混合尾砂膏体充填料浆搅拌特性工业试验.pdf
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1、第 卷第期有色金属(矿山部分)年月犱 狅 犻:犼 犻 狊 狊 狀 混合尾砂膏体充填料浆搅拌特性工业试验周英烈(紫金(长沙)工程技术有限公司,长沙 )摘要:为研究不同尾砂组成的充填料浆的搅拌特性,论证新型搅拌工艺能够制备出更为均匀的合格膏体。以某铅锌矿为工程背景,在原有的搅拌站基础上,安装新型 型搅拌桶以及配套给料装置,建设了一个采用新型搅拌工艺的搅拌特性工业试验平台,并依托试验平台进行了现场工业试验。试验结果表明:在不同胶凝材料不同尾砂组合的工艺条件下,采用新型搅拌工艺制备的膏体料浆,在流动性、强度、均匀性等各项指标方面都达到了预期效果。通过与该铅锌矿原有搅拌系统取样数据对比,各项指标均优于原
2、有搅拌系统。因此新型搅拌工艺能够满足矿山搅拌系统的需要,为充填系统改造升级提供了技术支撑。关键词:混合尾砂;膏体充填;搅拌特性;工业试验;流动性;均匀性中图分类号:文献标志码:文章编号:()犐 狀 犱 狌 狊 狋 狉 犻 犪 犾 犲 狓 狆 犲 狉 犻 犿 犲 狀 狋 犪 犾 狅 狀狋 犺 犲犿 犻 狓 犻 狀 犵犮 犺 犪 狉 犪 犮 狋 犲 狉 犻 狊 狋 犻 犮 狊狅 犳犿 犻 狓 犲 犱狋 犪 犻 犾 犻 狀 犵 狊狆 犪 狊 狋 犲 犳 犻 犾 犾 犻 狀 犵狊 犾 狌 狉 狉 狔 (),)犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋:,犓 犲 狔狑 狅 狉 犱 狊:;收稿日期:作者简介:周英烈(
3、),男,硕士,高级工程师,主要从事矿井通风与矿山膏体充填等方面研究工作,:。某铅锌矿采场充填首层、胶面、假巷等对充填体强度要求较高,因而采用了分级尾砂膏体充填工艺。随着国家环境保护力度的加大,该铅锌矿需要逐渐减少尾矿排量,直至完全关闭尾矿库,日常生产实现真正意义上的“零”排放。鉴于环保需求,该铅锌矿迫切需要对原有充填系统进行升级改造,以满足系统能够应用分级尾砂、全尾砂、底流细粒级尾砂三种尾砂进行充填的工艺需求。搅拌制备是整个膏体充填系统工艺的关键环节,制备出的膏体料浆的质量直接影响到充填料浆输送的流动性以及后续充填体的强度 。因此,需要通过试验研究掌握料浆制备过程的搅拌特性,以保证搅拌制备工艺
4、既要保证料浆的均质性要求,又要有较低的投资以及运行成第期周英烈:混合尾砂膏体充填料浆搅拌特性工业试验本。而膏体充填料浆是一种由不同骨料不同胶凝材料和水组成的多项复合材料,料浆制备过程的搅拌特性非常复杂,受骨料颗粒的粒级分布、胶凝材料黏性、搅拌工艺等诸多因素影响 。当前对于充填料浆搅拌特性及相关试验,研究人员做了大量研究工作。杨柳华等结合国内外诸多文献资料,全面系统地分析了当前全尾砂膏体搅拌技术的现状和发展趋势;王洪江等通过分析搅拌机中多尺度物料搅拌均质化机制,提出了一种新的搅拌时间计算模型;朱凯等以某铁矿全尾砂为充填骨料,对高浓度砂浆搅拌 槽样机 的 性能 指标 进 行 了 现 场 试 验 研
