某金矿压滤尾砂膏体充填综合性能试验_寇云鹏.pdf

某金矿压滤尾砂膏体充填综合性能试验 寇云鹏杨纪光齐兆军杜加法荆晓东盛宇航 （山东黄金集团有限公司充填工程实验室， 山东 莱州 261441） 摘要某金矿使用37 μm的粗尾砂进行高浓度胶结充填， 并已成熟运用粗尾砂胶结充填技术。为最大限度使 用尾砂， 减少-37 μm的细尾砂堆存到尾矿库中， 降低整个矿山开采成本和消除安全隐患， 该金矿对压滤 （全） 尾砂膏体 充填综合性能进行了试验研究。试验结果表明 压滤 （全） 尾砂膏体充填综合指标高于分级尾砂高浓度充填， 质量浓度 76的料浆坍落度、 扩展度、 屈服应力、 黏度和泌水率等综合指标最优， 满足采矿方法的要求， 并根据矿山生产实际， 提 出了压滤 （全） 尾砂膏体充填工艺方案。 关键词充填采矿方法压滤尾砂全尾砂膏体质量浓度 中图分类号TD853.34文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -04-031-05 DOI10.19614/ki.jsks.201904007 Comprehensive Perance Test of the Pressure-filtrated Tailings Paste Filling in a Gold Mine Kou YunpengYang JiguangQi ZhaojunDu JiafaJing XiaodongSheng Yuhang2 （Backfilling Engineering Laboratory of Shandong Gold Group Co.， Ltd.， Laizhou 261441， China） AbstractThe high concentration cemented filling with coarse tailings of 37 micron has been maturely applied in a gold mine. In order to maximize the use of tailings，reduce the fine tailings at -37 micron stored in tailings reservoir，lower the mining cost of the whole mine and eliminate potential safety hazards，the comprehensive perance of the full tailings filling paste was tested in this gold mine. The test results showed that the comprehensive index of full tailings paste filling is higher than that of high-concentration classified tailings filling. The slurry slump，expansion，yield stress，viscosity and bleeding rate of the paste with 76 mass concentration are the best， which can meet the requirements of mining s. Ac- cording to the actual production of the mine， the pressure-filtrated full tailings paste filling technology scheme is put forward. KeywordsMining with backfilling， Pressure-filtrated tailings， Full tailing paste， Mass concentration 收稿日期2019-01-22 作者简介寇云鹏 （1983） ， 男， 副总经理， 工程师， 硕士。 1概述 某金矿位于山东省胶东地区， 是我国大型金矿 之一。矿体品位高， 储量大， 但上盘围岩不稳固， 地 表有农田和民房， 为减少矿石贫损两率和防止地表 塌陷， 设计采用尾砂胶结充填系统。采矿方法主要 为机械化上向 （下向） 水平分层 （进路） 充填采矿， 该 采矿法对充填体的早期强度要求较高。由于该矿山 生产规模的扩大， 充填工艺系统需优化改进， 充填胶 凝材料最先使用普通水泥， 通过与相关高校和设计 院的合作， 在多次的交流、 实验和研发后， 研制出速 凝早强、 成本低、 生产工艺简单的矿山用充填C料。 该矿充填骨料采用选厂浮选后的分级37 μm尾砂， 分级后的旋流脱泥尾砂经浓密、 压滤干排或泵送至 尾矿库 ［1-4］。该矿分级37 μm尾砂的利用率在60左 右， 尾砂利用率低， 旋流脱泥尾砂堆坝困难， 造成尾 矿库存储排放量逐年增多， 成本逐年增大， 选厂浮选 后的分级37 μm尾砂充填到井下采场空区后， 易发 生分层离析及大量泄水现象， 影响采矿生产， 充填料 浆泄水流失胶凝材料， 造成贫损率大 ［5-7］。 膏体充填在安全、 环保、 经济方面有突出优势， 在解决深井地压、 地温， 维护采场稳定， 老空区治理， 回收残采矿柱， 控制地表沉陷、 生态环境治理等方面 可发挥重要作用。膏体充填可以实现充填体整体性 和强度达到采场开采要求， 同时最大限度地利用全 尾砂 ［5-8］。为了合理利用尾砂， 减少尾矿库的安全隐 患和维护成本， 本研究结合压滤 （全） 尾砂和膏体充 填， 对该矿的压滤 （全） 尾砂开展充填试验研究。具 体有 压滤 （全） 尾砂物理化学性质检测， 分级尾砂物 总第 514 期 2019 年第 4 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 514 April 2019 31 ChaoXing 金属矿山2019年第4期总第514期 理化学性质检测， 压滤 （全） 尾砂和分级尾砂充填试 块强度对比实验， 压滤 （全） 尾砂和分级尾砂充填基 本技术参数如泌水率、 坍落度和强度测试。