DE1911037A1

DE1911037A1 - Versatzverfahren

Info

Publication number: DE1911037A1
Application number: DE19691911037
Authority: DE
Inventors: Booth Robert Ben
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1968-03-04
Filing date: 1969-03-04
Publication date: 1969-10-09
Also published as: CA926885A; FR2003144A1; ZM769A1; US3508407A

Description

American Gyanamid Company, Wayne, New Jersey₉ VoSt₀A₀ aSSSSS=S=SSSS==SSSSSSS=S=S===S==SS====SSS=SSBS=SSSSS

VersatzYerfahren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausfüllen Ton künstlichen oder natürlichen unterirdischen Hohlräumen und betrifft insbesondere ein Verfahren, bei dem abgebaute Gebiete mit teilchenförmigem Erzgestein und einem Setzmittel, in solcher Weise gefüllt werden, daß das-Setz» mittel und die teilchenförmigen Feststoffe In homogener Mischung gehalten werden, die nach dem Absitzen stabil ist und zusammenhältο

Es ist heute im Bergbau allgemein üblich, abgebaute Gebiete, aus denen Erz ausgebeutet worden ist» wieder mit festem Material zu füllen? das aus Sand, zerkleinerter Schlacke und Erzflotationerückständen besteht, die als Nebenprodukt der Erzkonzentrierung erhalten wurdenβ Dae Füllen solcher Hohlräume im Untertagebau oder im Tage= bau durch Einbringen von wässrigen Suspensionen mit hoher Trübedichte wird häufig als Versetzen(backfilling) bezeichnet, und die für solche Zwecke verwendeten Stoffe sind ala Versatzgut (backfill) bekannt· Es ist in hohem

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Maße wünschenswert _f die ausgebeuteten Gebiete .in. solcher Weise wieder aufzufüllen, daß sie eine mögliehst hohe Festigkeit erhaltenο Dadurch wird erreicht, daß eine Hohlraumbildung und ein Absenken der Schichten neben und über dem abgebauten Gebiet verhindert oder stark eingeschränkt wird, und der Abbau von Erz in der Nähe des vorher ausgebeuteten Gebiets ermöglicht, nachdem sich das feste Material gesetzt hat»

Die Teilchengrößenverteilung in dim Versatzgut ist ein wesentlicher Paktor für seine Wirksamkeit, da dieser Faktor . die Stützeigenschaften, die Durchlässigkeit und die Dichte des Versatzguts bestimmt,, Sine übermäßige Konsentration von Feinteilen oder kolloidalen Teilchen verringert die Permsabili= tat und Belastbarkeit, Ferner neigen die Feinteile oder Schleim= fraktionen in dem Versatzgut oder dem zugesetzten Setzmittel zum Aussickern aus der Hasse nach dem Einbringen ₉ verstopfen das Entwässerungssystems stören die Erzförderung» verursachen Verschleiß in den Lagern von Förder- und Abbaue issrichtuagen und haben ernsthafte und kostspielige Wartungsschv/ierigksiten bei Reinigungsarbeiten zur Folge_o Es ist allgemein üblich_B einen Teil der Schleimbestandteile aus den Erzrückständen zu entfernen oder die Rückstände möglichst vollständig zu entschleimen und die gröberen Anteile der Rückstände als Versatzgut zu verwenden ο Auf diese Weise konnten die Schwierigkeiten in Bezug auf Entwässerung; und Belastung nur in geringem Ausmaß verringert werden.