5、究;刘芳伟等从搅拌原理出发,并利用数值模拟方法论证了 叶片不 同 的排 列方 式 对 搅 拌 效 果 的 影响;杨志强等针对金川下向进路式胶结充填法采矿工艺,开展了全尾砂棒磨砂混合充填料的工业试验;周家祥等全面分析对比了大冶铁矿全尾砂充填系统搅拌工艺改变后胶结充填体抗压强度波动的变化;缪国卫针对金源矿充填系统存在料浆离析、分层,充填体强度低等问题,对充填系统原搅拌桶进行了改造,并取得了较好的应用效果。在此背景下,本文在该铅锌矿原有的搅拌楼充填系统基础上进行适当的改造,建设一个工业试验平台。并依托试验平台进行了为期一个月、总充填方量达 的混合尾砂膏体充填料浆搅拌特性工业试验,旨在掌握分别采用分级
6、尾砂、底流细粒级尾砂、全尾砂作为骨料的料浆搅拌特性,并验证采用单一新型 型强制式连续搅拌桶的搅拌工艺能否满足充填系统制备合格的膏体料浆需求。工业试验工艺流程考虑到试验场地建设成本与周期,本次工业试验的试验平台是在矿山原有的充填系统上进行适当的改造而建成的,改造完成的试验平台利用原有的水泥、分级尾砂输送系统、全尾砂输送系统和 浓密机底流细粒级尾砂输送管道,在搅拌楼的西面靠近搅拌楼墙边的位置安装 型强制式连续搅拌桶,通过加装引料斜槽和犁式卸料器将分级尾砂从皮带引入新搅拌桶,水泥通过加装螺旋输送绞刀从原有的下料管引入新搅拌桶。料浆经充分搅拌后通过充填钻孔自流输送至待充区域。试验平台料浆制备能力为 。
7、主要包括分级尾砂上料子系统、底流细粒级尾砂上料子系统、胶凝材料上料子系统、搅拌子系统、供水子系统等组成,具体工艺流程图见图,试验平台改造完成效果见图。图工业试验料浆制备系统工艺流程图犉 犻 犵 犘 狉 狅 犮 犲 狊 狊 犳 犾 狅 狑犱 犻 犪 犵 狉 犪 犿狅 犳 犻 狀 犱 狌 狊 狋 狉 犻 犪 犾 犲 狓 狆 犲 狉 犻 犿 犲 狀 狋 犪 犾 狊 犾 狌 狉 狉 狔狆 狉 犲 狆 犪 狉 犪 狋 犻 狅 狀狊 狔 狊 狋 犲 犿有色金属(矿山部分)第 卷图工业试验平台改造完成效果图犉 犻 犵 犚 犲 狀 犱 犲 狉 犻 狀 犵狅 犳 犻 狀 犱 狌 狊 狋 狉 犻 犪 犾 犲 狓
8、狆 犲 狉 犻 犿 犲 狀 狋 犪 犾 狆 犾 犪 狋 犳 狅 狉 犿狉 犲 狀 狅 狏 犪 狋 犻 狅 狀犮 狅 犿 狆 犾 犲 狋 犲 犱 工业试验材料与技术指标要求 试验材料试验制浆所用骨料为分级尾砂、细粒级尾砂、全尾砂三种类型,胶凝材料包括水泥和胶固粉,制浆用水为矿山生产用水。为分析三种尾砂颗粒组成尺寸及含量,采用水筛筛分法分别进行了粒径分布测试,测试结果见图。从图可以看出:分级尾砂粗细粒度分布比较均匀,细尾砂中细颗粒含量较多,全尾砂细粒度含量稍多,但总体分布较均匀。试验技术指标要求对于物料搅拌特性以及相关技术指标的研究在混凝土行业已经比较成熟,矿山衡量充填料浆搅拌图某铅锌矿尾砂粒度组
9、成累积分布曲线犉 犻 犵 犆 狌 犿 狌 犾 犪 狋 犻 狏 犲犱 犻 狊 狋 狉 犻 犫 狌 狋 犻 狅 狀犮 狌 狉 狏 犲狅 犳狆 犪 狉 狋 犻 犮 犾 犲 狊 犻 狕 犲犮 狅 犿 狆 狅 狊 犻 狋 犻 狅 狀狅 犳 狋 犪 犻 犾 犻 狀 犵 狊 犳 狉 狅 犿犪犮 犲 狉 狋 犪 犻 狀 犾 犲 犪 犱 狕 犻 狀 犮犿 犻 狀 犲第期周英烈:混合尾砂膏体充填料浆搅拌特性工业试验质量的技术指标最初也是借鉴于混凝土行业。为了与混凝土料浆相接近,所借鉴的技术指标主要是应用于添加粗骨料 或添加戈壁集料 的充填料浆。近年来也陆续有研究人员着手研究纯粹以尾砂作为骨料的充填料浆搅拌均匀性评
