铜矿尾矿充填材料试验研究

铜矿尾矿充填材料试验研究

0尾砂充填工艺优化填充开采法具有资源回收率高、能够有效控制地压等优点，能够解决矿山尾矿积累、空区坍塌等问题。基于此，针对某铜矿尾矿库容不足、采矿损失贫化大、充填倍线过长等难题，为有效提高矿山资源回收率，延长矿山及尾矿库服务年限，结合该矿山的生产现状和实际，对矿山全尾砂进行了浓密试验，并提出了相关的充填方案，通过技术经济综合比较分析，优选采用高浓度尾砂一级加压输送3200m建站充填料浆泵送胶结充填方案；尾砂输送方案采用高浓度一段输送到充填站方案。1采矿研究的问题四川某铜矿是一家以铜、锌为主的金属矿山企业。矿山设计采矿规模为1500t/d(49.5万t/a），采用地下开采方式。设计开采范围为矿区3000m以上的资源，3000m以下矿体待进一步探明加以利用。目前，矿山在上部老采区进行残采和首采区进行全面法采矿，全面法采矿暂留设的条形矿柱基本无法回收，其损失率高达约30%。经采矿方法优化研究，该铜矿品位高，矿石价值较大，采矿方法要求获得高回采率、低贫化率。矿山后续开采3200m水平上下的矿体将采用充填法开采。1.1全尾砂质量测定为了解矿山全尾砂性能，进行了相关的物理化学性能测试、浓密试验等，并得到了相关试验数据从表1～表2和图1可知，该铜矿全尾砂比重为3.159g/cm1.2充填液静态沉降试验对矿山全尾砂进行了静态浓密试验通过研究固体通量与矿浆稀释浓度的关系，可以为动态浓密试验最佳的矿浆稀释浓度提供依据。由于矿浆浓度越低，沉降速度越快，同时矿浆单位体积的质量越低，因此存在一个最大值，静态沉降情况下固体通量与浓度的关系如图3所示。综上所述，通过静态絮凝沉降试验可以确定：XT9020型阴离子絮凝剂沉降效果最优，其添加量为10g/t；最佳矿浆稀释浓度为17.64%。1.3全尾砂动态调查动态浓密沉降试验结合表3和图4可看出：随着给料速度由0.61t/(m综上所述，通过对该铜矿全尾砂动态浓密试验可知，在XT9020型阴离子絮凝剂添量为10g/t，全尾砂浆浓度为17.64%的条件下，当给料速度为0.61t/(m2比较分析黑矿尾矿填充方案2.1充填料浆送胶结充填方案根据该铜矿采选生产设施整体布置、矿区地形地貌及矿体赋存条件，初步选择了4种尾砂充填系统方案，从技术可行性、技术可靠性、建设投资及运营成本方面进行了综合比较分析，4种充填系统方案为：方案Ⅰ，高浓度尾砂二级加压输送3200m建站充填料浆泵送胶结充填；方案Ⅱ，高浓度尾砂一级加压输送3200m建站充填料浆泵送胶结充填；方案Ⅲ，低浓度尾砂高扬程输送3200m建站充填料浆泵送胶结充填；方案Ⅳ，高浓度尾砂输送3000m建站充填料浆泵送胶结充填。(1）技术可行性方面：4个方案主要充填工艺基本类似，都是可行的。(2）投资成本方面：方案Ⅳ<方案Ⅰ<方案Ⅱ<方案Ⅲ。(3）技术可靠性方面：方案Ⅰ是就地高效浓密和输送，工艺成熟可靠；但采取两段泵送，其管理相对较为复杂；方案Ⅱ采用的设备及工艺均有多个矿山的实际应用经验，技术较为成熟可靠，技术风险小；方案Ⅲ是低浓度（约20%）尾砂浆高扬程输送，尾砂输送管道管径及重量大，安装维护困难，溢流回水量大、能耗高；方案Ⅳ是高浓度充填料浆两段长距离泵送，操作、管理较为复杂，可靠性较差，一旦产生堵管，清理工作量大、时间长。(4）其它：充填设施布置较便利。通过技术经济综合比较，推荐采用方案Ⅱ：高浓度尾砂一级加压输送3200m建站充填料浆泵送胶结充填。2.2充填管路投资及运行费用综合比较结合该矿山地形及现场实际情况，初步提出以下3个尾矿输送方案。方案Ⅰ，尾砂采用两段输送到充填站；方案Ⅱ，尾砂采用低浓度一段输送到充填站；方案Ⅲ，尾砂采用高浓度一段输送到充填站。综合考虑充填管路的影响因素，从水力坡度计算结果、设备、可比投资及年可比费用等综合比较，优选出方案Ⅲ在投资和运行费用上均最低，因此本次设计推荐方案Ⅲ。综上所述，根据充填系统方案与尾砂输送方案的比较，充填系统确定采用高浓度尾砂一级加压输送3200m建站充填料浆泵送胶结充填（尾砂采用高浓度一段输送到充填站）方案。即尾砂2730m就地浓缩，高浓度尾砂远距离高扬程泵送至3200m充填站立式砂仓，砂仓水气联动造浆后自流至搅拌机与水泥混合搅拌均匀卸入料斗，通过充填泵加压后经充填管道输送至井下采空区进行充填。3尾砂充填系统根据矿山实际情况及充填系统工艺，在满足充填料浆顺利输送要求的前提下进行充填系统建设方案的设计，其中，矿山共设置1个充填站，站内设置1套充填系统，该充填系统的主要特点是：选厂低浓度全尾砂就地泵送至高效深锥浓密机进行浓密，高浓度尾砂远距离高扬程泵送至充填站立式砂仓，充填料浆在充填站制备，然后通过充填管道泵送至井下采空区充填。同时，矿山按照确定的方案进行了系统建设，各项技术指标满足要求，解决了矿山面临的技术问题，具有十分重要的工程价值。4尾砂动态调查研究(1）通过静态絮凝沉降试验可知，絮凝剂选用XT9020型阴离子絮凝剂，添加量为10g/t；最佳的矿浆稀释浓度为17.64%。(2）通过全尾砂动态浓密试验可知，推荐给料速度为0.61t/(m(3）通过对矿山尾矿充填工程技术的研究，根据充填系统与尾砂输送方案的技术经济综合