磷矿高浓度全尾砂充填技术研究

在全球经济一体化进程不断加速的背景下,我国磷矿资源供给日趋紧张。因此,深入认识磷资源的分布和开发利用状况,对于实现磷肥产业和农业的可持续发展具有重要意义。与此同时,如何在有限的资源条件下,合理、有效地开发和利用磷矿资源,也成为了国际上研究的热点。基于此,本文主要研究磷矿高浓度全尾砂充填技术,对于实现可持续的全面发展,有重要的实践意义。

国外某铅锌矿全尾砂膏体充填设计方案研究

对全尾砂膏体充填的特点进行了分析,并且以境外某铅锌矿为例,对该矿全尾砂材料进行了物理化学性质、粒级组成、强度配比等试验。根据试验结果,对深锥浓密充填工艺和圆盘过滤机充填工艺两种方案进行了工艺比选,最终选择采用深锥浓密机充填制备工艺,并详细介绍了充填制备站主要设备的选型计算过程。

胶固粉全尾砂胶结充填体在麻姑山铜钼矿应用与实践

为解决麻姑山铜钼矿尾砂含硫量高,导致以硅酸盐水泥为胶凝材料的充填体强度难以达到下向进路充填的要求的问题,以GQ-B-02型胶固粉替代硅酸盐水泥,对胶固粉-全尾砂充填体进行了单轴抗压强度试验。试验结果表明:胶固粉对高硫尾砂具有较好的适用性,质量浓度为68%、灰砂比为1∶6的充填体7d与28d强度分别为1.400MPa、5.364MPa,但当灰砂比小于1∶10时,充填体7d强度接近于零。选用GQ-B-02型胶固粉作为胶凝材料,对断面为3m×3m的进路推荐分两步骤进行充填,充填质量浓度为68%,一期充填灰砂比为1∶6,二期充填灰砂比控制在1∶10~1∶12。生产实际表明井下充填效果良好,可较好地保障生产安全。

某金矿全尾砂充填材料改性试验与配比优化研究

针对某金矿充填材料具有变形大、强度低等问题,通过加入复合外掺料提高全尾砂填料强度、改良其收缩性能并得出掺料的优化配比。试验选用的复合材料组分包含矿渣纤维、粉煤灰、生石灰、水泥和尾砂,采用正交试验确定掺料的最佳比例,并借助矿物衍射和扫描电镜技术,研究了改性材料的微观机理。结果表明:充填材料的最佳配比为纤维掺量、粉煤灰掺量、生石灰掺量和水泥掺量分别为1.6%、0.5%、10.0%和20.0%;改性后的填充材料抗折强度和抗压强度分别提高了3.8和1.6倍且收缩率减小了120%;XRD图谱显示出不同的矿物成分随着养护龄期增加而变化特征,侧面反映了水化反应的全过程;SEM扫描图像清晰地展现出充填材料孔隙中充满水泥和生石灰颗粒且矿渣纤维吸附大量溶液凝胶产物,从微观机理角度解释了强度和收缩性能提高的原因,表明强度提高和收缩性能变化是由于加入掺料改变了原有的微观结构和生成了胶凝产物所致。

焦家金矿全尾砂充填体三轴试验研究

充填采矿法可有效解决采矿生产过程中尾矿库塌陷和环境污染等问题,充填材料主要以水泥作为胶结剂,但普通水泥充填体强度低、充填成本高。鉴于此,以焦家金矿全尾砂为研究对象开展充填体常规三轴试验,以水泥作为对照,对比分析矿渣基胶结剂在不同养护龄期(3、7、14、28 d)和不同围压(0、50、100、300、500 kPa)下的力学特性。结果表明,矿渣基充填体可有效提升充填体强度,其不同养护龄期的抗压强度均大于水泥充填体。养护龄期的增加促使充填体从塑性向脆性转化,围压的增加促使充填体从脆性向塑性转化。Mogi-Coulomb强度准则比Mohr-Coulomb强度准则更适用于评估焦家金矿全尾砂充填体力学特性。随着围压增加,充填体的破坏特征从张拉破坏到剪切破坏,破坏裂纹分布密度减小;养护龄期和胶结剂类型对充填体破坏模式影响不大。试验结果表明矿渣基可解决充填体强度低、固体废弃物堆存等问题,有利于实现矿山充填绿色发展。

某铜矿全尾砂膏体充填技术及其工业应用研究

某铜矿的开采采用下向水平分层充填采矿法,曾经的水砂充填和分级尾砂胶结充填工艺均存在采场滤水量大、工作环境差、充填体强度低和充填成本高等问题。为解决这些问题,开展了全尾砂膏体充填工艺应用研究,确定了全尾砂浓密质量浓度、充填体灰砂比及料浆浓度等工艺参数,设计了高度集成自动化的全尾砂膏体充填系统方案。生产实践表明,与传统充填工艺相比,全尾砂膏体充填提升了充填作业效率和充填体强度,有效保障了采场的安全稳定性,减少了地下开采对地表的影响,提升了尾矿综合利用率,显著降低了充填成本,减少了尾矿外排量,延长了尾矿库的服务年限,节省了尾矿及回水输送费用,消除了因采用分级后的细粒尾砂筑坝造成的安全隐患,降低了对周边环境的污染和安全风险,有利于矿山可持续发展,实现矿山绿色开采目标。

