安庆铜矿不同颗粒级配尾砂优化组合膏体充填技术

尾砂级配是影响充填质量的关键因素,安庆铜矿因尾砂级配不合理导致充填料浆离析,严重影响充填质量。对此,通过开展充填料配比试验确定了理想的尾砂级配,即将矿山旋流分级后的底流粗砂与溢流细砂按17∶3的比例混合。根据矿山充填系统工艺,利用现有立式砂仓对底流粗砂与溢流细砂分别进行了浓缩,浓缩后的72%浓度的分级尾砂与58%浓度的溢流细砂混合搅拌后制备出具有较优级配的膏体充填料。实践证明：该方案可制备出兼顾充填体强度与充填料浆输送性的合格膏体充填料,充填体均匀性好,同时,该方案可满足膏体胶结充填与水砂非胶结充填需求,实现了较好的经济效益。     

铅锌尾矿膏体缓凝研究及控制措施

尾矿膏体充填技术已在国内外诸多矿山得到推广应用,相关科研单位及矿山企业在膏体充填材料、级配、流变特性、胶结材料等方面开展了大量研究工作,但对膏体缓凝机理及控制措施方面的研究很少。通过对胶结剂性质、原矿性质、尾矿药剂残留、尾矿特性等方面进行分析,开展胶结剂初凝及安定性分析、尾矿粒级分析、X射线衍射分析、元素化学物相分析、MLA分析、扫描电镜分析等工作,找到了导致充填体缓凝的原因,并提出相应的解决措施。相关研究及认识给国内外采用尾矿膏体充填的硫化矿采选企业确保膏体质量提供了借鉴和参考,避免膏体缓凝发生。     

膏体—地聚物协同效应的铀尾矿井下充填处置体系构建

铀尾矿井下充填处置是铀矿“协同开采”理念的重要技术支撑，但铀尾矿复杂的物理化学性质影响了胶结充填体的固结固化特性，进而制约了铀尾矿骨料胶结充填技术的应用。基于膏体和地聚物特性的协 同效应，针对铀尾矿地表堆置和常规井下充填处置存在的问题，提出了基于地聚物分割包裹—膏体稳固协同固化的铀尾矿井下充填设想。铀尾矿井下胶结充填体的技术指标包括机械强度、化学稳定、抗浸出性、氡析 出率和增容特性，物料组成包括铀尾矿骨料、地聚物基材、矿黏合剂、外加剂、功能矿物和水等，制备与充填过程的关键工艺为铀尾矿颗粒级配重构、充填材料多元复配以及充填质量的原位监测与动态调整技术。以 某铀尾矿库尾砂、复配冶炼矿渣等材料为研究对象进行了验证试验，当水固比为0.25、灰砂比为1:4时，充填体试件在（20±1）℃、湿度≥95%条件下养护28 d后，试件的最大单轴抗压强度为17.65 MPa，表明基于地 聚物的铀尾矿膏体充填体制备具备可行性。该充填体系的构建对于促进膏体充填技术在低或极低放射性固体废弃物处置领域的应用具有一定的意义。     

某金矿合理级配尾砂膏体充填体强度研究与试验

尾砂级配为影响膏体充填体强度力学性质的主要因素之一。配制8组不同颗粒级配的尾砂试样,在实验室中进行标准养护条件下和井下养护条件下充填体抗压强度的试验测试,对比分析尾砂级配对充填体强度的影响,并到井下采场进行试验验证。试验结果表明:在一定范围内,随着尾砂中+150μm含量的增加,配制的充填料浆形成的充填体强度先增大后降低。优化组合后的合理级配尾砂制备成的膏体充填料浆在同等条件下充填体强度最高。试验数据可为该矿膏体充填工艺流程选择提供参考。     

多元粗骨料膏体稳态制备系统研究

本研究针对戈壁料粒径较大,且级配不连续,出现两头大中间小,通过添加一定冶炼渣优化其级配组成。通过开展充填物料基本性质测试、最优配合比试验等,确定了戈壁料与冶炼渣的最佳配合参数及核心工艺参数,即戈壁料∶冶炼渣=7∶3、充填浓度为78%至80%、灰砂比在1∶6至1∶10;同时由于戈壁料中含有大量的大颗粒骨料、冶炼渣比重较大,难以实现制备高质量均质膏体料浆的技术难题。本研究提出基于进料源头实现精准计量,多环节控制混合搅拌精度的技术;并以此标准,根据戈壁料、冶炼渣的特性,研发了多元粗骨料均质混拌技术系统、混合骨料精准给料与计量技术与装置、混合骨料料浆搅拌技术与装置。实现粗骨料从进料源头上开始精准计量,严格控制多元骨料连续稳定给料,提高多元粗骨料搅拌效果,从而确保多元粗骨料膏体稳态制备,保障充填质量。     

某金矿全尾膏体充填与排放联合处置技术

针对国内某金矿原分级尾砂胶结充填存在的采场充填料浓度低、水泥耗量高以及尾矿库库容不足等诸多问题,对充填系统进行优化改造,提出了一种基于深锥浓密机的全尾膏体充填和堆存联合处置方案。改造后的充填系统运行过程中,选厂全尾砂经泵站打入深锥浓密机。需要充填时,深锥底流经两段卧式搅拌机与水泥混合,制备出膏体自流或泵送至采场。不需要充填时,底流由柱塞泵泵送至尾矿库进行膏体堆存。通过计算和实践证明：改造后的方案可节约充填成本1 399万元/a,节约尾矿排放成本1 040万元/a;尾矿排放浓度由35%提高至68%以上,增加了尾矿的堆积角,提高了尾矿库服务年限。全尾膏体充填和堆存联合处置方案可以很好地同时解决采空区充填和尾矿堆存2个难题,具有巨大的经济和社会效益,符合“绿色矿山”的建设理念。     

我国充填工艺创新成就与尚需深入研究的课题

胶结充填技术的出现和应用大幅度降低了极厚矿体矿柱回采的贫化率、损失率,可成功控制地下开采的地压活动,有效防止矿山地表岩层移动,对"三下"采矿和优先开采深部或下盘富矿,缓减深井开采岩爆威胁等具有特别重要的意义。概述了我国矿山充填工艺在高浓度充填、全尾砂胶结充填、膏体充填等方面的主要创新成就,并从膏体充填料浆流变性能的研究以及膏体充填技术的推广应用、深井充填剩余压头的处理、充填环管试验的计算机仿真、全尾矿脱水技术和装置的优化、降低充填成本、将膏体充填技术推广到尾矿干堆等6个方面提出了仍面临的诸多需要深入研究的重要课题,为我国充填技术的研究发展指明了方向。     

某金矿尾砂合理级配及其膏体料浆流变性质试验研究

尾砂级配是影响膏体充填料浆力学特征和流变性质的主要因素之一。配制8组不同颗粒级配的尾砂试样,在实验室进行充填料浆扩展度、屈服应力、粘性系数的试验测试,对比分析了尾砂级配对充填料浆特性的影响。试验结果表明:在一定范围内,随着尾砂中+100目含量的增加,形成的充填料浆扩展度逐渐增大,屈服应力和粘性系数逐渐减小。由优化组合后的合理级配尾砂制备成的膏体充填料浆在同等条件下流变特性最优。试验数据可为该矿膏体充填工艺设计提供参考。     

会泽铅锌矿资源综合利用技术的实践与应用

会泽铅锌矿为世界罕见的特富铅锌矿产,深部资源开采条件较为复杂,集"水、深、碎、难"于一体,且为复杂难选多金属氧-硫混合矿石。通过采用机械化盘区上向进路充填采矿法为主、机械化盘区下向进路充填采矿法为辅的采矿工艺,有效防止了井下突水水害,成功控制了深井开采地压活动,可靠缓减了深井开采岩爆,提高了采矿作业安全性,实现了资源高效回收;通过采用先硫后氧分段选别主干流程、等可浮-优先浮选原则流程、多碎少磨-阶段磨矿阶段选别工艺流程等多种流程结构并存的综合选矿新工艺,实现了矿石中有用组分的充分回收;构建了以膏体充填和选矿废水处理回用为核心的废弃物处理与资源化利用技术,不仅实现了生产流程废石、尾矿、矿井水、选矿废水及历史遗留尾矿、水淬渣的资源化利用,而且彻底消除了新生高危污染物膏体制备溢流水、选矿废水处理污泥的潜在危害。在生产中取得了采矿回采率98.95%、贫化率6.50%及选矿金属回收率锌95.70%、铅86.35%、银66.01%、锗77.13%,为金属矿山矿产资源综合利用及清洁生产提供了宝贵的经验。     

掺石灰石粉的混合骨料充填料浆配比优化研究

针对金川矿山采用的废石-棒磨砂混合粗骨料级配不良,导致充填料浆离析的问题,通过掺石灰石粉来改善骨料级配,进一步改善充填效果。对骨料进行了物化分析,在此基础上开展了混合骨料粒径级配 分析,并进行了掺石灰石粉混合骨料充填体强度试验和料浆管输特性试验;根据试验结果采用BP神经网络建立模型对充填体强度和料浆管输特性进行预测,并进行了混合骨料充填料浆配比优化。研究表明：掺入适量 的石灰石粉,不仅能有效改善粒径级配,提高充填体强度,而且能提高充填料浆流动性,对充填料浆管输特性有益,能明显改善充填效果;充填料浆优化配比为胶凝材料添加量310 kg/m3,石灰石粉掺量12.3%,料浆 质量浓度80%,经过工业充填时取样验证,其塌落度、稠度、泌水率以及3 d、7 d和28 d抗压强度分别为25.41 cm、9.31 cm、6.7%、2.7 MPa、5.1 MPa和10.6 MPa,均满足矿山工业充填的要求,并且单位充填成本较 原来降低了21%。     

尾砂粒度对充填体早期强度影响的试验研究

为提高铁矿全尾砂的回填利用率,实现全尾砂胶结充填在矿山的有效应用,选择冀东地区全尾砂为试验材料,在分析物化性质的基础上,设计了灰砂比为1∶6、1∶12、1∶20和质量浓度为65%、70%、75% 的强度试验,结合XRD能谱和SEM扫描电镜分析,研究了尾砂粒度对充填体早期强度的影响规律,以及对水化产物和孔隙结构的影响。研究表明：尾砂粒径对早期强度影响显著,当尾砂颗粒达到一定细度时,与水泥水 化胶结的契合度能够有效提高,随着粒径的降低,充填体的早期强度越大,并且对灰砂比和料浆浓度的变化越敏感,基于尾砂的特征指标,建立了关于尾砂粒度、灰砂比和料浆浓度的早期强度预测模型,相关系数R＞ 0.95,误差＜2%,相关性好,预测结果可靠, 确定冀东地区采用全尾砂胶结充填的灰砂比在1∶6~1∶8范围内,质量浓度根据充填系统工况取值越高越好。在配比相同的条件下,尾砂粒度减少,充填体养护早期水化 生成的C—S—H凝胶增加,以及充填体内孔隙尺寸和数量减少,宏观表现为强度增强。在冀东地区某矿山进行了强度试验,进一步验证强度预测模型的可靠性,平均误差为3.49%,表明所构建的模型可以准确预测充填 体早期强度,为矿山充填设计提供依据。     

减水剂对磷尾矿胶结充填料浆输送流动性能影响研究

采用贵州某磷尾矿为骨料、粉煤灰和水泥为胶凝材料,制备了胶结充填料浆。采用扩展度法、流动度法及L型管法研究了聚羧酸系和萘系减水剂对磷尾矿充填料浆流动性能的影响。结果表明,聚羧酸系减水剂添加量为1.2%时对充填料浆流动性能的改变较大,萘系减水剂添加量为8%时料浆流动性可达到较好的效果;二者相比,聚羧酸系减水剂优于萘系减水剂。同时聚羧酸系减水剂对磷尾矿充填料浆具有较强的分散作用,能改变水泥絮凝结构,提高充填料浆的流动性能。     

石灰石粉对胶结膏体充填材料性能的影响

为满足矿山对质优价廉、不同粒度分级尾砂胶结充填材料的需求,以粗、细两种分级尾砂胶结充填材料为对象,研究了外掺粗、细、超细石灰石粉对胶结充填材料性能的影响。结果表明：固体质量浓度为65%的细粒尾砂胶结充填料和固体质量浓度为75%的粗粒尾砂胶结充填料外掺15%的超细石灰石粉,均可制成胶结膏体充填材料,其充填料的坍落度均超过200 mm、脱水率均低于2%、28 d硬化体的抗压强度在0.3～1.2 MPa、28 d硬化体沉缩率均低于2%;继续增加超细石灰石粉的掺量,充填料的坍落度和脱水率下降,28 d硬化体的抗压强度略有提升、沉缩率进一步下降。如何提高28 d硬化体的抗压强度是今后研究的重点。     

Apparent yield stress measurement in cemented paste backfill

The effect of specimen composition on the apparent yield stress of cemented paste backfill (CPB) is studied using a Brookfield rotational viscometer with vane geometry. The factors that are assessed include binder type and content, selected chemical admixtures (superplasticizers) and pore fluid chemistry (e.g. ionic concentration and pH). The difficulties associated with performing viscosity measurements on high solids content mixtures are addressed. Additionally, the zeta potential of the mine tailings is measured using an electroacoustic spectrometer. The data indicates that particle packing, electrostatic forces and hydration of the cement affect the flow behaviour of CPB.     

