尾矿固结排放技术研究

采用尾矿固结排放技术处理西石门铁矿尾矿,可以不建尾矿库。尾矿固结排放工艺流程主要包括泵砂、添加胶凝材料、尾矿脱水和脱水后尾矿堆排。通过实验室和工业试验,优选出适用的胶凝材料并得到胶凝材料配比规律,得出浓缩脱水设备的技术参数。根据试验结果提出50万t/a尾矿固结排放系统优化方案。根据试验和分析计算,预计西石门铁矿尾矿固结排尾的综合成本低于尾矿库排尾。此外,尾矿固结排尾不需要建尾矿库,同时治理了塌陷区,因此经济效益和社会效益显著。     

细粒尾矿冲填筑坝的沉积规律初探

尾矿中小于0．02mm的细粉粒组、粘土粒组和胶体粒组只能在静水条件下沉积。这种沉积尾矿密度小、占用库容大、固结慢、强度低，对于尾矿库的安全运行极为不利。常见尾矿的沉积规律不适合于这种尾矿。推移质、悬移质尾矿沉积在扇形区或被矿浆携向远处。但由于全尾矿中这种颗粒少，离放矿口不远处的滩面坡度就变的很平缓，流速很慢，维持这种缓慢滑移流动的滩面坡度约为0．3％。     

尾矿沉积固结对溃坝后尾矿浆体运动特性的影响探究

沉积固结是随着时间增长土体体积压缩的过程。随着尾矿堆积时间增长,孔隙水排出,尾矿密实度增大,土体强度特性和流变特性发生变化。实际生产中尾矿坝加高过快,尾矿沉积固结不充分,不利于尾矿库的稳定,增大了灾害发生几率。通过尾矿库溃坝模型试验探究尾矿沉积固结对尾矿库溃坝后浆体运动特性的影响,研究结果表明:随着下泄距离的增加,尾矿堆积深度逐渐减小,在临近堆积区因底面坡度改变有小幅度的增大;随着沉积固结时间增长,流通区上游尾矿堆积深度逐渐增大,当沉积固结时间超过5h后,尾矿堆积深度开始减小;随着尾矿固结度增大,溃坝量逐渐减少,相较于固结0h溃坝,固结24h溃坝量减小了7%。六组试验堆积区淹没范围随时间的变化规律基本相同,但最大下泄距离随着沉积固结时间增长而减小。用分段函数拟合堆积区溃坝淹没范围随时间的变化规律,为下游防灾避险工作提供参考依据。     

逐级堆排尾矿泥浆排水固结规律试验

设置竖向排水体可有效加快湿堆尾矿泥浆排水固结,提高土体稳定性。为研究排水体作用下逐级堆排尾矿泥浆排水固结规律,通过模型试验对其排水固结过程进行了模拟。试验结果表明:各层孔隙水压力与沉降在土体排水固结过程中变化并不完全同步,应力变化滞后于应变变化;停排期第35 d后孔隙水压力值降幅明显减小,由外加水头下自由水渗流转变为孔隙水渗流;进一步将逐级堆排尾矿排水过程分为沉降絮凝、絮凝压缩、絮体压缩固结、覆水自重固结阶段及自重压缩固结5个阶段;建立了排水体作用下尾矿孔隙渗流模型,并根据该模型计算排水体不同堆积高度最大影响半径,最大影响半径随尾矿的固结程度的提高而逐渐变小,第35 d后0.5 m及1.0 m堆积高度影响半径分别降低至约1.7 m及2.2 m。     

包钢西矿膏体尾矿的地面堆放效果分析

包钢西矿尾矿库采用了新型的膏体堆放技术进行尾矿处置,对此,分别从沉积尾矿的固结程度、渗透性、颗粒组成与分布、沉积坡度等方面进行测试,评价了该尾矿库采用膏体堆放后的运行效果,预测了该尾矿库后期的运行状况。     

矿渣-脱硫灰基固结剂的尾砂固结效果

为开发利用矿渣和脱硫渣,以矿渣和脱硫灰为主要原料,掺入少量石灰石和活性激发剂后,粉磨制得矿渣脱硫渣基固结剂（矿渣、脱硫灰、石灰石、激发剂的配合比为81∶13∶2.5∶3.5）,并以该固结剂为胶凝材料,以2种不同性质的尾矿为固结对象,对比了固结剂料浆和32.5#水泥料浆的流动度、保水性以及不同养护龄期固结体的无侧限抗压强度。结果表明：固结剂的基本性能指标达到,甚至优于32.5#水泥;固结剂料浆的流动度、保水性均略高于相同条件下的32.5#水泥料浆;提高固结剂的掺量、延长养护时间,其固结体的无侧限抗压强度越高;相同条件下,固结剂固结尾矿的能力明显优于水泥,固结剂掺量为5%时固结体的无侧限抗压强度和水泥掺量为10%的固结体的强度相当。因此,矿渣-脱硫渣基固结剂可以替代32.5#水泥用于尾矿的固结。微观分析表明,随着养护龄期的延长,胶凝材料的水化反应越来越充分,凝胶逐渐充填尾矿颗粒间隙,固结体越来越密实,抗压强度越来越高。     

