尾砂充填用高速搅拌机的研制与试验

针对现有充填料浆搅拌设备制浆不均匀、拆装检修耗时长、磨损快、使用寿命短等问题,开发研制出GSJ-100型尾砂充填料高速搅拌机。搅拌机内腔布置双层8根搅拌杆,对充填料浆进行充分剪切与碰撞,制得的充填料浆浓度高、均匀性好;圆筒形机壳采用两侧端盖密封,实现了不拆机生产线上进行维护和检修,提高了生产效率;针对搅拌杆、转子部件等易磨损件进行耐磨设计,大幅提高了设备的使用寿命;各零部件接触部位采用密封设计,保证了设备工作过程中不漏浆,密封效果好。工业试验结果表明,采用该搅拌设备制得的充填料浆或试块的强度、流动性和均匀性均能较好地满足充填设计指标,具有较广泛的应用前景。

考虑碱性激发材料配比的高硫尾砂充填体力学性能研究

为探明碱性激发材料对高硫尾砂充填体力学性能的影响,基于正交试验开展了材料配比试验,研究了水泥、生石灰、脱硫石膏和矿渣微粉掺量对不同养护龄期充填体强度的影响机理。设定水泥掺量分别为8%、10%和12%,脱硫石膏掺量分别为5%、7%和9%,生石灰掺量分别为5%、8%和11%,研究结果表明:高硫尾砂充填体抗压强度随水泥掺量的增加先升高后降低,而随生石灰掺量的增加逐渐降低;脱硫石膏部分替代水泥相较于“生石灰+脱硫石膏”替代水泥,充填体力学强度更高;碱性环境有利于抑制高硫尾砂中硫酸根离子的释放。研究成果可为类似高硫尾矿的综合利用提供借鉴。

某金矿全尾砂高浓度充填流变特性与微观结构的分析

以小东沟金矿全尾砂为研究对象,开展了充填料浆流变性质研究,采用Brookfield RSR-SST流变仪准确测定其流变参数。实验结果表明,该矿全尾砂充填料浆流变曲线符合H-B流变模型,随着全尾砂浓度的增加,屈服应力呈典型的指数函数关系,当其浓度超过72%时,屈服应力和塑性黏度明显增大。通过对不同浓度、不同灰砂比的全尾砂进行3、7、14 d单轴抗压强度测试,获得充填体强度与充填材料配比参数的关系。通过SEM扫描电镜对充填体内部水化产物微观结构分析,得到充填体内部水化产物随灰砂比提高的演化规律,为小东沟金矿实现全尾砂高浓度充填提供理论依据。

某矿山全尾砂高浓度充填强度及流变性能试验研究

某矿山目前采用分级粗尾砂胶结充填工艺。选厂浮选全尾砂泵送至充填站,经一段分级脱泥粗尾砂自流至砂仓中,形成饱和尾砂,细尾砂泵送至尾矿库。针对分级粗尾砂充填泌水率较大,凝固时间长,强度低等问题。开展了该矿山全尾砂高浓度充填配比试验,研究内容主要包括某矿山全尾砂及胶结料物化性质检测,充填体抗压强度及充填料浆流变性能检测。研究结果表明,全尾砂作为充填骨料具有良好的充填效果,满足矿山生产需要。充填料浆流变曲线符合Herschel-Bulkley(H-B)流变模型。根据试验结果,推荐适合矿山全尾砂充填配比方案。

甲玛铜多金属矿高海拔大流量充填技术研究

甲玛矿充填面临高海拔环境运行、充填料浆大流量制备与输送及充填区域广等技术难题,可借鉴经验少。为了确定适宜于甲玛矿实际条件,且稳定可靠的充填系统方案,本文开展了充填材料性能试验、充填系统方案论证及高海拔大流量充填关键技术研究。通过方案论证确定了全尾砂高浓度连续充填系统方案,方案采用的深锥浓密机与立式砂仓协同制备高浓度充填料浆技术、尾砂连续供料与交替放砂技术实现了甲玛矿大流量稳定连续充填。方案单套充填系统能力达180m3/h,系统能力的提升减少了充填设施配置数量,降低了系统投资,简化了系统管理。

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。

废石尾砂混合料浆管道输送压力损失环管试验

环管试验是充填料浆配比设计和充填系统优化的依据。文章针对废石、尾砂替代棒磨砂在金川充填采矿中的应用,开展了混合充填料浆环管试验和管道输送压力损失研究。首先进行废石-尾砂料浆环管试验系统设计,包括试验场地选择、管路布设、试验工艺与实施步骤以及检测仪表;然后设计5组废石-尾砂配比混合集料,进行了不同料浆质量比与流量条件下的环管试验;最后分析环管试验的直管压力损失数据,揭示废石-尾砂混合料浆管道输送压力损失与废砂比和料浆质量比的变化规律,为废石尾砂在金川矿山充填采矿中的应用奠定了基础。

