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全尾砂胶结粒径配比优化研究

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胶结充填材料优选及配比优化试验研究

胶结充填材料优选及配比优化试验研究

黄 金
表 ２ 尾砂粒径分布
粒级 ／μｍ ＋１５０ －１５０～＋７５ －７５～＋４５ －４５～＋３７ －３７
分布率 ／％ ３１．１４ １４．２８
１２．１３
１．１５ ４１．３０
图 １ 全尾砂化学元素光谱分析结果
试验数据表明，该矿山全尾砂具有粗、细颗粒占 比较多，中间粒度颗粒占比较少的特点。其中，粒径 １５０μｍ以上颗粒分布率 ３１．１４％，３７μｍ粒径以下 颗粒分布率 ４１．３０％。全尾砂的细颗粒含量高，与胶 结材料结合后易形成结构流体，有利于料浆流动，且 和易性及密实度好，充填料浆更易达到似膏体状态， 适宜做似膏体充填骨料［１３］。全尾砂的化学成分分析 结果表明：尾砂中可回收的金属量较少，且有害物质 含量极少甚至没有；此外，对充填体的胶结性能、质量 较为有利的 ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３的含量相对较高，硫只有 ０．４７９％，其对充填体强度的负面影响非常小［１４］。从 尾矿回收、环保和化学成分方面来看，该矿山的全尾砂 符合充填要求，可作为充填骨料。
照相关规程，采用李氏瓶法及定容法分别测定尾砂试
样的密度、松散密度及密实密度，结果见表 １。采用
ＬＳ－Ｃ（ＩＩＡ）型激光粒度分析仪分析全尾砂的粒径组
成，结果见表 ２。通过光谱分析鉴定了全尾砂的化学
组成，结果见图 １。
表 １ 尾砂试样基本物理参数测定结果
材料 全尾砂
密度 ／ （ｇ·ｃｍ－３）
２．７９
松散密度 ／ （ｇ·ｃｍ－３）
１．０４
密实密度 ／ （ｇ·ｃｍ－３）
１．３９
孔隙率 ／ ％
５０．１８
收稿日期：２０１８－１２－０５；修回日期：２０１９－０２－２８ 基金项目：新疆维吾尔族自治区高层次人才引进工程（新党办发〔２０１２〕１６号） 作者简介：唐志新（１９８１—），男，湖南衡阳人，高级工程师，博士，主要研究方向为采矿工程和岩土工程；北京市朝阳区北苑 ５号院四区 ８号楼 ９２０室，

某矿山全尾砂似膏体充填配比试验研究

某矿山全尾砂似膏体充填配比试验研究

某矿山全尾砂似膏体充填配比试验研究齐兆军;宋泽普;寇云鹏;刘超;荆晓东;杨纪光【摘要】At present,the coarse tailings from vertical tailings silos after free settling in amine are used to realize self-flow cemented filling.There exist such problems as large amounts of bleeding at filling body,long solidification time and low strength in backfilling process.Aiming at the problems existing in the current fillingmethod of themine,and combining with the advantages of paste backfilling,the tailings paste-like backfilling ratio tests were carried out.The physical and chemical properties of the whole tailings and the classified tailings weremainly analyzed.On the basis of this,the experimental research on the paste-like backfilling ratio of the whole tailings and the classified tailing was carried out to contrast and analyze their in-dex on slump,bleeding rate and uniaxial compressive bined with the requirements for the strength of the filling body in themine production,the optimalmatching scheme of backfilling tomeet the production requirements is determined. The result shows that the whole tailings backfilling has a better effect than that of the classified tailings,and its strength canmeet the needs ofmine production.According to the actualmine production,the optimalmatching scheme of the whole tailings paste-like backfilling is proposed.%某矿山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,存在充填体泌水量较大,凝固时间长,强度低等问题.针对该矿山现有充填方式存在的问题,结合膏体充填的优势,开展了该矿山尾砂似膏体充填配比试验研究.主要对该矿山全尾砂和分级尾砂进行了物化性质分析,在此基础上开展了全尾砂和分级尾砂似膏体充填配比试验研究,对比分析了2种尾砂充填体的坍落度、泌水率以及单轴抗压强度等指标,结合矿山生产对充填体强度的要求,确定满足生产要求的最佳配比.研究结果表明:充填骨料采用全尾砂较分级尾砂效果好,全尾砂充填体强度能满足矿山生产需要,并根据矿山生产实际,提出了全尾砂似膏体充填配比方案.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】5页(P68-72)【关键词】似膏体充填;分级尾砂;全尾砂;充填体强度;充填配比方案【作者】齐兆军;宋泽普;寇云鹏;刘超;荆晓东;杨纪光【作者单位】山东黄金集团充填工程实验室,山东济南250100;山东黄金集团充填工程实验室,山东济南250100;山东黄金集团充填工程实验室,山东济南250100;山东黄金集团充填工程实验室,山东济南250100;山东黄金集团充填工程实验室,山东济南250100;山东黄金集团充填工程实验室,山东济南250100【正文语种】中文【中图分类】TD853.3资源损失、地表塌陷、排放废石、排放尾砂是矿产资源开采对矿产资源和生态环境造成的主要的危害[1]。

