金川銅鎳礦二礦區(qū)廢石、尾砂及粉煤灰充填綜合利用

1、金川銅鎳礦二礦區(qū)廢石、尾砂及粉煤灰充填綜合利用崔路成盧耀軍金川集團(tuán)公司二礦區(qū)（金昌）摘要：本文結(jié)合金川銅鎳礦井下采礦膠結(jié)充填工藝，重點(diǎn)介紹廢棄物綜合利用問題，以及產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益關(guān)鍵詞：廢棄物利用效益分析上一刖昌金川銅鎳礦以其儲(chǔ)量大，埋藏深，地質(zhì)條件復(fù)雜，有價(jià)元素多而聞名于世。金川集團(tuán)有限公司經(jīng)四十多年開發(fā)，已成為中國(guó)的鎳都和鉑族金屬提煉中心。是采、選、冶配套的特大型有色冶金化工聯(lián)合企業(yè)。鎳產(chǎn)量從最初的幾百噸提高到年的十萬(wàn)余噸，隨著產(chǎn)量的提高，開發(fā)中的固體廢棄物也隨著越來(lái)越多，年公司的自產(chǎn)原料達(dá)到萬(wàn)噸，年要達(dá)到萬(wàn)噸，年達(dá)到萬(wàn)噸，年要達(dá)到萬(wàn)噸，隨著公司國(guó)際化經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略的實(shí)施，外來(lái)的原料也越

2、來(lái)越多。在整個(gè)生產(chǎn)過程中，固體廢棄物直接對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成了不利的影響。金川公司經(jīng)多年科技攻關(guān)，在資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)方面取得了許多成就。對(duì)廢料的處理與二次利用試驗(yàn)取得許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。目前已建成尾礦砂、粉煤灰、冶煉爐渣二次利用系統(tǒng)，主要用做礦山充填料及承重磚、上下水井圈、井蓋、模板等復(fù)合產(chǎn)品?，F(xiàn)在每年可利用尾砂萬(wàn)噸，粉煤灰的，使固體廢棄物外運(yùn)、堆存大幅度下降，產(chǎn)生了好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。另外礦山廢石部分作為充填材料試驗(yàn)也取得一定的經(jīng)驗(yàn)。本文僅就二礦區(qū)的廢石、尾砂、粉煤灰進(jìn)行采場(chǎng)充填及攪拌回填開展綜合利用進(jìn)行探索。、固體廢棄物產(chǎn)生過程、井下礦山采礦過程豎井、斜坡道聯(lián)合開拓一采準(zhǔn)下向機(jī)械化盤區(qū)膠結(jié)充

3、填開采÷原礦石、廢石、廢水、選礦過程原礦石÷碎礦磨砂一選礦一精礦、尾礦、冶煉過程精礦火法冶煉低冰鎳、棄渣÷高冰鎳、棄渣、動(dòng)力系統(tǒng)煤一燃燒一熱能、粉煤灰、廢石、尾礦、粉煤灰回填的必要性金川公司二礦區(qū)是金川集團(tuán)有限公司自產(chǎn)原料的主力礦山，經(jīng)過近年的建設(shè)，目前已成為全國(guó)最大的有色金屬機(jī)械化開采的坑采礦山之一。年出礦量達(dá)到萬(wàn)噸以上，擔(dān)負(fù)著公司自產(chǎn)原料的三分之二的任務(wù)。隨著生產(chǎn)任務(wù)的逐年增加，生產(chǎn)、基建掘進(jìn)及生產(chǎn)返修量也隨著相應(yīng)的增加，隨之產(chǎn)生了大量的毛石（廢石），這些毛石都通過井下汽車運(yùn)輸、溜井倒段、礦井提升到地表，另外各生產(chǎn)盤區(qū)在礦石回采中分出的脈巖、進(jìn)路接頂充填中溢流

