了皮带输送两段搅拌造浆充填系统,并分别从充填工艺及充填系统建设两方面介绍了碎石尾砂浇注胶结充填技术在桑家峪矿区的应用。可为类似条件空区处理提供借鉴。

针对锡矿山南矿原有深部尾砂胶结充填系统存在的问题,进行了该系统的易地改造。介绍了南矿深部尾砂胶结充填系统改造方案以及改造后带来的良好效果。

针对济南钢铁集团总公司张马屯铁矿的矿石回采率低、地表无处建尾矿库等问题，开展了全尾砂胶结充填试验研究，并建成了我国第一座无尾矿库的金属矿山，使矿石回采率由６０％提高到８０％以上。

在掺入由聚羧酸系超塑化剂和引气剂复合而成的泵送剂的情况下,通过改变复合泵送剂中引气剂的用量来调整全尾砂膏体胶结充填料浆中的含气量,研究含气量对全尾砂膏体胶结充填料浆各项性能(坍落度、分层度、泌水率,硬化后的抗压强度等)的影响。结果表明:料浆中含气量的增加可以明显改善料浆的分层度和泌水性,并提高料浆的坍落度;但同时引气含量过高则会导致料浆硬化后的抗压强度的急剧下降。采用文中的原材料和泵送剂,全尾砂膏体胶结充填料浆最佳含气量为7.5%~9.5%。

某矿采用阶段空场嗣后充填采矿法,具有尾砂粒级细、含硫高、粘性大等特点,若用分级尾砂充填矿山充填材料缺口很大,同时在充填料浆中含有一定的有害气体。因此采用全尾砂高浓度连续充填和选择适宜的高强度充填胶结材料是冬瓜山铜矿实现安全文明生产,保证矿山生产能力的前提。

介绍了锡矿山南矿采用尾砂胶结充填法回采缓倾斜厚矿体的实践,总结了两步骤回采尾砂胶结充填采矿的研究成果。

近年来可编程控制器在现代矿山尾矿胶结充填控制技术上得到了广泛应用。总结可编程控制器在西部铜业有限公司获各琦铜矿充填控制方面应用,系统地阐述了可编程控制器在充填控制过程中的硬件配置、程序设计、控制功能等。

高浓度全尾砂-水淬渣胶结充填料浆必须添加石灰作为添加剂才能使料浆正常凝固,而当充填料浆的浓度达到膏体时,在没有石灰添加剂的情况下能够正常凝固,采用膏体充填技术可以减少充填材料的组分,简化了充填料浆制备工艺。

考虑灰砂比、料浆浓度为充填料强度的主要影响因素,以播卡金矿全尾砂为骨料,通过设计试验方案,并对试验结果进行分析和处理,得出播卡金矿全尾砂胶结充填采矿所需的配比。

以矿渣、水泥、半水石膏、脱硫石膏与生石灰作为胶凝材料,并且加入少量萘系高效减水剂,制备全尾砂胶结充填材料。采用正交试验,进行极差分析和方差分析,分析出影响3d抗压强度与膨胀性能的最主要因素为半水石膏与脱硫石膏的比例,影响流动性最主要因素为生石灰掺量,其次为半水石膏和二水石膏比例和石膏总掺量,确定出最佳配合比为a3b2c3。结果表明,采用最佳配合比,全尾砂胶结充填材料3d抗压强度可达到0.75mpa,28d抗压强度可达到2.92mpa,料浆流动性为173mm,充填体高度为64.47mm。