地表濃縮后全尾砂充填技術(shù)方案的選擇

地表濃縮后全尾砂充填技術(shù)方案的選擇

該礦山采用地下開采法，采用斜道和垂直井的聯(lián)合開采法。初期為空間法和淺孔采礦法，后期技術(shù)改進(jìn)。現(xiàn)在，這是一種水平和水平機(jī)械層的采礦方法，采礦方法為一般浮選法。主要產(chǎn)品有金精礦(含鉛、鋅)、銀精礦(含鉛、鋅)。礦山現(xiàn)有采空區(qū)約16萬m3,在用尾礦庫于2004年6月投入使用,目前尾礦庫庫容已達(dá)到峰值,尾砂主要靠車輛運(yùn)輸至指定堆場進(jìn)行外排1礦柱開采的數(shù)量將作為空區(qū)的刑事利益公司最早使用的采礦方法主要是淺孔留礦法及空?qǐng)龇ú傻V,截止2014年底,經(jīng)過近10年的開采,采出礦石量約68萬t,形成空區(qū)約16萬m3,并且空區(qū)存留大量的高品位礦柱(10g/t,局部50g/t～100g/t)具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,由于工藝、技術(shù)的落后2空區(qū)尾砂充填治理根據(jù)空區(qū)情況,擬用本礦選廠浮選全尾砂對(duì)I#礦體采空區(qū)進(jìn)行尾砂充填治理。全尾砂充填要求最大限度地利用堆存尾砂,做到技術(shù)先進(jìn)適用、工藝流程簡潔、施工及充填(過程)安全可靠、操作管理方便、投資經(jīng)濟(jì)合理2.1全尾砂和水篩砂測試方法全尾砂的物理特性,尤其是粒徑組成對(duì)充填體的力學(xué)性質(zhì)有決定性影響。測試試樣為源鑫礦業(yè)旋流分級(jí)沉砂、旋流分級(jí)溢流細(xì)尾砂、壓濾全尾砂和全尾砂,測試方法為水篩篩分法,如圖1所示。水篩篩分法由100目、200目、325目、400目篩網(wǎng)組成,實(shí)驗(yàn)前將待測尾砂在鼓風(fēng)干燥箱中干燥至恒重,每次取樣500g,采用水洗的方法對(duì)尾砂過100目～400目篩,實(shí)驗(yàn)過程嚴(yán)禁對(duì)篩網(wǎng)震動(dòng)等其他施加外力的方式加快過篩,每一級(jí)篩網(wǎng)必須水洗至清澈為止,最后將所有分級(jí)后的尾砂收集分類、干燥,計(jì)算收率,結(jié)果見表1～表4。2.2砂漿巖的動(dòng)態(tài)沉降試驗(yàn)2.2.1濃度數(shù)據(jù)分析給料礦漿以及每次得到的底流固體樣品,經(jīng)過抽濾,水洗,烘干后,記錄相關(guān)數(shù)據(jù)再進(jìn)行濃度分析。溢流樣固體含量分析首先用真空過濾裝置過濾溢流樣,同樣經(jīng)水洗烘干再進(jìn)行固含量分析。2.2.2充填型絮凝劑添加量試驗(yàn)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)采用4個(gè)蠕動(dòng)泵,分別用于泵送稀釋水、絮凝劑、尾砂礦樣進(jìn)入濃密試驗(yàn)裝置的給料系統(tǒng)中,從試驗(yàn)裝置底部泵出底流礦樣。稀釋水采用自來水;絮凝劑通過兩個(gè)不同的給藥點(diǎn)添加,添加量由靜態(tài)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)為參考;配成質(zhì)量濃度為6.5%(全尾砂)或4.5%(旋流分級(jí)溢流細(xì)尾砂)的礦漿,然后置入100L的桶內(nèi)用電動(dòng)攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆?最后泵入管道。通過計(jì)算調(diào)整蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速,使絮凝劑、尾礦礦樣達(dá)到靜態(tài)試驗(yàn)的最佳添加比并模擬不同情況下的濃密試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)泥層高度為120mm時(shí)開始取樣測溢流水,當(dāng)泥層高度為240mm時(shí)開始取樣測底流濃度。2.2.3l星形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)所有流變特性的測試均采用賽默飛世爾公司生產(chǎn)的VT550型哈克流變儀,傳感器采用FL星形轉(zhuǎn)子,如圖3所示。