多姆金矿高浓度膏体充填的应用.pdf

多姆金矿高浓度膏体充填 的应用 R ． J． 佩 里等 ’ 多姻 Do m e 金矿位于加拿大安大略省北部波丘派因 P o r c u p me 湖西面，矿 山 成 立于1 9 0 9 年，迄今 已有8 0 年历史。在此期间共采矿4 6 0 0 余万吨，回收黄金3 2 5 ． 9 1 吨。 目前 日 产矿石3 5 0 0 吨 ，矿石来 自地 下矿和露天 矿。 3 0 年代开始采用上 向分层充填采矿法，用砂子充填 ，后来改为水力充填。 6 0 年代末以前 ． 留矿法用得很广泛 ，主要用于急倾斜薄矿体。与此同时，引进 了小直径深孔大量采矿法。深 孔爆破往往 用来回采留矿法老采场的矿壁和底柱 ，结果形成了大的空场。到7 O 年代末 ，由于 大空场数 目不断增加，对整个矿 区的稳定性产生了严重影响。由于金价较高，空场附近的经 济可采矿量相应增加。为了开采这部分矿石，需要对空场进行充填。 一 、充填 材料 的选择 图 1是一个大采空场的平面和剖面，该空 场在垂直 寿向跨越几个水平。 勾了对空场进行 有效的充填，充填料必须具有以下特点 弹性模量高，足以阻止岩壁冒落，充填 体暴露后能自立； 不渗透，充填体内不会积聚静水压； 在平巷或夭井内能形成稳固的密封塞， 不必构筑挡墙； 容易在地下长距离转送； 充填费用经济。 通过对现有充填 方法的考察，建议采用经 过脱水的高浓度全 尾矿作充填料，其含水量仅 1 8 2 3 ％ ，耨度类似浓水泥灰浆或牙膏。 其它充填方法由于下列原 因均未采用 水力充填 可资利用的充填料数量不 足； 为了浇注充填料，所有巷道都要构筑挡墙 由于水灰比高，胶结充填的强度低。 废石充填 地下掘进所得的废石量有 限，从地表开采废石的费用很高。 冲积砂 可供使用的数量有限。 采用高浓度尾矿充填的优点是 l 、选矿厂尾矿回收率高 --1 0 ，充 水 平平面图 图 1 9 0 5 采空场平面及剖面 维普资讯 填逛 度可能加恹； 2．需要 在诧矿J 年 ． 存的 吲体 体 f j 】 显著减 少 3、膏 体 充填 的水反 比低【 4． 51 ． 单 位体 利 水泥 所获 得的强度较 大 4、膏 体充填 料稠度 人 ，能在眷道 内形成密蛳 塞 5、由于空隙较少，先填体质量均匀 ，抗压强度鞍人 二 、充填 系统的 发展 1 9 8 2 年 ．矿山开始执行一项发展高浓度充填 系统的计划，以便对大空场进行事后充填 。 该系统以正在南非地下使用的尾矿离心机 Ta il s p i n n e r 为基础。离心机本是加拿大J o y 公 司面} 制的 由于结构紧凄 和 坚固．非常适台 在恶 劣的地下环 境进 行脱水 。 ． 开发计划分三步实行 ，要点如下 第一步在地表选矿厂附近安装原型设备，用离心机制6 0 0 0 吨平均浓度7 7 ％的膏体充 填芈 { ，确定廑矿的璇水程度和设备性能。 第二步在地表通 向地_下采矽场的放料钻孔附近安装试验性设 备，每天2 4 4 , 时、每周 7 天连续运转。确定该系统的经营费用 考察膏体充填料在采矿场的流动性能和在平巷内形成 密 } 塞的情况，对膏体充填料进行撬理性能分析。要求在一个地下采场浇注1 ． 5 万吨充填糕。 第三步在地下安装生产性璇水系统 、在 一个地下采场浇注 9万吨充填料。 目的是对 整个试验系统的性能和生产率进行评价 ，包括给料、溢流和水泥的输送或处理；研究高浓度 膏体充填料在原地的性质和效能，包括细粒充填料液化的可能性； 评价今后可采的矿石储量。 三、试验结果 1、离心机 性能 离心机底流的重量浓度为7 6 、 5 7 8 ％ ，取决于离心机内部形状和充填 料的物理性能。在 连续排料以及给料浓度高的情况下，尾矿回收率可达7 5 8 O ％。 表 1 是试验期间测得的数据。 表 1 尾矿离心机性能 给 料重量浓 度 5 8 ％ 【 土 2％ 蛤 料速度 蒙体 美 国加仑 ／分 8 O 土1 5 ％ 固体 f 吨 ／时 l 8 ． 5 转速 转 ／丹 1 8 O l3 底流浓度 7 6 ． 5 ％ 底流速 度蒙体 美 国加仑 ／分 3 9 固体 吨 ／时 l 4 、 3 溢流浓 度 3 2 ％ 拄 l 流速 度浆体 美国加 仑 ／分 4 l 固体 吨 ／时 4． 