赤泥胶结充填在矿山中的应用_颜秉超.pdf

2012年第08期 赤泥是氧化铝生产过程中排弃的废渣。 每生产1t氧化铝，约生产 1.5～1.8t赤泥，是氧化铝行业的主要固体废料污染源。我国主要产出一 水硬铝石型铝土矿，以烧结法、联合法生产氧化铝。由于烧结法的特殊 生产过程，从而使赤泥的化学成分、颗粒级配及物理力学等方面具有 许多可供利用的特性，其中的硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙均属于 水硬性胶凝矿物，故赤泥的潜在水硬活性具有利用价值。 但目前赤泥 的综合利用途径主要是作为烧纸水泥的原料，不但用量小，而且能耗 高，因而其综合利用率不但35。长沙矿山研究院结合矿山充填量大、 强度要求低的特点，研究开发出赤泥胶结充填新技术，不但可以为矿 山充填提供一种低成本、高质量的胶结充填工艺，而且开辟了一条大 宗量消除赤泥排放的途径。 1.赤泥充填的工程特性 赤泥具有潜在胶凝性能，这是赤泥最为突出的技术特性。 因而可 制成胶凝材料与废石或尾砂等集料组成胶结充填料，也可适当添加激 化剂制备成不加其它集料的胶结充填料。 矿山充填具有其特殊性，因 而在充填应用中的相关性能如料浆保水性能和离析等工作特性，对矿 山充填工艺同等主要。 1.1料浆保水性能 赤泥全尾砂料浆与赤泥净浆一样，具有良好的保水性能。 这是因 为赤泥胶结料和全尾砂均为细粒级物料，均具有良好的保水性能。 赤泥胶结料水化产物主要为硅酸钙凝胶， 试块经一段时间养护 后，大量的水即可保持在充填体内。充填体内气相孔隙很小，充填体不 产生收缩、开裂等不良现象，从而为井下创造良好的作业环境提供了 可能。 1.2料浆不脱水浓度 在获得同等充填体强度的条件下，由于赤泥胶结料具有良好的保 水性能， 与硅酸盐水泥相比， 高强赤泥全尾砂料浆浓度可降低2～ 3,而普强赤泥全尾砂料浆可大幅度降低。 （1）充填体体积密度。 （2）离析及采场流平性。 （3）料浆对管道的磨损。 赤泥胶结料及全尾砂中的极细颗粒含量 远远超过其它类型的充填料浆，对管道的磨损性可明显降低，有利于 延长管道使用寿命。 （4）配比的可变区间。 2.赤泥充填料制备 赤泥充填料的制备主要包括赤泥浆的制备、石灰浆制备、赤泥粉 煤灰混合、赤泥全尾砂料浆混合等。 2.1赤泥与石灰加工 2.1.1赤泥加工流程 赤泥经氧化铝厂排放、堆存并自然脱水后，可通过散装运输方式 运至矿山。 一般要求赤泥的堆存时间不超过半年。 赤泥运至矿区后，可卸入露天储场，然后将赤泥与水同时加入球 磨机中进行湿磨。 湿磨的赤泥采用3mm筛网过筛，3mm颗粒弃用，- 3mm赤泥浆流入赤泥浆沉降池。 湿磨赤泥料浆浓度较低，流入沉降池后需进一步沉降脱水。 赤泥沉降脱水后，用压气造浆车进行造浆。 一般设两个赤泥沉降池交替使用，根据矿山充填能力确定沉降池 容量。 2.1.2石灰加工流程 石灰原料如为块状生石灰，须在消化池中加水消化，使之成为石 灰料浆。 石灰浆经3mm筛网过滤后，流入石灰浆存储池中。 石灰浆进 入沉降池后进一步脱水，多余的水经端部溢流口排出并回水至消化池 循环使用。石灰浆沉降脱水后，同样用压气造浆车进行造浆，并用液压 砂浆泵连续定量输送至搅拌桶。 2.2赤泥充填料混合 2.2.1赤泥粉煤灰搅拌混合 赤泥粉煤灰料浆的混合制备工艺，可采用赤泥浆和粉煤灰连续供 料、两段连续搅拌的制备流程。 两种物料通过各自的输送线连续供给双卧轴搅拌机进行搅拌。然 后进入高速搅拌机进行强力搅拌，从而制备成混合均匀、流动性良好 的混合浆体。 双卧轴连续搅拌机的搅拌叶片装于两根相对转动的方轴之上。每 三对叶片为一组，其中两队使浆料向前推进，一对向后反推，以加强搅 拌效果。 2.2.2赤泥全尾砂充填料搅拌混合 赤泥全尾砂充填料浆是以赤泥胶结料与全尾砂混合后形成的胶 结充填料浆。 当采用普强赤泥作为胶凝材料时，赤泥浆及石灰浆均可通过调节 砂浆泵活塞换向频率控制给料量，全尾砂则通过调节中间砂仓底部给 料机螺旋阀开度控制给料量。 三种组分连续供给搅拌桶后，制备成浓 度为58～60的充填料浆。 