阿舍勒铜矿胶结充填材料试验研究

为验证部分掘进废石用于充填的适用性,通过广泛的配比试验,展开废石替代部分戈壁集料作为充填骨料的相关研究,从技术经济方面论述废石的适用性,实验数据与对比分析结果表明,添加废石后充填体强度不及粗骨料完全采用戈壁集料的强度,添加的废石有一定泥化、开裂和软化现象,对充填体强度产生了负面影响,因此不宜采用废石作为充填骨料。     

极细高硫尾砂胶结充填料配比优化实验研究

根据巴基斯坦杜达铅锌矿充填系统运行存在的问题,围绕戈壁集料含土量增大和供应不足的矛盾,以充填体强度满足采矿工艺要求为基本条件,以进一步降低充填成本作为优化方向,分别开展添加粉煤灰、废石破碎料替代戈壁集料、增加尾砂使用量以及低灰砂比实验。实验表明,废石破碎料替代戈壁集料可满足充填强度要求;添加粉煤灰和降低灰砂比在特定条件的采场可用,可降低充填成本;增加尾砂使用量的同时通过添加外加剂以及微细矿渣粉替代部分水泥的方式可满足充填强度要求。综合杜达铅锌矿现场实际情况,采用提高尾砂用量并添加外加剂的方式为充填料配比优化的最佳方案。     

粗骨料充填料浆流动性能研究

为了从管道输送角度评判粗骨料配方的适用性,给充填管道设计提供技术参数,采用流动性模拟试验的方法,进行破碎废石与戈壁集料作为粗骨料的流变性能分析,测试与计算数据显示,流变参数随着破碎废石的加入有降低的趋势,相同浓度条件下,加入破碎废石的料浆流动阻力虽有所降低,但其保水性与和易性变差,不易形成稳定流体,且大颗粒破碎废石通常呈现不规则状,破碎废石的滑动摩擦较戈壁集料颗粒的滚动摩擦更容易造成管道磨损,因此充填骨料中不宜掺入破碎废石。     

废石屑作为矿山充填骨料探索试验研究

为研究新疆喀拉通克矿业有限责任公司周边石料破碎站废石屑最为充填骨料的可行性,本研究开展了废石屑充填料浆、废石屑-戈壁料充填料浆的流动性试验和充填配比试验,得到了适宜喀拉通克铜镍矿充填工艺要求的充填配比参数,结果表明:新疆喀拉通克矿业有限责任公司周边石料破碎站废石屑可作为充填骨料用于矿山充填;废石屑作为充填骨料时,适宜充填浓度80%～82%,灰砂比不宜小于1∶10;废石屑充填时,灰砂比为1∶4和1∶8时,分别满足下向进路充填体打底层和接顶层强度要求;废石屑+戈壁料充填时,随着废石屑添加比例升高,充填试块强度逐渐升高。     

阿舍勒铜矿粗骨料充填料浆流动性能研究

采用流动性模拟试验的方法,研究阿舍勒铜矿破碎废石与戈壁集料作为粗骨料的充填料浆的流变性能。结果表明,充填料浆的流变参数随着破碎废石的加入有降低的趋势,相同浓度条件下,加入破碎废石的料浆流动阻力虽有所降低,但其保水性与和易性变差,不易形成稳定流体,且大颗粒破碎废石通常呈现不规则状,滑动摩擦较戈壁集料颗粒的滚动摩擦更容易造成管道磨损,因此充填骨料中不宜掺入破碎废石。     

不同粗骨料的膏体流变性能研究

在流变试验的基础上,以废石和戈壁集料为粗骨料制备成膏体,并分别建立屈服应力与质量浓度、灰砂比、尾废比(尾砂/戈壁集料)、泵送剂添加量之间的模型,研究两种不同膏体的流变性能,并进行比较。试验结果表明:各个因素对流变性能的影响不同;在其他试验材料相同的基础上,当各配合比取相对较小值时,以废石为粗骨料的膏体其屈服应力较大,各配合比取相对较大值时,恰好相反。经分析,当粗骨料形状占主导作用时,以戈壁集料为粗骨料的膏体其流变性能更好,当粗骨料粒径和级配占主导作用时,以废石为粗骨料的膏体其流变性能更好。     

