图拉尔根铜镍矿充填材料探究

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1、图拉尔根铜镍矿充填材料探究　　摘要：针对图拉尔根铜镍矿全尾砂、戈壁砂、全尾砂-戈壁砂混合料开展了一系列的试验研究，包括：基本物理化学性质测定，塌落度试验，环管试验，配合比试验，沉降泌水性能测定等试验研究，以寻求技术上合理、经济上划算的充填骨料。结果表面，全尾砂作为充填骨料适用于大部分充填体强度要求不高的矿山，其工艺简单，成本较低，综合效益较好。关键词：充填骨料；胶结充填；全尾砂中图分类号：TD219文献标识码：A文章编号：1001-828X（2013）07-0-02哈密和鑫矿业有限公司图拉尔根铜镍矿为一座采、选、冶一体化的矿山，年处理矿石60万吨。

2、矿山目前开采方式为地下开采，采矿方法为大直径深孔嗣后崩落法，下一阶段拟采用大直径深孔嗣后充填法回采。为确保充填效果和充填成本最优，开展胶结充填骨料研究。根据矿山现有条件，满足充填骨料供给稳定、成本低廉、工艺可行等要求的物料仅有尾砂和戈壁砂，因而开展针对全尾砂、戈壁砂、两者混合料的充填相关性能研究。[1]一、基本物理化学性质研究1.基本物理力学性质6与充填相关的基本物理性质，主要有密度、容重、孔隙率等。借鉴土工试验的方法对全尾砂和戈壁砂进行测定，结果见表1。[2]表1充填骨料基本物理力学性质测定结果2.粒度分布采用激光粒度分析仪对全尾砂和-5mm的隔

3、壁砂进行粒径分布见图1、2。戈壁砂+5mm的含量约10%，根据以往粗骨料采用-3mm作为充填骨料，则戈壁砂的利用率不到85%，因而加大了戈壁砂的充填成本。由于高浓度料浆对细颗粒含量的理论要求-20μm含量不少于15%，全尾砂-20μm含量约25，满足各种灰砂比的高浓度充填要求，而戈壁砂-20μm含量仅7%，低灰砂比的情况下，无法满足料浆对细颗粒含量的要求，容易造成分层离析现象。图1全尾砂粒度分布图2戈壁砂（-5mm）粒度分布3.沉降性能为了解从选场排出尾砂浆在尾砂仓内自然沉降过程，采用沉降柱开展尾砂自然沉降试验，根据试验记录绘制沉降浓度随沉降时间变

4、化的关系曲线，如图3所示。沉降初始质量浓度30%，经过自然沉降10分钟后，可分辨沉降尾砂与浑浊液界线，沉降时间4小时，达到最大沉降浓度74.2%。图3全尾砂料浆沉降曲线64.化学性质采用元素光谱分析法对尾砂的化学成分分析，试验结果表明尾砂中可回收的金属含量均较低，不含或少含有毒有害元素矿物，其化学性质稳定，可作为充填骨料。二、配合比研究1.充填体强度性能对全尾砂、全尾砂-戈壁砂、戈壁砂三种充填骨料分别开展配合比试验，胶凝剂采用矿山现场使用的P.O42.5水泥。[3-4]试验数据表明全尾砂灰砂比1：4～1：12，28天龄期强度范围在0.6～6Mpa，

5、满足绝大多数充填采矿方法对充填体强度的要求。根据嗣后充填采矿法充填体强度要求，一步骤充填体达到1Mpa，由试验数据确定最优灰砂比，全尾砂为1：8，全尾砂-戈壁砂为1：10，戈壁砂为1：12。可见充填骨料平均粒径越大其充填体强度越大，或者达到相同强度所需水泥量越少，从而有利于降低充填成本。2.充填工作特性（1）泌水沉缩性能由于全尾砂属于细粒级物料，具有较好的保水性能，泌水试验测定其浓度大于76%时几乎无泌水，74%以上其泌水率小于3%（体积比），而其沉缩率小于4%。数据规律表明随着水泥添加量增大，泌水沉缩率稍有减小。[5]6全尾砂-戈壁砂1：1混合料

6、由于有足够的细颗粒含量，因而其泌水率也相对较小，浓度在82%以上基本无泌水，78%以上浓度其泌水率小于5%，沉缩率小于5%。戈壁砂料浆，在浓度低于80%时，大量泌水，而浓度大于87%时呈现干硬性，物料保水性较差。（2）充填体容重全尾砂充填体容重范围在1.85～1.95之间，随浓度和水泥添量增大而增大。全尾砂-戈壁砂充填容重范围在2.0～2.05，戈壁砂充填容重范围在2.1～2.2之间，由于全尾砂的保水性较好，充填体含水量大于戈壁砂充填体，因此在骨料比重相近的情况下，充填体容重的较大差异，因而比较单位体积充填体水泥含量，不能完全参考灰砂比，需开展充填

7、体成分分析才可确定。（3）分层离析情况全尾砂料浆，尤其是全尾砂胶结充填料浆，当浓度大于70%时，其稳定性和均质性较好，较难发生分层离析现象，随着水泥用量增多和浓度提高，其稳定性更好，料浆在较大浓度范围内实现均质流特性。而全尾砂-戈壁砂1：1混合料，当浓度大于76%时，其均质性较好，均质流体浓度范围有所缩小，浓度超过82%呈现干硬性。戈壁砂料浆，浓度在82%～86%，其均质性较好。浓度低于82%，分层离析严重。（5）输送管道的磨损6全尾砂料浆对管道磨损较小，根据各矿山对全尾砂高浓度胶结充填工艺的应用经验表明主要管道输送200～300万m3以上充填料浆

8、才需更换管道，管道磨损极低。而无论是全尾砂-戈壁砂混合骨料料浆或戈壁砂料浆，其管道磨损都较严重，尤其在竖直管道底部，若使用