然后通过充填钻孔及井下充填管道自流 输送至采空区进行充填。 3.赤泥胶结充填工艺 3.1赤泥粉煤灰胶结充填工艺 赤泥粉煤灰胶结充填工艺的充填材料的主要组分有赤泥、 粉煤 灰、石灰，另有少量添加剂。赤泥粉煤灰胶结充填工艺包括充填料浆的 混合制备与输送工艺。 赤泥粉煤灰充填料的输送工艺有双管输送和单管输送两种方式。 单管输送方式与全尾砂胶结充填料的输送工艺基本相同。双管输送方 式则由主输送管和副输送管两套系统组成。 输送压力可借助自重，也 可采用输送泵加压输送。 在工业应用中， 赤泥粉煤灰胶结充填工艺流程一般为连续搅拌、 双管泵压输送。双管泵压输送的工艺特点是主管道用于制备好的赤泥 粉煤灰料浆，管径较大；副管道用于输送制备好的石灰浆，管径较小。 其技术特点是主管道输送的赤泥粉煤灰料浆与副管道输送的石灰浆 在混合之前不会凝固，有利于流程畅通，可以在低浓度下输送，泵压 低。 主、副管道输送的料浆在井下充入采场之前，经气流混合器对两 种料浆进行混合。 排入采空区时形成不需脱水的膏状混合物料，凝固 后形成较高强度的赤泥粉煤灰与石灰的胶结充填体。 一般采用液压双缸活塞泵为主输送管道提供压力，采用螺旋输送 泵或电动往复泵为副输送管道提供输送压力。 主、副输送管道内料浆状态较稳定，充填料浆不会堵管、返浆。 因 而通过主、副管道输送充填料能提高充填系统的可靠性。 两种料浆在 混合器内能形成混合均匀的料浆，所形成的胶结充填料稠性大，在采 场五泌水。 赤泥粉煤灰与石灰浆混合后能快速凝固，1h内可初凝，充 填体整体性良好。 3.2赤泥全尾砂胶结充填工艺 赤泥全尾砂胶结充填的实质是以赤泥胶结料作为胶结材料的全 尾砂胶结充填工艺。 赤泥全尾砂胶结充填工艺与全尾砂胶结充填的 工艺相类似。 以赤泥胶凝料替代水泥后，赤泥胶凝料的凝结硬化速 度比水泥浆要快，当赤泥胶结料与全尾砂在地表混合制浆时，应注 意控制料浆的制备时间，不能让混合料浆在搅拌桶和管道内停留时 间过长。 赤泥全尾砂胶结充填料浆的工作性态比水泥全尾砂充填料优良， 能在低泵压或自流条件下顺利的通过充填钻孔及井下输送管道输送 至采空区。在充填过程中，不易发生堵管等不良现象，料浆在管内成结 构流体状态。 充填料浆充入采空区后，具有良好的流（下转第431 页） 赤泥胶结充填在矿山中的应用 颜秉超 （山东省冶金设计院股份有限公司山东济南 250101） ◇科技论坛◇ 425 2012年第08期 ● （上接第429页）耗，保护功能多，实现大功率电机软起动，应用于井下 高压排水泵中更为合适。 4.2根据实际情况使用一台软起动器起动多台设备，经济实用、降 低成本、设备维护率低。 4.3工程技术人员在新建、改造项目中，设计选型时应优先考虑应 用现代的软启动技术，不断提高我们企业的自动化水平。 科 【参考文献】 ［1］李发海，朱东起.电机学[M].北京科学出版社，1982. ［2］方荣惠，等.电机拖动原理及拖动基础[M].徐州中国矿业大学出版社，2001,12. ［3］李序葆，赵水健.电力电子器件及其应用[M].北京机械工业出版社，1996. ［4］许宏纲.软起动器原理及应用[J].能源技术.2002.6132-135. ［5］吕树清.电机软启动器的节能功能及应用分析[J].中小型电机，2001,6 43-44. （上接第427页） 通讯接口负责将存储在存储单元内的阀门的基 本信息和对阀门的操作过程信息传输给计算机系统，计算机系统可以 对这些数据进行分析处理，建立自来水管网系统阀门数据库及对操作 人员的工作进行统计考核。 该接口数据传输速率为9600b/s。 3.9电源单元 阀门数据采集系统使用锂离子电池供电，同时使用MAX770芯片 将锂离子电池的电压升压到5V电压， 供系统各部分使用。 另外， P89C51RD2通过控制MOS管NDS336P来控制各单元电源的接通和 关闭，在不需要时使系统保持在最低耗电状态，延长系统待机时间。 3.10充电管理单元 充电管理单元主要负责给锂离子电池进行充电，保证锂离子电池 不被过冲电，进而避免电池损坏，影响系统性能。 4.