采用恒剪切的方法對(duì)底流樣品進(jìn)行屈服應(yīng)力測定,記錄剪切應(yīng)力對(duì)時(shí)間的曲線并分析,其中曲線峰值為最大屈服應(yīng)力,剪切速率采用0.07S-1的常量,對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速分別為0.235r/min,與濃密機(jī)耙架轉(zhuǎn)速接近,確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。2.3全尾砂礦漿流變?cè)囼?yàn)動(dòng)態(tài)濃密沉降試驗(yàn)主要研究全尾砂在6.5%左右的給料濃度下,不同給料速度對(duì)溢流水澄清度以及底流濃度的影響,試驗(yàn)結(jié)果見表5。分析圖1可知,當(dāng)?shù)琢鳚舛扔?8.03%提高至54.64%時(shí),泌水率由6.87%降至2.86%。即,全尾砂底流礦漿的泌水率隨底流濃度的提高而降低。底流礦漿濃度隨壓縮時(shí)間的延長而逐漸增大,但增大到一個(gè)極限濃度時(shí),會(huì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值,不會(huì)繼續(xù)增大。底流礦漿濃度與壓縮時(shí)間的關(guān)系如圖2所示。由圖2可知,初始底流濃度為54.64%的全尾砂礦漿壓縮16h后濃度達(dá)到57.5%,之后逐漸趨于穩(wěn)定。繼續(xù)壓縮至24h后,底流濃度為57.8%,達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。做質(zhì)量濃度為57.8%底流砂漿的擴(kuò)散度試驗(yàn),該質(zhì)量濃度砂漿的擴(kuò)展度僅10.4cm,泌水率為1.79%。用哈克VT550型流變儀做不同質(zhì)量濃度全尾砂漿的流變?cè)囼?yàn),測試方法為:控制形變模式(CD),剪切速率0.07S-1,轉(zhuǎn)子為FL10,室溫。試驗(yàn)結(jié)果見表6,不同底流濃度與屈服應(yīng)力之間的關(guān)系如圖3所示。膏體的屈服應(yīng)力范圍是大于(200±25)Pa。由圖3可得,當(dāng)?shù)琢鳚舛瘸^59%時(shí),全尾砂漿逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦囿w。分析動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果可以看出:(1)當(dāng)給料速度由0.21t/m(2)給料速度為0.21t/m(3)推薦的給料速度為0.21t/m(4)當(dāng)?shù)琢鳚舛扔?8.03%提高至54.64%,泌水率由6.87%降至2.86%。即,全尾砂底流礦漿的泌水率隨底流濃度的提高而降低;(5)初始底流濃度為54.64%的全尾砂礦漿壓縮16h后,濃度達(dá)到57.5%,隨著底流壓縮時(shí)間的延長,全尾砂底流礦漿的濃度逐步提高。繼續(xù)壓縮至24h后,底流濃度為57.8%,達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值;(6)流變?cè)囼?yàn)結(jié)果顯示當(dāng)?shù)琢鳚舛瘸^59%時(shí),全尾礦漿逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦囿w。2.4充填體強(qiáng)度及塌落度試驗(yàn)配比試驗(yàn)的目的是測定不同配比組合下膠結(jié)試塊的固結(jié)特性、強(qiáng)度指標(biāo)等,以檢測充填體是否滿足回采強(qiáng)度和相關(guān)工藝要求,據(jù)此確定適合源鑫礦尾砂特性的最優(yōu)充填配比,并為充填系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)。充填材料配比試驗(yàn)結(jié)果:根據(jù)全尾砂及旋流分級(jí)溢流細(xì)尾砂動(dòng)態(tài)濃密絮凝沉降試驗(yàn)的結(jié)果,選取適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量濃度和灰砂比進(jìn)行膠結(jié)配比試驗(yàn),測定了7d齡期的單軸抗壓強(qiáng)度,并分別計(jì)算出單位充填料漿的水泥用量。全尾砂及旋流分級(jí)溢流細(xì)尾砂試驗(yàn)結(jié)果分別見表7和表8。由于時(shí)間關(guān)系,暫未測定28d標(biāo)準(zhǔn)齡期和60d～90d長期充填體強(qiáng)度,但根據(jù)大量充填試驗(yàn)結(jié)果,7d充填體強(qiáng)度一般可達(dá)到最終強(qiáng)度的50%左右,28d充填體強(qiáng)度也可達(dá)到最終強(qiáng)度的80%左右。