基于正交试验的全尾砂胶结充填材料配比优化

以某矿山全尾砂为骨料、水泥和粉煤灰为胶凝材料制作胶结充填材料,采用正交试验探讨了料浆质量浓度、灰砂比和掺灰量对充填材料泌水率、7 d和28 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71%和74%时泌水率小于15%可满足工艺要求;灰砂比对充填材料7 d和28 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74%、灰砂比1∶4、掺灰量10%。     

高效减水剂对全尾砂充填料性能的影响

利用全尾砂作为集料制成全尾砂充填料对采空区进行充填,具有性能优、尾砂利用率高、能耗少、成本低等优点。根据某矿山现有充填工艺,采用全尾砂替代分级尾砂作为充填集料的技术,优化原有的胶结材料,并将尾砂充填料浆的固体浓度由68%提高到72%,结合使用减水剂来实现全尾砂充填料的自流输送。研究4种减水剂（萘系高效减水剂NSF、聚羧酸高效减水剂PC、氨基高效减水剂ASF以及脂肪族高效减水剂SAF）的不同掺量对全尾砂充填料浆的泌水率、流变性能和强度的影响。结果表明,减水剂的加入有效地提高了全尾砂充填料浆的流动性能,延缓了凝结时间,但却对充填体强度有不利的影响。综合4种减水剂的作用来看,在脂肪族减水剂掺量为1.6%时,既可以使料浆流动性增加幅度较大,又对充填体强度的不利影响较小。因此,选用脂肪族减水剂可以配制性能较优的自流型全尾砂充填材料。     

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。     

沙溪铜矿全尾砂沉降性能及絮凝剂选型试验研究

全尾砂沉降特性决定其在深锥浓密机中的浓密效率,进而影响充填料浆制备及采场充填效率。为保证沙溪铜矿大规模开采的采场充填效率、提升充填料浆连续稳定制备能力,拟对矿山极细全尾砂深锥浓密控制参数进行优化调整,为此开展了矿山全尾砂自然沉降和絮凝沉降对比试验研究,结果表明：矿山全尾砂自然沉降速率无法满足充填生产需要,需添加絮凝剂加速尾砂沉降;考虑絮凝沉降效果及絮凝剂成本,优选天润P-6型絮凝剂更适合本矿山全尾砂;增加絮凝剂的添加量,能有效提高深锥浓密机中全尾砂沉降速率,但同时会显著降低浓密机底流浓度;综合深锥浓密机中的全尾砂浓密效率及底流浓度,优化确定在15%入料浓度下的絮凝剂添加量为30g/t。可为同类矿山新建深锥浓密机沉降参数管控提供方法参考。     

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。     

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。     

某铅锌矿全尾砂充填料浆输送性能试验研究

充填料浆沿管道的输送阻力i与充填料浆自身的屈服剪切应力τ0、粘性系数η、充填料浆输送流速V及输送管道直径D有关。通过对某铅锌矿选厂全尾砂粒径、物理化学参数、沉降性能及塌落度等特性研究,选择不同浓度的选厂全尾砂进行充填料浆流动性试验。根据流动性试验结果,求得不同浓度全尾砂充填料浆流变参数,计算出全尾砂在不同浓度、不同流量及管径条件下,充填料浆管道流动阻力,从而得出可实现管道顺利输送的充填倍线。试验研究表明,决定输送阻力的两个关键因素分别为充填料浆浓度和输送管道内径,某铅锌矿选厂全尾砂充填料浆浓度为72%～74%、充填管径为150mm时,其输送性能最佳。     

某铜矿全尾砂/废石复合充填料浆流变特性研究

全尾砂充填料浆流变性能对管道输送及充填体强度有重要影响。对某铜矿充填料浆采用不同配比实验,通过实验数据选取合适的流变模型,用Origin模拟出回归方程,研究了屈服应力、表观黏度与质量浓度、废石掺量、灰砂比的关系。结果表明,屈服应力随质量浓度升高而增大,当全尾砂质量浓度超过70%,屈服应力显著增大;质量浓度为72%时,适量掺入废石能提高充填料浆的初始表观黏度,废石量超过10%,初始表观黏度则会逐渐降低;浓度低于66%,对初始表观黏度几乎没有影响;废石掺量为0时,灰砂比越大,屈服应力越大;废石掺量为10%、20%时,灰砂比大小对屈服应力几乎无影响;废石掺量为30%、40%时,灰砂比越大,屈服应力越小;质量浓度对屈服应力影响最为显著。     