结论 本文详述了阀门数据采集系统的硬件组成，并给出了系统组成框 图，同时详述了各部分的设计思路和方案。 系统采用了目前先进的射 频识别技术。通过在实际中的应用，显著提供了阀门数据的准确性，大 幅度降低了阀门数据的管理成本，取得了很好的应用价值。 科 【参考文献】 ［1］何维华.供水管网常用管材和阀门.中国建筑工业出版社.2011,1. ［2］陈吉宁，赵冬泉.城市排水管网数字化管理的理论与应用.中国建筑工业出版 社.2010,1. ［3］PHILIPS P89C51RD2数据手册. ［4］Mifare Standard Card IC MF1 IC S50数据手册. ● （上接第413页）同时，逐步将农村住房、宅基地、集体非农建设用地和 集体经济组织的股权等产权纳入交易服务范围。 5.4建立农村土地流转电子化管理系统 依托现代信息技术，建立农村土地流转信息采集、审核、存储、统 计、分析和信息发布的电子软件系统，发挥土地流转信息资源作用，形 成土地流转信息汇集、发布、交易、统计的快速反应机制。 5.5正确引导，积极组织农民参与流转土地 乡镇及区直有关部门要积极鼓励扶持大户、能人大力发展农业企 业、农业产业，加大农业产业结构调整力度；同时，加大招商引资力度， 引进外资进行发展，调动农民参与土地流转的积极性，增加他们的收 入。 5.6积极指导土地租赁双方建立互信机制， 运用法律武器保护双 方当事人利益，解除农民得不到承包费、租赁费的后顾之忧。 同时，司 法部门要在纠纷调处、诉讼等方面发挥有力的法律保护作用。 科 （上接第400页）进行观察，设备是否缺油，运行是否正常，接线端子是 否紧固，有无升温现象。 对小故障应随时进行处理，不要酿成大的故 障。设备维护是一项经常性工作，对于重要设备，平时应有一定数量的 配件储备，以备急修使用。 （7）做好预防工作。 通过电力设备预防性试验和继电保护定期校 验，及时发现设备隐患、缺陷，把事故消灭在萌芽状态，有效地控制一 般事故，杜绝重、特大供电事故发生。加强电气设备点检、巡检，利用红 外线激光测温仪，对电气设备连结部位不定期测试，及时发现连接部 位松动、过热现象，消除隐患，提高电气设备的运行可靠性。 4.结论 目前，供电安全方面还存在许多问题，它需要我们每一个人特别 是从事电力运行和管理的人员从思想上认识到供电安全的重要性，在 工作中严格按照各项规章制度的要求，提高企业供电的安全性和可靠 性，保证生产安全平稳进行，从而提高企业的经济效益。 科 【参考文献】 ［1］侯占友.煤矿供电安全可靠性受运行方式的影响分析[J].河北煤炭,2012,2. ［2］张晨海.加强供电安全管理，提高供电安全效益[J].科技创新导报,2007,12. ［3］吴启明.影响企业安全供电的主要原因分析及应对措施[J].铝加工,2007,6. ［4］朱照红.企业供电系统与安全用电[M].北京机械工业出版社,2012. ● （上接第425页）动性，不脱水，少量泌水可通过充填体渗出或通过矿 岩裂隙渗出。充填料流平性好，不存在河沙充填料的坡积角，有利于充 填接顶。 4.赤泥胶结充填工艺的优点 （1）充填系统机械化程度高，工人劳动强度低。 充填料的运输、储 存、脱水、造浆、连续供料及二段连续搅拌等工序环节衔接合理、能力 配套、设备可靠，保证了各组分配比及料浆浓度达到要求。 （2）采用主、副管道加压输送工艺，不但可将赤泥粉煤灰浆和石灰 浆分别输送至较远地点，适用于矿体走向长度较大的条件，更重要的 是主、副管道输送的料浆保水性能好，抗沉降离析性能强，自身均不凝 固，能实现带料停泵。 （3）生产能力稳定。输送能力不受充填地点和管道阻力的影响，为 矿山扩大生产规模，提供了保证。 （4）作业集中、管理方便，劳动效率高。 充填作业集中在制备站及 井下分条采场，没有其它工作环节，管理简便，作业人员少。 （5）料浆输送阻力小，管道磨损小。 生产实践证明，主管道输送阻 力为3.1kPa/m，副管道输送阻力为4kPa/m。 对拆下的充填管道进行观 察表明，充填料对管道的磨损极小。 科 ● ● ● ● ◇科技论坛◇ 431