高浓度充填料浆自流输送浓度与管径匹配研究

以司家营铁矿区大规模充填开采为研究背景,通过物理试验分析全尾砂充填料浆的流变特性,结果得出质量分数大于或等于70%的充填料浆具有初始剪切应力,流变模型为宾汉体,质量分数大于76%的料浆流动性差。基于静力平衡理论分析高浓度充填料浆管道输送阻力损失,基于自流输送机理分析了充填倍线与阻力损失的数值关系,进而构建高浓度充填料浆自流输送本构模型。采用该模型进行理论计算,得到不同管径条件下的最佳自流输送浓度,分析得出最佳输送浓度随管径呈对数增长的变化关系,通过数值拟合提出自流输送浓度与管径的匹配公式。

全尾砂高浓度胶结充填的环管试验

为探明全尾砂高浓度充填料浆的灰砂比、浓度和流速对管道阻力的影响规律,预测工业充填管道阻力,开展中试规模环管试验.根据管壁切应力与剪切速率关系建立管道阻力预测模型,利用灰关联法分析各因素对管道阻力的影响强弱,通过线性回归获取料浆流变参数.结果表明,管道阻力对料浆浓度的变化最为敏感,随浓度增加成二次函数增长.料浆流速对管道阻力的影响仅次于浓度,层流输送时管道阻力随流速增加成线性增长.灰砂比对管道阻力的影响有双重性,灰砂质量比小于1∶8时胶凝材料的黏结作用占主导并增加管道阻力,反之胶凝材料的润滑作用占主导并降低管道阻力.环管试验得到的料浆流变参数明显小于流变仪测试结果且更接近工程实际,管道阻力预测模型的误差小于10%.

废石-全尾砂高浓度充填料浆管输阻力影响因素分析

在废石-全尾砂高浓度充填料浆泵压管输方面,由于粗粒级废石骨料的加入,料浆的流变特性和输送特性均发生很大变化,因此其管输阻力也发生较大变化。文中对环管试验所测得的管输阻力数据进行了分析,在一定范围内表明了流速、质量浓度、废石尾砂比等因素对管输阻力的影响。

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。

高浓度全尾砂充填料浆流变特性及管路输送沿程阻力损失研究

为了提高尾砂的综合利用率,减轻尾矿库的库容压力,某金矿需要将现有的分级尾砂充填系统改造为高浓度全尾砂充填系统。本文以该金矿的全尾砂充填料浆为研究对象,通过室内流变特性试验分析了不同质量浓度、灰砂比的全尾砂充填料浆的流变性能及其影响规律。并基于FLUENT软件建立了全矿充填管路输送数值仿真模型,结果表明数值仿真模型计算的结果精确度较高,对于优化矿山充填系统具有重要的指导意义。根据沿程阻力损失的计算结果,计算了全尾砂胶结充填料浆最大允许充填倍线Nmax和临界输送浓度,为矿山下一步充填系统的设计提供了可靠的数据支撑。

夏甸矿业有限公司高浓度尾砂充填技术的研究

针对夏甸矿业有限公司充填料严重不足、干式充填工效低和劳动强度大等问题,开展了高浓度尾砂充填技术的研究,试验证明该技术具有充填能力大、充填浓度高、充填成本低等特点,对类似矿山具有借鉴意义。

某铜矿尾砂高浓度充填技术方案优化研究

某铜矿主要采用以戈壁集料作为充填骨料的高浓度充填工艺,随着国家环保政策越来越严格,戈壁集料价格大幅增长,导致充填成本升高。为降低充填成本,减少戈壁集料用量,本文基于矿山开采、选矿和充填现状,提出了矿山高浓度尾砂胶结充填替代戈壁集料充填工艺方案,结合尾砂充填试验结果,论证了自然分级尾砂高浓度充填工艺改造方案的可行性,对其各子系统开展了系统研究与工业验证,经工业试验调试与完善,实现了立式砂仓高浓度稳定放砂和全尾砂高浓度充填的目标。

多因素耦合条件下高浓度全尾砂浆体流变性能研究

为了探究多因素耦合条件下全尾砂料浆的流变性能,以某三个矿山的全尾砂料浆为试验对象,采用HAAKE同轴圆筒式流变仪进行试验,测得了5种质量浓度、3种温度条件下的全尾砂浆流变参数,分析了粒度分布、质量浓度及温度对流变参数的影响规律及机理。试验结果表明:同一矿山尾矿浆体,相同质量分数条件下,屈服应力随温度升高而降低,且浆体浓度越高,屈服应力的下降值越大;相同温度条件下,屈服应力随浓度增加而升高,且浆体温度越低,屈服应力增加值越大;料浆屈服应力的影响显著度为质量浓度>粒度分布>温度,质量浓度对流变性影响最为显著且可用指数函数描述;各因素间均存在一定的耦合作用,A矿和C矿尾砂浆的质量浓度高于71%、B矿尾砂浆质量浓度高于68%时,温度和浓度耦合作用明显,料浆的屈服应力和塑性黏度均明显上升。