10、价方法 。本次工业试验综合考虑混凝土行业搅拌特性技术指标研究成果,结合尾砂骨料的特性,选择流动性指标、强度指标、搅拌均匀性指标这三类技术指标进行搅拌料浆质量评价与技术要求。)流动性指标。在搅拌机开机制浆稳定后每隔 取样一次,连续共取样个,主要检测搅拌后料浆的塌落度、扩散度、浓度、容重。)强度指标。强度试验在料浆浓度稳定在要求值以后开始取样,每隔 取一组样,一组样个试块,现场浇好模,用汽车载回充填检测站恒温养护,分别进行、强度试验。)搅拌均匀性指标。包括宏观均匀性与微观均匀性。宏观均匀性依据 普通混凝土拌合物性能试验方法标准()采用料浆浓度偏差率、容重偏差率、塌落度偏差率、扩散度偏差率表征。微观
11、 均 匀 性 根 据 混 凝 土 搅 拌 机()采用强度离差系数表征。另外,也可用手直观感知料浆中团装结块情况判断料浆搅拌均匀性。偏差率通过式()进行计算:犆犲狓犻珚狓珚狓()其中:狓犻为任一样品值;珚狓为一组样品平均值。强度离差系数通过式()计算:犆狏珚犚()其中:狀犻犚犻珚()犚狀槡(强度标准差)珚犚狀狀犻犚犻(强度平均值)依据矿山实际情况,各项技术指标要求如表所示。表工业试验技术指标要求犜 犪 犫 犾 犲犜 犲 犮 犺 狀 犻 犮 犪 犾 犻 狀 犱 犲 狓狉 犲 狇 狌 犻 狉 犲 犿 犲 狀 狋 狊 犳 狅 狉 犻 狀 犱 狌 狊 狋 狉 犻 犪 犾 狋 犲 狊 狋 犻 狀 犵技术指
12、标首层、胶面(分级尾砂)矿房(全尾砂)间柱(底流细粒级尾砂)灰砂比流动性指标浓度 塌落度 扩散度 强度指标一组试块平均强度 强度 ;强度 强度 强度 搅拌均匀性指标浓度、容重、塌落度、扩散度偏差率强度离差系数 新型搅拌桶介绍 型搅拌桶相较于该矿山已有搅拌桶具有轴旋转速度高、剪切作用强的优势,尤其适合于有较大比例细颗粒物料的搅拌。该新型搅拌桶具有如下技术特点。)皮带轮传动:抗冲击,防过载;)采用开启涡轮式叶轮:双层开启涡轮式叶轮,涡轮旋转时从轴向方向吸入,径向方向排出,遇到罐内挡板形成强烈的上下循环的对流,混合更加均匀;)采用锥盘桶底:搅拌桶体采用科学的锥盘桶底,合理配合流体运动型态,消除搅拌的
13、死角,彻底根除桶底积料;)配置雷达料位计:能准确地监测桶内料位;)三通结构的吸尘口:方便清理,防止积料堵塞;)透气盖、溢流孔:确保桶内外压力平衡,进出料顺畅。工业试验试验过程工业试验以日常充填生产实际工况进行,每天充填两班,每班试验过程依照图所示操作步骤进行。试验先后以水泥和胶固粉作为胶凝材料,分别进行了流动性试验、强度试验、均匀性试验。现场工业试验采用水泥和胶固粉各充填采场 个,水泥胶结料浆总充填方量 。胶固粉胶结料浆总充填方量 。为保证试验结果的原始性,以及试验样品不受扰动。流动性试验全部在现场完成,强度试验在现场取样入模后车载回充填监测站进行养护(图),分别进行、强度试验。有色金属(矿山
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