Um die Kohäsion und die Stabilität der Versatzmasse au verbessern« werden die Erzrückstände und andere Füllstoffe gewöhnlich vor oder während des Einbringens des Yersatzguts mit Wasser und einem wasserreaktiven Setzmittel ₉. zum Beispiel Portlandzement, vermischte Dabei läuft nach dem Einbringen Wasser aus dem festen Gut ab, um ein Absitzen zu ermöglichen_o

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Haehteiligerwei&e werden bei den bisherigen Verfahren von dem abfließenden Wasser feine Seilohen₉ darunter ein großer Seil des vorher· der Füllung angesetzten Zements mitgeführt» Dadurch wird eine Verminderung der Festigkeit des Versat&guts oder es kann sogar das Absitzen des Versatzguts werdenο Die übermäßige Aussehwemmung von Zementfeinteilchen erfordert daher die Anwendung eines Zementübersohusses₉ damit eine ausgehärtete Versatzmasse mit ausreichender Festigkeit gewährleistet ist_o

Ein verwandtes Problem ist die Segregation von mineralischen Feinteilehen und besonders der feinen Zementteilchen als über= stehende Schicht auf der Versatzmasse nach dem Ablaufen τοη Wasser aus der Masse«, Diese Sehleimsehicht ist gewöhn= lieh 0_E15 bis O₅6 m (O₉5 bis 2 feet) IiOOh₅, blftäbt weich und sßhlammartig und hat eine schlecht® Belastbarkeit» Häufig fließt diese Stshleimschieht von der Versatamasse ab₉ wodurch im Untertagebau ernsthafte Schwierigkeiten mit ihrer Beseitigung entstehen«

Die gehärteten Versatzmassen_β die nach bekannten Verfahren erhalten werden, weisen eine unerwünschte heterogene Größen·= verteilung von Feststoffen in dem Vers^tzgut auf_o Es wird angenommene daß diese Erscheinung durch die Segregation der größeren Anteile der Versatzmasse nach oder während des Einbringens verursacht wirdr Die Festigkeit des abgesetzten Versatzgutf? ist gegenüber derjenigen verringert_p die mit einem Versatzgut erzielt werden könnte ₉ in dem das Setzmittel oder Härtungsmittel und die Feinteile homogen verteilt sind» Es feesteht daher ein Bedarf an einem Verfahren zum Füllen von Hohlräumen in der Erdkruste,, insbesondere von abgebauten Ge= bieten, mit festen Stoffen„ mit dem ohne Anwendung über= . mäßiger Mengen kostspieliger Setzmittel eine hohe Belastbarkeit erzielt wird«

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Die Erfindung bezweckt daher ein Verfahren zum Ausfüllen Ton unterirdischen Hohlräumen mit abgesetzte^ festen Stoffen dureh Absstssen von mineralischen Feststoffteilchen^ zum Beispiel Erzrüekatände₉ Sand oder Schlackeο Bei einem aolchen Verfahren zum Ausfüllen von Hohlräumen soll das Ausschwemmen Ton festen mineralischen Feinteilen und Zement oder anderen , wasserreaktiren Set»mitteIn aus Sem festen teilchenförmigen Füllmaterial auf ein Minimum beschränkt werden., Ein solches Verfahren soll ferner ohne Anwendung übermäßiger Mengen"von Setssmitteln durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß wird ein Hohlraum in der Erdkruste mit ' einem teilchenförmigen Material ₉ zum Beispiel Erssrückständen und ähnlichen Füllmaterial; gefüllt, das Wasser_ß ein wasserreaktives Setz= oder Härtungsmittel und ein wasserlösliches hochmolekulares Retentionsmittel für Feinteile enthält, das aus einem wasserlöslichen Polymeren mit hohem Molekulargewicht besteht„ Diese Zusammensetzung kann in den Hohlraum durch Schwerkraft oder durch Pumpen eingebracht werden. Nach dem Einbringen fließt Wasser aus den Feststoffen ab_s so daß sich die Feststoffe in dem Hohlraum absetzen können