全尾砂胶结粒径配比优化研究

全尾砂胶结粒径配比优化研究

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细 ｜ 全砂 黾
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的技术人员而言 ， 提高最大沉降浓度是其工作重点。 最大 沉降 浓度实 际上 是各 粒子包 围 的薄膜水 间
的一 种互相 接触 的状 态 ， 粒 子形 状 、 小 、 粒径 与 大 和 分布 （ 以加权 平 均粒径 ｄ 表示 ） 薄膜水层 厚度 和 。 、 颗粒 比重 Ｐ／。 关 。其公式 如下 ： ｐ 有
＝
当粗 砂掺加 量 ｎ＝ ０～ｌ％ 时 ， ｌ 单轴 抗 压 强度值 变化 比较 平缓 ， 当 ＞１％ 时 ， 块 单轴 抗压 强 度 随 ５ 试 着粗 砂掺 加 量 的增加 而 急 剧 降低 ， ｔ＝１％ 左 右 当 ／ ３ ， 时 ， 轴抗压 强度 取得极 大值 。 单
５７９ ５９６ ａ （ ．０ ９— ．４ ７ ／ ａ＋ｂ 。 ）
优 化 的方案 。通过 分析 全尾砂 、 粗砂 的 物理化 学性 质 ， 优化 计 算 最 大沉 降浓度 ， 以及 坍 落
度及 强度 试验 ， 定 了最佳粗砂 掺 加 量 。研 究表 明 ： 确 当粗 砂掺 加 量 ／＝１％ 时， 填料 浆 ＂ ３ ｔ 充
具 有最 大沉 降浓度 ７ ％ ， ５ 比全尾砂 浓度提 高 ４个 百分 点 。 同时充 填料 浆 具有 良好 的流动
质分别 见 图 １表 １其化 学成分 测定 结果见 表 ２ 、 ， 。
／ ／
是 十分 严重 ， 在本 文 的试验 中不予 考虑 。
／
／
／
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ｆ
２ 粒级配 比优化计算
最 大沉 降 浓 度是 影 响 充填 体 强度 的重要 参 数 ， 也是 影 响充填 成本 的重要 经济 指标 。对于从 以通过集合沉降进行测