2 回收宰 7 7 ％ 维普资讯 离心机实行预防性检修．平均利用率超过8 O ％。辅助设备 如泵 给料机等可靠性差 些。不过，总利用率 达到6 8 ％。 对一个试验性装置来说 ，情况是好的。 2、经营费 按1 g 8 5 年美元计算 ，经营费估算如下 劳力 ‘ 1 ． 6 8 美元 ／每吨浇注充填 料 水 泥 2． 2 5 维售、劳力与材料 1 ． 6 0 台计 5． 5 3 宰劳力费按l 4 吨 时 生产率计算 3 密封塞 高浓度 充填料能灌入平巷 放矿点若干英尺，向后 向上朝眉线倾斜。到眉线后，域度迅 速增加，从 而把空间堵死。最终安息角4 2 7 O 。 ， 取决于充填 空间的外形、充填料水分和水泥 含量。采场底部密封 塞加入 3％水泥．在此之上大量浇注的充填 料加入 22 ． j ％水泥。 4、浇注方法 采用重 力法 ，通过直径2 0 英 寸的塑料管向采场顶部卸料。 由于高浓度膏体充填料剪切阻 力大，在放料点下面会形成锥状堆积，最后成为陡坡锥体使管子堵塞，无法卸料 多点卸料 或通过管道或钻孔将充填料泵入采空场，能使上述问题得到辑决。选择脱水地点时，必须考 虑这一情况 5、可 泵性 在试验第三 阶段 ，为了考察 象送高浓度充填料的可行性， 在地下试验 了一台4 5 立方英尺／ 时的正排量 泵，将充填料横 向注采场。根据类似资料 ．预计每英尺管道的压力损失为 2 3磅 ／平方英寸。 由于泵的机械 问题 ．试验未得出结果。 由于管道压力增加，不能保持活塞 与管道间的密封，达到的最大泵送距离为1 5 0 英尺，小时输送能力不到 6 吨。据认 为，如 使 用更适台输送细料的泵，输送距离和输送能力可以更大。但是 ，投 资和经营费将显著提高。 不过，这并不排除在采场平缓或需要密实充填的情况下采用正排量泵。 6、水泥搅拌 为 了最大限度提高水泥或其它粘结剂的效能，不仅水灰比要低 ，而且粘接剂必须均匀地 分布在充填 料中 由于膏体充填 料的触变浓度和两种组分的细度，很难有效地进行搅拌，连 续操作耐尤其如此。 因此 ，研制 了一台直径1 6 英寸、长2 u 英尺的条带刮板螺旋辖送机，机内有可调的反桨。 该机在搅拌过程中，对充填 料旋加很大剪力．并使充填料有适当停留时间。 地下取得的试样 的强度 ，比实验室试样的强度低l 5 2 0 ％。据推测，主要原因是搅拌不好。后来在搅拌 ／输 送机增加一个反向刮板，并采用一台直径l O 英寸 长2 O 英尺的双螺旋辅送机 ，以提高搅拌效 果。 四、膏体充填 料的特性 l 、抗压强度 维普资讯 试验表明，在水灰比优化的高浓度充 填料中加入少量水 泥也能获得 很 高 的 强 度。图 2 ．是强度与养护时间的关系，强度 随 时间增加 ，与混凝 土的情 况类似。试 样 是在地下脱水过程中直接取得的，并在地 下养护到试验前 2天 水泥含量对高浓度充填料性能的影响 如图 3所示。同水力充填料相比．在强度 相同时，高浓度充填料的水泥含量可减少 1／2 2／ 3。 2、粒度 图4是高浓度充填料与水力充填料的 粒度分布情况。水力充填料的特点是分级 均匀；高浓度充填料的特点是分级良好 ， 在大多数情况下，抗剪强度大。 3、设计参数 麦吉尔 M c Gi l 1 大学在 大量试验 的 基础上提出的下列数据 ，原则 上可作为高 浓度纽粒尾矿 8 0 ％一2 o 0 日，充 填 的设 计参数 杨氏模量 6 6 兆jI } 1 孑 【 隙 比0． 5 9 9 聚台力 1 2 ． 3 } 帕 埠擦角 2 l r 8 。 使度 ] 5 9 2 9 9 公斤／ 眯 轴抗压强度 4 2 9． g 3 干帕 慝矿 水泥 比 1 3 0 水 分， 1 9 ． O 5 ％ 五、生 产设 备 卉填 料脱水 系统 安在 1 1 0 0 水 平 ，流程 详见臣 5。共有三台离心机，生产能力为 ] O 0 0 吨 ／日。 