CN106277880B - 一种全粒级细尾砂充填料的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种全粒级细尾矿充填料的制备方法：先将在线尾矿进行粗放式离心分级；对砂浆进行脱水处理：再将浓缩后粒度≤0.043mm的细砂与水混合后进行第一次搅拌；将制备的细砂浆与粒度大于0.043mm的粗砂混合，并添加水泥及水后进行第二次搅拌至均匀；在转速不低于1200转/分钟下进行第三次高速搅拌并成为充填料浆。本发明在保证使用强度，且全粒级使用的前提下，减少水泥使用量不低于15%，且制备工艺流程短，不添加絮凝剂，也不产生二次污染，回水无需中间处理环节处理，直接回选矿厂循环使用，充填料的流动性好。

Description

一种全粒级细尾砂充填料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种矿山用物料的制备方法，具体属于一种全粒级细尾矿充填料的制备方法。

背景技术

在现有技术中，尾砂充填料的制备一般采取在线尾矿的浓缩脱水及充填两个制备步骤。其制备所用尾矿大多仅为全粒级尾矿中的粗粒级部分（以下简称粗砂），其产率不超过60%。

只用粗砂充填，由于其粒度粗，沉降快，为了保证料浆的流动性，添加了更多的水以降低料浆的浓度为条件来保证料浆的流动性，加水保证了料浆的流动性，但使充填料的强度降低，为了保证充填料的强度，只有加入更多的胶凝剂（水泥为胶凝剂的一种，通常工业充填生产中使用为水泥，以下以水泥举例），这样又会因为水泥的使用量的增加导致充填的制备成本增加，形成一个不经济的制备充填料恶性循环。

全粒级细尾矿中的细粒级部分（以下简称细砂）由于沉降速度非常小，自然沉降很难，故基本不用，其处理方式要么直接排往尾矿库；要么通过添加絮凝剂使细粒级形成较大的絮团来增加沉降速度来得到全粒级尾砂用于充填，溢流水返回选厂重复用。

将在线尾矿中不用于充填的细粒部分直接排入尾矿库。将其堆放在尾矿库存在的安全问题，即其容易导致尾矿坝失稳而垮塌。如果将其通过采用絮凝沉降方式，则不仅要添加絮凝剂，且底流浓度最高不超过65%，还在溢流中含有残留的絮凝剂，导致回水不能直接进行循环利用，而要经过水处理后才能应用，这样又要增加水处理设备，同时还要增加维护及能耗，相应使生产成本增加。为此，本技术领域的技术人员进行大量研究。如，经检索的中国专利公开号为CN103086625A的文献，它的全粒级尾砂充填料制备中采用了高效深锥浓密机加卧式砂仓两段搅拌工艺，通过絮凝沉降的方式控制溢流水浓度小于300ppm实现了全粒级充填，但絮凝剂的使用造成回水的二次污染，回水中有絮凝剂残留，影响了生产中的浮选指标。

在充填料的制备方面，大多采用立式搅拌桶一段搅拌或者采用双轴搅拌机和高速活化搅拌机两段搅拌的方式。对于采用压滤机过滤脱水器脱水后的细砂，经常产生滤饼打不开、水泥与尾砂混合不均匀等问题，而为使充填体达到强度，又会增加水泥的用量。

在现有技术中，制备充填料中添加的水泥占总成本的60～80%。如果能在保证使用强度，且全粒级使用的前提下，减少水泥的使用量，对降低成本大有益处。

发明内容

本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种在保证使用强度，且全粒级使用的前提下，减少水泥使用量不低于15%，且制备工艺流程短的全粒级细砂充填料的制备方法。

实现上述目的的措施：

一种全粒级细尾矿充填料的制备方法，其步骤：

1）先将在线尾矿进行粗放式离心分级，即分成粒度≤0.043mm的细砂浆及粒度大于0.043mm的粗砂浆；

2）对步骤1）砂浆进行脱水处理：

对粗砂浆进行脱水处理，并控制处理后粗砂的质量浓度不小于85%；所脱水返回离心式分级处循环使用；

对粒度≤0.043mm的细砂浆进行进行脱水后再浓缩，并控制浓缩后含细砂质量浓度不低于90 %；被浓缩脱除的水回选厂直接循环使用，并控制回水中的固体含量不超过300PPm；