水泥_粉煤灰_尾砂胶结充填料配比优化及特性研究

水泥_粉煤灰_尾砂胶结充填料配比优化及特性研究

水泥 - 粉煤灰 - 尾砂胶结充填料 配比优化及特性研究
胡家国 ,古德生 ,王新民
(中南大学 , 长沙 410083)
摘 要 : 某矿山要求水泥 - 粉煤灰 - 尾砂胶结充填体的抗压强度在 210MPa 以上 ,并降低充填料成 本 。据此 ,通过大量试验 ,得出了充填料的最优配比 ;应用线性回归求出最优配比的线性回归方程 ;并对 最优配比充填体特性进行了分析研究 。结果表明 ,最优配比的充填料不但能满足充填体的强度要求 ,而 且具有泌水率低 、密度小 、料浆不易离析的优点 。 关键词 : 粉煤灰 ; 胶结充填料 ; 最优配比 ; 回归分析 中图分类号 : TD853134 + 3 文献标识码 : A
for cement filling wit h optimal proportion of raw material
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
3
4
5
6
7
65
68
68
68
70
90 414998
2124
7 119459
0164
28 313322
1179
90 414998
2197
7 119459
0170
8 70 28 313322 2101
9 70 90 414998 3115
·9 ·
平均 67167 41167 312593 1173
将表 1 中有关数据整理成如表 2 所示的形式。 将表 2 中有关数据代入式 (3) ,得 : b1 = 011068 , b2 = 018323 , b0 = - 812128 。将各系数回代式 (2) ,得 :

上向分层全尾砂胶结充填法采场结构参数优化研究

上向分层全尾砂胶结充填法采场结构参数优化研究

上向分层全尾砂胶结充填法采场结构参数优化研究随着人类对矿产品需求的不断增加,矿产资源变得越来越少。

如何合理、高效、经济、安全地进行矿产资源开发利用,降低资源的损失,减少矿石的贫化,提高矿石的质量,是矿产资源开发者共同关心的问题。

充填采矿法以其高回收率、低贫化率的优点,在开采较高价值的难采矿床中取得了突破性进展,出现了无轨机械化胶结充填采矿法,点柱充填采矿法,分段充填采矿法,大孔径阶段空场嗣后尾砂胶结(块石胶结)充填采矿法等。

同时,计算机广泛应用于充填体与围岩互相力学作用机理方面的研究,为设计和生产提供依据。

本文结合河北某金矿采矿工艺技术改造工程,寻求适合该矿山高品位、高价值的急倾斜薄中厚贵金属矿体的采矿方法。

采用理论分析、数值模拟等方法,对采矿方法转变时的采场结构参数进行优化。

论文的主要成果有：(1)通过分析国内外岩石力学及胶结充填采矿方法方面的研究成果,阐述了地下深部采场顶板冒落的的原理、确定充填体设计强度的方法及充填体的作用机理。

(2)为降低矿石的损失率和贫化率,根据矿体的赋存状况、开采技术条件,结合矿山现状,通过经济技术比较选取了上向分层全尾砂胶结充填法,并在180m中段采场进行试验,沿走向布置采场连续回采。

(3)为确定充填体满足生产要求的强度,从采场充填体的力学特性出发,在实验室进行了充填材料配比试验,通过实验分析出了该金矿全尾砂胶结充填体的物理力学性质,总结出影响充填体强度的主要因素,即灰砂比和料浆浓度,灰砂比越大浓度越高,充填体的强度越大。

根据该矿的具体情况,选取该金矿自产尾砂作充填骨料,水泥作胶凝剂,灰砂比为1：6的料浆进行充填。

(4)由于所采用的上向水平分层采矿法没有划分矿房和矿柱,造成顶板的大面积暴露,为确保安全高效的回采矿石,运用FLAC-3D数值模拟软件对不同的采场结构参数进行模拟计算,得出该金矿采用上向分层全尾砂胶结充填时合理的采场结构参数,为矿山以后的生产、设计提供一定的依据。