全尾砂戈壁集料膏体凝结性与流动性研究

以某矿戈壁集料为粗骨料的充填膏体为试验料浆,采用正交设计法设计试验方案,研究质量浓度、灰砂比、尾砂与戈壁集料比及泵送剂添加量对抗压强度和塌落度的影响规律。对试验结果运用极差分析和多元回归分析方法分析。结果表明：灰砂比对膏体抗压强度的影响最大,各因素对塌落度的影响基本相当。根据矿山强度要求,假底充填配比应为：浓度77%~78%,尾砂与戈壁集料比2.5~3.5,灰砂比0.16~0.17,泵送剂添加量为1.5%~2.0%;打顶充填配比为：浓度77%~78%,尾砂与戈壁集料比3~4,灰砂比0.09~0.11,泵送剂添加量为1.5%~2.0%。     

分级尾砂+戈壁集料在杜达铅锌矿的工业应用试验研究

杜达铅锌矿全尾砂为极细尾砂并且含S量高,全尾砂不能作为单一的充填集料进行充填,否则后期强度会出现崩解的现象,并且采矿方法对早期强度要求也较高。通过对充填骨料的物理化学试验分析、流动性能试验分析以及强度配比试验研究,决定采用分级尾砂+粗骨料(戈壁集料或废石等)作为充填料进行充填。在充填料浆的配方选择上,首先保证料浆流动性以及充填料浆强度符合要求,其次兼顾各充填料的产、消平衡关系。最终选择的充填料浆配方完全能满足现场工业应用,充填料浆浓度高、不脱水、不离析、流平性好。     

喀拉通克铜镍矿充填骨料优化试验研究

为降低喀拉通克铜镍矿充填成本,充分利用全尾砂和冶炼渣作为充填骨料,通过开展充填材料配比试验,分析骨料中加入全尾砂和冶炼渣对充填体强度的影响,并根据三种充填骨料不同占比下充填体强度测试结果以确定充填骨料中戈壁集料、全尾砂和冶炼渣的合适比例。试验结果表明：骨料中加入全尾砂能降低充填料浆离析,但导致充填体强度降低,加入冶炼渣对充填体强度影响不大,但过量冶炼渣导致料浆离析严重;当骨料中戈壁集料、全尾砂和冶炼渣的占比为35%,30%和35%时,灰砂比为1:4时的强度达到4.37MPa,满足假顶充填强度要求,灰砂比为1:8时的强度达到2.5MPa,远大于接顶充填强度要求,可适当降低灰砂比以降低充填成本。     

喀拉通克铜镍矿充填骨料优化试验

为降低喀拉通克铜镍矿充填成本,充分利用全尾砂和冶炼渣作为充填骨料,通过开展充填材料配比试验,分析骨料中加入全尾砂和冶炼渣对充填体强度的影响,并根据三种充填骨料不同占比下充填体强度测试结果以确定充填骨料中戈壁集料、全尾砂和冶炼渣的合适比例。试验结果表明:骨料中加入全尾砂能降低充填料浆离析,但导致充填体强度降低,加入冶炼渣对充填体强度影响不大,但过量冶炼渣导致料浆离析严重;当骨料中戈壁集料、全尾砂和冶炼渣的占比为35%、30%和35%时,灰砂比为1∶4时的强度达到4.37 MPa,满足假顶充填强度要求,灰砂比为1∶8时的强度达到2.5MPa,远大于接顶充填强度要求,可适当降低灰砂比以降低充填成本。     

基于响应面法的废石-细尾砂充填性能优化试验

为获得满足矿山采矿强度要求的废石-细尾砂充填最佳配比,首先根据混合骨料的堆积密实度和料浆浓度初探试验,初步获得配比范围;在此基础上利用响应面法建立了以废石-细尾砂充填体的3、7、28 d抗压强度为响应值的回归模型,揭示了骨料配比、浓度和灰砂比三因素对充填体强度的影响规律,并通过回归模型优选出充填最佳配比,进行半工业试验验证。结果表明,当充填体养护至3、7 d时,浓度和灰砂比两因素的交互作用影响显著;当充填体养护至28 d时,骨料配比与浓度的交互作用影响显著。当骨料配比1∶3、浓度82%、灰砂比1∶4时,废石-细尾砂充填性能完全满足矿山的充填需求,为废石-细尾砂混合骨料膏体充填性能优化提供了理论基础。     

