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1 实验目的本次试验通过采用尾砂和水泥等作为充填骨料，测试充填试块的固结特性、强度指标等，以检测充填体是否满足回采强度和相关工艺要求，以此确定金鑫金矿实验采空区回采残矿要求的充填材料及其控制参数等。
2 取样本次试验根据实验目的，主要采用的试验材料为尾砂、水泥以及水等。
为了符合实际，本次试验所用尾砂从金鑫金矿现场获取，托运至实验室进行试验，可确保所得数据与矿山实际相符。
具体材料包括以下几种：（1）骨料原料：主要为选矿全尾砂。
（2）胶结材料：普通32.5水泥。
（3）水：采用自来水。
4、主要试验内容根据试验目的，确定本次试验主要内容为：1）尾砂物理力学性质及化学成分测定（1）测定金鑫金矿尾砂原料的物理力学性能，主要包括比重、容重、含水率、孔隙率、自然安息角和渗透系数等；（2）测定并分析尾砂的化学成分；（3）测定尾砂的粒级组成；（4）测定尾砂的压缩系数和压缩模量。
2）充填料配比试验（1）尾砂添加水泥后的固结特性研究，选取至少2个不同浓度和3个不同灰砂比的组方进行试验（2）根据试验结果推荐尾砂充所需的充填材料配比参数。
4、技术指标和参数试验得到以下指标和参数：（1）尾砂原料的基本物理力学参数，主要包括比重、含水率、密度、孔隙率、休止角和渗透系数等；（2）尾砂的粒级组成；（3）各组方充填料的比重、含水率等；（4）不同养护龄期（7d、28d、60d）下的各组方的充填体单轴抗压强度、弹性模量等；（5）充填体不同养护龄期（7d、28d、60d）劈裂强度，计算其内摩擦角和粘结力，并绘制莫尔应力圆。
5 试验方法和方案本实验主要是在对尾砂进行物理力学性能测定和化学成分分析的基础上，选择不同充填配比进行室内充填体试块制作，测定其养护期为7d、28d、60d充填体单轴抗压强度和典型试块的7d、28d、60d劈裂强度，绘制摩尔圆，并求解内摩擦角及粘结力。
在得到以上物理化学性质分析结果和强度试验等结果后，对其进行技术经济分析，推荐尾砂材料充填所需的充填材料配比参数。
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]。
2023年 7月上 世界有色金属223某矿山全尾砂高浓度充填强度及流变性能试验研究姜培根（山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东 招远 ２６５４００）摘 要：某矿山目前采用分级粗尾砂胶结充填工艺。
选厂浮选全尾砂泵送至充填站，经一段分级脱泥粗尾砂自流至砂仓中，形成饱和尾砂，细尾砂泵送至尾矿库。
针对分级粗尾砂充填泌水率较大，凝固时间长，强度低等问题。
开展了该矿山全尾砂高浓度充填配比试验，研究内容主要包括某矿山全尾砂及胶结料物化性质检测，充填体抗压强度及充填料浆流变性能检测。
研究结果表明，全尾砂作为充填骨料具有良好的充填效果，满足矿山生产需要。
充填料浆流变曲线符合Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ（Ｈ－Ｂ）流变模型。
根据试验结果，推荐适合矿山全尾砂充填配比方案。
关键词：高浓度充填；全尾砂；充填体强度；流变性能中图分类号：ＴＤ８２３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１３－０２２３－３Experimental study on high concentration filling strength and rheological property of total tailings in a mineJIANG Pei-gen（Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｇｏｌｄ Ｍｉｎｉｎｇ （Ｌｉｎｇｌｏｎｇ） Ｃｏ．， ＬＴＤ．， Ｚｈａｏｙｕａｎ ２６５４００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ａ ｍｉｎｅ ｉｓ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｃｏａｒｓｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ． Ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ａｒｅ ｐｕｍｐｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏａｒｓｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｌｏｗ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｎｄ ｓｉｌｏ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｄｅｓｌｉｍｉｎｇ ｔｏ ｆｏｒｍ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｔａｉｌｉｎｇｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｒｅ ｐｕｍｐｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐｏｎｄ． Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｂｌｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ， ｌｏｎｇ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｃｏａｒｓｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｉｌｌｉｎｇ． Ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｎｄ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ ａ ｍｉｎｅ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｂａｃｋｆｉｌｌ ａｎｄ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｌｕｒｒｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｓ ｆｉｌｌｉｎｇ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｍｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｌｕｒｒｙ ｃｏｎｆｏｒｍｓ ｔｏ ｔｈｅ Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ（Ｈ－Ｂ） ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ， ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｓｃｈｅｍｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｔａｉｌｉｎｇ ｆｉｌｌｉｎｇ ｉｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ．Keywords: Ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ； ｗｈｏｌｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ； Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｏｄｉｅｓ； Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ收稿日期：２０２３－０４作者简介：姜培根，男，生于１９７０年，汉族，山东招远人，高级政工师，本科，研究方向：采矿工程。
铁矿全尾砂胶结充填技术研究摘要分级尾砂充填系前些年采矿行业特别流行的一种矿山采空区充填技术，此技术的使用以对于矿山的开采而言起到了一定的促进作用，然而它给矿山开采带来了的不利影响也是不容忽视的。
为了更好地促进矿山行业的发展，相关人员对于矿山采空区充填技术进行了深入的研究及分析，最终提出了一种新型的矿山采空区充填技术——全尾砂胶结充填技术。
本文以全尾砂胶结充填为立足点，对其作用进行了深入的分析，并以山东金鼎矿业有限责任公司王旺庄铁矿为例对全尾砂胶结充填这一技术进行了全面的介绍。
关键词铁矿；全尾砂；胶结充填；技术多年前，人们在进行矿山采空区的充填时通常采用分级尾砂充填技术。
分级尾砂充填技术即对尾砂先实施分级脱泥处理，如此充填体料浆在流入采场后便可以进行更有效的脱水，当然充填体的强度也能够得到较好地增强，所以，分级尾砂充填这一技术在西方国家矿山开采方面得到了广泛的运用，然而此技术却导致了充填材料来源不足情况的出现，而且其生产出来的细泥尾砂也加大了堆坝的难度，增大了尾矿库的创建成本。
鉴于国民经济及技术的发展，全尾砂胶结充填这一全新的矿山充填技术便登上了历史的舞台。
全尾砂胶结充填系以未实施分级脱泥的全粒级尾砂充当充填材料，和适当比例的胶结材料及水混合，再经均匀混合之后注入井下采空区的一种新型充填技术。
它的出现对于采矿行业的发展而言起到了特别大的促进作用。
此种技术可以充分利用尾矿资源，达到铁矿无废开采的目的，当然它也是一种把尾砂当成远景资源埋藏在井下的技术。
待技术经济成熟时，我们又可以对那些被埋藏于地下的尾砂进行二次开采，以促进国民经济的增长。
1 全尾砂胶结充填技术概述全尾砂胶结充填系一种以物理化学及胶体化学为前提的矿山采空区充填技术，此种技术所使用的主要原料为尾砂浆，选择好原料之后，工作人员会使用浓密机及砂仓机对原料进行沉降及脱水，然后再把全尾砂与适当比例的水泥及水充分混合在一起通过相关的机器让其形成胶结充填料，最后再将能运送至采空区进行填充。
某矿山全尾砂膏体充填配比试验研究戴超群;吴爱祥;李会强;李公成【摘要】针对某矿山膏体充填物料,先对其物理化学性质进行测定,然后分别对66％～79％不同质量浓度的全尾砂料浆进行流变特性试验分析,并得出在0～120 s-1剪切速率下的流变模型,根据流变模型推导出可输送膏体的临界浓度.在临界浓度附近通过全面试验法研究膏体充填材料的综合性能,最后在满足矿山生产要求的情况下确定膏体充填材料的最优配比范围并对影响配比的因素进行分析.根据矿山要求一步骤充填强度达到1 MPa以上,二步骤充填强度达到0.5 MPa以上,试验结果得出灰砂比为1:24时,28天单轴抗压强度超过0.5 MPa,满足自立强度要求.灰砂比为1:8时,28天单轴抗压强度在1 MPa左右,满足一步骤充填强度要求.最终结合料浆流动性和试块强度综合考虑,推荐一步骤回采膏体充填料浆浓度75％～76％,灰砂比1:8,二步骤回采膏体充填料浆浓度75％～76％,灰砂比1:24.【期刊名称】《中国钨业》【年(卷),期】2018(033)004【总页数】6页(P9-14)【关键词】膏体充填;物料配比;塌落度;充填材料特性;充填体强度【作者】戴超群;吴爱祥;李会强;李公成【作者单位】金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京 100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京 100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083;北京昊海建设有限公司,北京 100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京 100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TD853.34随着浅部矿产资源日趋枯竭，国内外矿山进入深井开采阶段。
充填开采技术在维护采场稳定、解决深部地压、控制地表沉陷、保护生态环境等方面具有十分重要的作用[1-4]。