按照矿 山的生产需要， 制定压滤 （全） 尾砂膏体充填工艺流 程和改造方案， 指导该矿尾砂的合理利用和充填技 术升级改造 ［5-8］。 2实验方案 实验方案如下 （1） 该矿山尾砂 （压滤 （全） 尾砂、 分级尾砂、 溢流 尾砂） 物化性质分析和胶凝材料的技术参数测定。 （2） 测定不同粒级的尾砂制备充填料浆的坍落 度、 扩展度、 屈服应力、 黏度、 泌水率等参数。 （3） 测定各龄期的充填体试块强度。结合目前 矿山的生产工艺， 胶结充填体强度满足的条件 假底 胶结充填在龄期14 d时不低于5 MPa； 分层充填体强 度在龄期3 d时不低于0.25 MPa， 在龄期14 d时不低 于 0.7 MPa； 胶面充填体强度在龄期 3 d 时不低于 0.45 MPa， 在龄期14 d时不低于1.2 MPa。 （4） 测定充填料浆流动性能。设计要求 不沉 降、 不离析、 不分层和不脱水； 坍落度18～25 cm； -20 μm含量15～20； 泌水率1～5； 压缩率＜3； 屈服应力 （20025） Pa以上； 分层度小于2 cm［6］。 3尾砂的物化性能 3. 1尾砂的物化性质 尾砂的基本物化性质决定了其充填料浆的输送流 动性能和充填体的力学性能等。采用比重瓶法及堆积 法分别测定其比重、 容重和孔隙率， 结果见表1。 采用水筛筛分法测定压滤尾砂、 分级尾砂的粒 径组成， 结果见表2。 矿物组成和化学成分决定着充填体质量以及是 否可用于井下充填。本次试验采用萤光分析进行化 学成分测定， 采用X射线衍射进行尾砂物相测定， 结 果见表3。 结合X射线衍射， 该矿的尾砂包括石英、 云母， 还 有部分钾长石、 钠长石等矿物组成。通过实验发现， 该矿分级尾砂400目 （37 μm以上） 占86.50， 溢流 尾砂-400目 （37 μm以下） 占80.00。压滤尾砂与胶 凝材料可制备成流动性、 和易性达标的结构流体， 满 足膏体对充填骨料的要求。压滤尾砂的矿物组成主 要为石英、 云母， 均不易单体解离且难溶于水， 能够 达到矿山生产对早期充填体强度的要求。 3. 2胶凝材料的性质测试 充填C料的比重、 容重、 孔隙率、 80 μm含量、 凝 结时间、 比表面积、 初凝时间、 终凝时间技术参数测 试结果见表4。 由表4可知 充填C料满足 通用硅酸盐水泥 （GB1752007） 对80 μm的标准方孔筛筛余不大于 10， 初凝时间不小于45 min， 终凝时间不大于600 min， 比表面积不小于300 m2/kg的要求， 作为胶凝材 料符合相关标准。 4压滤尾砂与分级尾砂充填试块强度试验 为满足井下采场空区安全开采， 必须保证充填 强度， 本实验分析了影响充填强度的制备、 充填材 料、 施工等方面的影响因素， 试验研究合理的尾砂级 配、 成分对充填强度影响， 采用压滤尾砂和旋流器分 级尾砂分别与充填C料进行配制， 按照标准要求浇 模、 养护、 压块。采用砂浆扩展度仪测定其料浆扩展 度 （图1） ， 采用博乐飞流变仪测定其屈服应力和黏 度， 采用坍落筒测量料浆坍落度 （图2） ， 采用实验烧 杯测试泌水率。 32 ChaoXing 寇云鹏等 某金矿压滤尾砂膏体充填综合性能试验2019年第4期 设计合理的充填浓度、 充填养护时间和实验方 案。充填实验方案如下 设计充填料浆浓度有70、 72、 74、 76； 尾砂 ∶ 充填C料取1 ∶ 4、 1 ∶ 10、 1 ∶ 20； 养 护龄期为3 d、 7 d、 14 d、 28 d。 测试实验采用压滤溢流尾砂时发现充填体不凝 固， 7 d仍不能拆模， 所以不考虑压滤溢流尾砂。测试 数据结果见表 5～表 7。压滤尾砂和分级尾砂浓度 70， 配比1 ∶ 4、 1 ∶ 10、 1 ∶ 20充填体强度对比见图3。 根据试验结果， 相比同浓度同灰砂的分级尾砂 充填料浆， 压滤尾砂充填料浆早期强度高， 具有更好 的力学性能， 坍落度、 泌水率和扩展度等膏体充填指 标均较优。该矿采矿方法为机械化上向 （下向） 分层 （进路） 充填采矿法， 选用压滤尾砂制备充填体的强 度满足采矿工艺的要求， 可有效控制贫化损失率。 由试验数据看出， 压滤尾砂料浆浓度从74提高 到76， 屈服应力从150 Pa左右突变至200 Pa以上， 符合 “-20 μm颗粒含量大于15、 坍落度为18～25 cm、 泌水率小于5” 的结构流浆体， 满足吴爱祥等对 金属矿膏体充填提出的膏体定义 ［6］。 5推荐压滤尾砂膏体充填工艺 结合该矿山压滤干排工程和实际应用， 充填材 料骨料为选厂尾矿， 胶凝材料为充填C料。 推荐工艺流程为 选厂40左右浮选尾矿由泵经 管路输送至压滤系统大搅拌桶， 经隔膜泵泵送至压滤 机进行压滤， 压滤尾砂滤饼含水量在24以内， 压滤 尾砂滤饼存储至料场备用； 料场存放的压滤尾砂滤饼 33 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ 6结论 本次研究对某金矿压滤尾砂和胶凝材料的物化 性质进行了分析和试验， 通过不同尾砂充填试块抗 压强度的试验测试， 充填料浆性质检测， 得出以下结 论， 推荐了压滤尾砂膏体充填工艺流程。为该矿山 充填技术升级提供了试验数据支撑。 （1） 该矿压滤尾砂性质稳定， 适合用于充填。 （2） 该矿压滤尾砂制备成的充填料浆的各项指 标比分级尾砂优越， 推荐该矿使用压滤尾砂。 （3） 推荐该矿胶凝材料采用充填C料， 推荐了压 滤尾砂膏体充填工艺流程， 设计充填料浆浓度为 76。 参 考 文 献 何哲祥， 谢开维， 周爱民.全尾砂胶结充填技术的研究与实践 ［J］ .中国有色金属学报， 1998 （4） 739-744， He Zhexiang， Xie Kaiwei， Zhou Ainin. 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