冶炼铜选尾渣对废石粗骨料充填料浆特性 改性研究

针对废石粗骨料高浓度自流充填料浆离析、充填体分层严重,及冶炼铜渣污染大、处理难的矿山实际难 题,本研究以铜渣尾砂作为细骨料对废石粗骨料充填料浆进行改性为指导思想,通过强度试验、塌落扩展度、分层度及 泌水率试验研究了铜渣尾砂对废石高浓度充填的影响。结果表明,添加铜渣尾砂细骨料对充填体的早期强度几乎没 有影响,但能大幅提高充填体的中后期强度;可使用扩展度代替塌落度表征自流高浓度料浆的流动特性,整体上铜渣 细骨料增加了料浆黏度从而流动性降低,但合适的掺量下能使料浆达到均质状态从而使影响降到最低;分层度受铜渣 及水化的影响;铜渣尾砂掺量在20%~25%时料浆的泌水率在5%~10%的理想范围内,形成了具有良好保水性、稳定性 及不离析的均质流体状态。     

基于金川棒磨砂充填料开发新型充填胶凝材料的试验研究

通过分析金川镍矿工业生产中排放的固体废弃物的物化特性,采取正交试验和极差分析,研究采用生石灰和脱硫灰渣复合激发矿渣微粉开发的新型充填胶凝材料的力学特性与变化规律。针对金川矿山下向分层胶结充填法采矿对3d早期强度的要求,开展采用芒硝和NaOH为复合早强激发剂的试验研究。研究结果显示,采用金川矿山的棒磨砂充填骨料,在料浆质量浓度为78%和胶砂比1︰4的试验条件下,生石灰、脱硫灰渣可激发矿渣微粉的活性,最优配比为生石灰5%、脱硫灰渣17.5%、芒硝3%、NaOH 0.5%,矿渣微粉74%,其3d、7d、28d抗压强度均不低于同等条件下的水泥胶凝材料充填体强度,并给出了不同添加剂对充填体强度的影响。     

下向进路式充填采矿方法在毛坪铅锌矿的应用研究

下向进路式充填采矿方法在金属矿山被广泛应用。目前,对充填材料制备、充填作用机理、充填体质量及稳定性分析、进路参数优化等已经开展了深入研究和工程实践。充填体的稳定性和接顶率一直是该采矿方法应用的两大难题。针对毛坪铅锌矿的采矿方法以及存在的问题,通过开展现场研究与生产实践,形成一套成熟、高效、安全、经济的下向进路式充填采矿工艺,从而确保充填体稳定和较高充填接顶率。近几年来该矿发生的充填体冒顶事故为零,进路的充填接顶率在95%以上,采矿成本降低到146元/t。该矿采用的下向进路式胶结充填法的研究成果与采矿工艺可为类似矿山开采提供参考。     

甘肃某矿山基于粉煤灰-水淬渣的新型胶凝材料开发

在甘肃某矿山采用棒磨砂充填料、1∶4的胶砂比和78%质量浓度的充填条件下,研究用粉煤灰和矿渣微粉替代水泥。结果表明,当生石灰为5%、芒硝3%、亚硫酸钠1.5%、脱硫灰渣17.5%、粉煤灰20%和矿渣微粉53%的掺量时,棒磨砂胶结充填体的3、7和28 d的抗压强度分别达到1.50,3.15和5.12 MPa,充填体沉缩率仅为8.68%,均满足矿山下向分层胶结充填法采矿的强度要求。充填胶凝材料的粉煤灰掺量高达37.5%,成本降低到121元/t。     

钢渣掺量对膏体早期强度及流变特性的影响

为探讨钢渣掺量对膏体早期强度和流变特性的影响效果,设计不同钢渣掺量的膏体早期强度与流变特性实验,使用XRD、TG/DTG和SEM等手段研究胶凝材料的水化产物,利用Zeta电位和pH计分析料浆屈服应力与黏度变化机理.结果表明,钢渣掺量由30％增至50％时,膏体早期(3 d、7 d、14 d和28 d)强度先增大后减小,钢渣掺量为35％时强度最优,养护28 d的净浆试样质量总损失为23.40％,水化产物更多,结构更致密.随钢渣掺量的增大,试样的屈服应力和黏度一直增大,固体颗粒间引力大和需要外力破坏絮凝结构是料浆屈服应力高的原因,而固体颗粒间的摩擦加剧是造成料浆黏度高的重要原因.     