Durch Verwendung der wasserlöslichen Polymeren mit hohem Molekulargewicht als Retentionsmittel für Feinteile in dem Füllmittel werden gegenüber den bishur gebräuchlichen Ver=· fahren beträchtliche Vorteile erzielt_ö Das Polymere begünstigt ein praktisch vollständiges und sehr rasches Ablaufen dea V/assers aus der Versatzmasse« Mit einem Füllmittel ₉ dag, ein Polymeres mit hohem Molekulargewicht enthält ₉ kann die Aussehwemmung ^on Erz„Schleimbestandteilen und/oder Zementfeinteilen aus der Füllung um einen so hohen Wert wie etwa 80 - 90 % verringert werden» Ferner werden durch Verwendung eines Polymeren mit hohem Molekulargewicht die Wasserablauf-

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gesefewindigkeiten ism so hohe Werte wie 100 bis 200 $ oder mehr erhöht*, Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung von 2suge~ sstztem Zement in dem Versatsgut erzielt_p und ©ine Segregation der groben und feinen Seilchen verhindert oder verringert, Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also eine abgesetzt® Füllung mit gleichmäßiger Teilchengrößenverteilung erzielt_s wodurch wasserres^ives Absetamittel mit den Feststoffen ohne Anwendung großer Übersehüsse an Setsmittel surttokge~ halten wirdο Ferner wird durch Verwendung eines wasserlöslichen Polymeren mit hohem Molekulargewicht die Stabil!« sierung der Versatzmasse verbessert» die Festigkeit und Belastbarkeit des abgesetzten Versatzguts erhöhte die Verstopfung und Blockierung von Entwässerungssystemen und der übermäßige Abrieb von Erzförderungseinriehtungen Verringerte der Aufwand für Reinigungsarbeiten gesenkte Abbauarbeiten erleichtert, die Verdünnung von wertvollen Erzen beseitigte und solche Erze bleiben erhalten»

Es ist nicht erforderlich₈ Erisrüekständ© als Versatzgut su verwenden« da auch mit anderen Füllstoffen im abgesetzten Zustand eine auereichend® Festigkeit erzielt werden kann» Sie Verwendung von Erzrückständen als Füllmasse ist jedoch aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft« da sie bei der Erzverarbeitung laufend anfallen₀ Ferner verursachen Erzrückstände, die über Sage im Freien gelagert wenden_P häufig eine ernsthafte Luft- und Wasserverunreinigung_t wenn sie durch Winde oder Hegen verbreitet werden. Bit Erfindung schafft ein sehr zweckmäßiges Verfahren zur Beseitigung solcher Rückstände» wodurch Lagerungssohwierigkeitefö entfallen_o Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Ef^slickstände vor dem Vermischen mit Zement miß waeserlSsließSiE Polymeren mit hohem Molekulargewicht als Retentionsteile für F©ifct©ile entschleimt oder nicht entschleimt werden«

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ORIGINAL INSPECTED

Das Versatzgut enthält erfindungagemäß ein waaserreaktives Sefemittel, beispielsweise feinverteilten Portlandzement.) in einer Megen die zur Aushärtung des Veraatzguts unü Bil«= dung einer festen widerstandsfähigen Masse in dem Hohlraum ausreichtο Bas Setzmittel kann in der Füllmasse in einem Gewichtsverhältnis Ton Setzmittel zu Füllung van etwa 1- ! bis 1 ; 1Oj besögen auf das Gewicht der teilchenförmigen .!fest» stoffe in der Füllung, vorliegen, Setzmittelraengen über einem ßewichtsverhältnis von 1 s 10 ergeben swar starke feste !Füllungen für Hohlraumes sind ;jeÄösh im allgemeinen nicht er= forderlich« da die dadurch erzielte zusätzliche Festigkeit San zusätzlichen Aufwand für das Setzmittel nieht rechtfertigte