基于正交试验的全尾砂胶结充填材料配比优化

基于正交试验的全尾砂胶结充填材料配比优化
杨 磊 ， 王 静 波 ， 邱景 平’ ， 邢 军 ， 孙 晓 刚’
（ １ ．东 北大 学 资 源 与 土 木 工 程 学 院 ， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ ８ １ ９； ２ ． 河 北金 厂峪矿 业有 限责任 公 司， 河 北 迁 西
０ ６ ４ ３ ０ ７）
摘 要： 以某 矿山全尾砂为骨料 、 水 泥和粉煤 交试验探 讨 了料 浆质
ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｊ ｏ ｒ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ａ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｔ ｓ ｂ ｌ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ．Ｗｈ ｅ ｎ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ ｍａ ｓ ｓ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ａ ｓ ７ １ ％ ｏ ｒ
量浓度 、 灰砂 比和掺灰 量对 充填材料泌水率 、 ７ ｄ和 ２ ８ ｄ抗压强 度的影 响程度 ， 并确定 了最佳 的全尾砂胶 结 充填材料配 比方案 。研究 结果 表 明 ： 料 浆 质量 浓度 是影 响充填 料 浆泌 水率 的主要 因素 ， 料浆 质量 浓度 为 ７ １ ％和 ７ ４ ％时泌水率小于 １ ５ ％可满足工艺要求 ； 灰砂 比对充填 材料 ７ ｄ和 ２ ８ ｄ抗压强 度的影 响最大 ， 掺 灰 量次之 ， 料浆 质量 浓度最小 ； 确定 的最佳 配比方案为料浆质量浓度 ７ ４ ％、 灰砂 比 １： ４、 掺灰量 １ ０ ％。 关键词 ： 充填采矿 法 ； 全尾砂胶结充填材料 ； 配 比优化 ； 正交试验
Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ Ｊ ｉ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｙ ｕ Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ．Ｌ ｔ ｄ， Ｑｉ ａ ｎ ｘ ｉ ０ ６ ４ ３ ０ ７， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ：Ｃｅ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｔ ａ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｂ ａ ｃ ｋ ｉｌ ｆ ｌ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｕ ｎ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｔ ａ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ａ ｓ ｉ ｆ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｇ ｇ ｒ ｅ ｇ ａ ｔ ｅ，ａ ｎ ｄ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ ｐ ｏ ｒ ｔ ｌ ａ ｎ ｄ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｆ ｌ ｙ ａ ｓ ｈ ａ ｓ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ．Ｔ ｈｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ— ｔ ａ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ，ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ ｍａ ｓ ｓ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ，ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｆ ｌ ｙ ａ ｓ ｈ ｏ ｎ ｓ ｌ ｕｒ ｒ ｙ， ｓ ｂ ｌ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｎｄ ｂ ａ ｃ ｋ ｉｌ ｆ ｌ

全尾砂胶结充填实验研究报告


浓度 (%)
（1）充填料浆的容重随着充填料浆的浓度增大，基 1:14
本呈线性增大；而灰砂比对全尾砂充填料浆的影响较小。
（2）全尾砂胶结充填料浆的容重在浓度为72%～78% 1:20
时，其容重基本在1810～2100kg/m³
浓度(%)
72% 74% 75% 76% 77% 78% 72% 74% 76% 78% 72% 74% 76% 78% 72% 74% 76% 78% 72% 74% 76% 78%
第三章 全尾砂胶结充填试验结果研究分析
（3）全尾砂胶结充填的充填料浆坍落度，随水泥添加量的增大而增大。在荣达 矿业的实际空区治理充填生产中水泥用量要适中，不能为节约成本而过度减少水泥用 量。水泥用量小会造成料浆的和易性差，充填料浆的管道输送阻力过大，不易管道输 送，易发生堵管、爆管，同时不利于对采空区的治理，可能会造成采空区的强度达不 到设计要求。
不同配比的坍落度
1：4 1：8 1：12 1：14 1：20
78%
1：4
1：8
110
1：12
1：14
100
1：20
90
80
70
60
50
40
30
72%
74%
76%
78%
浓度 (（%）)
不同配比的扩展度
（1）全尾砂胶结充填料浆的坍落度和扩展度随着浓度的增大逐渐减
1:04 1:08 1:12
小，表明随着浓度增大其流动性、和易性逐渐减小。 （2）用荣达矿业全尾制备的全尾砂胶结充填料浆的浓度超过78%后， 1:14
第二章 全尾砂胶结充填的试验原理
2.5. 全尾砂胶结充填强度试验
第三章 全尾砂胶结充填试验结果研究分析