3）再将浓缩后粒度≤0.043mm的细砂与水混合后进行第一次搅拌，制备成含细砂质量浓度在60～70%的细砂浆；

4）将经步骤3）制备的细砂浆与步骤2）的粒度大于0.043mm的粗砂进行混合，并添加水泥及水后进行第二次搅拌至均匀，并控制细砂浆与粒度大于0.043mm的粗砂的总质量浓度不低于72%，所加水泥量以使充填体28天抗压强度不低于2MPa为原则；

5）在转速不低于1200转/分钟下进行第三次高速搅拌并成为充填料浆，其搅拌时间以使充填料浆塌落度大于25cm，塌落拓展度大于100cm为原则。

其在于：所述第一次搅拌及第二次搅拌的转速控制在120～170转/分钟。

本发明中主要工艺的作用及机理：

粗砂脱水投资小，运营成本低，细砂浓缩投资大，运营成本高。尾砂在先进行的预先分级时，优先回收了全部的大于0.043mm的尾砂和部分≤0.043mm的尾砂，直接进行粗砂脱水，预先处理了大于50%的总尾砂，节省了投资；剩下小于50%的尾砂进行细砂浓缩。本发明采用预先分级，粗、细砂分别处理，既保证了全尾砂利用又节约了投资。

本发明之所以采用三次搅拌的工艺流程，即，第一次先对细粒尾矿先进行单独搅拌，在混入粗砂和水泥后进行第二次搅拌，第三次进行高速搅拌，因为，第一、细砂经浓缩到90%质量浓度后再制成矿浆时浓缩后的细颗粒聚团性强，很难被完全打开需要足量水和持续的搅动才能实现，第一次单独搅拌能很好的保证先把细砂制成团聚完全打开混合均匀的细砂浆，如在此阶段搅拌并同时加入水泥和粗颗粒尾砂，因水泥吸水性强，先吸收水而导致与细砂作用的水减少，使细砂团块很难完全打开。第二次搅拌时实现了细砂浆、水泥和粗砂的初次混合。第三次高速搅拌，其利用了充填料浆的触变稀释性，即：充填料浆经与水混合后，在强力搅拌作用下，当作用于颗粒的机械冲击力超过分子的内聚力时，混合料的固体颗粒便失去赖以组成统一介质的水膜，其固体分散体系即液化成溶胶体，具有近似牛顿流体的状态，具有很好的流动性。此外，水泥微粒在高速搅拌时互相碰撞，会从表面掉下一些水合产物和再结晶产物，从而暴露出新的表面持续发生水化作用，这也加速了水泥颗粒的分散和水化作用，从而提高了充填料体的强度及流动性。三次搅拌在保证了流动性的同时，使水泥分散的更加均匀、水化的更彻底，故进一步提高了充填体的强度和流动性。

本发明与现有技术相比：

1、既保证了全尾砂利用又节约了投资。保证全粒级尾砂的利用，能降低投资不小于20%，且不添加絮凝剂，也不产生二次污染，回水无需中间处理环节处理，直接回选矿厂循环使用。

2、不仅能保证充填后料体的强度能达到2MPa及以上，满足充填体的要求，而且能减少水泥的使用量不低于15%、流程短、充填料的流动性好、充填成本降低不低于10%，投资降低不小于20%。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例充填料浆坍落度试验结果列表；

表2为本发明各实施例及对比例水泥用量、成本及抗压强度情况列表。

实施例1

本实施例采用的尾矿为云南中金共和公司南当选厂的尾矿，其粒度情况：

云南尾矿粒级分析结果

粒级（mm）	产率（%）	负累计（%）
			+0.043	7.19	100
-0.043	92.81	92.81
			合计	100.00	/

另从其进一步细分分级后的粒级情况获知，该矿+0.043mm（+325目）含量小于10%，-0.043mm（-325目）含量占到了92.81%，说明尾矿非常细。

现将其制备成充填料，其步骤：

1）先将其尾矿采用旋流器进行离心式分级，即分成粒度大于0.043mm的粗砂浆及粒度≤0.043mm的细砂浆；

2）对步骤1）砂浆进行脱水处理：

对粒度大于0.043mm的粗砂浆采用脱水筛进行脱水处理，得到粗砂，其重量占总尾矿的60%；处理后粗砂的质量浓度为86%，含水为14%；所脱14%的水返回离心式分级处循环使用；经脱水后粗砂的粒度情况：