Sas wasserlösliche hochmolekulare polymere Betentionsmittel für Feinteile liegt in solchen Mengen vor, dai die ^einteile praktisch vollständig und verhältnismäßig schnell lsi d©r Vereatzmaase fixiert werden, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der groben und feinen Bestandteil® ±n der Hasse erzielt wird und es ermöglicht wird, daß Wasser, das sehr wenig oder keine festen Stoffe enthält, rasch aus der Masse abläuft. Das Polymere, das gewöhnlich als wässrige Lösung mit einer Konzentration von 0,05 bis 5 $ zugesetzt wird_s wird in Mengen von etwa O₉0005 bis 1,0 kg pro ΐοηηβ (O₉OOI Ms 2₉0 pouni per ton) und vorzugsweise von etwa O₉0025 bis Q₉ 125 kg wo Tonne (O₉OOS - 0_e25 pound per ton) _s bezogen auf das Gewicht des festen Anteils des Füllmaterials_p verwendet» Di® Verwendung von Polymermengen über etwa 1₉0 kg pro f021ns (2₉0 Ibο/ton) verbessert die Retention der Feinteile la der Masse nicht wesentlich und ist deshalb nicht wirtschaftlich.

Die Menge an Wasser, die in der Füllung verwendet wirS₉ wird auf ein Minimum beschränkt, um eine verhältnismäßig rasche

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T =

Entwässerung zu begünstigen*, Es wird jedooh eine ausreichende Menge an bereits vorhandenem oder angesetztem Yfesser angewandt,? so daß ein homogenes Vermischen des festen Materials begünstigt und die Umsetzung der wasserreaktiven Sot&mitteX unterstützt wirdU W_asser wird in solchen Mengen angewandts daß das Einbringen der erhaltenen Mischung in den Hohlraum erleichtert wird« Häufig werden FUllmischungen mit so hohen Feststoffgehalten wie 50 bis etwa 75 i^a angewandte Bevorzugt wird ein Feststoffgehalt von etwa 60 bis €5 $>* .'.".-.

Zu geeigneten anionischem kationischen und niehtionisohen wasserlöslichen Polymeren, die als Retentionsmittel für FeiEteile "rerwendet werden können,, gehören sowohl synthetische als auch natürlich vorkommende hochmolekulare hydro= phile polymere Stoff®-

synthetische anionische und niehtionisehe Polymere di© es'finöungsgemäßen Bweeke sind die Polymeren von

Copolymeren τοη Acrylsäure ₉ Copolymere ₉ die aus Acrylsäure ₉ den Alkali= Ammoniumsalzen τοη Acrylsäure_s Methacrylsäure₉ den Alkali-AMnoniurasalsen von Methaerylsäurej Acrylamid ₉ Methaorylamid uiö Abu I-alkylsubatituierten Amiden erhalten werden« Diese polymeren Stoffe können Copolymere mit anderen eopolymerisierbaren Monomeren j, gum Beispiel Äthylen, Propylen» I3obutylen_s Styrol_D a=Methylstyrol_tt Vinylacetat_β Vinylformiat, Yinyiäthert, Acrylnitril, MetSiacryl!nitril_c finylohloridg Vinylidenchlorid_ß den Alkyla@rylaten₉ den Alkylmethaerylatentp den Alkylmaleaten und den Alkylfumaraten und anderen damit oopolymerisierbaren olefinischen Monomeren seinο Die Copolymere*! üieser Art_? die wenigstens 50 MoI-^ der Acryl=· oder Methasrylsäurederivate enthalten^ werden bevorzugt

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besondere darm ρ wenn das Gomonomere hydrophob ist oder kein© ionisierfearen Gruppen enthalte derartige Polymere können direkt dureh Polymerisation geeigneter Monomeren öder dMreh spätere •chemiaehe Umsetzung anderer Polymere^ beispielsweise dureh Hydrolyse τοη Acrylnitril- oder Xiethaeryliaitrilpolymerenj, Polyaery!amiden und dergleichen hergestellt werden_o

