CN102155261A - 一种利用矿山固体废弃物的膏体联合充填方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种利用矿山固体废弃物的膏体联合充填方法，首先，在井下采空区的入口处构筑充填隔墙，充填不含目标金属或目标金属含量低于边界品位的块度为0~400mm废石，松散静止角为40°～45°，废石充填体积比率为10～45%；，然后，将占重量百分比为6.25～21.25%胶凝剂、充填骨料53.75~78.75%和水15~25%在搅拌机中制备成重量浓度在75~85%的膏体胶结材料；通过充填管道泵送或者在重力作用下沿充填管道自流将膏体胶结材料输送至采空区，膏体胶结材料渗透入废石的孔隙内，凝固后与废石形成联合充填体。该方法使选矿全尾砂、冶炼水淬渣、井下废石利用率达到100%，做到尾矿不入库、废石不出坑、冶炼水淬渣不堆存，从源头上解决了地表废弃物在地表堆放的环境和安全问题。

Description

一种利用矿山固体废弃物的膏体联合充填方法

技术领域

本发明属于矿山充填技术领域，涉及一种利用矿山固体废弃物制备高浓度充填材料并与井下废石进行联合充填的方法，适用于将地表和井下生产的多种固体废弃物综合利用。

背景技术

金属矿产的开发利用一般需要经历采矿、分选、冶炼三大过程，每一过程均产生大量的固体废弃物，如采矿废石、选矿尾砂、冶炼废渣。这些废弃物不仅占用大量土地，而且污染环境。另一方面，对于地下开采的矿山，为了改善井下安全环境、提高矿石回收率，需要对采空区进行充填。将矿山产生的多种废弃物作为充填物料，可以大幅度消除矿山采动灾害，还能实现无废开采，进一步提高矿山的节能减排技术水平。

然而，由于各矿山技术水平的不平衡，多种固体废弃物综合利用过程中存在许多问题。首先，全尾砂粒度较细，脱水困难，造成充填物料浓度较低，全尾砂的凝结性能差、强度低；其次，掘进废石块度较大，难以实现管道输送，废石利用率低；第三，冶炼废渣质硬难磨，破碎效率低；第四，全尾砂胶结充填胶结剂单耗大，充填成本较高。

为此，有必要寻求新的固体废弃物利用方法，采用无破碎工艺来综合利用采选冶产生的废弃物，从而提高充填物料浓度、降低充填成本、增加废石利用率，从而降低固体废弃物地表堆存带来的环境危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用矿山固体废弃物的膏体联合充填方法，能够将全尾砂、水淬渣、废石等固体废弃物综合利用，提高充填能力，降低充填成本，降低环境破坏。

本发明的技术方案是：一种利用矿山固体废弃物的膏体联合充填方法

，具体包括以下步骤：

首先，在井下采空区内充填不含目标金属或目标金属含量低于边界品位的块度为0~400mm废石，松散静止角为40°～45°，废石充填体积比率为10～45%；在所述采空区入口处构筑充填隔墙；

然后，将占重量百分比为胶凝剂6.25～21.25%、充填骨料53.75~78.75%和水15~25%在搅拌机中制备成重量浓度在75~85%的膏体胶结材料；通过充填管道泵送或者在重力作用下沿充填管道自流将所述膏体胶结材料输送至采空区，膏体胶结材料渗透入废石的孔隙内，凝固后与废石形成联合充填体。

进一步，所述充填骨料包括质量百分比全尾砂60~90%和水淬渣10~40%；所述全尾砂为金属矿山选矿废弃物，呈弱碱性，-20um含量在15~85%；所述水淬渣指金属矿山冶炼的工业固体废弃物粒度为0~25mm。

进一步，所述胶凝剂为普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥。

进一步，所述的充填管道8是指钢制或PVC耐磨管道，管道规格为φ150~200mm。

进一步，所述的充填隔墙9是指构筑在采空区出口处的阻挡膏体流出采场的人工建筑物，形式包括砼隔墙、柔性隔墙或者木质档墙等。

本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明可针对多种不同性质、尺寸的固体废弃物，这种联合充填方法可以增加废石、水淬渣利用率，使选矿全尾砂、冶炼水淬渣、井下废石利用率达到100%，从而做到尾矿不入库、废石不出坑、冶炼水淬渣不堆存，从源头上解决了地表废弃物地表堆存带来的环境和安全问题。这种方法所涉及的装置大多部件可采用标准件，所涉及的设备多为常用设备，现场操作方便，效果可靠。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1

