锡矿山南矿尾矿膏体充填技术研究及工程应用

对锡矿山南矿尾矿进行了膏体制备和充填相关研究。该尾矿浓缩至质量浓度64%可达到膏体状态; 膏体尾矿以新型胶结粉为胶凝材料,在全尾砂浓缩膏体浓度68%、灰砂比1∶8条件下,充填体固结块28 d抗压强度可达3.36 MPa。工程应用实践表明,该尾矿膏体充填系统运行良好,工艺指标优良。     

尾矿膏体形成机理浅析

针对某矿山铁尾矿物料特性,分析了尾矿膏体形成机理。结果表明,尾矿膏体的形成与尾矿性质、絮凝工艺、沉降高度、耙架搅拌等因素有关;该矿山尾矿可以采用单一浓缩方式直接制取尾矿膏体,也可以通过添加合适的固结材料来使其形成尾矿膏体。     

基于选矿流程的尾矿优选组合膏体充填技术

为优化膏体充填骨料粒级级配,提出了基于选矿流程的尾矿优选组合膏体充填工艺技术。该技术统筹考虑充填方案、充填成本等因素,基于选矿流程多环节生产尾矿的条件,将不同级配、化学成分合理的尾矿按照一定的比例进行混合,制备出级配连续的混合尾矿。通过开展尾矿基础参数测试、沉降试验、析水试验、流动性试验研究,确定了基于选矿流程的充填技术工艺优化方案,并开展了工业现场验证。基于尾矿级配优化的膏体充填技术科学可行,具有广泛的适用性,是一种先进的矿山充填技术。     

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。     

尾矿堆存技术的最新进展

综述了湿式尾矿堆存、干式尾矿堆存、膏体尾矿堆存、袋式尾矿堆存技术和尾矿固结技术等尾矿堆存技术的最新进展。指出在利用废弃空间堆存尾矿、尾矿库防渗和排渗技术、尾矿库筑坝和加固技术、尾矿库闭库设计、尾矿库模型验证技术、干式尾矿库筑坝和堆存技术、膏体尾矿排放和堆存技术及袋式尾矿堆存技术研究方面取得了一定进展,已建矿山需进一步开展湿式尾矿库的排渗和防渗技术、筑坝和加固技术、尾矿库溃坝仿真模型和安全预测模型等研究,新建矿山需进一步开展干堆尾矿的浓缩技术与装备、膏体尾矿的浓缩技术与装备、尾矿浓缩过程中的絮凝技术、干堆和膏体尾矿的输送技术等研究,袋式尾矿堆存技术和尾矿固结堆放目前仍不够成熟,还需进行进一步深入研究。     

金属矿山尾矿处理技术进展

介绍了国内外在尾矿高效浓缩、全尾矿充填采空区和膏体尾矿干式堆存方面的研究和应用进展；分析了这些尾矿处理新方法的特点；指出随着人们环保意识的增强，安全、高效和环境友好的尾矿处理方法将逐步取代传统的尾矿地表堆存方法。     

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。     

胶结剂种类及掺量对尾砂胶结膏体充填材料性能的影响

对三种胶结剂的不同掺量对粗、细尾砂胶结膏体充填材料性能的影响规律进行了试验研究,并对部分硬化体进行了扫描电镜分析。试验结果表明,无论尾砂是粗或细,均随胶结剂外掺量增加,硬化体7d和28d抗压强度增加,但对料浆析水率影响不大;对于细尾砂,在5%胶结剂掺量下,矿渣基复合胶结剂的胶结强度比纯硅酸盐水泥(包括复合硅酸盐水泥)强;对于粗尾砂,在30%胶结剂掺量下,矿渣基复合胶结剂的胶结强度比硅酸盐水泥弱。扫描电镜分析表明,在胶结膏体充填材料中矿渣基复合胶结剂水化产物比纯硅酸盐水泥水化产物分布均匀,前者比后者显微结构更密实。对胶结膏体充填材料的增强机理分析表明,增加充填集料之间的胶结连结、晶体连结能有效提高充填硬化体强度。结论是要制备低胶结剂掺量的胶结膏体充填材料,分散胶结剂水化产物是有效措施。     

加拿大地下硬岩矿山膏体充填料配比设计

本文对加拿大地下硬岩矿山膏体充填料配比的不同类型进行说明,论述了加拿大矿山的三种不同全尾砂膏充填料的粒级组成及其相关物料特性,并介绍了几种不同的混合膏体充填料配比,着重阐明了广域粒组成的胶结剂耗量,围岩支护及自流输送方面的优势。     

两种不同胶结剂膏体充填试样的长期强度变化

为确定胶结剂对膏体充填长期强度变化的影响,对选厂尾砂进行了取样(尾砂试样T1和T2),并用PKC(波特兰水泥)/A32.5-R和PKC/B32.5-R两种胶结剂制备了膏体充填混合物.尾砂试样T1和T2选择了16.5 mm的坍落度和5%(按重量计)的胶结剂用量制备一组膏体充填混合物试样,这些试样经过不同的养护期(3～360 d)后再进行单轴抗压试验.两种膏体试样早期显示出高强度,但用PKC/B32.5-R胶结剂的膏体充填试样T2在养护28 d以后强度逐渐下降,使用PKC/A32.5-R胶结剂的膏体充填试样Tl的28 d强度比用PKC/B32.5-R胶结剂的膏体充填试样T1要高0.15倍.尽管膏体充填试样T1的强度在养护期28d和90 d之间普遍是提高的,但在养护期90 d和360 d之间观测到的强度则有下降.后期强度下降的原因在于它们的矿物学的、化学的和流变学的特征,水合作用的方式和对膏体充填强度有直接影响的火山灰产品的含量.     

玄武岩纤维尾砂充填体力学性能及损伤本构模型研究

为了提高采空区充填体的力学性能，对加入玄武岩纤维的尾砂充填体进行抗压强度试验，研究不同纤维掺量、灰砂比和养护龄期对充填体的抗压强度影响规律，构建充填体损伤本构模型并分析其能量耗散规律。研究结果表明：玄武岩纤维的加入能够明显提高尾砂充填体的抗压强度，随着纤维掺量的增加，充填体的抗压强度呈先增大后减小的趋势，且最优掺量为0.4%，对比素尾砂充填体强度提升了13.277%~24.865%。纤维充填体峰后残余强度较高，引入损伤修正系数的损伤本构模型能合理表述纤维充填体峰后残余强度，根据损伤本构模型可得到充填体的峰值比能演算模型，适量掺加纤维可以提升充填体的峰值比能并减少能量耗散。玄武岩纤维能提高充填体的力学性能，强化矿山采空区充填效果。     

基于细观尺度的胶结充填体破坏模拟试验研究

为分析充填体材料细观裂纹的萌生、扩展以及相互贯通的破坏机制,从尾砂胶结充填体微细观结构出发,采用Weibull统计函数对充填体材料的非均质特性进行描述,结合充填体室内力学试验结果,建立基于有限元理论的RFPA2D数值力学模型,分析胶结充填体的细观破坏演化模式和声发射特性。研究结果表明:尾砂胶结充填体是一种多相复合材料,具有强度低、非均质性高等特点;试件的破坏首先发生于力学性质较为薄弱的部位,并以此经过微-细-宏观跨尺度发展,最终导致充填体破坏;充填体破裂过程的声发射演化规律反映了裂纹发展的动态特征。     

铁尾矿在公路工程中的应用

通过对铁尾矿物理力学性质、颗粒组成、化学成分分析、理论推断和必要的实验室及小规模工业试验,证明铁尾矿在路面材料、替代河砂混凝土和路基回填料等方面应用的可靠性和技术要求.     

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。     

尾砂自流充填系统中立式砂仓的研究及应用现状

随着国家绿色发展理念导向政策的贯彻落实,绿色开采技术已成为矿山的创新主方向。充填采矿法具有安全、回采率高、对地表生态环境破坏较小等一系列不可替代的优点,越来越多的矿山开始建立充填系统实现充填采矿。立式砂仓作为尾砂自流充填系统的核心环节,具有装砂、储砂、放砂功能。其中,放砂尤其重要,放砂底流浓度和砂浆流量是影响充填效率与成本的重要因素。文章对立式砂仓的研究应用现状做了相关介绍,并根据现有研究成果对尾砂自流充填系统中立式砂仓放砂的研究方向进行了探讨。     