会宝岭铁矿全尾砂胶结充填最优配比试验研究

Ｌｉ — ｚ ｈｅ ｎｇ 。， ＺＨ Ａ ＮＧ Ｈａ ｉ － ｔ ａ ｏ ， Ｗ Ａ Ｎ Ｇ Ｚｈｅ ｎ ｇ － ｙｉ ｎ ｇ ＲＡＯ Ｙｕ ｎ － ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ，Ｓ ＨＵ Ｔａ ｉ — ｊ ｉ ｎ ｇ ，Ｚ ＨＥ ＮＧ Ｃｈ ａ ｎ ｇ － ｌ ｏ ｎ ｇ ， ＰＥＮ Ｇ
３ ４ １ ０ ０ ０，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；２ ．Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｌｉ ｎ ｙ ｉ Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｈｕ ｉ ｂ ａ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｒ ｏ ｎ Ｍｉ ｎ ｅ ，Ｌｉ ｎ ｙ ｉ ２ ７ ７ ７ １ ２，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
（ １ ． 江西理 工 大学 资源 与环境 工程 学 院 ，江西 赣 州 ３ ４ １ ０ ０ ０ ；
２ ． 山东能 源临 沂矿 业 集 团会 宝岭铁 矿 ，山 东 临 沂 ２ ７ ７ ７ １ ２ ）
摘 要 ： 会 宝 岭 铁 矿 拟 采 用 全 尾 砂 骨 料 和水 泥 胶 凝 剂 进 行 嗣 后 充 填 ，对 料 浆 流 动性 及 充 填 体 强 度 开
强度性能 。
关 键 词 ：全尾 砂胶 结 充 填 ；回 归 正 交 组 合 设 计 ；强 度 性 能 ；最 优 配 比 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｄ ８ ５ ３ ． ３ ４ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ４ — ４ ０ ５ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ — ０ ０ ９ ７ － ０ ４
Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｐｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｕ ｎｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｔ ａ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｆ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｉ ｎ Ｈｕ ｉ ｂ ａ ｏ ｌ ｉ ｎｇ Ｉ ｏ ｆ Ｒｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｇａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ

超细全尾砂充填配比优化正交试验研究

围采 用不 同配比参数 可 以降低 充填成 本。
关键 词 ： 充填 配 比 ； 正 交试验 ； 温度 ； 充 填采矿 法 ； 全尾砂
中图分类号 ： Ｔ Ｄ ８ ５ ３ ． ３ ４ 文献标志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ５ — ２ ５ １ ８ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ — ０ ０ ４ ５ — ０ ５ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ １ ８ ７ ２ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ — ２ ５ １ ８ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ３ ． ０ ４ ５ 引文格式 ： ＷＡ ＮＧ Ｘ ｉ ｎ ｍｉ ｎ ， ＨＵ Ｙ ｉ ｂ ｏ ， ＷＡ ＮＧ Ｓ ｈ ｉ ， ｅ ｔ ａ １ ． Ｏ ￣ ｈ ｏ ｇ ｏ ｎ ａ ｌ Ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｆ Ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｕ ｌ ￣ ａ ｉ ｆ ｎ ｅ Ｗｈ ｏ ｌ ｅ — ｔ ａ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ Ｂ ａ ｃ ｋ ｉ ｆ ｌ ｌ
填 体 强度 和 泌水 率 为指标 ， 优 选 出最 佳灰 砂 比和浓 度参数＿ ８ Ｊ 。对 于冬 夏 温差 较 大 的北 方 矿 山 ， 温 度 是
本 次试验 采 用正交 试验 设计 法【 １ ０ － １ １ １ ， 设 Ａ， Ｂ， …
表示各影响因素 ， ｑ表示各影响因素的各个水平 ； 表示影响因素 Ａ 的第 ｍ水平值（ ｍ ： ｌ ， ２ ， …， ｑ ） ； 表示影 响因素 ｎ 的第 ｍ水平值 （ ｍ ＝ ｌ ， ２ ， …， ｑ ； ｎ ＝ Ａ， Ｂ， …） 。在 下设 计 正交试 验 ， 得 到影 响 因素 ｎ第 ｍ水 平 值 下 的评 价 指 标值 ｙ ， ｙ 是 随机 变量 服 从 正 态分 布 。在 下 进 行 次正 交 试验 ，得 到 了 个 结果 ， 即ｙ （ ＝ １ ， ２ ， …， Ｗ） ， 得到 如下 公式 ：