镜铁山矿全尾砂胶结充填体强度与灰砂比和料浆浓度关系的研究

以镜铁山铜矿全尾砂、水泥、水混合制备而成的胶结充填体为研究对象,利用NYL-300型压力试验机,通过单轴抗压强度压缩试验方式进行全尾砂胶结充填体强度试验,得到在不同灰砂比和料浆浓度下全尾砂胶结充填体强度对比之间存在的关系。试验数据表明:全尾砂胶结充填体强度在其它影响因素完全相同的情况下,充填体强度随着灰砂比升高或料浆浓度的增大而增高,且灰砂比对充填体强度的影响明显比料浆浓度对充填体强度的影响显著。

高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速研究

以某地下矿山超大规模充填开采发展趋势为背景,结合矿山环境保护的迫切需要,充分考虑粒级组成、料浆黏度、料浆与载体密度、物料密度、管径、管壁粗糙度、管道安装质量、物料加权平均沉降速率等复杂因素,以管道输送阻力损失最小为原则研究高浓度全尾砂充填料浆在不同直径管道内的临界流速,构建高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型,分析管径和浓度对临界输送流速的影响规律。经验证,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型的计算结果可靠,模型计算得出的临界输送流速随管径、浓度等因素的变化表现出明显的规律性。研究结果表明:随着管径的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按幂函数增大的变化特征;随着浓度的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按三次多项式减小的变化特征。

矿用尾砂固结粉在铁矿山全尾砂现场充填试验研究

为了分析和评价新型充填胶凝材料尾砂固结粉(简称矿尾粉)替代水泥用于铁矿全尾砂胶结充填法采矿的可行性与性价比,开展了矿尾粉的现场试验,测试了不同配比和浓度条件下的矿尾粉全尾砂充填体的单轴抗压强度,并与水泥和胶固粉胶凝材料进行了对比分析。结果表明:矿尾粉胶凝材料强度高、成本低、性价比高,替代水泥用于铁矿充填法采矿,不仅能大大降低充填采矿成本,而且还能实现铁矿全尾砂充填,为贫铁矿床的充填法采矿奠定基础。

动载下高浓度全尾砂胶结充填体的力学特性

为了研究动载下高浓度全尾砂胶结充填体(HTB)的力学性能,制备直径×长度为50 mm×25 mm的HTB试件,通过静态单轴压缩试验和分离式霍普金森杆(SHPB)单轴冲击试验,对试件的动静荷载下的力学性质进行比较,研究试件动态抗压强度、动态应变、强度增强因子、比能量吸收与平均应变率之间的关系。研究结果表明:HTB试件对弹性波传播有较强的阻尼作用;HTB试件临界破坏的平均应变率为103 s-1,最大应变率可达265 s-1;随着应变率增大,试件的动态抗压强度、动态强度增长因子、峰值应变随之增大,应变率越高,达到峰值强度历时越短;动载下HTB试件出现1~2次破坏-压实过程;在低应变率下,试件沿轴向呈现脆性劈裂破坏,在高应变率下,破坏形式为压碎破坏;随着入射能量增大,反射能、试块吸收能量及比能量吸收均呈线性增长趋势,由于波阻抗效应,透射能较小,试块具有较强的吸收和反射能特性。

铁矿全尾砂新型充填胶凝材料的开发及应用研究

全尾砂充填法采矿是未来铁矿石开采的发展趋势,降低采矿成本是铁矿充填法采矿的必由之路。以水淬渣粉作为主要原料,采用碱和盐复合激发剂激发,获得了一种全尾砂新型充填胶凝材料—矿山尾砂固结粉(简称矿尾粉,代号为KWF)。与水泥材料相比,矿尾粉成本低、强度高,对含泥量高的全尾砂充填料优势更显著。采用矿尾粉替代水泥用于铁矿充填法采矿,不仅能够降低充填采矿成本,而且还能够实现固体废弃物资源化利用,从而保护环境和无废开采。矿尾粉新型充填胶凝材料已在唐龙新型建材有限公司工业化生产,在东凯矿业公司铁矿山应用,获得了显著的经济效益和社会效益;为在建设中的司家营地区大型贫铁矿充填法采矿奠定了基础。

我国地下金属矿山全尾砂胶结充填技术述评

全尾砂胶结充填技术将选厂全尾砂充填到井下,可减少甚至取消尾砂在地表存放用地,解决因尾砂堆存带来的环境污染,节约尾矿库的建设和管理维护费用,同时又可满足充填采矿的要求.近十多年来,全尾砂充填技术的研究取得了较大的进展.本文结合实例较详尽的介绍了全尾砂胶结充填技术的应用研究现状,并就其发展方向进行了探讨.