Ia Verbindung mit den verschiedenen Arten von polymeren Polyelektrolyten_s die für die erfindungsgemäßen Zwecke ge·= eignet sinds, kann das hydrophile Polymere direkt dureh Polymerisation oder Copolymerisation eines oder mehrerer der verschiedenen verfügbaren organischen Monomeren mit aliphatisch, ungesättigten Stellen hergestellt werden» falls diese Yerbindung eine hydrophile Gruppe₉ gum Beispiel Carboxylgruppen,, enthalten» Im allgemeinen können mehrer© Arten von Polyelektrolytpolymeren durch anschließend® Umsetaungen von Polymeren und Copolymeren hergestellt werde_o Beispielsweise können Polymeres, die Nitrilgruppen enthalten, unter Bildung wasserlöslicher Polymerer mit Amid·= und Carboxylgruppen hydrolysiert werden« Ebenso können Copolymere von Maleinsäureanhydrid undVinylaeatet au Polymeren hydrolysiert w@rdon« die hyd3?ophile Lactoaringe enthaltene Andere hydrophile Polymere können dureh Hydrolyse von Copolymeren des? Vinylaeetats hergestellt werden_t wobei die Acetylgruppen entfernt denic so daß Hydroxygruppen zurückbleiben» die die lösende Wirkung von vorhandenen Polyelektrolytgruppen fördern_o puren andere Reaktionen können niehthydrophile Polymere in hydrophil® Polymere mit Lactam- oder Amidgruppen übergeführt werden« PoIyvinylalkohol_¥ der selbst kein Polyelektrolyt ist_p kann durch fereeteruag mit swe!basischen Säuren„ deren eine Carboxylgruppe, mit dem Alkoholrest reagiert und die andere durch eine Carboxylgruppe in der Seitenkette der hydrophilen Eigenschaften verleihtj in Polyelektrolyte übergeführt werden«

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Asidere lösliehe Polymer© Wnn®n durch AmmonoXyse won Polynieren mit Katongruppen_p sum Bgispiel Polyvinylmethylketoxi_p hergestellt werden* Ebenso können aktive Halogenatom© mit Bisulfit umgesetzt werden^ um die reaktiven Halogene tome rlureh Sulfonsäureginippsn au ersetzen ο

Die verschiedenen Polyelektrolyten der oben beschriebenen Art sind also äthylenische Polymere mit sahireichen Seitenketten_p die längs eines praktisch linearen fortlaufenden Moleküls aus Kohlenstoffatomen angeordnet sind« Die Seitenketten können aus Kohlenwasserstoffreste^ Carboxylgruppen oder deren Derivaten, Phosphatgruppen oder deren Derivaten„ Alkoxy resten und anderen organischen Gruppen mit einer solchen Zahl und einam Bolehen Verhältnis won hydrophilen und hydrophoben Gruppen bestehenρ daß eine wasserlösliche polymere ferbindung mlfe einer beträehtliehen Zahl von ionisierbaren Resten vorliegt, Die fortlaufende Kohlenstoffkette muß eine solehs Länge habsn₉ daß Verbindungen mit einem Gewichtsmittelinoi©= kulargewicht νοη wenigstens 100 000 vorliegen-.

Eu den oben beschriebenen verschiedenen Polymeren und iwasserlöslichen Salzen₀ d ie für die erfindungsgemäßen Zwecke vorteilhaft sind, gehören beispielsweise Polyacrylamid_p Poly« acrylsäureρ hydrolysiertes Polyacrylnitril und Polyacryl« amid η Bulfoniertes Polystyrol} Polyäthylenoxide,Acrylamid= Aorylsäure-Copolymere _s hydrolyslerte Styrol-Maleinsäureanhy= diid=0opolymer©„ Aerylamld-Acrylaitril=Copolymere₉ Poly=· ma thaisry!säure ₉ hydrolyslerte Methaerylsäure=Aerylnitril-CopoLymera „ Vlnylaoetat-Maleinaäureanhydrld-Gopolymere ₉ Viriylformlat -Maleinsaureanhydrid-Gopolyiaere _β Vinylme thy lather« Maleinsäureatihydrid-Copolymere ₀ Isobutylen-Maleinsäureaniiydrid-0üpolym-3j?e₀ Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Äthylen=» aosylat Maleinsäureanhydrid»Copolymere₉ Vinylohlorid-Maleinßäuroaniiydrid-Copolymere_β liydrolyeierte Polyacrylnitril-Äthylea= Maleinsäureanhydrid-Addukte, Vinylacetat-Copolymer*_p hydroly-