某铅锌矿全尾砂膏体胶结充填料配比实验研究

某铅锌矿全尾砂膏体胶结充填料配比实验研究王华;唐自安;董恒超;饶大顺【摘要】云南某铅锌矿一直采用嗣后干式充填的房柱法回采,由于接顶不理想,形成大面积的采空区,对深部矿体的回采和矿柱的回收产生了较大的影响,另外地表尾砂堆置对环境影响较大,为满足采空区对充填体不同的强度要求和实现绿色开采,需开展全尾砂膏体胶结充填料配比实验研究.从全尾砂充填料的物理化学性能入手,测量充填料浆的坍落度并分析其流变性能以确定实验重量浓度范围,制备充填体试块,测量其3、7、14、28 d强度,分析膏体充填料的初凝强度、长期强度和固结性能.通过对充填料流变性能和强度性能的分析,得到了不同用途的灰砂比和充填料配比.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P11-14)【关键词】全尾砂膏体充填;流变性能;强度性能;工程配比参数【作者】王华;唐自安;董恒超;饶大顺【作者单位】云南曲靖富盛铅锌矿有限公司【正文语种】中文云南某铅锌矿矿区产于二叠纪阳新灰岩上部的层面裂隙和层面滑动带上，矿体主要呈似层状。

该矿矿石属硫化矿，为深灰色，淡黄色致密块矿。

矿石矿物主要有闪锌矿，锌的次生氧化物有菱锌矿、异极矿和水锌矿等，铅的氧化物有白铅矿、铅铁矾等。

此外，还有少量黄铜矿、孔雀石和黄铁矿。

该铅锌矿矿区地形条件复杂，无合适的场地建立尾矿库，目前尾矿堆积对环境已产生一定的影响，且该矿一直采用嗣后干式充填的房柱法回采，由于接顶不理想形成大面积的采空区，限制了深部矿体的回采和矿柱的回收，对矿山的经济效益产生了较大的影响。

全尾砂膏体充填料以全尾砂为充填集料，以水泥为胶凝剂，该充填料能够很好地解决采空区接顶，尾砂堆置等问题。

为充分了解充填料流变、强度等性能，以确定最佳的工程配比参数，需要开展全尾砂膏体胶结充填料配比实验研究，根据实验结果，结合该铅锌矿实际情况制定出合理的工程配比参数。

