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。     

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。     

凡口铅锌矿高浓度尾砂充填材料特性试验研究

针对凡口铅锌矿目前充填浓度低,生产成本高,尾砂利用率不足等问题,研究了不同充填材料的配比参数,分析了不同条件下料浆流动性变化规律和管道输送阻力特性。结果表明,为满足采场机械化开采需要,采场浇面充填宜选择分级尾砂作为骨料,灰砂比为1∶4,质量分数为76%,充填体强度R3≥3.0 MPa;非浇面充填可选择混合尾砂作为骨料,灰砂比为1∶4,质量分数为70%,充填体强度R28≥3.0 MPa。充填料浆采用内径130 mm管道输送,流量为60 m~3/h时,分级尾砂料浆和混合尾砂料浆管道输送阻力分别为1.77 MPa/km和1.97 MPa/km。基于矿山现有充填管网系统及管道参数,采用高质量分数充填时,管网系统充填倍线均小于料浆自流充填倍线,均可实现自流输送。     

管道输送高浓度全尾砂充填料浆的阻力损失研究

以地下矿山超大规模充填开采的发展趋势为背景,采用Fluent-3D工程流体力学软件,构建充填倍线为3,5,7的三维自流输送模型,通过数值模拟实验,研究浓度为70%、72%、74%的全尾砂充填料浆在直径为100~200 mm管道中输送时的阻力损失规律。结果表明,高浓度全尾砂充填料浆管道输送阻力损失与管径呈指数函数减小的变化关系,当管道直径小于150 mm时,阻力损失随管径的变化率较大,管道直径大于150 mm时,阻力损失随管径的变化率明显减小;随着水平管道长度的增大,阻力损失线性增大,而充填倍线对高浓度全尾砂充填料浆水力坡度的变化率几乎没有影响;阻力损失随料浆浓度的升高而增大,料浆浓度越高,阻力损失随管径的变化率越大;增大管径可降低浓度对输送阻力损失的影响,大直径管道输送高浓度全尾砂料浆具有良好的可行性。     

铜山铜矿全尾砂充填料浆流变特性试验研究

针对铜山铜矿全尾砂胶结充填料浆管道输送技术存在的实际问题,采用RST+SST型软固体流变仪进行了料浆流变特性试验,揭示了料浆屈服应力和粘度系数随料浆浓度和灰砂比变化的规律;利用试验得到的料浆流变特性参数,进行了管道输送临界流速、沿程阻力损失的计算以及充填参数验证。结果表明:料浆浓度为65%～70%、充填流量为64～80m3/h、管径为108mm时,工作流速和输送压力均能满足矿山自流输送要求,为全尾砂胶结充填料浆管道输送系统设计提供了基础。     

武里蒂卡金矿膏体充填料输送性能试验研究

膏体充填以其高浓度、无脱水、低水泥耗量等优势而广受国内外地下矿山的推崇,但同时也存在膏体输送管道阻力大、管道易堵塞的问题,为给矿山膏体输送系统提供设计依据,开展膏体充填料浆输送性能试验研究就显得十分必要。哥伦比亚武里蒂卡金矿拟采用全尾砂膏体充填,全尾砂膏体充填需求量60 m3/h～100 m3/h。本文通过坍落度试验研究分析充填料浆和易性并初步确定膏体态充填料浆的浓度范围,约为68%~70%。以此为基础,利用流变仪测试充填料浆的屈服剪切应力与黏性系数,计算得出管道单位长度充填料浆流动阻力,并结合矿山膏体输送条件,确定了武里蒂卡金矿的膏体输送参数。研究表明,充填料浆浓度宜选定66%~68%,推荐井下充填管道内径150 mm,相应膏体输送阻力2.69~5.74 kPa/m,采用10 MPa膏体输送泵可将充填料浆水平输送1.7~3.7 km,能够很好地满足矿山充填系统膏体输送的需求。膏体充填料浆输送性能参数及其确定方法可为类似地下矿山充填系统建设提供参考与借鉴。     