武里蒂卡金矿高浓度充填料输送性能试验研究

武里蒂卡金矿采用分段空场嗣后充填采矿法,充填骨料选用选矿全尾砂,为科学合理地建设矿山充填系统,本文开展了全尾砂高浓度充填料浆输送性能研究。通过坍落度试验研究分析了充填料浆和易性,并初步确定充填料浆的浓度范围为66%~68%。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,为矿山充填管路设计提供必要参数。研究表明,武里蒂卡金矿充填需求量为60~100 m^(3)/h,研究确定全尾砂充填料浆浓度为66%~68%,井下充填管道内径150 mm^(3)料浆输送阻力2.69~5.74 kPa/m,采用10 MPa柱塞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高浓度充填料浆输送的需求。

基于差异性浓度尾矿浆的全尾砂膏体充填技术研究

解决某铅锌矿现有尾矿库库容不足的难题,提出全尾砂膏体充填技术。选矿厂尾矿浆分为2种,未洗硫尾矿浆浓度为10%,而经过洗硫工艺后的尾矿浆浓度为22%。采用22%浓度的洗硫尾砂添加絮凝剂A 25 g/t,10%未洗硫尾砂添加絮凝剂B 20 g/t后,经深锥膏体浓密机浓缩脱水,获得稳定的、达到设计浓度(72%)的底流料浆。膏体料浆工作流速为1.33 m/s,充填体28 d强度可达3.5～4 MPa。该技术仅使用一套充填系统,既兼容了矿山较大浓度差异的2种尾矿浆的全尾砂膏体充填,又解决了含Zn^(2+)尾矿膏体凝固性较差等问题,还有效解决矿山现有尾矿库库容不足的难题,保护当地生态环境,具有较好的环境效益和社会效益,适合在类似矿山推广应用。

细粒级尾砂高浓度胶结充填试验研究与工业应用

以某金矿细粒级尾砂高浓度胶结充填为研究背景,通过试验对比分析了料浆浓度和灰砂比对充填体性能和料浆流动性的影响。结果表明:料浆浓度和灰砂比的增加,能显著提高充填体强度;料浆浓度的提高以及灰砂比的降低,均能够提高料浆的流变参数(屈服应力和塑性黏度),使得料浆流动性降低。为提高计量精度和料浆搅拌效果,提出间歇制备连续充填工艺,并进行了料浆浓度为60%和64%的现场工业试验,为细粒级尾砂充填提供技术参考。

高寒地区高浓度尾矿库分级上游池填法筑坝试验

针对高寒地区高浓度尾矿库上游法筑坝过程中遇到的水力筑坝时间短、全尾脱水固结时间长且滩面软弱承载力低的状况,以分级上游法和池填法为基础,提出了分级上游池填法筑坝工艺,并依托某尾矿库开展了现场筑坝试验研究,对旋流分级筑坝系统的设计方案与调试方法进行了系统阐述,同时也详细介绍了现场筑坝试验流程及分级上游池填法的应用效果。现场试验结果表明,对于浓度60%以上且+200目颗粒为20%~30%的原尾矿,经旋流分级筑坝系统分选后,底流尾矿在满足+200目颗粒不低于65%的条件下产率可达30%以上;充填围埝池的底流尾矿能够在较短的时间内脱水固结并形成强度,底流沉砂滩面后期沉降速率稳定。分级上游池填法能够满足高寒地区高浓度尾矿库快速安全筑坝的需求。

安庆铜矿高浓度尾砂结构流充填工艺参数设计

为解决安庆铜矿充填系统工艺技术问题,将现有的分级尾砂充填系统改造为高浓度结构流充填系统。通过对该矿尾砂材料进行取样,在实验室分别进行了全尾砂粒径、物理化学参数测定试验,沉降及泌水试验以及充填料浆扩散度测定试验。根据料浆的沉降性能和扩散度试验结果,设计了48组充填料浆配比试验,并对试块进行了单轴抗压强度测定。研究表明:(1)在该矿现有的分级尾砂中添加一定比例的细尾砂(添加量占总尾砂量15%~20%),可使得充填料浆的均匀性得到较大提升,可以实现充填料浆由现有的两相流转变为结构流;(2)在结构流充填料浆中,当灰砂比为1∶10~1∶4、浓度为70%~72%、28 d标准养护龄期的充填体强度为0.9~3.47 MPa时,可以满足该矿大直径深孔嗣后充填采矿工艺对充填体强度的要求。