某矿山全尾砂似膏体料浆L管试验研究

某金矿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,充填效果不佳,拟采用全尾砂似膏体充填解决充填体泌水量较大、凝固时间长、强度低等问题。该矿全尾砂料浆达到膏体(似膏体)状态的质量浓度为72%~74%。管流阻力是充填料浆管道输送的重要参数,为探索该矿山全尾砂似膏体充填料浆的输送特性,开展了L管试验测定其管流阻力及流变参数。试验结果表明:该矿山全尾砂似膏体充填料浆在质量浓度72%~74%时具有一定的抗离析能力,工程上可实现长距离输送;随料浆质量浓度增加,流动阻力明显增大,料浆流速及可实现顺利输送的充填倍线减小;在管道内径100mm时,可实现顺利输送的充填倍线约为2.26~3.02。     

以冶金渣为胶凝材料的全尾砂胶结充填料的制备

以矿渣-钢渣-脱硫石膏为胶结剂,以密云铁矿全尾砂为骨料,制备用于胶结充填采矿的充填材料。综合分析料浆流动度和胶结充填体试块强度,优化胶结充填料配比,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,当胶结剂中矿渣掺量为60%、脱硫石膏掺量为12%、钢渣掺量为28%、胶砂比为1∶4、充填料浆浓度为80%时,料浆适应膏体泵送的流动性要求,充填体28 d抗压强度为8.62 MPa,满足矿山充填强度要求。     

全尾砂膏体料浆流动性影响因素的试验研究

采用电动跳桌仪对全尾砂膏体料浆流动性的影响因素进行了试验研究。结果表明：料浆浓度、细尾砂（-20 μm）掺量、超塑化剂掺量和粉煤灰品质及掺量均对全尾砂膏体料浆的流动性有显著影响;细尾砂对全尾砂膏体料浆流动性的影响在未掺和掺超塑化剂条件下有显著差异;在保持料浆流动性相同的条件下,掺适量超塑化剂可以提高料浆浓度4个百分点,或者提高细尾砂含量20个百分点。     

细颗粒全尾砂沉降性能试验

某矿山针对初始浓度为30%的全尾砂试样,进行了沉降性能试验研究。试验表明:全尾砂料浆在沉降过程中,粗颗粒下沉速度较快,细颗粒下沉速度较慢,微细颗粒则在液面悬浮,无法分清浆液两个面之间的分界;0.5~1 h后,在沉降瓶上方漂浮的细颗粒逐渐沉降至相互紧密接触的状态,经24 h沉降后全尾砂料浆的最大浓度为66.4%,容重为1.79 g/cm~3。试验结果表明,该全尾砂靠其自然沉降不能形成紧密的充填体,直接用来进行井下充填不符合安全、高效的生产要求;应通过选择合适的絮凝剂及其他手段改变现状,使其达到正常生产的充填条件。     

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。     

浅析高峰锡矿全尾砂充填料浆流动性能

高峰锡矿采用全尾砂充填采空区,为了研究全尾砂料浆的流变性能,采用室内流动性模拟试验研究了80%、78%、76%、74%、72%五种浓度的全尾砂料浆自流输送的状态。试验结果表明,料浆浓度和输送管道内径是决定流变性能的2个核心因素,全尾砂充填料浆在浓度为74%~72%时,不仅能够满管流动,而且充填倍线为3~10,具有较好的流动性。     