全尾砂胶结充填体弹塑性本构模型实验研究

针对4种灰砂比、5种料浆浓度的全尾砂胶结充填体进行了单轴压缩实验,得出了其在单轴压缩条件下的物理力学特性。根据充填体单轴抗压强度分别选取灰砂比1∶6、1∶8,料浆浓度65%、70%的充填试块进行了4组不同围压下的三轴压缩实验,得到了充填体全应力-应变曲线及其物理力学参数。根据实验结果建立了充填体线弹-弹塑-塑性软化-理想塑性的本构模型,将充填体峰后应变软化阶段分为2种情况:在围压较小时,表现出明显应变软化,应力脆性跌落;在围压较高时,应变软化不明显,峰后直接进入塑性流动状态,残余强度与峰值强度差值减小。研究结果为充填体强度设计提供了理论依据。

深部高大采场全尾砂胶结充填理论分析

冬瓜山铜矿深部矿体距地表约1000 m,矿区构造应力复杂,属高地应力分布区域,采用空场嗣后全尾砂胶结充填法开采。在实验室试验结果的基础上,采用Terzaghi法和Thomas法对其高大型采场充填体受力状况进行了理论分析,用有限元法对采场围岩和充填体的应力分布状况进行了研究,确定了开采扰动条件下在采场周围形成的不同程度破坏区域。

基于磁化水的全尾砂胶结充填体强度研究

针对某矿山全尾砂充填体抗压强度低,水泥用量大的现状,将磁化水引入全尾砂胶结充填料浆的配浆试验,通过均匀布点理论优选出最佳磁化条件,探究了磁化水-全尾砂充填体的7天、14天、28天抗压强度的变化规律以及磁化水对水泥活性的影响。研究结果表明:在磁感应强度B=1000-2000Gs,水循环流速V=1.4-2.0m/s,磁化时间T=10-20min时,磁化水-全尾砂充填模块的7天抗压强度提高19%-28%,14天抗压强度提高17%-25%,28天抗压强度提高13-15%。

冀东地区全尾砂胶结充填体强度增长规律试验研究

为研究充填体试块强度的主要影响因素,揭示料浆质量分数、灰砂比、养护龄期等因素对充填体试块强度的影响,对充填体试块进行了单轴抗压强度试验,得出不同养护条件下充填体试块的单轴抗压强度;然后选取料浆质量分数、灰砂比、养护龄期3个因素进行回归分析,得出拟合曲线,得到料浆质量分数、灰砂比、养护龄期对充填体试块强度的影响规律,从而在理论上对尾砂形成的充填体试块的强度值进行预测和估计,对矿山充填设计或矿石回采具有一定的指导和参考作用。

金川全尾砂膏体充填料浆流变特性研究

对金川公司全尾砂膏体充填料浆的流变特性进行了研究 ,并对其参数与各物料用量的定量关系进行分析 ,得出了充填料浆最佳配合比的工程平均 ,进而建立了流变模型 ,推荐了泵送管道沿程摩阻损失的计算公式。为金川膏体充填系统的设计及保证料浆顺利输送提供了技术依据 ,同时可为同类矿山的设计提供参考。

全尾砂胶结充填材料配合比及性能研究

以矿渣、水泥、半水石膏、脱硫石膏与生石灰作为胶凝材料,并且加入少量萘系高效减水剂,制备全尾砂胶结充填材料。采用正交试验,进行极差分析和方差分析,分析出影响3 d抗压强度与膨胀性能的最主要因素为半水石膏与脱硫石膏的比例,影响流动性最主要因素为生石灰掺量,其次为半水石膏和二水石膏比例和石膏总掺量,确定出最佳配合比为A3B2C3。结果表明,采用最佳配合比,全尾砂胶结充填材料3 d抗压强度可达到0.75 MPa,28 d抗压强度可达到2.92 MPa,料浆流动性为173 mm,充填体高度为64.47 mm。

基于正交试验的全尾砂胶结充填材料配比优化

以某矿山全尾砂为骨料、水泥和粉煤灰为胶凝材料制作胶结充填材料,采用正交试验探讨了料浆质量浓度、灰砂比和掺灰量对充填材料泌水率、7 d和28 d抗压强度的影响程度,并确定了最佳的全尾砂胶结充填材料配比方案。研究结果表明:料浆质量浓度是影响充填料浆泌水率的主要因素,料浆质量浓度为71%和74%时泌水率小于15%可满足工艺要求;灰砂比对充填材料7 d和28 d抗压强度的影响最大,掺灰量次之,料浆质量浓度最小;确定的最佳配比方案为料浆质量浓度74%、灰砂比1∶4、掺灰量10%。

基于正交试验的全尾砂胶结充填配比方案优化

为获得全尾砂胶结充填最优配比,降低矿山充填成本,保证空区稳定,以全尾砂胶结充填体试块为研究对象,试块的单轴抗压强度为指标,综合考虑充填体强度的影响因素,采用正交试验开展研究,并运用极差和方差分析法对充填体强度影响因素的敏感性和显著性进行分析。研究表明:试验最优配比方案为浓度75%,灰砂比1∶6,养护龄期28 d;影响试块的敏感性顺序是养护龄期>灰砂比>浓度;养护龄期对充填体强度的影响最显著。因此,矿山在生产实际中要保证充填体的养护时间。