超细全尾砂料浆在大直径管道中流动特性研究

均质流在圆管中层流运动时,流速呈旋转抛物面分布;紊流运动时,流速特征符合七分之一指数分布定律。超细全尾砂胶结充填料浆物理性质复杂,在管道内的流动特征受管径等边界条件影响较大。使用Fluent-3D中欧拉模型,模拟研究充填倍线为3的条件下,不同浓度超细全尾砂料浆在大直径管道中满管自流输送时管道横断面上的流动特征。研究结果发现,灰砂比为1∶6的超细全尾砂胶结充填料浆在管道中易形成均质流,在管道横断面上流速沿轴线近似对称分布;料浆浓度为64%时,200mm管道输送的超细全尾砂胶结充填料浆为牛顿体;料浆浓度为68%时,呈现伪塑性体的流动模式;料浆浓度为72%时,呈现屈服伪塑性体的流动模式。就大于2.9m/s的高流速区域宽度而言,64%浓度料浆最大,72%浓度料浆次之,68%浓度料浆最小。     

基于昆阳磷矿二矿充填材料特性试验研究

为避免充填料浆管道输送过程中造成爆管、堵管等事故,通过测定昆阳磷矿二矿尾砂性质,开展塌落度试验及半工业输送试验,研究了全尾砂不同工况下充填料浆的阻力损失,并反演出了多因素条件下可实现自流输送的充填倍线。结果表明:在同一灰砂比下,充填料浆流动阻力与管道内径呈负相关,跟流量呈正相关;当充填流量为100 m³/h时,推荐内径为150 mm的管道,阻力为1.67～4.4 k Pa/m,料浆流速为1.57 m/s,且不同灰砂比下质量浓度为68%的充填料浆可以流经的倍线试验值大于8,与理论计算值相符。     

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。     

L型充填管道料浆输送压力损失及优化研究

全尾砂料浆管道输送作业中,料浆管道底部磨损问题比较严重,极大地影响了料浆管道的使用寿命。结合唐山某铁矿全尾砂料浆L型管道充填现状,以L型管道输送压力损失最小为原则进行研究,选择灰砂 比为1∶4、1∶6、1∶8,配比浓度为54%、58%、62%的充填料浆作为试验对象,以3、5、7 m/s为料浆流动速度,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,基于3D数值模型计算了管道直径为70、80、90、100 mm 4种情 况下的压力损失,分析了压力损失的影响因素并进行了优化研究。结果表明：管道直径越大,45°截面的压力越大,L型管道压力损失与管道直径呈二次多项式函数关系,管道直径减小到70 mm或增大到100 mm,都会 加速L型管道底部的磨损。为延长矿山L型管道服务时间,最大限度减轻管道底部磨损,建议该矿山L型充填料浆输送管道直径取85 mm,料浆流速3 m/s,灰砂比1∶4,质量浓度64%。     

浓度对大直径管道内料浆输送特性的影响

以大直径管道输送超细全尾砂胶结充填料浆技术为研究对象,构建大直径输送管道三维模型,基于三维单精度解算器Fluent-3D中Reliable k-epsilon模型,研究大直径管道内浓度对超细全尾砂胶结充填料浆输送特性的影响。结果表明,在充填倍线为3的条件下,灰砂比为1〖DK(〗∶〖DK)〗6的超细全尾砂胶结充填料浆在200 mm直径管道中输送时,在弯管下部内侧管壁位置出现空蚀区,随着浓度的增大,空蚀区范围先增大,后趋于稳定;随料浆浓度的增大,浓度小于64%时,管内料浆平均流速线性增长,料浆浓度大于64%时,管内料浆平均流速先增大后减小;随着料浆浓度的增大,浓度小于68%时,料浆在管内流动的压力损失以较大速率增长,浓度大于68%时,料浆流动的压力损失增长缓慢。研究认为,66%浓度为200 mm直径管道输送超细全尾砂胶结充填料浆的最佳输送浓度。     