1 全尾砂基本物理化学性能全尾砂基本物理性能见表1，全尾砂粒级组成分析见图1，用荧光分析仪测试矿样的化学元素组分见表2。

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表 1 全尾砂、粗砂的物理性质
材料名称
全尾砂 粗砂
密度 ( kg /m 3 )
3200 2647
容重 孔隙率 中值粒径 加权平均粒径
( kg /m 3 ) (% ) ( mm )
(mm )
1190 62. 81 0. 052
0. 075Leabharlann 1314 49. 92 0. 414
0. 417
表 2 全尾砂的化学成分分析 (% )
3 粒径配比优化试验
当粗砂掺加量 n = 0~ 11% 时, 单轴抗压强度值 变化比较平缓, 当 n > 15% 时, 试块单轴抗压强度随 着粗砂掺加量的增加而急剧降低, 当 n = 13% 左右 时, 单轴抗压强度取得极大值。
3. 1 通过坍落度试验确定 n 为了了解粗砂和全尾砂混合料的流动特性, 进
Cmv = f ( s ) a ( dp ) b
( 1)
o
式中: s = f [ 1+ ( 1- f / c ) n]
dp = ( 32. 5496 n + 7. 7540) /100
18
采矿技术
2010, 10( 5)
对于采用不同的掺加量, 有不同的最大沉降浓 度。当其中某一比例最大时, 认为此时混合物就具 有最优的级配。因此, 对公式 ( 1)求极大值, 可得: n = 5. 7099- 5. 9467a / ( a + b )。
9. 9 12. 4 13. 3
掺加量 (% )
8 10 12
坍落度 ( cm )
15. 3 16. 2 18. 4
掺加量 (% )
15 18 20
坍落度 ( cm )
19. 5 20. 5
21
分析表 3, 可以看出: ( 1) 在浓度 75% , 灰砂比 1 8条件下, 坍落度 随着粗砂掺加量 n 的增加而增加。 ( 2) 当 n ! 12% 时, 坍落度满足 建筑工程规范 ( 混凝土在管道输送时 的坍落度 要求达到 18~ 20 cm )。 ( 3) 在管道输送试验中, 观察到当 n! 12% 时, 充填料浆的流动性较好。 3. 2 通过强度试验确定 n 本实验采用 7. 07 cm ∀ 7. 07 cm ∀ 7. 07 cm 试 模, 全尾砂、粗砂预先进行烘干, 以保证料浆浓度为 75% 。试块在室内自然养护, 表面保持湿润。实验 用 YED - 200型压力机测定试块单轴抗压强度。对 浓度 75% , 灰砂比 1 8, 掺加不同量粗砂的充填试块 的 28 d单轴抗压强度进行测定, 结果见图 2。 从图 2看出:
全尾砂由于颗粒极细, 孔隙率较大, 一般矿山以 低浓度状态输送。由于含细颗粒高, 充填倍线受到 限制。充填料浆含水量高, 进入采场内长期呈流动 状态, 不易凝固, 严重影响下一步的采矿。
凡口铅锌矿尾砂 ( dp = 0. 075 mm ) 其极限输送 浓度仅能达到 71% 。而且, 由细颗粒组成的料浆在 高浓度状态下流动性较低, 从而导致料浆阻力成倍 提高, 自流输送距离受到很大的限制。因此, 有必要 结合矿山实际情况, 采用粗、细 混合料: 粗 料为 - 3 mm 粗砂, 细料为大量的 - 74 m 全尾砂, 实现全尾 砂高浓度充填。
( 3) 凡口铅锌矿在全尾砂胶结充填试验期间, 充填料浆借助自重输送的浓度达到 75% , 尾砂利用 率达到了 90% , 实现了尾砂无废化、少废化的目的。
参考文献: [ 1] 金文斌. 全尾砂胶结充填料的粒级 优化及料 浆流变特 性研究
[ D ] . 长沙: 长沙矿山研究院, 1991. [ 2] 高 泉, 谭幼媛, 等. 高浓度全尾砂 胶结充填 料管道输 送试验
