南京铅锌银矿全尾砂胶结充填.pdf

第6 0 卷第2 期 2 008 年5 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 0 ．N O ．2 M a y2008 南京铅锌银矿全尾砂胶结充填 汪顺才1 ，曹维勤2 ，康瑞海2 1 ．河海大学环境科学与二程学院，南京2 10 0 9 8 ；2 ．南京铅锌锓矿，南京2 10 0 3 3 摘要针对南京铅锌银矿原有充填系统充填浓度低、胶结充填强度低、细粒级尾砂无法进入采场，且地表环境不允许尾砂 排放的问题，开展了全尾砂胶结充填技术研究，实现了全尾砂充填。 关键词采矿工程；胶结充填；全尾砂；固体废弃物 中图分类号T D 8 5 3 ．3 4 3 ；T D 8 6 2文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 2 0 1 0 7 0 3 南京铅锌银矿地处南京市东北郊栖霞山，栖霞 山是国内著名的风景区和佛教胜地，区内有明镜湖、 千佛岩等国家重点文物保护单位。该矿为地下开采 矿山，矿床类型属大型铅锌多金属矿床。探明储量 1 6 1 4 X1 0 4 t ，金属量1 1 5 ．7X1 0 4 t ，主矿体为1 荐矿 体，走向长8 5 0 m ，沿倾向延伸2 5 0 - - 4 0 0 m ，平均厚度 2 3 m ，矿体走向N E 4 5 ～5 5 。，倾向北西，倾角6 0 ～ 8 0 。，浅部较缓，深部转向直立。 南京铅锌银矿矿体赋存于栖霞街与九乡河下， 北距长江仅1 ．5 k m ，南靠近沪宁铁路与沪宁高速公 路，交通方便。矿区经济发达，居民密集，地表无尾 砂堆放场地，且不允许地表有任何塌陷，属于典型的 “三下”矿山。目前矿山生产能力约为3 0 万t ／a 。 矿山现采用上向水平分层充填采矿法，原利用 分级粗尾砂充填工艺和水砂充填工艺两套充填系统 充填采场。选矿尾砂分级后细粒级部分加水泥胶结 充填矿山2 0 世纪7 0 ～8 0 年代采用空场法开采留下 的采空区，用来进行采空区治理。随着采空区治理 的即将结束，由于细粒级尾砂的粒级细、沉降性能 差、原有充填系统充填浓度低、胶结充填强度低等因 素影响，细粒级尾砂无法进入采场。这将造成每年 有6 ～7 万t 细粒级尾砂无处可充。如果外排势必 对周围环境造成污染。为解决上述问题，矿山进行 全尾砂胶结充填技术研究，将选矿尾砂直接充入采 场，确保满足采场生产要求。同时，避免因尾砂外排 而对地表环境造成污染。 收稿日期2 0 0 6 0 5 3 l 作者简介汪颈才 1 9 7 1 一 ，男，安徽东至县人，讲师．博士，主要从 ’事固体废物处理与处置等方面的研究。 1实验方法 1 ．1 全尾砂基本性质 通过大量试验，对全尾砂单体密度、体积密度， 全尾砂的粒级组成，全尾砂沉降性能等性质进行了 测定，见表1 ～表4 。 表1 全尾砂物理性能测试结果 T a b l e1T e s tr e s u l to fp h y s i c a lp r o p e r t yi nf u l lr a i l i n g s 表2 全尾砂粒级组成 T a b l e2G r a d a t i o nc o m p o s i t i o no ff u l lt a i l i n g s 粒径／m m 小于某粒径的质量分数／％ 个别 累计 表3 全尾砂化学成分分析结果 T a b l e3C h e m i c a lc o m p o s i t i o no ff u l lr a i l i n g s 堕坌兰 垦垒 坠坚受里塑坠旦 含量／％2 6 ．7 91 ．7 22 ．1 52 0 ，1 51 5 ．1 1 试验结果表明，全尾砂料浆沉降6 h 后即达到最 大沉降浓度，这说明南京铅锌银矿全尾砂沉降速度 较快，因此，在实际生产中，应特别注意防止充填料 浆在输送管道内出现沉淀而引起堵管事故。 万方数据 i 0 8有色金属 第6 0 卷 表4 全尾砂沉降试验结果 T a b l e4R e s u l t so ff u l Ir a i l i n g ss e d i m e n t a t i o nt e s t 1 ．2 试验过程 现场取样，通过调整尾砂浓度和水泥添加量，检 测充填流动性以及3 d 和7 d 的充填强度，从而得到 最佳的尾砂浓度和水泥添加量，以指导南京锌阳矿 业有限公司充填工艺。 2 试验结果与讨论 2 ．1 尾砂浓度对充填指标的影响 尾砂浓度对充填指标的影响如图1 ～图3 所 示。从图1 和图2 可以看出，灰砂比为1 8 时，随着 尾砂浓度从6 4 ％升到7 3 ％，3 d 的充填强度从2 4 k P a 升高到1 4 4 ．2 k P a ，7 d 的充填强度从8 4 ．8 4 k P a 升高 到3 8 1 ．8 k P a 。灰砂比为1 6 时，3 d 的充填强度从 5 8 ．6 k P a 升高到2 1 5 ．8 k P a ，7 d 的充填强度从 9 2 ．5 k P a 升高到7 0 4 ．2 k P a 。从而可以得出，无论是 对成本而言，还是对充填强度而言，提高尾砂浓度是 提高充填指标的有效途径。 芷 魁 氆 鹞衢6 7∞7 1嚣 浓度，％ 图1 尾砂浓度对充填强度的影响 3 d F i g ．