某铅锌矿尾砂处理工程研究与应用

某铅锌矿生产能力36万t/a,采用空场法进行回采,井下采矿损失率达25%以上,尾砂经管道自流至尾矿库,尾矿库服务年限不足2a。结合矿山尾砂浓密试验及矿山现状,提出了尾砂膏体排放至尾矿库和尾砂膏体充填至井下的设计方案和意见,对尾砂处理的具体建设方案进行了比较,确定采用"894m(原30m浓密普通浓密机处)膏体浓密+搅拌站"方案。集中制备充填料浆,泵送膏体胶结充填,泵送膏体尾砂排放;充填管路输送采用"地表管道+充填钻孔+井下管道输送"方案,解决了困扰矿山尾矿库容不足、冬季尾矿回水难度大、井下采矿损失贫化大等技术问题,对类似矿山尾砂处理具有一定的借鉴意义。     

高硫极细全尾砂充填料配比及输送特性试验研究

针对某铅锌矿全尾砂具有含硫高、粒度极细的特点,在实验室进行了全尾砂充填料配比试验和输送特性测试。充填料配比试验研究表明,全尾砂充填体早期强度逐渐增加,后期强度呈现逐渐降低趋势,并且灰砂比越小,抗压强度降低越明显;灰砂比1:4、质量浓度72%的全尾砂胶结充填料能满足采矿工艺要求,但水泥单耗比较高。坍落度和流变特性测试表明充填料浆质量浓度在70%~72%时表现出明显的膏体特征。试验研究结论为矿山充填系统建设提供了重要依据。     

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。     

某矿山高浓度胶结充填材料试验研究

针对某金属矿山将原废石充填采矿法改为全尾砂胶结充填采矿法的现状,对其选厂全尾砂开展了基本物理化学参数、粒度分析、塌落度等试验研究,进行了不同质量浓度的全尾砂充填料浆的 L 管流动性试验.根据试验结果,计算出全尾砂充填料浆在不同质量浓度、不同流量及不同管道直径条件下的管道输送阻力,分析得出管道输送阻力的关键影响因素,并确定可实现充填料浆管道自流输送的充填倍线.结果表明:充填料浆质量浓度为７０％~７６％时,塌落度均在２８cm 以上,流动性较好;管道输送阻力的关键影响因素为充填料浆质量浓度和管道直径,充填料浆质量浓度越大,管道直径越小,管道输送阻力越大;当全尾砂充填料浆质量浓度为７０％~７６％,输送管道直径为１５０mm,充填流量为８０m３/h时,其流动性及输送性能最佳,可以实现顺利自流输送的充填倍线为６．７１~１１．１３.试验结果可为该金属矿山全尾砂胶结充填系统建设提供技术支撑     

不同胶凝剂浆体含量流变特性研究

为探究胶凝剂的种类以及含量对罗河铁矿充填料浆流变特性的影响,采用Brookfield R/S plus型流变仪对罗河铁矿全尾砂、全尾砂与水泥、全尾砂与胶固粉浆体进行流变性能研究,分析不同料浆浓度和不同胶结剂对浆体的流变曲线、屈服应力、黏度系数和沿程阻力损失的影响。结果表明：随充填浓度的增加,全尾砂料浆的屈服应力和黏度均不断增加;全尾砂与水泥和全尾砂与胶固粉充填料浆的屈服应力随着充填浓度的增加而增加;水泥和胶固粉的加入均会增大全尾砂料浆的屈服应力,但水泥的加入降低了料浆的黏度;水泥和胶固粉的加入均增大了全尾砂料浆的沿程阻力损失;随着浓度的增大,沿程阻力损失增大,最优浓度为66%～68%。     