云南粗粒尾矿粒级分析结果

粒级（mm）	产率（%）	负累计（%）
			+0.043	8.19	100.00
-0.043	91.81	91.81
			合计	100.00	/

对粒度≤0.043mm的细砂浆先进行脱水再浓缩；经脱水后的粒度≤0.043mm的细砂重量占总尾矿的40%，其含水19%；对粒度≤0.043mm的细砂浆进行浓缩，经浓缩后含细砂质量浓度在92.8 %；被挤压的回水回选厂直接进行循环使用；回水中的细砂含量为295PPm；

3）再将浓缩后粒度≤0.043mm的细砂与水混合后进行第一次搅拌，在搅拌速度为150转/分钟下，将细砂与水混合制成质量浓度为65%的细砂浆；

4）将经步骤3）制备的细砂浆与步骤2）的粒度大于0.043mm的粗砂进行混合，其搅拌转速为155转/分钟；经所加水泥量以使充填体28天抗压强度不低于2MPa计算，以细砂与粒度大于0.043mm的粗砂总重量的16%添加的水泥，并加水进行第二次搅拌并至充分均匀，并控制细砂浆与粒度大于0.043mm的粗砂的总质量浓度在74%；

5）在转速为1500转/分钟下进行第三段高速搅拌并成为充填料浆。

实施例2

本实施例采用的尾矿为湖南锑矿的尾矿，其粒度情况

湖南尾矿粒级分析结果

粒级（mm）	产率（%）	负累计（%）
			+0.043	11.82	100.00
-0.043	88.18	88.18
			合计	100.00	/

另从其进一步细分分级后的粒级情况获知，该矿+0.043mm（+325目）含量为11.82%， -0.043mm（-325目）含量占到了88.18%，仍说明尾矿非常细。

现将其制备成充填料，其步骤：

1）先将其尾矿采用旋流器进行离心式分级，即分成粒度大于0.043mm的粗砂浆及粒度≤0.043mm的细砂浆；

2）对步骤1）砂浆进行脱水处理：

对粒度大于0.043mm的粗砂浆采用脱水筛进行脱水处理，得到粗砂，其重量占总尾矿的75%；处理后粗砂的质量浓度为87.6%，含水为12.4%；所脱12.4%的水返回离心式分级处循环使用；经脱水后粗砂的粒度情况：

湖南粗粒尾矿粒级分析结果

粒级（mm）	产率（%）	负累计（%）
			+0.043	15.76	100.00
-0.043	84.24	84.24
			合计	100.00	/

对粒度≤0.043mm的细砂浆先进行脱水再浓缩；经脱水后的粒度≤0.043mm的细砂重量占总尾矿的25%，其含水16%；对粒度≤0.043mm的细砂浆进行浓缩，经浓缩后含细砂质量浓度在93.2 %；被挤压的回水回选厂直接进行循环使用；回水中的细砂含量为285PPm；

3）再将浓缩后粒度≤0.043mm的细砂与水混合后进行第一次搅拌，在搅拌速度为155转/分钟下，将细砂与水混合制成质量浓度为66%的细砂浆；

4）将经步骤3）制备的细砂浆与步骤2）的粒度大于0.043mm的粗砂进行混合，其搅拌转速为160转/分钟；经所加水泥量以使充填体28天抗压强度不低于2MPa计算，以细砂与粒度大于0.043mm的粗砂总重量的15.8%添加的水泥，并加水进行第二次搅拌并至充分均匀，并控制细砂浆与粒度大于0.043mm的粗砂的总质量浓度在74.5%；

5）在转速为1350转/分钟下进行第三段高速搅拌并成为充填料浆。

实施例3

本实施例采用的尾矿为湖北十堰金矿的尾矿，其粒度情况

十堰尾矿粒级分析结果

粒级（mm）	产率（%）	负累计（%）
			+0.043	18.85	100.00
-0.043	81.15	81.15
			合计	100.00	/

另从其进一步细分分级后的粒级情况获知，该矿+0.043mm（+325目）含量为18.85%， -0.043mm（+325目）含量占到了81.15%，仍说明尾矿非常细。

现将其制备成充填料，其步骤：

1）先将其尾矿采用旋流器进行离心式分级，即分成粒度大于0.043mm的粗砂浆及粒度≤0.043mm的细砂浆；

2）对步骤1）砂浆进行脱水处理：

对粒度大于0.043mm的粗砂浆采用脱水筛进行脱水处理，得到粗砂，其重量占总尾矿的74.5%；处理后粗砂的质量浓度为86.6%，含水为13.4%；所脱13.4%的水返回离心式分级处循环使用；经脱水后粗砂的粒度情况：