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D ORIGINAL

19HQ37

Aerylnitrll-Methaerylnitril-Gopolymere _s hydrolysierie tril^Methacrylnitril^Vinylaeetat-Terpolymer© unä hydrolysiert© Aerylnitril=-Methacrylsäura=Copolyiaey®o

Soiahe Polymere mit Molekulargewichten von nme 1öö 000 sind gfeenso geeignet- \*ie Polymere mit Molekulargewichten von

2 000 000 Ms 15 000 000.

Geeignete natürlich vorkommende anianiseho oder niehtioaische Polymere oder ihre Derivate ₉ die für die erfiMungsgeinäßen Zwecke als Retentionsiaifctel für i?einteile verv/enöei werden könnenβ Bind beispielsweise die polyhydroxyaliphatisehen Polymeren ρ Polyeaccharide« Stärken oder Kohlenhydi-atpolymer® und ihr-3 in V/aseer suapendieriaaren Derivates, üum Beifjpiel Mamiogalaötarii 61ueumman_p Hydroxyäthylcfelluloßö» _B Extrakt aus Kaollen imd grünen Samen ron dreiblättrige!· geiöhen--= WUX¹S₉ Extrakte rub Calla-Knollen _β Extrakte aus Sohwertlilien-Knollen und dummen₀ zum Beispiel Guar_o

Bie Ifennogalaotane werden zur Zeit technisch aus dem Endosperm der Samen von Ceretonia_s SlIiC[Ua₉ Gyamopeis tetragonoloba gewonnen_o Si© lassen eish aueh aus dsm Endosperm anderer leguminosensamen, zum Beispiel τοη ßlediteia triancaathos und Gymnoeladum dioieoue gewinnenο Chemiaeh stellen sie hoehpolymerisierte guekerkomplexe dar₉ die aus den bellen Muckern Mannose und Galaetoss in Yerhältniseen besfeehen, die $a nach der Herkunft etwas schwanken*. Sie sind als gspulTGS'tö Produkte erhältlich₉ die im allgemeinen im Aue» sahen an Stärke erinnern - Polymerisiert Zuekerkomplexcs _p die als Mannogalactans bezeichnet werdan und Miaoerlöslich

können, sind ebe.afalJ.3 für die srfivdmi%s>

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j BADORlQί^4AL

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= 11 =

geeigneten kationischen Polymeren für di© erfindungS"

Zwecke gehören wasserlösliche quaternär® Ammonium= die durch Umsetzung von Polyvinylpyridin und Butyl= bromid und durch Reaktion eines primären !Diamine ₉ zum Beispiel τοπ Propylendiamin urd Alky!halogeniden₉ sum Beispiel 1,4-Bi= ehlorbutan und Brom^utan_s eitstehen Reaktionsprodukte -wan Alkylen= poylaminen mit Halogenhydrinen_c Salse von Polyvinylamine &um Beispiel daa Aeetat_P die wasserlöslichen Formaldehydreaktionsprodukte τοπ ßuaiaiüinearbonat oder von substituierten Guanidinsalzen_c "sum Beispiel Aminogua&idinearbßEatg Öuanidin-Harnstoff'-Pormaldehyd-Kosidensate ο Polyäthylenimin und dessen SaIsSe₀ sum Beispiel das Acetat oder Sulfat_s Salse. von langkettigen polymoren, sekundären Aminen_c v/ie sie beispielsweise durch Umsetzung ^on 1₉4-=Dibrombutan und 1 ^-Hexamethylendiamin entstehen_p Copolymere von Acrylamid und Biallyldimethylammoniumfealogenideno Reaktionsprodukte Ton Polyacrylamid oder PolyaerylEits?il mit Äthylendiamin .₀Reaktionsprodukte von Methylamin und Dpiehlorhydrin und von Adipinsäure _s Polyalkylenpolya,miaen und Epichlorhydrin und andere kationische Polymere« Solche Polymers mit Molekulargewichten von nur etwa 100 000 sind für das erfindungagemäße Verfahren ebenso geeignet wie Polymere mit Molkuiargewiehten γοη O₉5 bis 2 Millionen-