1 E f f e c to fr a i l i n g sc o n c e n t r a t i o no n b a c k f i l ls t r e n g t h 3 d 从图3 可以看出，随着尾砂浓度的升高，流动性 下降。因而，光靠提高尾砂浓度来提高充填指标不 太理想，必须在保证足够的流动性的基础上，确定最 佳的尾砂浓度。根据现场充填经验以及南京铅锌银 矿充填工艺要求，尾砂浓度控制在6 5 ％～7 0 ％之间 时，都能满足现场充填所要求的流动性。考虑到充 填成本和充填效果，最终尾砂浓度确定在6 8 ％。 f 弧 髦4 8 0 蜊 裂 2 喁 6 3f 1 56 76 97 17 3 浓度，％ 图2 尾砂浓度对充填强度的影响 7 d F i g ．2 E f f e c to ft a i l i n g sc o n c e n t r a t i o no n b a c k f i l ls t r e n g t h 7 d E 之 趟 巷 堰 敞厦，％ 图3 尾砂浓度对流动性的影响 F i g ．3 E f f e c to ft a i l i n g sc o n c e n t r a t i o no nf l u i d i t y 2 ．2 水泥添加量对充填指标的影响 图4 为水泥添加量对充填体强度的影响。从图 4 可以看出，尾砂浓度控制在6 8 ．9 ％，随水泥添加量 增加，充填强度急剧上升。考虑到充填成本和充填 效果，水泥添加量控制在0 ．1 5 t ／t 一砂以下。 0 ll I ．11 1 2．Z 水泥添加量“t - - 砂 图4 水泥添加量对充填强度的影响 F i g ．4 E f f e c to fc e m e n td o s a g eO i l ．b a c k f i l ls t r e n g t h 2 ．3 T 业试验结果 尾砂浓度控制在6 5 ％～7 0 ％之间，充填料流量 | 砉 伽 椭 姗 ㈣ o 目皇、塾慕 万方数据 第2 期 ’ 汪颂才等南京铅锌银矿全尾砂胶结充填 控制在5 6 ～6 0 m 3 ／h ，水泥添加量控制在0 ．1 ～ 0 ．1 5 t ／t 一砂之间，充入采场后，1 d 即可行人，3 d 即可 开始回采作业，基本满足了上向分层充填采矿工艺 需要。同时，充填体强度的提高，使耙矿作业过程中 由于充填料引起的原矿贫化现象得以缓解。 3结论 通过全尾砂胶结充填技术的研究和工业生产试 验，不仅满足了上向分层充填法采矿工艺要求，同时 解决了细粒级尾砂处理问题，实现了尾砂的再利用， 使南京铅锌银矿成为“无废开采”矿山。 F u l lT a i l i n g sC e m e n t e dF i l l i n gT e c h n o l o g yi nN a n j i n gL e a d z i n c - s i l v e rM i n e W A N GS h u n ．c a i l ，C A OW e i q i n 2 ，K A N GR u i - h a i 2 1 ．C o l l e g eo fE n v i r o n m e n t a lS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，H o h a iU n i v e r s i t y ，N a n j i n g2 1 0 0 9 8 ，C h i n a ； 2 ．N a n j i n gL e a d - z i n c - s i l v e rM i n e ，N a n j i n g2 1 0 0 3 3 ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rf o rs o l v i n gt h ep r o b l e m so ft h el o wb a c k f i l l i n gd e n s i t y ，l o wc e m e n t e dl i f t i n gs t r e n g t h ，o ft h e o r i g i n a lb a c k f i l l i n gs y s t e m ，a n dt h ef i n ef r a c t i o nt a i l i n g sn e i t h e rc o m i n gi n t ot h es t o p en o rb e i n ga l l o w e dt ob e d i s c h a r g e di n t ot h eg r o u n de n v i r o n m e n ti nN a n j i n gL e a d ．z i n c - s i l v e rM i n e ，t h ef u l lt a i l i n g sc e m e n t e df i l l i n g t e c h n o l o g yi si n v e s t i g a t e da n df u l lt a i l i n g sb a c k f i l l i n gi sr e a l i z e d ． K e y w o r d s m i n i n ge n g i n e e r i n g ；c e m e n t e df i U i n g ；f u l lt a i l i n g s ；s o l i dw a s t e 万方数据