某金矿全尾砂絮凝沉降影响因素研究

全尾砂的絮凝沉降是料浆制备的核心技术,为研究某金矿全尾砂的絮凝沉降规律,以絮凝剂单耗、絮凝剂溶液质量分数、料浆初始质量浓度为影响因素,以料浆的沉降速度、料浆的最终沉降浓度以及上层清液含固量为指标,利用正交试验法开展试验,并对全尾砂絮凝沉降多因素进行极差分析和回归分析。研究结果表明:料浆的初始浓度与絮凝剂溶液质量分数对尾砂的絮凝沉降效果有较大影响,絮凝剂单耗对尾砂的絮凝沉降效果影响程度最小;当料浆初始浓度为15%,絮凝剂单耗为20g/t,絮凝剂溶液质量分数为0.3%时,尾砂的絮凝沉降效果最佳;3个回归方程拟合效果良好,验证了试验的准确性。     

罗河铁矿全尾砂絮凝沉降试验

为了实现罗河铁矿全尾砂的高效、低成本、环保絮凝沉降,进行了全尾砂静态絮凝沉降、动态絮凝沉降特性研究,确定了合适的絮凝剂、充填料浆浓度、絮凝剂单耗等。认为现场所用絮凝剂较理想、单耗为15 g/t,料浆浓度宜为10%～15%,对应的静态沉降极限浓度为59.83%,动态絮凝沉降4 h对应的动态极限浓度为69.16%,比静态沉降极限浓度提升9.33个百分点。     

分级尾砂充填料浆的工作特性及多因素影响规律

流动性和强度是决定充填料浆工作特性的两个关键指标。为研究分级尾砂高浓度自流充填的工作特性以及相关因素的影响规律,采用A1.2U6均匀设计法开展了配合比试验,以水泥掺量、料浆浓度、充填剂掺量为变量,以单轴抗压强度、扩散度和塌落度为考察指标,开展了充填料浆的工作特性与影响因素研究。结果表明:料浆浓度与流动性成负相关,Minefill和水泥掺量与流动性成正相关,且料浆浓度对流动性影响最大,Minefill次之,水泥掺量最小;Minefill对高浓度料浆的作用更明显,浓度在68%～70%时,可将其扩散度提高30cm、塌落度提高1～6cm。水泥掺量和料浆浓度与强度成正相关,且水泥掺量对强度的影响性更大,而Minefill对强度基本无影响;Minefill掺量为550mL/t时,水泥掺量提高1%,强度可提高0.1MPa,料浆浓度提高1%,强度可提高0.05MPa。     

昆阳磷矿二矿尾砂胶结充填技术研究

为解决昆阳磷矿二矿的充填成本过高、充填体不均质造成片帮的问题,对该矿的全尾砂进行了絮凝沉降试验、尾砂浆最佳入料浓度试验、充填体强度配比试验及优选试验,测试了不同絮凝剂类型和尾砂浆入料浓度下的絮凝沉降效果及不同灰砂比、料浆质量浓度、胶凝材料及养护期龄的充填体单轴抗压强度。结果表明:絮凝剂最佳种类、最佳掺量和尾矿浆最佳入料质量浓度分别为1^#(BKYZ-24S型)絮凝剂、50 g/t和10%。全尾砂胶结充填体的强度随料浆质量浓度、灰砂比的提高和养护龄期的增长均呈线性增大。胶凝材料采用长沙矿山研究院有限责任公司自主研发的5^#G料替代P·O 42.5水泥,能在一定程度上节省胶结材料的用量,且充填效果显著,既节省了充填成本,又保证了充填体的质量。     

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。     

全尾砂—棒磨砂混合充填料浆的优化配比试验研究

为了弥补金川矿山棒磨砂充填料供应不足以及对选矿全尾砂与粉煤灰废弃物的资源化,针对金川镍矿下向分层进路充填法采矿安全生产要求,开展了全尾砂和棒磨砂混合充填料合理配比的试验研究首先进行了全尾砂与棒磨砂配比、水泥添加量、粉煤灰掺入量以及料浆浓度的多因素正交试验;然后建立神经网络模型进行试验样本的学习训练,由此建立充填体强度和沉降损失率与影响因素的隐含关系在此基础上,进行不同料浆配比的充填体强度与沉降损失率的预测,从而实现了对有限试验样本的知识外延并通过对扩大样本的回归分析,揭示了影响充填体强度和沉降损失率的因素与变化规律;确定了满足金川镍矿安全充填法采矿的全尾砂和棒磨砂混合充填料的合理配比参数,为全尾砂的工业化应用奠定了基础。