全尾砂充填方案论证报告 下载本文

①技术可靠性。分级尾砂胶结充填是国内目前运用最为广泛的充填方式,其系统工艺流程、装备、自动控制等均有成功经验可供借鉴,与之相配套的各种采矿方法也已在众多矿山得到成功运用。而全尾砂胶结充填则由于其突出的优点是国内外矿山所希望实现的充填方式。经近三十年的发展,其基础理论、系统工艺流程、装备、自动控制等不断创新和完善,特别是全尾砂脱水、储存、给料、充填料浆制备输送等工艺技术不断得到发展,系统技术可靠性不断提高,建设投资及运行成本不断下降,目前已日益广泛地运用于矿山生产之中,并取得了预期的技术及经济目标。

针对草楼铁矿的具体条件,为了验证全尾砂充填关键技术环节—全尾砂沉降脱水-压气造浆-管道放砂的可靠性,长沙矿山研究院与草楼铁矿合作于2005年8月进行了地表模拟试验并取得了预期效果,结合国内类似矿山的成功经验,全尾砂胶结充填在草楼铁矿实施技术上亦是可靠的。

②充填系统生产能力

所选用的充填方式必须具有与采矿生产能力相配套的生产能力,以避免由于充填欠帐而带来的技术难题。两种充填方式均具有足够的生产能力,按系统规划建成充填系统后,日最大充填能力均可达到2000m3/d以上。但在保证充填质量方面,全尾砂胶结充填更具优越性。由于全尾砂沉降并采用压气造浆后,可连续10小时稳定地向搅拌机供给全尾砂浆,而立式砂仓由于高压水造浆及砂仓顶部沉降水贯通等原因,放砂浓度稳定时间有限,从而使配比难于准确控制,充填质量

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受到影响。

③充填质量

充填质量是众多因素综合作用的最终体现。这些因素包括:尾砂物理化学性能及粒级组成、水泥(或其他胶结剂)性能、灰砂比(即水泥添加量)、配比的准确性、充填料浆浓度、搅拌制备的均匀性、井下养护时间和条件等。上述两种充填方式中对充填质量影响差异最大的是充填料浆浓度。分级尾砂充填料浆采用两相流输送,管内流速一般为2m/s以上,即使在较高浓度下输送,充填料浆充入采场后仍需脱水,充填料在采场中不可避免地产生离析分层等现象,从而使充填质量降低、整体性变差。在大空场充填且采场积水的情况下,上述情况更为严重。全尾砂充填时,若浓度过低,同样存在上述现象,且细颗粒对充填体强度产生更大的负面影响。但当实现全尾砂结构流体或膏体充填时,则充填料浆在管道及采场空区中可呈结构流动,可完全不脱水或只少量泌水,从而不存在离析、分层等不良现象,充填体结构完整性好,质量均匀稳定。

④系统建设投资

系统建设投资可由充填站建设投资及相关整体设施(主要是尾矿库建设)两部分组成。

分级尾砂充填系统采用地面构筑立式砂仓及水泥仓的主体结构形式,系统建设投资概算为2511万元。而全尾砂充填采用半地下卧式砂池的主体结构,系统建设投资概算为1283万元,两者相差1228万元。

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两种充填方式所充入井下的尾砂量及排入尾矿库的尾砂量基本相同,分级尾砂充填排入尾矿库的尾矿量为15.048万t,全尾砂充填排入尾矿库的尾矿量为14.41万t。但充填时是否对尾砂进行分级对尾矿库的建设具有重大的意义。当采用分级尾砂充填时,排入尾矿库的-27μm细泥自身不能筑坝,只能采用人工筑坝,其筑坝费用 、尾矿坝占地面积及所需库容等均大幅度增加。而采用全尾砂充填时,充入井下及排放至尾矿库的均为全尾砂,根据选矿工艺流程及相邻矿山实际生产情况,全尾砂粒级较粗,尾砂自身即可堆坝,所以其筑坝费用、尾矿库占地面积及所需库容均大幅度降低。由于草楼铁矿地处冲积平原,附近没有山谷可供利用,只能采用平地堆坝,所以采用全尾砂充填意义更为突出。