十堰粗粒尾矿粒级分析结果

粒级（mm）	产率（%）	负累计（%）
			+0.043	25.13	100.00
-0.043	74.87	74.87
			合计	100.00	/

对粒度≤0.043mm的细砂浆先进行脱水再浓缩；经脱水后的粒度≤0.043mm的细砂重量占总尾矿的25.5%，其含水16.6%；对粒度≤0.043mm的细砂浆进行浓缩，经浓缩后含细砂质量浓度在93.1 %；被挤压的回水回选厂直接进行循环使用；回水中的细砂含量为286PPm；

3）再将浓缩后粒度≤0.043mm的细砂与水混合后进行第一次搅拌，在搅拌速度为160转/分钟下，将细砂与水混合制成质量浓度为67%的细砂浆；

4）将经步骤3）制备的细砂浆与步骤2）的粒度大于0.043mm的粗砂进行混合，其搅拌转速为155转/分钟；经所加水泥量以使充填体28天抗压强度不低于2MPa计算，以细砂与粒度大于0.043mm的粗砂总重量的15.5%添加的水泥，并加水进行第二次搅拌并至充分均匀，并控制细砂浆与粒度大于0.043mm的粗砂的总质量浓度在74.3%；

5）在转速为1350转/分钟下进行第三段高速搅拌并成为充填料浆。

实施例4

本实施例采用的尾矿为新疆铜铁矿矿的尾矿，其粒度情况

新疆尾矿粒级分析结果

粒级（mm）	产率（%）	负累计（%）
			+0.043	23.68	100.00
-0.043	76.32	76.32
			合计	100.00	/

另从其进一步细分分级后的粒级情况获知，该矿+0.043mm（+325目）含量为23.68%， -0.043mm（-325目）含量占到了76.32%，仍说明尾矿非常细。

现将其制备成充填料，其步骤：

1）先将其尾矿采用旋流器进行离心式分级，即分成粒度大于0.043mm的粗砂浆及粒度≤0.043mm的细砂浆；经离心式分级后的粒度情况：

2）对步骤1）砂浆进行脱水处理：

对粒度大于0.043mm的粗砂浆采用脱水筛进行脱水处理，得到粗砂，其重量占总尾矿的75.2%；处理后粗砂的质量浓度为86.3%，含水为13.7%；所脱13.7%的水返回离心式分级处循环使用；经脱水后粗砂的粒度情况：

新疆粗粒尾矿粒级分析结果

粒级（mm）	产率（%）	负累计（%）
			+0.043	31.58	100.00
-0.043	68.43	68.43
			合计	100.00	/

对粒度≤0.043mm的细砂浆先进行脱水再浓缩；经脱水后的粒度≤0.043mm的细砂重量占总尾矿的24.8%，其含水16%；对粒度≤0.043mm的细砂浆进行浓缩，经浓缩后含细砂质量浓度在93.2 %；被挤压的回水回选厂直接进行循环使用；回水中的细砂含量为285PPm；

3）再将浓缩后粒度≤0.043mm的细砂与水混合后进行第一次搅拌，在搅拌速度为170转/分钟下，将细砂与水混合制成质量浓度为68%的细砂浆；

4）将经步骤3）制备的细砂浆与步骤2）的粒度大于0.043mm的粗砂进行混合，其搅拌转速为170转/分钟；经所加水泥量以使充填体28天抗压强度不低于2MPa计算，以细砂与粒度大于0.043mm的粗砂总重量的15.8%添加的水泥，并加水进行第二次搅拌并至充分均匀，并控制细砂浆与粒度大于0.043mm的粗砂的总质量浓度在74.2%；

5）在转速为1450转/分钟下进行第三段高速搅拌并成为充填料浆。

实施例5

本实施例采用的尾矿为大冶陈贵铁矿的尾矿，其粒度情况

大冶尾矿粒级分析结果

粒级（mm）	产率（%）	负累计（%）
			+0.043	35.31	100.00
-0.043	64.69	64.69
			合计	100.00	/

另从其进一步细分分级后的粒级情况获知，该矿+0.043mm（+325目）含量为35.31%， -0.043mm（-325目）含量占到了64.69%，仍说明尾矿非常细。

现将其制备成充填料，其步骤：

1）先将其尾矿采用旋流器进行离心式分级，即分成粒度大于0.043mm的粗砂浆及粒度≤0.043mm的细砂浆；

2）对步骤1）砂浆进行脱水处理：

对粒度大于0.043mm的粗砂浆采用脱水筛进行脱水处理，得到粗砂，其重量占总尾矿的80%；处理后粗砂的质量浓度为88%，含水为12%；所脱12%的水返回离心式分级处循环使用；经脱水后粗砂的粒度情况：

