全尾砂旋流分级浓缩制备胶结料浆工艺

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。

试验研究了赤泥对矿渣少熟料全尾砂膏体胶结充填料性能的影响。结果表明赤泥能有效激发该体系的活性,解决了矿渣少熟料全尾砂膏体胶结充填料早期强度低的问题,赤泥的优化掺量为24%(占胶凝材料总量),1d抗压强度约为3.6mpa是不掺赤泥的抗压强度的6.5倍,3d与7d强度分别能达到5.3,7.2mpa,满足矿山充填的要求。

以钢渣和尾砂为主要充填材料,综合分析料浆流动性能和胶结充填体强度,确定胶结充填料的优化配比,并通过x射线衍射(xrd)和扫描电镜(sem)微观分析观察其微观结构和水化产物。试验结果表明,当钢渣掺量为63%、脱硫石膏掺量为12%、矿渣掺量为25%时,料浆流动性能满足自流型胶结充填的流动性要求,充填体28d抗压强度为3.73mpa,满足矿山充填强度要求。

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%。

全尾砂胶结充填工艺在马庄铁矿的应用,提高了铁矿石回采率,降低了贫化率,保护了原始的地质环境。

尾砂胶结充填新材料新工艺

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。

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。

充填料浆的流变特性是反映料浆流动性和稳定性的重要指标。为实现全尾砂胶凝料浆的自流稳定输送,在石人沟铁矿现场开展了水泥全尾砂料浆的试验研究。通过对水泥全尾砂料浆流变特性的分析,揭示影响全尾砂胶凝料浆流变性的因素,并建立砂浆流动性和稳定性分别与影响因素的关系,为充填工艺提供理论依据。

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。

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

新型尾砂胶结材料在矿山充填中应用

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。

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。

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。

实验以赤泥、水淬高炉矿渣、脱硫石膏、全尾砂和少量水泥熟料制备出一种新型的膏体和似膏体全尾砂胶结充填材料,通过对体系质量浓度的考察,得出了质量浓度(水胶比)-坍落度、坍落度-强度关系曲线。膏体全尾砂胶结充填料的合适的质量浓度为79.4%~81.9%,所制备的试块60d强度达到4~6mpa;似膏体胶结充填料的合适的质量浓度为78.0%左右,所制备的试块60d强度为4mpa左右。通过sem分析表明,该充填料固化后形成絮状和团簇状的胶体以及针棒状的石膏和钙矾石,它们团聚交织在一起形成小仙人球状的结构填充在尾砂颗粒间,增强相和基体相的界面的结合。该充填料具有工作性能好、成本低和强度高的特点。

针对传统尾矿胶结材料存在用量大、成本高及性能差等问题,试验以水淬渣和其它几种激发剂为胶结剂,以司家营铁矿全尾砂为骨料,制备新型胶结充填材料。在前期大量实验总结的胶结材料配比基础上,加入几种不同类型的减水剂,研究加入减水剂之后的新型胶结材料强度与流变特性的变化。结果表明:加入减水剂的胶结材料与之前的胶结材料相比,强度提高,流变特性增强,可以使矿山二步回采的充填更加高效和安全。

针对镜铁山矿铜矿的开采现状及生产要求,通过研究采用全尾砂结构流体胶结充填工艺,并进行充填系统的设计及建设。通过运行,充填料浆的浓度稳定在68%～69%,充填料浆的灰砂比1:4～1:20灵活可调,充填料浆制备输送能力达到60～80m3/h,采矿揭露的一步骤充填体的强度达到了3.0mpa以上,能够满足二步骤矿柱回收的要求,为镜铁山矿铜矿二步骤矿柱的回采提供了有力的保障。