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。     

全尾砂膏体搅拌技术现状及发展趋势

搅拌作为胶结充填关键环节,它的优劣直接影响水泥分散效果、料浆输送性能,以及水泥单耗和充填体强度。然而目前膏体充填技术研究主要集中于尾砂浓密、管道输送及充填体力学性能等方面,极少涉及料浆的搅拌过程。随着膏体充填技术的发展,膏体搅拌环节的不足逐渐暴露：多尺度物料弥散效果差、均质化困难,致使胶凝材料水化不充分;单套搅拌设备能力不足,限制了整个系统充填能力的提升;颗粒混合弥散运移规律及低效区消除等关键问题无法解决。目前暂无性能优异的膏体专用搅拌机,主要借鉴混凝土搅拌设备及工艺,由于全尾砂物料细、料浆黏度高、屈服应力大,导致混合分散困难,设备适应性差、能力不足等。因此,发展大流量膏体专用搅拌工艺及其配套设备迫在眉睫。     

超细尾矿处理方法及开发利用探讨

超细尾矿是微细粒嵌布矿石分选过程中产出的固体废弃物,相对常规尾矿,超细尾矿具有更细的粒度和更高的比表面积,因而更容易导致环境污染和尾矿库的安全问题。对超细尾矿在地表堆存、采空区回填和综合开发利用方面的技术研究和应用现状进行了综述,探讨了超细尾矿在各种处理途径和应用方向中的优势和限制因素,并对超细尾矿在尾矿干堆、胶结回填和建筑材料应用等方面的发展趋势进行了分析。     

锡冶炼渣-全尾砂胶结充填体强度特性研究

充填体材料的选择以及强度特性的研究有助于解决矿山生产安全、环境破坏、充填成本等问题。为了将冶炼生产中的固体废渣二次利用,并与矿山尾砂胶结后将其运用于回填矿山采空区,本文选用锡冶炼渣-全尾砂作为充填试验材料,通过室内实验、逐步回归分析以及双因素交互作用分析的方法研究了不同锡冶炼渣掺量、质量浓度、灰砂比、养护龄期下充填体抗压强度的特性。实验结果表明：其他条件固定不变,充填体的单轴抗压强度随养护龄期的增加呈递增规律;同质量浓度及灰砂比条件下,充填体单轴抗压强度随锡冶炼渣掺量的增加呈递减的趋势;28 d养护龄期,质量浓度78%灰砂比1:4,,掺入30%锡冶炼渣强度降至7.04 MPa,与未掺锡冶炼渣强度值9.5 MPa相比,降幅为25.9%。低灰砂比、低质量浓度,掺入同量锡冶炼渣对充填体试件抗压强度影响较小。经逐步回归分析得出充填体单轴抗压强度回归方程以及影响充填体强度大小的因素排序。锡冶炼渣掺量与灰砂比交互作用对充填体的强度影响较为显著。     

Sludge recycling within cemented paste backfill: Study of the mechanical and leachability properties

Cemented paste backfill (CPB) technology has become widely used in Canada and around the world. While most of the studies related to CPB have concentrated on the mechanical, physical, rheological and economical aspects, very few studies have been conducted on metal leachability. The objective of this study was to investigate the mechanical and environmental behaviour of a novel CPB technique consisting of incorporating various treatment sludges within the conventional paste mixture. For the CPB studied, the binder PC10-50 50/50 offers higher mechanical resistance than the slag-based cement. While PC-based binders are more or less penalized by the addition of sludge, slag-based cement benefits from this additive. In terms of leachability, the results show that PC and slag-based binders were efficient in minimizing the release of Zn and Mn even at a low binder proportion. The addition of 0.15% and 0.30% of three different sludges to the tailings paste backfill did not have any negative impact on metal leachability.