文档介绍：矿山充填技术
目前在中国应用的充填工艺主要有分级尾砂充填、全尾砂胶结充填、废石胶结充填、膏体泵送胶结充填、磨砂胶结充填、赤泥胶结充填、高水固化胶结充填、少量的天然砂胶结充填和干式充填。
分级尾砂充填工艺是我国应用最为广泛的充填工艺,绝大部分充填矿山均建有分级尾砂充填系统,包括分级尾砂胶结充填和非胶结充填。这一充填工艺和技术已相当成熟,其输送浓度为65%~70%。分级尾砂的利用粒径一般为+37μm,利用率一般在50%,而对有些多金属矿山,其产率仅30%左右,如凡口铅锌矿、西林铅锌矿、安庆铜矿等矿山。
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高浓度全尾砂胶结充填工艺的特点是以全尾砂作为充填骨料,通过活化搅拌,在高浓度状态下输送到采场。该工艺全部尾砂作为充填料,因而适用于充填料来源不足、在地表不能建尾砂库、尾砂中含有害物质需要处理或尾砂中含有将来可以利用的有用物质而需要保存在井下的矿山。该法不能用常规方法搅拌,必须用活化搅拌技术,才能制备出高质量的全尾砂胶结充填料。
上世纪90年代初开始,长沙矿山研究院进行了全尾砂活化搅拌机的研究,第二代全尾砂活化搅拌机在济南钢铁公司张马屯铁矿投入用,该系统的尾砂利用率为
100%。因而使张马屯铁矿成为一座无尾砂库、不外排尾砂的金属矿山。该技术现已相继在柿竹园多金属矿和湘西金矿等矿山得到推广应用。为了大面积推广应用全尾砂充填工艺,有必要进一步研究开发全尾砂脱水新技术。由加拿大莫吉尔大学提出的一种脱水流程将会很有发展前途。该流程装备有水力旋流器、沉淀漏斗和浓密机。其最终产品是浓密机的溢流和沉淀漏斗的底流,底流的固体浓度可达78%。
块石砂浆胶结充填的基本特点是以砂浆包裹块石形成胶结充填体。所谓包裹包含两层意义:①为砂浆包裹单个块石,形成坚固的胶结充填体;②块石位于采场中央而四周被砂浆包裹,形成一种“外强中干”的具有整体支撑能力和自立能力的胶结整体。块石粒径一般小于300mm。砂浆一般为细砂浆或尾砂浆。
由于充填体中的部分砂浆被块石替代,不但提高了充填体的整体强度,而且可显著降低充填成本。该工艺将块石与砂浆分别输送井下,下放到采场混合形成胶结体(故一般适用于大采场充填)。若矿山有露天采场的剥离废石可供利用,则效益更值显著。
该技术于70年代首先在澳大利亚的芒特艾萨矿应用成功后获推广,国内则由长沙矿山研究院与柳州华锡公司铜坑锡矿共同研究开发,并于1993年在铜坑锡矿成功地应用了这一技术。铜坑矿所用的块石粒径为10~300mm,经自重输送到井下后再通过悬挂式胶带输送机送至采场;-5mm的磨砂浆,通过管道自溜输送到井下。平均水泥耗量约lOOkg/m3,28d的充填体试块单轴抗压强度可达2~3MPa。
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碎石水泥浆胶结充填是以自然级配的碎石料作为充填集料的一种充填新工艺。往往将碎石与水泥浆分别输送到井下,充填料采用无轨设备或矿车运送充入采场,也可借助自重经溜槽直接充入采空区,通过水泥浆浇淋碎石进行自淋混合。
该充填方式继承了粗骨料胶结充填体具有的高力学强度(或低水泥单耗)和无需采场脱水的优点,同时也克服了传统混凝土胶结充填方式对集料配合要求高、需经机械混合和输送难度大等缺点。因而具有较广泛的适用范围,无论是大采场或小采场、大规模充填或小规模充填均可应用。特别是有井下掘进废石和露天矿剥离废石可供利用时,经济效益尤佳。碎石水泥浆胶结充填还具有应用灵活的优势,当充填规模较小时,其充填系统相当简易,基建投资低,因此,小规模充填时,该充填工艺亦具优势。
加拿大的基德克里克矿、奥地利的布莱堡铅锌矿、联邦德国的德莱斯赖重晶石矿等国外矿山,于80年代即已应用碎石水泥浆充填技术。
90年代长沙矿山研究院与丰山铜矿共同研究开发的碎石水泥浆胶结充填技术,成功用于分段采场的充填。该系统采用一80mm的自然级配碎石料和掘进废石料作为集料,充填料试块28d的单轴抗压强度为2~4MPa。
废石充填往往采用自然级配的破碎料、掘进废石料作为充填集料。大规模废石胶结充填主要采用自淋混合的工艺制备胶结混合料,不但简化了混合工艺,大幅度降低了制造成本,而且可实现大规模连续充填。
胶结充填料浆体通过管道输送到井下采场。废石散体一般采用多种输送方式,如自溜、带式输送机、矿车等。分流输送工艺对充填料的输送特性没有特殊要求。因而,分流输送为实现最佳用水量配合和简化物料配合的要求,奠定了工艺基础。
国内大规模应用废石胶结充填的矿山有丰山铜矿、龙首镍矿、吉林镍矿、金山金矿、望儿山金矿、新桥硫铁矿和铜坑锡矿等,而部分应用废石的矿山则较多,如凡口铅锌矿、金川二矿和白银深部铜矿等,均部分利用井下废石