膏体充填技术以其安全可靠、经济高效、绿色环保等方面的优势得到迅猛的发展[5-6]，尤其是在矿岩遇水泥化矿山，膏体充填物料不泌水具有很大优势。
第八届国际充填采矿会议论文全尾砂膏体充填技术及工艺流程的试验研究王方汉①姚中亮②曹维勤①摘要：南京栖霞山铅锌银矿地处风景区，是典型三下矿山，应用充填采矿已二十余年。
为不断提高充填质量，先后进行了一系列实验室及工业试验，研究分析了膏体充填技术特性与规律，并在此基础上，设计了新的全尾砂膏体充填工艺流程。
新的膏体充填系统具有工艺简便、流程短、稳定性强、运行成本低的特点，适合于在全国中小型以上地下矿山中推广应用。
关键词：全尾砂、膏体充填、试验研究、工艺流程1.概况：南京栖霞山铅锌银矿地处南京东北郊，北靠长江，南邻京沪铁路及沪宁高速公路，西邻南京新生圩外贸港口，沿江东侧有龙潭深水港集装箱码头，矿区有栖霞山铁路货运北站，交通十分便利。
矿区处于旅游胜地—栖霞山风景区脚下，与佛教胜地—栖霞寺及全国重点文物保护单位舍利塔和千佛岩仅一街之隔。
栖霞街居民密集，矿区有河流经过，矿区附近有金陵石化炼油厂、栖霞山化肥厂及江南小野田水泥厂等大型企业，属典型的“三下”矿山。
南京栖霞山矿为华东地区最大的铅锌矿床，现在保有矿石储量一千三百多万吨。
矿山现有采选能力为35万吨/年，采用平硐盲竖井开拓，上向水平分层全尾砂胶结充填法采矿。
由于处城市风景区，对地表及环境保护要求严格，矿山没有尾矿库，井下废石不出窿用于空区充填，选矿尾砂全部输送于井下采场进行充填；选矿过程采用清洁生产技术，废水经净化处理后全部回用；矿山已通过了ISO9000标准体系认证，并且在全国矿山中率先通过了ISO14001环境体系认证。
因此，矿山已实现了“零排放”无废开采。
2.全尾砂胶结充填系统及存在问题2.1现有全尾砂充填工艺流程矿山全尾砂胶结充填系统始建于上世纪八十年代末，几经改造，现采用的充填工艺流程如图一所示。
选矿全尾砂经300m3中转储砂池后由4PNJ衬胶泵输送到两个分别为800m3和880m3容积的立式砂仓中，起加速沉降作用的絮凝剂经搅拌后也添加于立式砂仓；然后全尾砂造浆放砂进搅拌桶进行一级、二级搅拌，同时，水泥则由水泥仓底部的双管螺旋给料进入立式搅拌桶。
先进的浓缩储存设备进行脱水然后存储于特制的设备中，等待使用的时候，再从设备的底部放出流到搅拌的地方，如果采取了过滤干燥技术的，那么就要经过给料设备运输至搅拌设备，在依据配比在搅拌器中添加水泥，在搅拌器中搅拌均匀后由管道输送到充填采场。
3 充填材料因为我们国家对于可持续再生发展思想的统筹指导，也是因为对环境的重视，矿山充填材料的实际使用也渐渐推广开来，对新型材料的研究使用也变成了矿山充填技术的最前沿最重要的课题之一。
目前，材料的来源还比较广泛，从原始的河砂、海砂等等逐步转向粉煤灰，尾砂等工业废料。
当前，国内外使用充填法的矿山都是依照自己本身的条件选择材料，一般选择来源广，价格低，性质稳的原料或工业废物作为填充骨料。
尾砂、风沙、废石、炉渣等等均可以做充填法使用较多的充填骨料。
4 充填料浆制作和运输技术的改进充填浆料的制作是在安装在地面的充填制备站。
制造的料浆通过运输管道输送到井下等待充填的地方实施作业。
充填作业的流程一般要经过：充填物料存储和自动给料设备，搅拌设备，加压输送设备，充填料浆输送系统和充填制备站和管道运输的PLC 控制体系构成。
4.1 充填材料储存设备和供料设备处为了满足矿山能够连续性和均匀性进行充填工作的要求，储存设备中的存储容量需要保证2～3天的量，充填骨料一般存储于储料仓，有立式砂仓用于存储湿物料。
有卧式砂仓，根据地形来建造，一般用来贮存干性物料。
水泥仓则一般建于地面，容量在1.5～2天正常水泥用量。
仓中的水泥通过罐装水泥车运送。
4.2 料浆制作搅拌装置不同填充材料依据各自配比通过给料系统进入搅拌装置中，在搅拌装置中混合搅拌均匀。
这里料浆需要搅拌得十分均匀，不然会降低充填材料的品质，降低料浆的输送效能，还有可能造成充填作业中的事故。
我们国家一般使用搅拌桶。
4.3 充填料浆加压系统充填倍数大的矿山传送压力不够大，则需要进行加压加泵输送。
细石混凝土和膏体得运输可以采用液压双缸活塞式混凝土泵。