⑤充填运营成本

分级尾砂充填运营成本9.262元/t矿石。年充填总成本1652.4万元,全尾砂充填运营成本9.78元/t矿石,年充填总成本1744.75万元。后者较前者分别高出0.518元/t矿石及92.35万元。这主要是在计算中,在充填体强度要求较高的部位,分级尾砂充填按灰砂比1∶6计算,而全尾砂充填按灰砂比1∶4计算,从而使年水泥用量由分级尾砂充填的41032吨增加至54267吨,增加13235吨,计算中水泥用量的提高更能保证充填体强度满足采矿作业要求。

由上所述,在技术可靠性、充填能力、充填质量方面,全尾砂充填均存在一定的技术优点,而在充填系统及尾矿库建设方面,全尾砂充填的优势十分突出,实现全尾砂充填不但可减小充填系统建设投

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资,尾矿库占地面积、所需库容及筑坝费用均可大幅度下降,从而具有突出的经济效益及社会效益。

4 全尾砂充填前期试验

为了给全尾砂充填方案论证提供衣据,进行了全尾砂实验室前期试验及地表造浆放砂模拟试验。

由于草楼铁矿正处于基建阶段,目前暂不产生尾砂。但霍丘地区铁矿床成因、矿石性质、选矿流程相近,所以在相邻矿山所产生的粗细尾砂进行了取样,并根据草楼铁矿选矿试验提供的全尾砂粒级分布进行搭配,在实验室测得其基本物理参数及不同配比试块各龄期强度如下:

全尾砂基本物理性能参数测定结果如表1。

全尾砂基本物理性能 表1

比重(g/cm3) 2.84 松散容重(g/cm3) 1.07 实容重(g/cm3) 1.60 孔隙率(%) 43.66 自然安息角 39° 可行性研究报告所提供的磁选车间排出全尾砂粒径组成如表2。

尾砂粒径(μm) 分计比例(%) 累计比例(%) 可研报告所提供的全尾砂粒径分布 表2

10~20 20~30 30~43 43~76 76~100 -10 10.42 10.42 7.87 18.29 2.27 20.56 4.81 25.37 23.29 48.66 17.22 65.88 100~200 +200 23.59 89.47 10.53 100

相邻铁矿所取尾砂分粗砂及细泥,经对粗砂及细泥分别测定其全粒级分布,并按照模拟全尾砂中-20μm含量与表2中-20μm含量相同的原则进行搭配,得出粗细尾砂比例为1∶4,将该混合尾砂进行全粒度测定,测得结果如表3。

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混合尾砂(模拟全尾砂)粒径分布 表3 尾砂粒径(μm) 分计比例(%) 累计比例(%) 调整累计比例(%) 1 1.03 1.03 0.97 28 6.72 2 1.63 2.66 25.08 34 8.49 4 2.63 5.29 4.99 38 5.52 6 2.01 7.30 6.88 43 6.43 8 1.82 9.12 8.60 50 8.01 10 1.79 13 2.86 16 3.06 20 4.42 23 3.64 10.91 13.77 16.83 21.25 24.89 10.29 12.99 15.87 20.04 23.47 56 6.13 63 6.50 71 6.39 75 2.75 80 3.04 尾砂粒径(μm) 分计比例(%) 累计比例(%) 调整累计比例(%) 31.60 40.09 45.60 52.03 60.04 66.17 72.67 79.06 81.81 84.85 29.80 37.80 43.00 49.06 56.62 62.40 68.53 74.55 77.15 80.01 85 2.64 90 2.27 95 1.94 100 1.65 125 4.76 140 1.14 160 0.58 200 0.17 100 94.3 240 100 94.3 300 100 94.3 尾砂粒径(μm) 分计比例(%) 累计比例(%) 调整累计比例(%) 87.49 89.76 91.70 93.35 98.11 99.25 99.83 82.50 84.64 86.47 88.03 92.52 93.59 94.14 315 94.3 355 94.3 400 94.3 425 100 94.3 450 100 94.3 500 100 94.3 +500 5.70 100 尾砂粒径(μm) 分计比例(%) 累计比例(%) 调整累计比例(%) 100 100 100 由表3可知,混合尾砂-20μm含量为20.04%,稍高于可研报告中-20μm含量为18.29%的比例。

用上述尾砂按灰砂比1∶4、1∶8、1∶12,浓度分别为68%、70%、72%制作7.07×7.07×7.07cm3的标准试块,测得其3天、7天、28天单轴抗压强度如表4。

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南京廖华

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