塌落度試驗(yàn)是測定充填料漿拌和物的稠度大小、評(píng)價(jià)充填料漿變形性能或抵抗流動(dòng)變形性能的試驗(yàn)方法。不同旋流分級(jí)溢流細(xì)尾砂及全尾砂料漿的塌落度值見表7和表8。充填料漿是否達(dá)到膏體是由料漿的屈服應(yīng)力和塌落度決定的,不是由質(zhì)量濃度決定的。膏體料漿的屈服應(yīng)力應(yīng)大于200(±25)Pa,全尾砂漿質(zhì)量濃度為60.2%時(shí)屈服應(yīng)力達(dá)192.14Pa,旋流分級(jí)溢流細(xì)尾砂質(zhì)量濃度為54.8%時(shí)屈服應(yīng)力達(dá)172.6Pa。膏體料漿的塌落度范圍是15cm～25cm,全尾砂料漿質(zhì)量濃度為61%灰砂比為1:6時(shí)的塌落度為24.1cm,旋流分級(jí)溢流細(xì)尾砂料漿質(zhì)量濃度為54%灰砂比為1:6時(shí)的塌落度為24.7cm。因此,全尾砂料漿質(zhì)量濃度為60%左右時(shí)達(dá)到膏體,旋流分級(jí)溢流細(xì)尾砂料漿質(zhì)量濃度為54%左右時(shí)達(dá)到膏體。充填料漿的質(zhì)量濃度由充填骨料的粒級(jí)組成決定。當(dāng)充填骨料的中值粒徑較大時(shí),可以配置出質(zhì)量濃度達(dá)75%～82%的高濃度料漿,隨著中值粒徑的逐漸降低,配置出的料漿的質(zhì)量濃度將會(huì)降低。源鑫礦業(yè)全尾砂小于0.074mm的顆粒所占比例達(dá)79.74%,旋流分級(jí)溢流細(xì)尾砂小于0.074mm的顆粒所占比例高達(dá)96.13%,難以配制出高質(zhì)量濃度的料漿。2.5充填料漿輸送經(jīng)旋流器分級(jí)后的約23%濃度的細(xì)粒級(jí)尾砂輸送至充填站內(nèi)的深錐濃密機(jī)中,通過添加絮凝劑進(jìn)行絮凝沉降,溢流水直接返回選廠使用,深錐濃密機(jī)底流濃度達(dá)到58%±2(全尾砂)或52%±2(旋流分級(jí)溢流細(xì)尾砂)后,經(jīng)底流循環(huán)輸送系統(tǒng)輸送至Φ2000×h2100攪拌桶,與來自水泥倉的水泥進(jìn)行強(qiáng)力攪拌,形成合乎質(zhì)量的高濃度充填料漿,通過輸送泵經(jīng)管道輸送至待充采空。3全尾砂填充技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效應(yīng)3.1全尾砂充填礦山尾礦污染治理工作在當(dāng)代中國,礦產(chǎn)資源發(fā)展面臨來自兩方面的巨大壓力。一是國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速增長要求礦業(yè)提供更多的礦產(chǎn)資源;二是礦山開發(fā)過程中環(huán)境保護(hù)的任務(wù)越來越重。源鑫礦業(yè)尾礦庫和干堆庫已經(jīng)飽和,尾砂排放問題已成為制約礦山產(chǎn)能穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展的重大瓶頸問題。采用全尾砂充填后,能將絕大部分、乃至全部尾砂回填采空區(qū),從而實(shí)現(xiàn)地表尾砂最大程度地減量排放甚至零排放,改善地表環(huán)境,扎實(shí)推進(jìn)節(jié)能降耗、節(jié)能減排工作。推進(jìn)“無廢開采”,強(qiáng)化“三廢利用”。繼續(xù)加大尾砂利用工藝水平,以減少尾砂的運(yùn)輸、堆積費(fèi)用。減少尾砂排放,實(shí)現(xiàn)國家“綠色礦業(yè)”的戰(zhàn)略目標(biāo),達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的,是實(shí)現(xiàn)環(huán)境、資源和諧發(fā)展的內(nèi)在需求。3.2綠色礦山建設(shè)的必要性源鑫礦業(yè)深部尚有資源儲(chǔ)量約150萬t,礦石體重為2.76t/m綜上所述,建設(shè)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的充填系統(tǒng),是維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的需要,也是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑,更是國家建設(shè)綠色礦山的戰(zhàn)略要求。4高相靠性采空區(qū)充填技術(shù)本文圍繞福建源鑫礦業(yè)東際金礦全尾砂充填系統(tǒng),全尾砂濃密脫水技術(shù)、濃