首先，在井下采空区内的入口处构筑充填隔墙，充填隔墙若为砼隔墙，则厚度为30cm，砼标号C15～C25，养护期为24h～48h；采空区内充填目标金属含量低于边界品位的块度为0~400mm废石，松散静止角为40°，废石充填体积比率为10%；然后，将占重量百分比为矿渣水泥6.25%、充填骨料78.75%（占质量百分比为60%的粒度为0~25mm的呈弱碱性，-20um含量在15~85%的金属矿山选矿废弃物进行脱水浓缩，重量浓度在70%和水淬渣40%混合）和水15%在搅拌机中制备成重量浓度在75%的膏体胶结材料；通过沿充填管道自流将所述膏体胶结材料输送至采空区，管道规格为φ150mm，膏体胶结材料渗透入废石的孔隙内，凝固后与废石形成联合充填体。

实施例2

首先，在井下采空区内的入口处构筑充填隔墙，充填隔墙若为柔性隔墙；采空区内充填目标金属含量低于边界品位的块度为0~400mm废石，松散静止角为45°，废石充填体积比率为45%；然后，将占重量百分比为矿渣水泥30%、充填骨料50%（占质量百分比为60%的粒度为0~25mm的呈弱碱性，-20um含量在15~85%的金属矿山选矿废弃物进行脱水浓缩，重量浓度在70%和水淬渣40%混合）和水20%在搅拌机中制备成重量浓度在80%的膏体胶结材料；通过沿充填管道自流将所述膏体胶结材料输送至采空区，管道规格为φ200mm，膏体胶结材料渗透入废石的孔隙内，凝固后与废石形成联合充填体。

实施例3

首先，在井下采空区内的入口处构筑充填隔墙，充填隔墙若为砼隔墙，则厚度为70cm，砼标号C15～C25，养护期为24h～48h；采空区内充填目标金属含量低于边界品位的块度为0~400mm废石，松散静止角为40°，废石充填体积比率为10%；然后，将占重量百分比为矿渣水泥6.25%、充填骨料78.75%（占质量百分比为60%的粒度为0~25mm的呈弱碱性，-20um含量在15~85%的金属矿山选矿废弃物进行脱水浓缩，重量浓度在70%和水淬渣40%混合）和水15%在搅拌机中制备成重量浓度在75%的膏体胶结材料；通过沿充填管道自流将所述膏体胶结材料输送至采空区，管道规格为φ150mm，膏体胶结材料渗透入废石的孔隙内，凝固后与废石形成联合充填体。

Claims (3)

1.一种利用矿山固体废弃物的膏体联合充填方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

首先，在井下采空区内的入口处构筑充填隔墙，将不含目标金属或目标金属含量低于边界品位的块度为0~400mm废石，以充填体积比率为10～45%充填进所述采空区内，废石松散静止角为40°～45°； 

然后，将占重量百分比为6.25～21.25%的胶凝剂、53.75~78.75%的充填骨料和15~25%的水在搅拌机中制备成重量浓度在75~85%的膏体胶结材料；通过充填管道泵送或者在重力作用下沿充填管道自流输送至采空区中，所述膏体胶结材料渗透入上述经步骤充填的废石的孔隙内，凝固后与废石形成联合充填体。

2.根据权利要求1所述利用矿山固体废弃物的膏体联合充填方法，其特征在于：所述充填骨料包括质量百分比60~90%的全尾砂和10~40%的水淬渣；所述全尾砂为金属矿山选矿废弃物，呈弱碱性，-20um含量在15~85%；所述水淬渣指金属矿山冶炼的工业固体废弃物粒度为0~25mm。

3.根据权利要求1所述的利用矿山固体废弃物的膏体联合充填方法，其特征在于：所述胶凝剂为普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥。