矿山排土场稳定性主动调控机制研究

矿山排土工艺正朝高阶段排土、高强度排土和设备大型化方向发展。伴随而来的是排土平台或其地基失稳剧增,如降低堆置高度则容量减少,如加固或清除地基软土层,巨额的工程费用又难以承受。分析了矿山排土场拦碴坝、坡脚挡墙等被动的过程调控措施的实用性,评价了排(截)水沟的有效性;基于对环境的影响后果,从排土场边坡与基底的相互作用机理出发,采用允许变形和部分破坏的设计原则。基于空间效应,构架了合理使用排土空间,调整排土场形成过程的时空关系的主动调控机制:1对凸形排土场应控制排弃强度,确保土场沉降正常,以废石流量为安全调控关键指标;2对软弱地基,首要是控制第一层排土段高,采用堆载预压原理提高基底承载力,作为上覆土场基础,规避大面积清除软基层;3当场址内梁、谷交错且地基软弱,对称均衡纵向推进的排土,可规避侧向挤压作用触发的牵引式滑坡危害。同时,利用分区间隔点排法和基于界面疏导原理,构筑的泄流基底确保降雨不诱发排土场滑坡及突变成泥石流。经过现场试验论证,利用排土工艺的主动调控方法符合矿山需求,可兼顾安全性和经济性。

铁矿粉FeO含量的变化对其球团矿性能的影响

通过进一步磁选,改变铁矿粉的FeO含量以后,对其球团矿预热焙烧性能的变化开展试验研究。研究结果显示:选磁前,其FeO含量低,焙烧时需要的预热温度高,要达到1 100℃以上,预热球强度才能达到400N/P以上;对该矿粉进行磁选加工处理后,即将其w(FeO)提高近5%后,其预热温度可降低近20℃左右。

高压辊磨预加工对铁矿粉生球干燥速率的影响

国内一种细粒级铁矿粉,经高压辊磨预加工后,对其造球性能以及干燥速率的变化进行对比研究。研究结果表明,经过高压辊磨加工,此种铁矿粉生球的性能得以改善,表现为落下次数以及抗压强度得到提高,但生球团矿的干燥速率下降,不利于生球团后期的干燥。

峨口铁矿铁矿石中硫的赋存状态及分布规律

峨口铁矿深部原矿性质复杂多变,采场中矿石含硫量高低分布不均,含硫矿石入选导致铁精矿的硫含量偏高,含硫高达0.3%,个别区域甚至达到1%。结合采样分析结果,对该矿铁矿石硫的赋存状态及空间分布规律进行了分析,并讨论了硫在铁精矿中的富集原因,对于进一步降低且稳定铁精矿中硫含量有一定的参考价值。

对峨口铁矿边坡工程地质特征稳定性的探讨

采矿区露天边坡从地形、岩组、构造和褶皱均很复杂,有其自身的特点。根据矿山露天边坡的特点,对峨口铁矿边坡工程开展稳定性分析研究和工程地质调查,为矿山安全生产提供科学依据。

碱度对球团矿抗压强度及矿物组成的影响

对自然碱度及碱度0.3~1.2球团矿进行了管式炉焙烧试验,对比了温度及碱度对球团矿抗压强度的影响,并应用SEM-EDS,对自然碱度、碱度0.4、0.6、0.8、1.0的球团矿进行了矿相分析。采用FactSage软件对Fe_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO体系可能的生成物进行了计算,并结合相图,对上述试验结果进行了分析验证。结果表明,对于碱度0.3~1.2的球团,随着碱度的升高,其抗压强度呈明显的升高趋势,低碱度球团矿焙烧时首先生成的是少量含钙硅酸盐矿物,然后随着碱度的升高,焙烧时进一步生成硅酸钙类矿物及铁酸钙系矿物。

碱性球团矿抗压强度及粒度对其还原膨胀率的影响

链箅机-回转窑工艺生产的不同粒度碱性球团矿性能研究表明,14~16 mm的大粒度球团矿的还原膨胀率明显低于8~12 mm的小粒度球团矿,且大粒度14~16 mm球团矿的抗压强度远高于小粒度球团矿。为研究球团矿粒度及抗压强度对球团矿还原膨胀率的影响,在实验室条件下,通过调整焙烧工艺参数,制备不同粒度、不同抗压强度的碱性球团矿,对其还原膨胀率进行测定。研究结果表明,碱性球团还原膨胀与抗压强度相关性较大,受球团粒度影响较小。

碱度对细粒级铁矿粉球团性能的影响

为了研究配加石灰石粉,球团矿碱度提高后其性能的变化,以细粒级铁矿粉为铁料开展了试验。结果表明,二元碱度(w(CaO)/w(SiO_2))由基准期的0.2提高到0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4后,生球性能没有发生明显的变化,其适宜的预热温度保持不变,而其焙烧温度可降低20℃。随着碱度的提高,其焙烧球抗压强度呈升高趋势,当球团矿碱度为1.2时,达到最大值。冶金性能试验结果表明,随着碱度的提高,球团矿的还原度呈升高趋势,当碱度达到0.8时,还原膨胀率达到最大值。

链箅机-回转窑工艺生产碱性球团矿工业试验

在实验室研究的基础上,开展了链箅机-回转窑工艺生产碱性球团矿工业试验。结果表明,生产二元碱度(CaO/SiO_(2))为1.0左右的球团矿时,与酸性球团矿生产工艺相比,将预热段温度提高30℃左右,回转窑窑头温度降低10℃左右,链箅机的机速降低0.3 m/min左右,成品球团矿的抗压强度可达到或稍高于酸性球团矿。碱性球团的还原膨胀率受球团矿抗压强度以及碱度影响较大,当球团矿抗压强度相当于(或大于)酸性球团矿,且碱度大于1.0时,其还原膨胀率才能低于或接近酸性球团矿。

煤灰残碳对氧化球团回转窑结圈物形成的影响

为了解链箅机-回转窑氧化球团生产过程中回转窑内的结圈物的形成机理,首先采用X射线衍射、显微镜以及扫描电镜能谱对结圈物进行分析检测,发现其矿物组成主要为赤铁矿及硅酸盐相;然后进行含残碳煤灰和球团矿粉末的模拟焙烧试验,为进一步验证FeO对低熔点物质生成的作用,利用FactSage软件中的Phase Diagram模块,计算绘制液相投影图。结果表明,试样在高温过程中其FeO质量分数可达到10%~20%,而FeO可与煤灰中的SiO_2、CaO、Al_2O_3等生成含亚铁相的硅铝酸盐类低熔点化合物;当FeO质量分数从5%到30%依次升高时,SiO_2-CaO-Al_2O_3-FeO四元系相图中的液相区不断扩大,且液相线温度由1 200降低至1 100℃;FeO的存在对低熔点化合物的产生有较大的促进作用,证实喷煤补热燃烧过程中,含残碳煤灰与球团粉末混合后,可生成含亚铁相的硅铝酸盐类低熔点化合物,导致结圈物的形成。

加热预处理对浮选赤铁矿粉造球性能的影响

为查明浮选赤铁矿粉球团在高温干燥过程中爆裂温度低的机理,利用傅里叶红外光谱仪对生产过程中的3种赤铁矿粉的红外光谱进行了对比,试验发现爆裂温度低的球团所用赤铁矿粉中油酸钠红外光谱吸收峰明显高于其他2种矿粉。进一步的试验结果表明,铁矿粉经150℃以上干燥预处理后,油酸钠红外光谱吸收峰变弱,造球后球团的爆裂温度提高。铁矿粉中残留的油酸钠有机药剂附着在矿粉表面,使铁矿粉的疏水性增强,导致球团干燥速率提高,容易爆裂。对铁矿粉进行高温加热预处理后,矿粉表面残留的油酸钠药剂减少,提高了生球的爆裂温度。

铁矿浆过滤回水管道结垢物形成机制

国内A选矿厂使用R31助滤剂代替部分硫酸助滤剂对铁矿浆进行过滤脱水,发现滤液回水管道形成明显的结垢物。为查明结垢物形成的化学反应原理,通过X射线衍射分析确定了结垢物物相为碳酸钙。采用荧光分析法对不同滤液的元素组成进行定量分析,同时结合碳酸钙生成模拟实验,结果表明,R31滤液与硫酸滤液混合后,CO^2-3与Ca^2+反应生成CaCO3沉淀。CO3^2-来源为R31助滤剂滤液中羧基(-COOH),其在碱性条件下发生脱羧反应产生CO2,CO2遇水生成CO3^2-;Ca^2+的来源为过滤时硫酸与铁矿物中的含钙物质发生反应形成大量的Ca^2+。最终,揭示了铁矿浆过滤回水管道结垢物形成的化学反应机制。