矿业工程黄 金ＧＯＬＤ２０２３年第５期／第４４卷超细全尾砂似膏体绿色胶凝充填关键技术研究收稿日期：２０２３－０１－１０；修回日期：２０２３－０３－１７基金项目：２０２０年度河北省省级科技计划资助项目（２０３７４１０３Ｄ）作者简介：胡亚军（１９８２—），男，高级工程师，硕士，从事地下充填采矿工程技术研究与应用工作；Ｅ ｍａｉｌ：６１６５７９０６０＠ｑｑ．ｃｏｍ胡亚军１，陈彦亭１，赖 伟２，白学勇１，陈 拓１（１．河北钢铁集团矿业有限公司；２．长沙矿山研究院有限责任公司）摘要：针对中关铁矿超细全尾砂存在脱水速度慢、溢流易跑浑、黏度大和充填体强度低等问题，开展了全尾砂粒度测试和化学成分分析、全尾砂自然沉降试验、絮凝沉降试验、选充工艺协同匹配衔接、钢渣基胶凝材料研发及超细全尾砂似膏体充填工艺配置等研究工作。
经现场系统调试运行，该超细全尾砂似膏体绿色胶凝充填技术及工艺合理，充填体强度在２．８～２．９ＭＰａ，满足井下充填体强度要求。
关键词：绿色充填；超细尾砂；自然沉降；絮凝沉降；钢渣基胶凝材料；似膏体充填 中图分类号：ＴＤ８５３．３４ 文章编号：１００１－１２７７（２０２３）０５－００１２－０４文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０２３０５０４引 言“绿水青山就是金山银山”已成为矿山行业的普遍共识和行动自觉。
由于中国金属矿山矿体赋存条件差，尤其“三下矿山”较多，优选全尾砂胶结充填开采，不仅可以维护地压稳定，提高资源回收率，还可以减少大宗固废外排［１－２］。
同时，中国金属矿山平均品位低，加之近年选矿技术水平不断提升，导致全尾砂粒度越磨越细，这些尾砂作为充填骨料，存在脱水速度慢、溢流易跑浑、黏度大和充填体强度低等问题［３－８］。
中关铁矿隶属河北钢铁集团矿业有限公司，年产铁矿石２００万ｔ。
该矿山水文地质条件复杂程度高、矿坑涌水量大，矿体全部埋藏于矿区地下水位之下，奥陶系中统灰岩含水层为矿体的直接顶板。
该矿山采用封闭式注浆帷幕堵水方案，避免因矿山开采而形成大范围降水漏斗。
第八届国际充填采矿会议论文全尾砂膏体充填技术及工艺流程的试验研究王方汉①姚中亮②曹维勤①摘要：南京栖霞山铅锌银矿地处风景区，是典型三下矿山，应用充填采矿已二十余年。
为不断提高充填质量，先后进行了一系列实验室及工业试验，研究分析了膏体充填技术特性与规律，并在此基础上，设计了新的全尾砂膏体充填工艺流程。
新的膏体充填系统具有工艺简便、流程短、稳定性强、运行成本低的特点，适合于在全国中小型以上地下矿山中推广应用。
关键词：全尾砂、膏体充填、试验研究、工艺流程1. 概况：南京栖霞山铅锌银矿地处南京东北郊，北靠长江，南邻京沪铁路及沪宁高速公路，西邻南京新生圩外贸港口，沿江东侧有龙潭深水港集装箱码头，矿区有栖霞山铁路货运北站，交通十分便利。
矿区处于旅游胜地—栖霞山风景区脚下，与佛教胜地—栖霞寺及全国重点文物保护单位舍利塔和千佛岩仅一街之隔。
栖霞街居民密集，矿区有河流经过，矿区附近有金陵石化炼油厂、栖霞山化肥厂及江南小野田水泥厂等大型企业，属典型的“三下”矿山。
南京栖霞山矿为华东地区最大的铅锌矿床，现在保有矿石储量一千三百多万吨。
矿山现有采选能力为35万吨/年，采用平硐盲竖井开拓，上向水平分层全尾砂胶结充填法采矿。
由于处城市风景区，对地表及环境保护要求严格，矿山没有尾矿库，井下废石不出窿用于空区充填，选矿尾砂全部输送于井下采场进行充填；选矿过程采用清洁生产技术，废水经净化处理后全部回用；矿山已通过了ISO9000标准体系认证，并且在全国矿山中率先通过了ISO14001环境体系认证。
因此，矿山已实现了“零排放”无废开采。
2. 全尾砂胶结充填系统及存在问题2.1 现有全尾砂充填工艺流程矿山全尾砂胶结充填系统始建于上世纪八十年代末，几经改造，现采用的充填工艺流程如图一所示。
选矿全尾砂经300m3中转储砂池后由4PNJ衬胶泵输送到两个分别为800 m3和880m3容积的立式砂仓中，起加速沉降作用的絮凝剂经搅拌后也添加于立式砂仓；然后全尾砂造浆放砂进搅拌桶进行一级、二级搅拌，同时，水泥则由水泥仓底部的双管螺旋给料进入立式搅拌桶。
经过两级充分搅拌后的充填料浆采用高扬程离心式渣浆泵加压，通过φ90管道输送到井下采场。