大冶粗粒尾矿粒级分析结果

粒级（mm）	产率（%）	负累计（%）
			+0.043	44.14	100.00
-0.043	55.86	55.86
			合计	100.00	/

对粒度≤0.043mm的细砂浆先进行脱水再浓缩；经脱水后的粒度≤0.043mm的细砂重量占总尾矿的20%，其含水19%；对粒度≤0.043mm的细砂浆进行浓缩，经浓缩后含细砂质量浓度在92.8%；被挤压的回水回选厂直接进行循环使用；回水中的细砂含量为281PPm；

3）再将浓缩后粒度≤0.043mm的细砂与水混合后进行第一次搅拌，在搅拌速度为165转/分钟下，将细砂与水混合制成质量浓度为68.6%的细砂浆；

4）将经步骤3）制备的细砂浆与步骤2）的粒度大于0.043mm的粗砂进行混合，其搅拌转速为150转/分钟；经所加水泥量以使充填体28天抗压强度不低于2MPa计算，以细砂与粒度大于0.043mm的粗砂总重量的15%添加的水泥，并加水进行第二次搅拌并至充分均匀，并控制细砂浆与粒度大于0.043mm的粗砂的总质量浓度在74.1%；

5）在转速为1280转/分钟下进行第三段高速搅拌并成为充填料浆。

表1 本发明各实施例及对比例充填料浆坍落度试验结果

实施例	浓度（%）	坍落度（cm）	坍落扩展度（cm）
				1	74	27.5	103
2	72	27.9	109
				3	74	28.5	112
4	74	28.8	114
				5	74	29.0	131
1对比例	70	27.5	105
				2对比例	72	27.4	105
3对比例	72	28.6	110
				4对比例	72	28.6	113
5对比例	72	28.9	120

对比例为普通搅拌方式（立式搅拌桶搅拌）制得的充填料，从表1可以看出，虽然实施例中的浓度都提高了，但其流动性并没有下降，且对越细的尾砂越明显。如实施例1中质量浓度由70%提升至74%，坍落度和坍落拓展度基本保持一致，保证了充填料的流动性的同时提高了充填料的浓度，为提高交接充填的强度和降低成本提供了有力保障。

表2 本发明各实施例及对比例情况列表

表2可以看出， 随着充填浓度的提高，在达到基本同样强度下水泥的使用量得到了消减，大幅降低了充填成本且越细的尾砂越明显。如实施例1中充填料的浓度由70%提升至74%同样达到28天抗压强度2.17MPa，实施例每吨尾砂只需要水泥用量125kg，而用普通搅拌方式（立式搅拌桶搅拌）需要166.67kg减低成本25%，投资降低30%效果明显。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (2)

1.一种全粒级细尾矿充填料的制备方法，其步骤：

1）先将在线尾矿进行粗放式离心分级，即分成粒度≤0.043mm的细砂浆及粒度大于0.043mm的粗砂浆，所述粗砂浆中含有全部粒度大于0.043mm的尾砂和部分粒度≤0.043mm的尾砂，且粗砂浆中的尾砂量大于总尾砂量的50%；

2）对步骤1）砂浆进行脱水处理：

对粗砂浆进行脱水处理，并控制处理后粗砂的质量浓度不小于86.3%；所脱水返回离心式分级处循环使用；

对粒度≤0.043mm的细砂浆进行脱水后再浓缩，并控制浓缩后含细砂质量浓度不低于90 %；被浓缩脱除的水回选厂直接循环使用，并控制回水中的固体含量不超过300PPm；

3）再将浓缩后粒度≤0.043mm的细砂与水混合后进行第一次搅拌，制备成含细砂质量浓度在60～70%的细砂浆；

4）将经步骤3）制备的细砂浆与步骤2）的粒度大于0.043mm的粗砂进行混合，并添加水泥及水后进行第二次搅拌至均匀，并控制细砂浆与粒度大于0.043mm的粗砂的总质量浓度不低于72%，所加水泥量以使充填体28天抗压强度不低于2MPa为原则；

5）在转速不低于1200转/分钟下进行第三次高速搅拌并成为充填料浆，其搅拌时间以使充填料浆塌落度大于25cm，塌落拓展度大于100cm为原则。

2.如权利要求1所述的一种全粒级细尾矿充填料的制备方法，其特征在于：所述第一次搅拌及第二次搅拌的转速控制在120～170转/分钟。