CN108503248A - 一种利用超细粒轻质钙镁胶凝膏体材料做骨料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用超细粒轻质钙镁胶凝膏体材料做骨料的方法，水银洞金矿采用超细轻质钙镁胶凝膏体材料作井下采空区充填骨料进行井下采空区充填，需要经过下一步骤完成，分别是提出问题、技术路线、主要亮点和充填材料的研究与应用，所述提出问题为水银洞金矿在2017年以前利用本矿选矿厂尾砂进行井下充填，由于选冶厂工艺改造，选厂对原矿磨碎以后，将矿浆直接输入加压预氧化厂进行中和处理，提炼金精矿后，余下的尾渣浆为超细粒轻质钙镁胶凝膏体(俗称中和渣)与原尾矿有不同的矿物质，这“中和渣”是否可以做充填材料进行研究试验，技术路线为资料的收集(尾矿充填)。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿产填充技术领域，具体是一种利用超细粒轻质钙镁胶凝膏体材料做骨料的方法。
背景技术
水银洞金矿一直采用浅孔房柱法和全面法作为主要采矿方法，为了充分回收矿石资源，采用混凝土砌块构筑人工矿柱以替代原生矿柱，已充填空区15万m3，现还有约28m3待充填，因选冶工艺的改进，选厂尾矿浆进入热压中和再提炼，产生的尾渣是超细粒径、轻质钙镁为主的多元素混合体(俗称中和渣)经过化学物理分析，可以用作井下采空区充填骨料，水银洞矿经过实践，充填体泌水以后的抗压强度比全尾砂更高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用超细粒轻质钙镁胶凝膏体材料做骨料的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用超细粒轻质钙镁胶凝膏体材料做骨料的方法，水银洞金矿采用超细轻质钙镁胶凝膏体材料作井下采空区充填骨料进行井下采空区充填，需要经过下一步骤完成，分别是提出问题、技术路线、主要亮点和充填材料的研究与应用，所述提出问题为水银洞金矿在2017年以前利用本矿选矿厂尾砂进行井下充填，由于选冶厂工艺改造，选厂对原矿磨碎以后，将矿浆直接输入加压预氧化厂进行中和处理，提炼金精矿后，余下的尾渣浆为超细粒轻质钙镁胶凝膏体(俗称中和渣)与原尾矿有不同的矿物质，这“中和渣”是否可以做充填材料进行研究试验，技术路线为资料的收集(尾矿充填)，“中和渣”的物理化学性质，对比，国内外类似情况，制定本矿充填技术计划，“中和渣”充填试验，技术经济分析，充填效果，主要亮点为首家采用超细粒轻质钙镁胶凝膏体做骨料对井下采空区充填，所述充填材料的研究与应用包括全尾砂充填试验料、中和渣主要成分测定、中和渣充填泌水成分分析、中和渣充试块浸出毒性成分和贵州紫金中和渣充填实验。
作为本发明进一步的方案：所述充填材料的研究与应用具体分别为尾砂做充填材料，尾砂化学组成与其他矿山比较，水银洞金矿全尾砂除颗粒极细外，其钙的氧化物(CaO)含量稍多，铝、镁氧化物(Al2O3、MgO)的含量较其它矿山少(如莱新铁矿、云驾岭铁矿、石湖金矿)，但比有些矿山的高(如草楼铁矿、诺普铁矿)；SiO2含量较少，与莱新铁矿、云驾岭铁矿相近，而只有草楼铁矿、锦丰金矿、石湖金矿的一半左右，对比其他矿山充填体试块强度后发现，水银洞金矿全尾砂充填体强度在同等可比条件下的强度较低，这说明尾砂中的SiO2含量较少，对其强度会产生负面影响，同时CaO含量稍多，对强度也会有一定的抑制作用；全尾砂沉降特性，试验时前50～90分钟尾砂浆较为混浊、难以观察清楚沉降砂浆与沉降水的界面，但随着时间的推移，浆与水界面逐渐清晰，24小时最大沉降浓度为54.171～55.617％，平均为54.692％；24小时最大沉降容重为1.49～1.503g/cm3，平均为1.497g/cm3，通过沉降试验曲线可以直观看出尾砂沉降速度不快，沉降过程中料浆总量变化不大，泌出的清水量不断增加，料浆量随着沉降而不断减少，清水净增量先增大后减小，通常须10～12小时才能够达到最大沉降浓度和最大沉降容重，其他矿山全尾砂通常需要4～6小时基本达到最大沉降浓度，相比较而言水银洞金矿全尾砂沉降速度较慢，最大沉降浓度较低，高质量的充填不但可有效保护地表并控制地压，还可给采矿创造良好的条件。对于空间上多个矿体重叠产出的特定条件，胶结充填体可保证多层矿体均可得到有效开采，从而使整个矿床的矿石资源得到有效的利用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据水银洞金矿所处地理位置及内外部技术经济条件，采用充填采矿法主要有以下几点优势：⑴地表得到严格保护，水银洞金矿矿体产状平缓，矿体平均厚度约2m，倾角5～10°，空间上多个矿体重叠产出，矿体沿走向长度近2000m，沿倾向展布宽度600～800m，矿区地表布置有采矿、选矿工业场地、尾矿库等工业建筑，矿区生活设施、民居、耕地等亦广泛分布于地表，所以矿区地表需得到严格保护；⑵矿石资源得到有效利用，水银洞金矿矿石品位高，所以必须在保证安全的前提下尽量提高矿石回收率，高质量的充填不但可有效保护地表并控制地压，还可给采矿创造良好的条件；对于空间上多个矿体重叠产出的特定条件，胶结充填体可保证多层矿体均可得到有效开采，从而使整个矿床的矿石资源得到有效的利用；⑶尾砂得到充分利用，尾矿库占地面积及尾砂排放费用大大降低，尾矿堆存不但占用土地，一旦尾矿库发生事故还将给国家及人们的生命财产造成危害，并给企业带来重大的经济损失；⑷地压得到有效控制，若继续采用房柱法或全面法，随着开采范围的进一步扩大，采场地压将更为严重，当采空区累积到一定值时，将产生大规模地压活动并导致重大危害，而当采用充填法后，充填则可有效地防止采场上覆岩层的变形和破坏，从而使地压得到有效控制，使采矿作业得以顺利进行；⑸可采富保贫，胶结充填体可使采区围岩得到有效保护，从而给今后低品位矿石的回采提供保证；由上可见，充填采矿法在水银洞金矿的应用，不但可有效的控制采场地压、保护矿区地表，并可使矿石资源得到有效的开发利用和保护，从而可取得良好的整体经济环境及社会效益。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，一种利用超细粒轻质钙镁胶凝膏体材料做骨料的方法，尾砂做充填材料，尾砂化学组成与其他矿山比较，水银洞金矿全尾砂除颗粒极细外，其钙的氧化物(CaO)含量稍多，铝、镁氧化物(Al2O3、MgO)的含量较其它矿山少(如莱新铁矿、云驾岭铁矿、石湖金矿)，但比有些矿山的高(如草楼铁矿、诺普铁矿)；SiO2含量较少，与莱新铁矿、云驾岭铁矿相近，而只有草楼铁矿、锦丰金矿、石湖金矿的一半左右，对比其他矿山充填体试块强度后发现，水银洞金矿全尾砂充填体强度在同等可比条件下的强度较低，这说明尾砂中的SiO2含量较少，对其强度会产生负面影响，同时CaO含量稍多，对强度也会有一定的抑制作用。
全尾砂沉降特性，试验时前50～90分钟尾砂浆较为混浊、难以观察清楚沉降砂浆与沉降水的界面，但随着时间的推移，浆与水界面逐渐清晰，24小时最大沉降浓度为54.171～55.617％，平均为54.692％；24小时最大沉降容重为1.49～1.503g/cm3，平均为1.497g/cm3，通过沉降试验曲线可以直观看出尾砂沉降速度不快，沉降过程中料浆总量变化不大，泌出的清水量不断增加，料浆量随着沉降而不断减少，清水净增量先增大后减小，通常须10～12小时才能够达到最大沉降浓度和最大沉降容重，其他矿山全尾砂通常需要4～6小时基本达到最大沉降浓度，相比较而言水银洞金矿全尾砂沉降速度较慢，最大沉降浓度较低。
全尾砂坍落度试验，当浓度为78％及以上时，混合料呈干硬性，当浓度为76～72％时，混合料呈泥塑状，浓度为70％～66％时，料浆流动性能差，其坍落度为11～17cm，难于实现自流输送，当浓度为64～58％时，其坍落度为19～23.6cm，料浆具有一定的流动性，但粘性很大，当料浆浓度达到56％～48％时，坍落度为24.5～27.9cm，料浆流动性明显改善，但随着不断被稀释，浓度达到46％及以下时料浆保水性能降低，虽无明显的离析脱水现象，但表观浓度已经很低，所以可将充填料浆制备输送浓度确定为52％～50％左右，相应的坍落度约为27～27.6cm，得出结论为中和渣样比重为2.4g/cm3，松散容重0.55g/cm3；粒度分布+200。
中和渣沉降性较好，在约20分钟就可以实现完全沉降，尾砂比重为2.7g/cm3，松散容重1.1g/cm3，粒度分布+200目以上占25.6％，-600目占43.7％，中和渣沉降性差，沉降100分钟后仍然不能实现完全沉降，在满足充填料浆能自流的条件下，仅以中和渣和水泥进行充填，最大浓度为52％，当添加不同量的尾砂，充填浓度可从55.3％增加到58.4％，另外，中和渣充填试块沉缩率小，相同浓度下，灰砂比为1:4和1:6的沉缩率分别为1.3％和0.7％，从28d的充填抗压强度来看，相同灰砂比条件下，随着充填浓度的增大，抗压强度也增大，当增加尾砂，抗压强度减小，尽管增加尾砂导致充填抗压强度减小，但是添加尾砂可提高充填浓度，从而也能提高充填体抗压强度，根据贵州紫金现场的充填要求，采用中和渣充填，浓度52％，在灰砂比为1：4，28d抗压强度可超过1MPa，若在中和渣中添加浮选底流尾砂，中和渣与尾砂比例为1：0.5，浓度为57.2％，灰砂比为1：4，28d抗压强度可达1.72MPa，对中和渣充填泌水成分和毒性浸出成分分析，As及其他金属含量低，未超出环保标准。
本发明的工作原理是：通过利用超细粒轻质钙镁胶凝膏体材料做骨料的方法对矿洞进行填充，其性能良好，采用中和渣样比重为2.4g/cm3，松散容重0.55g/cm3；粒度分布+200，中和渣沉降性较好，在约20分钟就可以实现完全沉降，尾砂比重为2.7g/cm3，松散容重1.1g/cm3，粒度分布+200目以上占25.6％，-600目占43.7％，中和渣沉降性差，沉降100分钟后仍然不能实现完全沉降，在满足充填料浆能自流的条件下，仅以中和渣和水泥进行充填，最大浓度为52％，当添加不同量的尾砂，充填浓度可从55.3％增加到58.4％，另外，中和渣充填试块沉缩率小，相同浓度下，灰砂比为1:4和1:6的沉缩率分别为1.3％和0.7％，能够广泛应用于矿产领域的填充工作。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (2)
1.一种利用超细粒轻质钙镁胶凝膏体材料做骨料的方法，水银洞金矿采用超细轻质钙镁胶凝膏体材料作井下采空区充填骨料进行井下采空区充填，需要经过下一步骤完成，分别是提出问题、技术路线、主要亮点和充填材料的研究与应用，所述提出问题为水银洞金矿在2017年以前利用本矿选矿厂尾砂进行井下充填，由于选冶厂工艺改造，选厂对原矿磨碎以后，将矿浆直接输入加压预氧化厂进行中和处理，提炼金精矿后，余下的尾渣浆为超细粒轻质钙镁胶凝膏体(俗称中和渣)与原尾矿有不同的矿物质，这“中和渣”是否可以做充填材料进行研究试验，技术路线为资料的收集(尾矿充填)，“中和渣”的物理化学性质，对比，国内外类似情况，制定本矿充填技术计划，“中和渣”充填试验，技术经济分析，充填效果，主要亮点为首家采用超细粒轻质钙镁胶凝膏体做骨料对井下采空区充填，所述充填材料的研究与应用包括全尾砂充填试验料、中和渣主要成分测定、中和渣充填泌水成分分析、中和渣充试块浸出毒性成分和贵州紫金中和渣充填实验。
2.一种如权利要求1所述的主题的制备方法，其特征在于，所述充填材料的研究与应用具体分别为尾砂做充填材料，尾砂化学组成与其他矿山比较，水银洞金矿全尾砂除颗粒极细外，其钙的氧化物(CaO)含量稍多，铝、镁氧化物(Al2O3、MgO)的含量较其它矿山少(如莱新铁矿、云驾岭铁矿、石湖金矿)，但比有些矿山的高(如草楼铁矿、诺普铁矿)；SiO2含量较少，与莱新铁矿、云驾岭铁矿相近，而只有草楼铁矿、锦丰金矿、石湖金矿的一半左右，对比其他矿山充填体试块强度后发现，水银洞金矿全尾砂充填体强度在同等可比条件下的强度较低，这说明尾砂中的SiO2含量较少，对其强度会产生负面影响，同时CaO含量稍多，对强度也会有一定的抑制作用；全尾砂沉降特性，试验时前50～90分钟尾砂浆较为混浊、难以观察清楚沉降砂浆与沉降水的界面，但随着时间的推移，浆与水界面逐渐清晰，24小时最大沉降浓度为54.171～55.617％，平均为54.692％；24小时最大沉降容重为1.49～1.503g/cm3，平均为1.497g/cm3，通过沉降试验曲线可以直观看出尾砂沉降速度不快，沉降过程中料浆总量变化不大，泌出的清水量不断增加，料浆量随着沉降而不断减少，清水净增量先增大后减小，通常须10～12小时才能够达到最大沉降浓度和最大沉降容重，其他矿山全尾砂通常需要4～6小时基本达到最大沉降浓度，相比较而言水银洞金矿全尾砂沉降速度较慢，最大沉降浓度较低；全尾砂坍落度试验，当浓度为78％及以上时，混合料呈干硬性，当浓度为76～72％时，混合料呈泥塑状，浓度为70％～66％时，料浆流动性能差，其坍落度为11～17cm，难于实现自流输送，当浓度为64～58％时，其坍落度为19～23.6cm，料浆具有一定的流动性，但粘性很大，当料浆浓度达到56％～48％时，坍落度为24.5～27.9cm，料浆流动性明显改善，但随着不断被稀释，浓度达到46％及以下时料浆保水性能降低，虽无明显的离析脱水现象，但表观浓度已经很低，所以可将充填料浆制备输送浓度确定为52％～50％左右，相应的坍落度约为27～27.6cm，得出结论为中和渣样比重为2.4g/cm3，松散容重0.55g/cm3；粒度分布+200。
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