4、返出的砂漿和進(jìn)路頂盤脫層的充填體，由于受作業(yè)環(huán)境所致，不能及時(shí)運(yùn)至毛石溜井提出地表，而存放在臨時(shí)堆毛點(diǎn)，時(shí)間一長(zhǎng)難免混入礦石，造成礦石貧化。如何使盤區(qū)采準(zhǔn)及回采過程中產(chǎn)生的廢石就近充填，這既減輕了運(yùn)輸、提升系統(tǒng)的壓力，節(jié)約了成本，又減少了礦石的貧化率和盤區(qū)環(huán)境污染，二礦區(qū)開展了毛石回填和攪拌毛石打底回填的試驗(yàn)方案，經(jīng)過試驗(yàn)取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并逐步在全礦范圍內(nèi)進(jìn)行了推廣。金川公司二礦區(qū)經(jīng)多年的試驗(yàn)研究，目前采用的采礦方法為機(jī)械化盤區(qū)下向分層水平進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法，其目的就是利用定量的水泥、沙石、水發(fā)生反應(yīng)生成堅(jiān)固的水泥石，將集料顆粒牢固的粘結(jié)成整體，使膠結(jié)充填體具

5、有一定的強(qiáng)度，產(chǎn)生抗壓能力，限制頂板及上、下盤圍巖移動(dòng)。更重要的是提供強(qiáng)度高、整體穩(wěn)定的人工假頂，確保作業(yè)人員和設(shè)備在人工假頂下安全作業(yè)，從而達(dá)到最大的安全性。、廢石攪拌回填的發(fā)展過程二礦區(qū)采用機(jī)械化下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法，膠結(jié)充填用的材料有砂石、分級(jí)尾礦砂、水泥、粉煤灰。砂石來(lái)源為砂石廠的棒磨砂與河砂，分級(jí)尾礦（）來(lái)自二選廠，粉煤灰來(lái)自動(dòng)力廠的熱電站和供暖鍋爐，現(xiàn)分級(jí)尾砂膠結(jié)料自流運(yùn)輸及膏體充填試驗(yàn)已獲成功。將大大減少成本較高的棒磨砂、水泥的用量。經(jīng)過對(duì)比，打底：棒磨砂：尾砂：，灰砂比：，料漿濃度為宜。補(bǔ)：棒磨砂：尾砂：，灰砂比：，料漿濃度為宜。水泥：粉煤灰：為宜。因尾砂中現(xiàn)還有一部份有價(jià)元

6、素暫時(shí)無(wú)法回收（鎳含量左右）而無(wú)法大量利用。去年二礦區(qū)充填量達(dá)到萬(wàn)以上，近幾年充填量及尾砂、粉煤灰利用情況見表。表二礦區(qū)年充填量及尾砂、粉煤灰利用情況統(tǒng)計(jì)表年份年年焦年年充填量（）尾砂（）粉煤灰（）年年合計(jì)對(duì)于井下產(chǎn)生的廢石，二礦區(qū)在年就開展了井下毛石回填的試驗(yàn)工作，最初的方案是在完成充填打底的三期進(jìn)路中（打底厚度一般在之間），用鏟運(yùn)機(jī)把毛石鏟到半板墻內(nèi)，然后人工裝到架子車運(yùn)到掌子頭，后退式堆積，但這種方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率也低下。后來(lái)，在上述的基礎(chǔ)上又發(fā)展演變?yōu)榘寻氚鍓ο蛘谱用嬉谱笥遥M(jìn)路口至半板墻之間用廢石墊成斜坡，直接用鏟運(yùn)機(jī)把毛石運(yùn)至掌子頭，后退式堆積，堆積高度一般在之間，這種回填方法，

7、因受進(jìn)路打底后凈高度的限制，發(fā)揮不了鏟運(yùn)機(jī)的功效，回填量不大，所以回填效率仍很低。為了充分發(fā)揮鏟運(yùn)機(jī)的效率，增加回填量。二礦區(qū)從年開始，首先在分段和分段的幾個(gè)進(jìn)路進(jìn)行了毛石加水泥攪拌回填采空進(jìn)路的試驗(yàn)工作，針對(duì)攪拌回填工作存在的問題，經(jīng)過不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)工藝技術(shù)，成功的探索出一套行之有效的攪拌回填的工藝方法，現(xiàn)在攪拌回填工作已在全礦有條件的機(jī)采盤區(qū)進(jìn)行了推廣。、攪拌毛石打底回填的技術(shù)工藝攪拌回填，就是在骨料（廢石、充填接頂溢流出的砂漿、清理巷道的泥漿）中加入一定量的水泥和水，利用鏟運(yùn)機(jī)將這些混合物攪拌均勻后，回填到未打底充填的進(jìn)路中，再用振動(dòng)棒將混合物料振搗密實(shí)，使之形成有一定強(qiáng)度的人工假