混合充填集料粒径与级配对料浆流动性影响

在充填采矿中利用选矿尾砂、采掘废石是降低充填采矿成本的重要途径,混合料浆集料的粒径级配对充填料浆管道输送的流动性、抗离析及管道阻力具有显著影响。采用土力学中的曲率系数及不均匀系数来评价集料级配不能合理评价混合充填骨料级配优劣。针对金川矿山棒磨砂、全尾砂和戈壁砂混合充填骨料,开展了混合充填料浆的塌落度和流变特性试验,研究混合骨料的细度模数、-75μm细颗粒含量及粗细比对料浆塌落度和流变参数的影响。试验结果表明,在一定质量浓度的范围内,充填料浆塌落度与粗细比呈凸二次曲线关系,与-75μm细颗粒含量呈负线性关系,与细度模数呈正相关关系;料浆的初始剪切应力和粘度系数与细度模数、粗细比呈负相关关系,与-75μm细颗粒含量呈正相关关系。由此可知,采用混合骨料时,细颗粒含量和粗细比两个指标能够合理评价混合骨料的级配优劣。     

基于粉煤灰－矿渣微粉的新型胶凝材料开发研究

为了降低充填采矿成本及推进无废化开采,利用粉煤灰和矿渣开发新型充填胶凝材料替代水泥是目前最行之有效的途径。本文在金川镍矿采用棒磨砂充填料、1:4的胶砂比和78%的质量浓度的充填系统条件下,首先,开展了添加早强剂的粉煤灰替代水泥合理掺量的试验研究;结果表明,当添加2%的芒硝时,粉煤灰掺量可提高到20%。然后,采用正交设计试验和极差分析研究矿渣微粉替代水泥开发新型充填胶凝材料试验;在获得最优配比基础上再次进行粉煤灰替代部分矿渣试验,从而提高粉煤灰掺量,实现降低充填采矿成本的目的。结果表明,当生石灰为5%、芒硝3%、亚硫酸钠1.5%、脱硫灰渣17.5%、粉煤灰20%和矿渣微粉53%的掺量时,棒磨砂胶结充填体的3d、7d和28d的抗压强度分别达到1.50MPa,3.15MPa和5.12MPa,充填体沉缩率仅为8.68%,均满足金川矿山下向分层胶结充填法采矿的强度要求。该种充填胶凝材料的粉煤灰掺量高达37.5%,其成本降低到121元/t。该试验研究结果为中试和工业试验奠定基础,为金川矿区固体废弃物资源化利用和提高充填采矿效益起到重要作用。     

金川矿山磷石膏基新型充填胶凝材料的研制

针对甘肃瓮福化工有限责任公司排放的磷石膏废弃物,开展生石灰、磷石膏、矿渣和早强剂为主要成分的磷石膏基充填胶凝材料配比的正交试验研究。结果表明,当生石灰、磷石膏、芒硝和矿渣微粉的掺量分别为6%、30%、3%和61%时,充填体3d、7d和28d的抗压强度分别达到了0.622MPa,3.36 MPa和10.81 MPa,而在同等条件下,32.5R早强水泥的胶结充填体强度分别为1.65MPa,2.61MPa和5.10 MPa,通过添加早强剂将3d磷石膏基胶凝充填体强度提高到4.73 MPa,从而满足金川矿山充填采矿对胶凝材料的要求,有效降低了金川矿山的充填胶凝材料成本。     

高官营铁矿全尾砂充填胶凝材料优化配比试验研究

高官营铁矿是一座典型的复杂难采矿床,采矿成本面临居高不下的难题。在高官营铁矿实现全尾砂充填法采矿,能有效降低采矿成本。根据高官营铁矿实际工程背景,首先采用筛分法和激光扫描法,测定了高官营铁矿全尾砂粒径分布。结果显示,高官营全尾砂属级配不良尾砂充填料,整体粒度较细。针对高官营铁矿粒度较细和级配不良的全尾砂,借助前期全尾砂浆胶凝材料配方的工程经验,进行了高官营铁矿全尾砂的新型充填胶凝材料配比正交试验。通过对试验数据的极差分析,获得了细颗粒全尾砂的胶凝材料激发剂最优配方为生石灰3.5%、半水石膏16%、芒硝0.5%。最后又进行了增强剂试验,得出了最优增强剂添加量为2%。     

混合骨料堆积模型研究与新型模型建立

骨料堆积密实度不仅影响混凝土和充填体的强度,还关系到新拌混凝土或充填料浆的和易性与管输性,因此它是混凝土工程和充填矿山研究课题之一。本实验在明确基本概念的基础上,首先探讨了五个堆积率计算模型的特性。然后分析了三个颗粒间相互作用影响堆积率的壁效应及松动效应模型,讨论其差异性及适用范围。针对金川镍矿废石骨料进行堆积密实度实验和计算模型验证,结果表明,不同粗细颗粒混合比下所适用的模型也不同,现有堆积模型难以精确预测实际堆积率。最后提出基于径向基函数(RBF)神经网络黑盒建模思路及实现过程,建立能准确预测骨料堆积率计算的通用模型,并对模型特点进行了讨论。