池填法在背阴山冲尾矿库筑坝中的应用

尾矿坝是尾矿库重要的安全设施,根据尾矿库的溃坝事故来看,坝体的稳定性主要取决于后期子坝堆筑方式。池填法尾矿筑坝是上游式筑坝的一种,主要应用于尾矿库的后期子坝堆积。在坝前构筑围埝形成池,池内放矿尾砂沉积、固结后,人工修整形成子坝,坝体稳定性高,操作维护简单,成本低,运用范围广,适宜于不同粒度的尾砂筑坝,特别是对于尾矿上升速度较快,存在干滩长度与回水质量矛盾的尾矿库,选用池填法筑坝具有很好的适用性。     

某尾矿库细粒尾矿堆存试验研究

本文通过溜槽试验、室内土工试验及现场工业试验对细粒尾矿堆存规律进行研究,提出了通过用旋流器稀释放矿+人工干滩的细粒尾矿堆存的技术方案。试验研究结果表明:旋流器底流稀释后尾矿筑人工干滩方案实际沉积效果较好,人工干滩形成较快;旋流器底流稀释后可大大提高沉积滩渗透性,有利于沉积滩面的快速排水固结;现场工业试验表明按现有给矿特性及旋流器运行参数,能够达到溜槽试验标准,实施过程中可通过优化人工干滩区域排水和增设排渗设施能够满足尾砂筑坝要求。     

浸润线对上游法尾矿坝地震液化区影响

上游法尾矿库一般采用水力充填方式放矿,并利用库内沉积尾矿堆筑后期子坝,其库内尾砂在矿山生产期内长期处于欠固结状态,密实度较低,结构松散,坝体内部常年存在一定的稳定地下水线即浸润线,上游法尾矿坝的这种特殊结构形式,使得其对地震作用非常敏感,在地震作用下极易出现液化区,导致坝体失稳。本研究结合某一上游法尾矿库工程研究项目,分析坝体浸润线对尾矿坝地震液化反应的影响。     

浸润线对上游法尾矿坝地震液化区影响

上游法尾矿库一般采用水力充填方式放矿,并利用库内沉积尾矿堆筑后期子坝,其库内尾砂在矿山生产期内长期处于欠固结状态,密实度较低,结构松散,坝体内部常年存在一定的稳定地下水线即浸润线,上游法尾矿坝的这种特殊结构形式,使得其对地震作用非常敏感,在地震作用下极易出现液化区,导致坝体失稳。本研究结合某一上游法尾矿库工程研究项目,分析坝体浸润线对尾矿坝地震液化反应的影响。     

南京铅锌银矿选矿全尾砂料浆沉降规律研究

利用沉降柱试验研究了全尾砂的自然沉降规律。研究发现,利用沉降速率和时间的双对数坐标可以容易地把尾砂的沉降过程区分为自重沉降阶段和自重固结阶段,自重沉降阶段持续时间约为3 h。尾砂的密度和浓度随沉降时间的延长都逐渐增大,在初始沉降的1 h以内,沉降变化缓慢,在1～4 h之间,尾砂发生了较快的沉降过程,尾砂在沉降24 h后各指标变化均趋于稳定。随着沉积深度的增加,密度和浓度均呈增长趋势。     

采场非胶尾砂充填料浆自重固结过程数值模拟

非胶充填可减少水泥用量以降低充填成本,但细尾砂非胶料浆在采场中难脱水固结、长期处于流态的问题影响充填安全。本研究提出一种基于FLAC3D软件的非胶料浆固结过程模拟方法,利用Gibson固结理论解析的孔隙水压力,对比验证了该数值方法模拟非胶料浆固结过程的可靠性,得出模型网格尺寸对料浆孔隙水压力模拟结果影响显著,应将自重固结方向网格尺寸设定为充填料浆高度1/100以内的结论。应用该方法示例模拟了某金矿采场充填料浆固结过程,与现场监测的孔隙水压力和竖向总应力对比,校验了该法模拟实际采场充填料浆固结过程的有效性,可为采场非胶尾砂充填料浆自重固结研究提供参考。     

超细全尾砂深锥浓密试验研究

随着膏体充填的广泛应用,超细全尾砂在膏体充填中的使用已越来越普遍,针对铅硐山矿的全尾砂,开展了实验室深锥浓密试验。试验尾砂密度为2.879g/cm^3、渗透系数为0.167cm/h,尾砂中-20μm颗粒含量为46.76%且最大粒径不到1000μm,属于脱水性较差的超细全尾砂。通过对3种不同进料浓度的砂浆进行深锥絮凝沉降试验,得知在完成进料后1h的沉降时间基本可达到最大底流浓度,随着进料浓度的增加,底流浓度无显著提升;结果分析得知,铅硐山全尾砂砂浆可实现的底流质量浓度约为67%。试验结果为超细全尾砂充填工艺设计及深锥浓密机选型提供了重要依据。     