1、充填籽准备 二 - 孽 嚼 I一 l 一 二一 j-二／ i ， f ； ， ⋯ ● ⋯I ． _ __ 鼻护时闻 天 抗压强度与养护时间的关系 * 案 畦 _上 馨 ， 水泥台量 晕矿 水泥， 图 3 抗压强度与尾矿水泥 比的关系 粒度{ 目 粒鹰 ‘ ■ 皋 - 图 4粒度分布矗袭 炭浆回路排 出的全部尾矿，通过一台浓密机使浓度提 d 5 8 ％ 2％ ， 再用F e SO 处理 ， 使氰化物含量降到低于允许值， 然后进往地下。 2、地下蛤籽系统 维普资讯 选 矿厂用 2条 直径2． 5 英寸 管道 将尾矿送往 地下 ，流速 7 5 --2 2 5美 国 加仑 ／分，存入一台 81 2 英尺搅拌槽 ， 然后 泵 往 离 心机。每 台 离 心 机由一台 1 ． 5 英 寸 1． 2 5英 寸 无 填 料 盒s RL 离心泵给料 用电磁流量计监测， 用橡胶夹 阀控制。 3，脱 水装置 三台2 4 英寸尾矿离心机安褒 一十普通 基座上 ，直 径1 6 英寸 长2 0 英 R的搅拌 ／ 输送机也安 在同 一基 座上。 离心机各用一台变速液压装琶 动。 液压 动力组 装有5 O 马力 电机 和 酾蘧 电{ ； 。 离心机底流直接卸A1 6 英寸冀搏输送 l ，加入干 水泥后，用1 c 英 寸烈臻旋 韬送 机运往充壤 井，卸 八采空场。溢蒲 集于 流槽，用一台S R L离心裂送往爱鹌皇 上 理 系统 脱水装 置采用组 台斌 钻筏 ．峰 一 装配 和检修。 离 心机可 以整机 取 出捡 黪 同时 安上一台备用设备，不必停止作 业 4、水泥 送系统 水泥或 其它 牯结材 料 通常 为∞ ／5 O 硅酸盐水泥和C型粉煤灰混台物犏送系 统每天要提供～3 0 吨物料。 地表一个4 5 吨贮仓将干料装入容量为 2吨的编织袋， 在地下用车 厢 运 往 现场，卸入斗仓 图 6 。 实践表明，这一方法既 便又经济， 因为镶织袋 可使用多次。 圉 5 地 } 充填料脱水系统工艺流程 蹦 6 水 泥输送 系统 魔料返 回泵 ⋯ 英寸 L ～ 楚立 式 泵 5 7英 足 井至 覃蛹 苎 竺 ⋯ ⋯ 图 。 平 脱 毓 机 脱 水 过 程 拥 失 的 废 料 有 许 多 排 放 方 一 ⋯’ ’ ⋯ ⋯ 法，由于 目前和今后脱水地点距地表深度不大，决定将废料用泵送 圆选矿厂废弃之。 在1 1 0 0 水平 c 井 口以下1 3 5 0 英尺脱水站安装一台正排量泵，输送能力～2 o 0 美国加仑／ 分，工作压 力9 0 0 磅 ／平方英寸。通过 3英寸8 O 号钢管将废料送往地表。泵的总安装功率3 0 7 马力，用二台空气隔膜泵作辅助 泵。 通过一个隔膜 氯丁橡胶袋将液压直接传绐泵送介质， 与浆体接触的只有安在进料和排料管的球形止回阀。 。 6、其它 一 机 柚 木 辩 耵 ． -iI ． 维普资讯 图 7是1 1 0 0 水平脱水站总配置。 目前正在为建立下一个脱 水 站 作 准 备，计划1 9 9 0 年投入使用。如图 8，该站 布置紧凑。为了减少开挖工程量，液压排 薰泵仍在1 1 0 0 水平， 通过PLC进行遥控。 J今 后计划将全矿的排水系统和污泥泵送系 统协调起来。 结语 1、高浓度膏体充填料可以有效地用 来充填大的空场，特别是充填难 以容纳水 力充填料的空场。 2、地下制备膏体充填 料的工艺系统 和硬件对该矿是适用的， 生产成本也不高。 3、地下充填设计是科学的 ，可以利用细粒充填 料进行支护，而且水泥用量不多，经济 上无大负担。 4，地下充填 所用的粘结材料是生产成本的重要组成部分，为了使成本减至最低，必须 准确计量，并使粘结剂与高浓度充填料充分搅拌。 5、不应过分强调充填料浇注方法的重要性，对高浓度充填料来说更是这样。 充填料脱水工艺的额发展表 明，高浓度充填料的生产成本可以大大降低。由于充填能力 提高，维修、 劳力和动力费用较低，将促使更多的矿山采用这种高浓度充填料。 胡际平摘 自 C I MB u l l e t i n ，1 9 9 0 ，N 0 ． 5，5 3 5 8 罐者注 文中英制计量单 位应按下列公式 接算戒米翻计量单位 。 1磅一O 4 5 公斤 ，1美 国加仑一3 ． 7 g 升 ． 1-7 3 5 ． 5 瓦 1 暇 0 3 1 米- 1 暇 。 0 ． 0 9 米 。 ，1 职 。 一2 ．8 3 X] 0 ‘ 厘米’ ． 1 时 ’ 一6． 4 5 厘米0 。 维普资讯