8、項(xiàng)。回填材料及重要性能指標(biāo)膠結(jié)劑：采用袋裝普通硅酸鹽水泥，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)度等級(jí)產(chǎn)品性能指標(biāo)。骨料（井下廢料）：掘進(jìn)或采礦分出的毛石、充填接頂溢流出的砂漿、清理巷道的泥漿，塊度?；靥顝U料與水泥配比及相關(guān)指標(biāo)廢料配水泥（袋）人工攪拌混凝土的水灰比人工攪拌混凝土的塌落度人工攪拌進(jìn)路回填混凝土強(qiáng)度，攪拌回填的原則毛石加適量的水泥和水?dāng)嚢杌靥钏纬傻娜斯ぜ夙攽?yīng)滿足整體性好、強(qiáng)度不小于、不產(chǎn)生脫層的要求，應(yīng)保證下一分層回采作業(yè)人員和設(shè)備的安全，回填進(jìn)路應(yīng)與上一分層進(jìn)路充填走向垂直交錯(cuò)布置。攪拌回填進(jìn)路的選擇攪拌回填打底進(jìn)路必須選擇在盤區(qū)上下分層能實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)布置的部位，不能與分層聯(lián)絡(luò)道、分層道等服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)的

9、工程重合。攪拌回填工藝為了保證攪拌回填的質(zhì)量，整個(gè)攪拌回填過程應(yīng)有質(zhì)檢部門在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督把關(guān)，其中攪拌和振搗過程是確?；靥钯|(zhì)量的關(guān)鍵步驟?；靥顪?zhǔn)備工作如下回填前，按充填標(biāo)準(zhǔn)要求，扒平進(jìn)路兩側(cè)底角的碎石，清理干凈底板散落的礦石，按設(shè)計(jì)部門批準(zhǔn)的回填長(zhǎng)度，沿進(jìn)路兩側(cè)的頂板，按的間距各打一排錨桿眼，安裝水泥卷錨桿，然后鋪設(shè)焊接好的底筋網(wǎng)片，鉤連牢固網(wǎng)片的搭接部位，并沿進(jìn)路兩側(cè)鉤連牢固吊筋與底筋網(wǎng)。底筋網(wǎng)片最初鋪設(shè)以張約長(zhǎng)為宜，隨著回填位置往外延伸再補(bǔ)充鋪設(shè)吊掛。在回填地點(diǎn)接好電纜線，調(diào)試好振動(dòng)棒。在攪拌地點(diǎn)接好水繩，如毛石料較干燥，應(yīng)提前加適量水，料太干，不但攪拌困難且不均勻，而且易造成環(huán)境污染。毛石加

10、水泥加適量水?dāng)嚢钄嚢枳鳂I(yè)點(diǎn)應(yīng)選擇在空間較高的地方，以便鏟運(yùn)機(jī)鏟斗在攪拌時(shí)舉伸卸載。根據(jù)不同的毛石類型加入不同數(shù)量的水泥，一般按水泥攪拌。攪拌前必須把水泥倒在毛石上，避免攪拌過程中水泥殘留在袋子里面沒有拌勻在毛石內(nèi)，每斗料漿要求按鏟料、舉伸、卸載這樣的步驟重復(fù)操作三次以上。料漿回填經(jīng)徹底攪拌均勻的毛石料漿，由鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)到回填地點(diǎn)卸載如果料漿鋪墊在底層，卸載是應(yīng)將料漿平攤成約的厚度，如果底層料漿一次堆的過厚，則因振搗不到底面而有空隙，影響回填質(zhì)量。料漿振搗利用振動(dòng)棒振搗料漿是攪拌回填工作至關(guān)重要的工作，質(zhì)檢人員必須在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)、監(jiān)督振搗料漿的工作過程，每回填一斗料漿都要振搗一遍，底層料漿務(wù)必振搗徹底