碱矿渣水泥及其对铅锌尾砂的固化效果

通过水泥净浆强度试验和水泥-尾砂浆体流动性及其固化体的强度试验,确定了适宜于尾砂固化的碱矿渣水泥的较好的配合比,和尾砂固化中碱矿渣水泥的适宜掺量。采用低模数水玻璃,按14%与矿渣粉配合得到的碱矿渣水泥,可以获得较好的净浆硬化体抗压强度,最高可达3 d 69.6 MPa,7 d 84.0 MPa,28 d 91.8 MPa。在水泥-尾砂浆体固含量相同的情况下,碱矿渣水泥-尾砂浆体的流动性明显优于硅酸盐水泥-尾砂浆体的流动性,碱矿渣水泥-尾砂固化体强度高于硅酸盐水泥-尾砂固化体强度,尤其是后期强度更加明显。而在控制尾砂浆体流动度相同的情况下,前者固含量可以高于后者2%。SEM对水泥-尾砂固化体内部微观结构的观察表明,碱矿渣水泥-尾砂固化体内部结构显示出明显的胶结特征。固化体内部孔结构的MIP测定结果也表明,碱矿渣水泥用量增加时固化体总孔隙率减小,孔隙中大孔比例减少,小孔比例增加。综合水泥-尾砂浆体流动性和固化体强度两方面的试验结果,可以认为碱矿渣水泥比普通硅酸盐水泥更适合于用作尾砂胶结材料。     

尾砂充填料浆流变性能影响因素分析

在扩散度、坍落度实验的基础上,通过研究流变特性实验获得的流变参数,从尾砂性质、料浆浓度和砂灰比三个方面分析阐释影响尾砂充填料浆流变性能的原因。结果表明：充填料浆符合Hershel-Bulkley流体模型,在剪切速率0~220s_-1范围内,料浆浓度小于74%时均会达到层流与紊流的临界剪切速率,其实际值大于理论计算值;全尾砂经分级后,屈服应力、刚性系数整体下降,浆体的扩散效果、流动性变好;充填料浆浓度的增加造成料浆屈服应力、刚性系数整体增大,表现为扩散度、坍落度总体呈下降趋势;砂灰比与流变特性参数不呈线性关系,对尾砂充填料浆的流变性能影响较小。     

柿竹园矿极细多金属尾矿絮凝沉降特性研究

研究了柿竹园矿500 t/d选厂尾矿絮凝沉降特性, 为尾矿絮凝沉降脱水筛选最有效的絮凝剂及其最佳剂量。用沉降速率作为尾矿絮凝沉降性能的评价指标, 完成了添加石灰和3种聚丙烯酰胺F2、F3和F4的尾矿沉降脱水试验。结果表明, 单独添加任何一种聚丙烯酰胺或石灰, 对尾矿沉降几乎不起作用; 同时添加聚丙烯酰胺与石灰, 尾矿沉降明显加快。其中, 同时添加聚丙烯酰胺F2与石灰最为有效, F2的最佳用量为50 g/t, 石灰的最佳用量是3 kg/t; 尾矿浓度对尾矿的初始沉降存在影响, 浓度越低, 最初的沉降越快。     

全尾砂絮凝沉降试验及其工程应用

充填料浆制备是膏体充填采矿方法的重要组成部分,而尾砂高效浓缩是膏体充填的核心。由于全尾砂粒径很细,尾砂沉降浓缩也变得十分困难,因此,在尾砂料浆中加入絮凝剂是提高沉降浓缩速率的有效手段。由于室内试验环境和条件与地下采场存在很大不同,为了揭示新城金矿全尾砂絮凝沉降特性,不仅开展了全尾砂静态絮凝沉降室内试验,以沉降速度、底流浓度为评价指标,得到了最优的絮凝剂选型、单耗和砂浆浓度参数,确定了上述参数对于尾砂料浆沉降效率的影响规律,还在地下采场进行了现场工业试验对比分析,以验证加入该组合参数絮凝剂后的实际应用效果。室内试验结果表明:料浆底流浓度随着料浆稀释浓度的增加先增加后减小,而在絮凝剂单耗低于22.5 g/t时变化不大,因此选定絮凝剂型号为ZYJ、絮凝剂添加量为20 g/t、矿浆稀释浓度为9.75%时,室内尾砂料浆的絮凝沉降效果最佳。现场对比试验表明:采用该最佳试验参数组合后,充填溢流水中悬浮物质量浓度由5.32%~8.26%降低到1.15%~2.13%,充填体强度增加了13%,且整体分布更加均质,充填效果和充填质量均有明显改善。     

吹填泥浆自然沉降规律研究

利用沉降柱试验研究了吹填泥浆自然沉降情况下的分层规律。研究发现利用沉降速率和沉降时间的双对数坐标可以容易地把泥浆的沉降过程区分为自然沉降阶段和自重固结阶段,自然沉降阶段是一个加速沉降过程,自重固结阶段是一个减速沉降过程。泥浆颗粒分布、密度、含水率、孔隙比均呈现出分层特性;粒径总体随着深度的增加而增加,在上部粒径分布较接近;密度随着深度的增加而升高;含水率和孔隙比随着深度的增加而降低。