摘 要: 针对全尾砂颗粒极细引起的一系列问题, 提出掺加一定比例的粗砂进行粒径配比 优化的方案。通过分析全尾砂、粗砂的物理化学性质, 优化计算最大沉降浓度, 以及坍落 度及强度试验, 确定了最佳粗砂掺加量。研究表明: 当粗砂掺加量 n = 13% 时, 充填料浆 具有最大沉降浓度 75% , 比全尾砂浓度提高 4个百分点。同时充填料浆具有良好的流动 性, 减少了管道的阻力。 关键词: 全尾砂充填; 粒径配比优化; 最大沉降浓度; 掺加量
研究 [ R ] . 长沙: 长沙矿山研究院, 1991. [ 3] 丁宏达, 刘德忠. 矿浆静态自然沉降试验 研究 [ J] . 有 色金属,
1985, ( 2) . [ 4] 韦梦仁, 丁宏达. 管道输送矿浆沉降和流变特性参数试验研究
[ A]. 第一届中日浆体输 送技术 交流会 论文集 [ C ]. 长 沙: 长 沙矿山研究院, 1990: 51~ 61. [ 5] 彭续承. 充填理论及 应用 [M ]. 长沙: 中南工 业大 学出 版社, 1998.
行了坍 落 度试 验。 采用 标准 的 圆 锥桶, 桶高 300 mm, 上口直径 100 mm、下口直径 200 mm, 按建筑工 程规定测定浓度为 75% , 灰砂比为 1 8, 掺加不同比 例粗砂的充填料浆的坍落度。测定结果见表 3。
表 3 坍落度试验结果
掺加量 (% )
0 5 6
坍落度 ( cm )
图 2 单轴抗压强度变化曲线
4结 论
( 1) 全尾砂、粗砂的物理化学性质及粒级分析 表明: 全尾砂孔隙率过大, 而粗砂粒级均匀, 易与全 尾砂均匀混合; 全尾砂 S 含量偏高, 但对充填体的影 响不大。
( 2) 通过最大沉降浓度公式优化计算, 以及坍 落度及强度试验, 确定最佳粗砂掺加量 n = 13% , 混 合料浆最大沉降浓度 75% 比细尾砂沉降浓度提高 了 4个百分点, 且流动性较好, 实现了真正意义上的 高浓度胶结充填。
高泉教授、金文斌等人根据全尾砂和粗砂沉降 试验 资 料, 通 过 线 性 回 归 得 出: a = 0. 8171; b = 0. 0532。由此可以得到: n= 0. 1267。
通过粒径 配比 优化计 算, 确 定粗 砂掺 加量 为 12. 67% 。最大沉降浓度可以通过集合沉降进行测 定。试验表明: 料浆最大沉降浓度达到 75% 。
( 收稿日期: 2010- 03- 25)
ISSN 1671- 2900 CN 43- 1347 /TD
采矿技术 第 10卷 第 5期 M in ing T echno logy, V o.l 10, N o. 5
2010年 9月 Sep. 2010
全尾砂胶结粒径配比优化研究
胡亚军1, 2, 姚振巩 1, 南世卿 2, 赖 伟 1
( 1. 长沙矿山研究院, 湖南 长沙 400041; 2. 河北钢铁集团矿业公司, 河北 唐山市 064200)
2 粒级配比优化计算
最大沉降浓度是影响充填体强度的重要参数,
也是影响充填成本的重要经济指标。对于从事充填
的技术人员而言, 提高最大沉降浓度是其工作重点。
最大沉降浓度实际上是各粒子包围的薄膜水间
的一种互相接触的状态, 与粒子形状、大小、和粒径
分布 (以加权平均粒径 dp 表示 )、薄膜水层厚度 和 颗粒比重 s / o 有关。其公式如下:
材料名称 Pb Zn S S iO 2 Fe A l2 O3 M g C a 全尾砂 1. 31 1. 18 9. 46 20. 72 17. 42 4. 47 0. 96 15. 94
( 2) 全尾砂中的 S 含量为 9. 46% , 增加了料浆 的稠度, 对充填体的后期强度有一定的影响, 但并不 是十分严重, 在本文的试验中不予考虑。
1 全尾砂和粗砂的物理化学性质
凡口铅锌矿全尾砂及粗砂的粒级分布及物理性 质分别见图 1、表 1, 其化学成分测定结果见表 2。
图 1 细全尾砂及粗砂的粒级分 布
从图 1、表 1、表 2可以看出:
( 1) 全尾砂的孔隙率达到 62% , 不易混合成高 浓度充填料。粗砂的曲线坡度较陡, 其粒径比较均 匀。全尾砂、粗砂加权平均粒径大小差别在 5 倍以 上, 能够相互较充分的混合。