早强剂对固结粉胶凝材料混合骨料充填体强度的影响

为实现废石和固结粉胶凝材料在金川矿区充填采矿中的应用,首先开展了不同配比废石—棒磨砂混合骨料粒径级配分析,获得废石与棒磨砂配比为4∶6混合骨料的堆积密实度为0.635和泰波幂指数n为 0.591;然后,针对废石含量为10%~50%的混合骨料,分别开展了添加和不添加早强剂的固结粉胶结充填体强度试验。结果表明：充填体强度随着废石含量增加呈现先提高后降低趋势。当废石含量为40%,料浆浓度为 79%~81%时,不添加早强剂的固结粉胶结充填体3、7、28 d平均强度分别达到1.23、3.79、5.98 MPa,其早期强度低于矿山设计强度;添加早强剂时,胶结充填体3、7、28 d平均强度分别达到1.55、3.34、6.46 MPa, 满足金川矿区下向分层进路胶结充填采矿作业对胶结充填体强度的要求。由此确定,胶砂比1∶5、废石∶棒磨砂4∶6、浓度79%~81%、添加1%早强剂的固结粉胶凝材料混合骨料可在金川矿区推广应用。     

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。     

基于正交试验充填体力学性能及配比优化研究

针对矿山充填开采成本较高、尾砂和废石等固废处置困难等问题,以废石、尾砂为实验材料,通过正交试验法确定质量浓度、灰砂比及废石掺量对粗骨料胶结充填体流动性及力学性能的影响规律,并确定出合理的配比参数。结果表明：质量浓度、废石掺量及灰砂比均为充填料浆坍落度的显著性影响因素,其中质量浓度的影响最为关键;方差分析结果表明,质量浓度、灰砂比能够对充填体3d及28d抗压强度有显著性影响,而当废石掺量为5%~20%时,废石掺量对粗骨料充填体抗压强度无显著性影响;多元线性回归模型能够准确的反映出粗骨料胶结充填体抗压强度及坍落的变化规律,且构建三维可视化模型能够直观反映出质量浓度、灰砂比及废石掺量的复合作用对充填体性能的影响;基于建立的充填体配比参数寻优模型可得出一组合理的配比参数为：灰砂比为1:9.5,质量浓度为80%,废石掺量为20%。     

基于响应面法的废石-铜渣掺和比充填强度影响试验

充填料浆配比与强度在矿山准确充填过程中起决定性作用,运用两种骨料堆积密实度模型分析废石-铜渣混合比例以得出混合骨料最佳掺和比,采用BBD响应面法,对废石-铜渣进行膏体配比设计,建立了各龄期的充填体强度回归模型,研究了料浆质量浓度、水泥添加量、废石-铜渣掺和比单因素及其交互作用对不同龄期充填体强度的影响。结果表明：料浆质量浓度和废石-铜渣掺和比的交互作用对充填体强度初期形成起支撑作用,水泥添加量和废石-铜渣掺和比交互作用对中期充填体强度影响显著,料浆质量浓度和水泥添加量交互作用对后期充填体强度增长起决定性作用。建立充填物料多目标函数模型对废石-铜渣膏体配比进行优化,满足矿山生产要求。在一定程度上为矿山多元骨料的应用提供了理论指导,同时有助于矿冶固废铜渣的综合利用。     

基于RSM-BBD的废石-风砂胶结体配合比与强度试验研究

充填料浆配合比的选择直接决定了充填体的强度及运行成本。根据两种骨料混合堆积密实度试验,得到废石风砂最优配比。利用Design-Expert软件中的Box-Behnken中心组合试验设计及响应面法(RSM)研究了料浆质量分数、水泥用量和骨料配比对充填体不同龄期内无侧限抗压强度的影响规律,建立了以粗骨料胶结体3,7,28 d强度为响应值的三元二次回归模型,并对该模型的适用性进行了验证。试验结果表明,充填体强度不仅受单一因素影响,而且两因素之间的交互作用对强度影响显著。由模型的响应曲面可知,质量分数与骨料配比的交互作用对充填体早期强度影响显著,水泥用量与骨料配比的交互作用对充填体中期强度影响显著,质量分数与水泥用量的交互作用对充填体后期强度显著。通过回归模型及建立的充填材料成本函数,优选出一组料浆配合比,经现场试验满足生产要求。     

基于正交实验的废石-磷尾砂充填材料配比优化研究

为改善磷矿山固废物的赋存问题,采用正交实验法,开展了废石、磷尾砂充填配比研究。基于SPSS多元非线性回归分析,研究充填体单轴抗压强度、泌水率及坍落度的影响因素,确定较优配比并开展半工业实验进行可靠性分析。实验结果表明:当废石尾砂比为6∶4时,充填性能达到较优;当充填料浆的质量浓度为78%、水泥掺量为280 kg/m3时,充填体泌水率达到较优并满足高流态的泵送要求,符合矿山充填工艺要求。