11、、密實(shí)，前一斗料漿未振搗徹底，不得在其上面回填后一斗料漿，回填兩層后在振搗上一層料漿時(shí)要將振動(dòng)棒插入下層料漿中左右，使上下兩層料漿結(jié)合成整體，振搗上層砂漿要在下層料漿初凝前進(jìn)行，兩層回填高度可達(dá)以上。砂石充填在攪拌回填結(jié)束后，在進(jìn)路口用粉煤灰磚砌板墻再進(jìn)行灰砂比：的料漿經(jīng)管道進(jìn)行充填。經(jīng)試驗(yàn)。充填體在正常養(yǎng)護(hù)，其抗壓強(qiáng)度可達(dá)到，基本滿足了充填所要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。、攪拌回填料漿的假頂揭露情況分析攪拌回填毛石的進(jìn)路，從現(xiàn)場(chǎng)揭露出來(lái)的回填物假頂情況看，回填部位的上下兩層進(jìn)路走向只要是相互垂直交錯(cuò)布置，其回填物人工假頂?shù)姆€(wěn)固程度，都能保證下層進(jìn)路正常回采，直至充填結(jié)束。從極個(gè)別有變化的人工假頂分析，一是

12、充填的進(jìn)路與上層充填進(jìn)路平行布置的，二是因?yàn)檎駬v不密實(shí)，冒落的回填物中呈現(xiàn)較多的蜂窩狀，所以毛石回填要堅(jiān)持以下原則：選擇回填進(jìn)路必須與上一分層進(jìn)路交錯(cuò)布置回填的料漿不能一次堆的過高底層的料漿一定要振搗徹底、密實(shí)只要把好回填的質(zhì)量關(guān)，絕大多數(shù)由攪拌毛石回填的人工假頂，在回采過程中能夠保證作業(yè)人員的安全。 、廢石利用情況及經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 二礦區(qū)年廢石攪拌回填、堆填、打底回填情況，見表 表二礦區(qū)年廢石攪拌回填、堆填、打底回填統(tǒng)計(jì)表單位： 年份 年 年 焦 年 年 年 年 攪拌回填 堆填 打底回填 合計(jì) 合計(jì) 、經(jīng)濟(jì)效益 二礦區(qū)自年以來(lái)共在采空進(jìn)路回填廢石料漿，因回填成本與充填成本 是不斷變化的。

13、現(xiàn)就年的回填成本分析如下：去年二礦充填成本約 計(jì)，年共回填廢石料漿（去掉水泥），共節(jié)約 萬(wàn)元。這些廢石回填到采空進(jìn)路，減少了廢石運(yùn)到地表的運(yùn)輸、提升環(huán)節(jié)，按現(xiàn)二 礦區(qū)運(yùn)輸、提升成本每噸元，合 ，即萬(wàn)元，共節(jié)約運(yùn)輸、提升費(fèi)用 萬(wàn)元，兩項(xiàng)共節(jié)約充填成本 。萬(wàn)元。 廢石回填中使用的水泥、備品備件、油料及人工費(fèi)等（現(xiàn)回填成本約袖） 計(jì)萬(wàn)元，節(jié)約與消耗相抵，節(jié)約大于消耗萬(wàn)元。因此二礦區(qū)僅在年 年兩年在廢石回填中共節(jié)約成本萬(wàn)元。 、社會(huì)效益 進(jìn)路回采中的廢石、進(jìn)路接頂充填中溢流返出的砂漿和進(jìn)路頂板脫層的充填體， 由于及時(shí)得到就近回填到采空進(jìn)路，避免這些廢石混入礦石造成貧化，穩(wěn)定了出礦品位， 同時(shí)減少了選礦廠的尾砂量，減輕了尾砂庫(kù)的壓力，延長(zhǎng)了尾砂庫(kù)的服務(wù)年限。 攪拌回填廢石，不僅減輕了運(yùn)輸、提升系統(tǒng)的壓力，而且減少了廢石運(yùn)輸、提升 費(fèi)用及系統(tǒng)的環(huán)境污染。 井下廢棄物得到及時(shí)