大流量全尾砂膏体料浆管道输送参数计算与分析

在全尾砂膏体料浆管道输送技术中,合理输送管道参数的确定是确保其安全、可靠输送的核心。本 项目以某大型铜矿山为研究对象,设计采用全尾砂膏体料浆管道输送;针对其输送流量大、管道输送阻力大等技术 难题,以尾矿基础参数测试结果为基础,开展了全尾砂膏体料浆高效浓缩试验及料浆流变试验,根据试验结果推荐 输送浓度为 60%~65%;同时按照刘德忠公式及管道复合流态摩阻损失数学计算模型,计算分析了全尾砂膏体料浆 管道输送临界流速与摩阻损失等关键工艺技术参数;最终根据矿山生产参数,确定了管道输送方案及参数,即在日 生产尾矿量为 58 000 （t 干量）条件下,推荐全尾砂膏体料浆输送最佳浓度为 60%~65%,推荐采用单条管线输送,输 送工作流速为 1.85~2.12 m/s,对应输送管径为 650 mm。     

三山岛金矿高质量浓度充填料浆流动特性及管道阻力研究

三山岛金矿西岭矿区由于充填倍线高及料浆质量浓度高,导致料浆输送困难,通过开展流变、L管自流及半工业加压环管试验,对该矿高质量浓度充填料浆流动特性及管道输送阻力进行相关研究.研究结果表明:充填料浆在质量浓度为７４％~７６％,灰砂比为１∶４的条件下达到膏体状态;由 L管自流试验可知,随着料浆质量浓度的增加,料浆屈服应力、塑性黏度及流动阻力明显增加,输送倍线减小,而随着灰砂比的降低,料浆屈服应力降低、塑性黏度增加,但流动阻力降低,导致料浆流速增加,输送倍线增加;充填料浆沿管道的输送阻力与充填料浆屈服应力、塑性黏度、输送流速及输送管道直径有关;通过半工业加压环管试验,管道压力损失与灰砂比、质量浓度和泵送流速均呈正相关,在灰砂比为１∶４、料浆质量浓度为７６％且流速最大(１．５ m/s左右)时管道压力损失最大,直管压力损失为４．３２４Pa/m.     

某矿尾砂时变性与充填策略研究

安徽某矿山受原岩性质改变影响,尾砂含泥量增加,对此进行了试验研究和充填策略调整,将充填控制系统中尾砂密度设定值由2.78 g/cm3修正为2.84 g/cm3,充填作业参数中的充填浓度由66%降低为64%,灰砂比由1︰8提高到1︰6方能满足料浆安全输送及充填体强度要求。在进砂过程中,受浓密机自循环影响,浓密机内尾砂存在一定的粗细分离现象,下部尾砂偏粗,上部尾砂偏细,导致放砂浓度波动大,充填浓度难以控制。因此调整了充填策略,避免长时间使用浓密机的自循环功能,在不充填时将尾砂输送至立式砂仓进行缓存,以获得稳定的放砂浓度,从而保障充填质量。     

减水剂对尾砂充填材料综合性能影响的实验研究

焦家金矿采用上向分层进路充填采矿法进行开采,目前现场使用的尾砂充填料浆固体浓度为68%,其对尾砂利用不够充分,且早期强度也较低,因此采用提高浓度的方式来增加尾砂利用率,由于提高浓度必然使得充填料浆的流动性能变差,不再满足自流输送的需求,因此在充填料浆中加入减水剂改善高浓度料浆的流动特性。经试验发现在加入萘系减水剂之后,明显提高了充填料浆的流动性,同时泌水率有所增加但增幅较小,凝结时间相应缩短,此外随着减水剂的加入,略微增高了尾砂充填体的强度,随着龄期的增长,减水剂对强度的增加作用越明显,相比不掺减水剂的分级尾砂充填体,3d强度提高了10.8%,28d强度增长了29.6%。