析，影响了充填体的凝固时间和凝固强度。
⑶系统运行工况不稳，增加了生产组织难度。
由于全尾砂粘性大，采用高压水造浆，使放砂流量和浓度始终不稳定，由此带来井下漫水多、跑砂多、充填料凝固时间拉长，影响正常采充循环等，使整个井下与地表充填生产组织协调难度加大。
此外，矿山现有充填系统最早是按年采选10万吨矿石量设计的，后来经改造扩建到20万吨/年矿石量的充填能力，实际已挖潜运行到年采选25万吨矿石量的充填能力。
而目前矿山已完成35万吨/年采选能力扩建改造，原有的系统也已不能满足改扩后的生产需要。
为解决上述问题，我们共同合作进行了膏体充填技术与工艺流程的试验研究工作。
3. 全尾砂膏体充填试验研究3.1 全尾砂实验室测试与试验3.1.1 全尾砂充填料性质通过测定和分析，矿山全尾砂的物理性质、粒级组成及化学成份分别如表1、表2与表3。
表1 全尾砂物理性质表2 全尾砂粒度分布表3 全尾砂化学成份分析结果 3.1.2 全尾砂沉降试验为了了解矿山全尾砂自然沉降特性，我们进行了全尾砂自由沉降试验，试验结果如表4，根据试验结果获得沉降浓度与沉降时间对应曲线关系如图二。
表4 全尾砂自由沉降试验结果 结果表明，全尾砂料浆最大自由沉降浓度为69.93%，其达到最大沉降浓度所需的时间为6小时左右，说明南京栖霞山矿全尾砂沉降速度比较快。
3.1.3 全尾砂试块强度试验为了研究全尾砂不同浓度、不同灰砂比与不同龄期对强度的影响，我们进行了多组试块试验，结果如表5。
表5 全尾砂试块强度试验结果试验获得同—灰砂比全尾砂充填料在28天龄期条件下浓度—强度关系曲线如图三，它表明：相同灰砂比时，试块同龄期强度随全尾砂浓度提高而提高，在灰砂比为1:4、1:6与1:8时，当浓度＜62%提高到74后，各龄期强度则提高到原来的3—5倍。
说明，全尾砂充填料浓度对于提高充填体的强度非常重要。
从表5还可看出，灰砂比为1:8，图三不同配比浓度—抗压强度关系曲线浓度为74的试块各龄期强度均高于灰砂比为1:4，浓度为66%的试块同龄期强度，说明同等强度要求下提高全尾砂充填料浓度可以大大降低充填水泥成本。
3.1.4 全尾砂流变性能测试为了了解矿山全尾砂流变特性，我们还进行了塌落度测试，结果见表6表6 全尾砂塌落度测试结果3.2全尾砂膏体充填（半）工业试验通过对全尾砂进行实验室测试和试验数据的分析，我们看到了全尾砂料浆充填存在的问题，发现进一步提高充填质量的关键是要实现膏体条件下的充填。
为了确定适合矿山实际的膏体充填技术工艺与流程，选取合理设计参数，我们又进行了一系列工业试验。
3.2.1 全尾砂陶瓷过滤机脱水试验考虑到全尾砂脱水配制膏体充填料的可能，我们进行了陶瓷过滤机全尾砂脱水试验。
试验采用南京银兴机械设备修造厂生产的陶瓷过滤机，其真空度为0.98MPa。
试验获得了全尾砂脱水水份及过滤机脱水能力数据。
试验得知，矿浆浓度对全尾砂脱水水份及陶瓷过滤机过滤能力影响很大。
3.2.2 全尾砂膏体压气造浆试验为了研究选择合理的全尾砂料浆的造浆与制备方式，我们曾先后进行了两次压气造浆试验。
一次是利用漏斗进行压气造浆，第二次是利用原卧式粗砂放砂池进行压气造浆。
漏斗压气造浆试验采用自制的总容积1.33m3、上部敞口立方形、下部四边锥形（锥角60°）的漏斗进行全尾砂自然沉降脱水。
自现充填站排尾管上取的全尾砂在料斗内经16小时沉降后，先排除上部积水，然后，开启最底部锥体内的压气造浆喷咀，经3—5分钟造浆后即放砂。
造浆后放出的全尾砂经取样测定其浓度为70.66～73.77%，平均浓度为72.11%。
卧式砂池全尾砂压气造浆工业试验中砂池容积400m3，池底部装有15排75个造浆喷咀。
来自选矿厂的低浓度全尾砂（浓度为25～40%）经泵送到放砂池，经过近24小时自然沉降脱水后，先排除上部积水，然后进行压气造浆，均匀造浆后的全尾砂经取样后浓度结果如表7。
表7 全尾砂砂池压气造浆浓度测定结果3.2.3 全尾砂膏体充填料环管泵送半工业试验为了研究全尾砂膏体泵送情况下管道输送阻力及泵压输送特性，确定今后膏体充填工艺设计参数，我们进行了全尾砂膏体充填料环管泵送试验。