外墙泡沫保温材料的技术现状及用铁尾矿试制

铁尾矿的大量堆存对于环境和经济的可持续发展造成重大威胁。在国家提倡外墙保温材料革新以及铁尾矿资源化利用的背景下,将铁尾矿制成多孔矿物聚合材料用于外墙保温,不但能实现建筑节能,而且可以改善生态环境。在介绍了国内外对于外墙泡沫保温材料研究现状的基础上,进行了铁尾矿外墙泡沫保温材料的试制。试验中以鞍山式铁尾矿为主要原料,用偏高岭石调节Si/Al摩尔比,双氧水为发泡剂,硅酸钠为碱激活剂,试制出了具有一定性能和外观的外墙泡沫保温材料,可以用于建筑外墙保温,说明了试验技术路线的可行性。但是,若要制成满足建筑要求并且成本低的外墙泡沫保温材料,还需要后续进行原料的配体优化以及反应条件的调节等一系列试验。     

某矿山尾砂充填骨料的选择

南方某黄金矿山,由于多年开采目前井下形成大量采空区,从而破坏了岩体的原岩应力平衡,成为影响矿山安全生产最主要的危险源,采用尾砂充填采空区是消除潜在危险源的最有效手段。但矿山自身没有可以利用的充填骨料。为了选取适合本矿山充填所需的骨料,分别对黄狮涝尾矿库尾砂和水木冲尾矿库尾砂进行基本物化特性分析,同时开展沉降及渗透性、料浆流动性及充填体强度等性能测试分析;其测试结果表明,水木冲尾矿库尾砂各项性能均优于黄师涝尾矿库尾砂,最终结合矿山实际情况选取水木冲尾矿库尾砂为矿山充填所用尾砂;并根据充填配比试验结果及结合充填料浆流动性,确定矿山最佳充填料浆参数为:料浆浓度72%、灰砂比1∶8至1∶4。     

复杂隐伏空区群露天坑尾砂胶结充填方案

为了解决复杂隐伏采空区群露天坑地质环境亟需治理修复与矿山尾矿库逐年容量减小、尾矿排放困难的现实难题，以大冶大红山矿为例，首先对露天坑底隐伏采空群进行综合探测，制定采空区安全治理措施；然后重点围绕露天坑尾砂充填方案和充填体强度参数进行综合论证，提出采用全尾砂胶结充填技术方案，从安全性和经济性角度综合分析，构建了露天坑不同高度范围充填体强度结构模型，为类似矿山开展复杂隐伏空区群露天坑尾矿充填生态治理提供参考。     

分级细尾砂胶结充填强度和料浆流变性能试验研究

以某黄金矿山分级细尾砂为研究对象,在对充填材料基本物理化学性质检测分析的基础上,开展了强度试验和料浆流变特性试验。结果表明: 新型胶凝材料固化分级细尾砂效果好,充填体早期强度较传统胶凝材料高,有利于缩短采矿周期。添加新型胶凝材料的分级细尾砂料浆流变曲线符合Herschel-Bulkley(H-B)流变模型,随尾砂浆浓度增加,料浆屈服应力呈指数增长,而塑性黏度缓慢增加; 料浆屈服应力随新型胶凝材料掺量增加不断增大,塑性黏度则先增大后降低。     

絮凝剂和减水剂对尾砂浓密性能与充填体强度的影响

为提高溢流尾砂胶结充填效果，对溢流尾砂开展了添加和未添加减水剂沉降试验、湿堆密度测试、胶结料浆流变参数与抗压强度测试、胶结充填体总空隙率和微观结构测试，探究了絮凝剂与减水剂对溢流尾砂浓密性能和充填体强度的作用机理。研究表明：絮凝剂与减水剂具有“协同效应”，可提高尾砂浓密底流浓度，但效果与减水剂添加顺序和添加量相关。添加絮凝剂与减水剂使溢流尾砂湿堆密度增大，由0.559提高至0.591。絮凝剂添加使胶结充填体总空隙率与结构缺陷增加，造成充填体抗压强度降低；而含絮凝剂与减水剂的胶结充填体总空隙率降低，结构更致密，充填体抗压强度得到提高。尾砂浓密阶段添加减水剂可降低后续胶凝材料用量。相关研究成果可为优化尾砂高浓度胶结充填工艺提供借鉴。