试验中，进行了两组配料：一组是单一的全尾砂膏体；另一组是水泥—全尾砂膏体，水泥为325#硅酸盐水泥，灰砂比为1:8。
试验中采用φ125mm与φ150mm两种管径的钢管，环型敷设，配管总长度194.63m，折算管道总长度295.1m。
试验采用HBT70混凝土拖车泵。
试验结果如表8。
表8全尾砂膏体充填料环管试验结果（参数）试验得出以下结论：①全尾砂膏体与水泥—全尾砂膏体均具有良好的管道输送性能。
试验中，膏体浓度自73.31%至79.66%均顺利实现了泵送循环。
②在试验工况范围内，膏体浓度是影响管道阻力与输送质量的首要因素，浓度越高，管道阻力越大。
③膏体充填料具有良好的稳定性，试验中全尾砂充填料在待料停泵14小时情况下，管道料浆仍未出现离析现象。
3.2.4 全尾砂膏体充填料自流输送试验为了研究不同灰砂比、不同浓度的全尾砂膏体在不同充填倍线条件下的自流输送特性，我们进行了水泥—全尾砂膏体充填料L型管道自流输送半工业试验和单一全尾砂膏体井下自流输送工业试验。
㈠水泥—全尾砂膏体充填料L型管道地表自流输送试验试验中，采用灰砂比为1:12的水泥—全尾砂膏体，共完成六组试验。
试验采用φ125mm钢管，第一、二组充填倍线N=3.2，第三至第六组充填倍线加大至N=4.2。
第六组充填料浆添加了减水剂，在同一浓度下料浆流动性显著提高。
试验结果为：充填倍线N=3.2的ZL1、ZL2试验组，76%的料浆输送浓度难于实现自流输送，而73.6%的浓度却可实现理想自流，膏体流量达到了66.8～88.2m3/h，完全可满足生产能力要求。
当充填倍线加大至N=4.2时，无论是否添加水泥，料浆重量浓度73.6%的ZL3、ZL4试验组的料浆流速极低，不能实现自流输送。
仅当浓度降低到71.5%或添加减水剂（实际重量浓度为74.62%，减水剂掺量为0.037%）后，才可实现较为理想的自流输送，膏体流量达到52.2～77.76m3/h.㈡单一全尾砂膏体井下自流输送试验结合压气造浆工业试验，利用现粗砂井下充填系统进行了单一全尾砂膏体经充填钻孔与井下管道自流输送试验。
试验中，选厂泵送的全尾砂进400m3砂池经自然沉降后，先排除上部积水，即进行压气造浆，均匀造浆后的全尾砂膏体经地表充填钻孔与井下充填管道完全自流输送到采场空区。
试验全尾砂料浆平均浓度71.23%，自流输送流量经计算为88.74m3/h。
3.2.5 水泥—全尾砂膏体充填料试验强度测定在水泥—全尾砂地表泵送试验及L型自流输送试验中，我们均取试块样对水泥—全尾砂膏体充填料的强度进行了测定，测得其3天、7天与28天各龄期单轴抗压强度如表9。
表9 水泥—全尾砂膏体输送试验试块强度3.3 试验结论以上全尾砂及全尾砂膏体的试验研究表明：⑴南京栖霞山矿全尾砂-20μm含量达到33.34%，高于国内外充填通常的-20μm含量不小于15%的要求，无论是全尾砂还是水泥—全尾砂都能制备成输送性能良好的膏体充填料。
⑵全尾砂自然沉降最大沉降浓度约为70%，按水灰比1:4～1:12添加水泥后，可制备成浓度为71.47%～74.47%的全尾砂—水泥膏体充填料，且压气造浆方式可靠，膏体浓度均匀。
⑶提高全尾砂充填料浓度有利于提高充填体强度，并减少胶结水泥用量，降低充填成本。
⑷全尾砂膏体及全尾砂—水泥膏体均具有良好的管道输送特性。
4. 全尾砂膏体充填工艺流程4.1 全尾砂膏体充填系统工艺流程设计方案由试验得知，要进一步提高矿山充填质量，必须实现膏体充填。
我们认为膏体充填系统工艺流程设计中关键的问题是：⑴选择适合矿山实际的全尾砂膏体充填料浓度；⑵全尾砂脱水及膏体充填料的制备方式；⑶输送方式。
经过分析与研究并反复论证，我们确定了相对应的设计原则是：⑴全尾砂膏体充填输送浓度控制在72%-73%，过高会增加管阻，提高充填成本。
由此，设计全尾砂自然沉降浓度为70%，水砂比按1:6～1:8～1:10控制。
⑵全尾砂采用自然沉降脱水，膏体制备采用压气比，具有自己的特点：⑴尾矿不分级，膏体充填料直接为选矿全尾砂。
这使尾砂的全部综合利用成为可能，南京栖霞山矿已做到了尾矿（固废）零排放。
⑵全尾砂自然沉降脱水直接制备充填料膏体。
与通常的采用的全尾砂机械过滤脱水，然后再用干砂加水掺合制备充填料膏体相比，流程短，投资省。
⑶膏体制备中采用卧式砂池压气造浆。