Die oben !beschriebenen Arten von Polymeren können einzeln oder in Kombination als Retentionsmittel für Feinteile für verschiedene Arten von fersatzgut verwendet werden»

Es ist &war niesht. bekannt _s worauf die Wirkung der auge« setssten Polymeren β die die Eigenschaften der Versatzmatte verbessern,» !beruht,, möglicherweise kann jedoch ihr Vermögens dl® Feinteil<§> In äer Masse zurückzuhalten,, damit erklärt werdens, daß die Polymeren dis Feinteileg besondere die zugesets-ten feiaen Setzmittel,·, an die gröberen'mineralischen Anteile der Maas® Milden η Die Feiateile werden somit in der Masse fixiert}

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so daß das Wasser frei aus der Masse ablaufen katin^ ohne daß große Mengen der Feinteile ausgeschwemmt ^^

Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung näher er läutert, feile beziehen sieh auf das Gewicht, wenn iilehts anderes angegeben ist«

Be i e ρ ie 1 1 H >...-

Durch Flotation eines Kiipfer»Nickel<=Erzes erhaltene^ «nt=> achleimte Er5sflotationsrückstände₀ ein typisches Versatzgut,, werden mit 1 Teil Zement in Pulverform:je 30 Teile der Rückstände versetzt und gründlich zu einer Suspension mit einem Feststoffgehalt von etwa 62 # Yermieehto Repräsentative Proben der erhaltenen Mischung werden mit Polyacrylamid mit einem Molekulargewicht im Bereich von 10 bis 12 Millionen als K Retentionsmittel für Beinteile in Mengen von O₀00125 Ais " 0p02 kg pro Tonne (O₉OO25 - 0_s4 pounds per ton) trpQkene Rückstände versetzt ο Dann läßt man eine 2640=-g-=-^t'robö" jeder Mischung in einen Zylinder mit einem Durchmesser von 9 cm (3p5 ") und einer Höhe von 41 cm (1g") laufen, der am Boden mit einer perforierten Metallscheile Terschlossen ist_? die mit Rupfen bedeckt ist, wie er als Sperrsieb bei Versatzverfahren verwendet wird«. Dies® Anordnung ermöglicht ein freies Ablaufen von Wasser am Boden des Sy1ladera_p und die Messung des Volumens und des Feststoffgehalts des ablaufenden Wassers in einem bestimmten Zeitintervall ο -: %',

Die Versatzprob@n in dem Zylinder werden abtropfen gelassen₉ bis die Viasserschicht an der Oberfläche verschwunden ist ο Die für diese Entwässerung erforderliche Zeit, die .Wasserablauf geschwindigkeit durch die Säule mit Versatzgui und der Feststoffgehalt des ablaufenden Wassers wurden bestimmt und sind in der folgenden Tabelle I- angegeben« ' '■? :" ^:

909841/0203^-"

Tabelle I

(bwichtaverhältnl· Zement su Versatz

Polyacrylamid, kg/t (Ib./ton)

Vasserablaufgeechwlndigkeit, l/h.t) (gal·/hour/ton)

Feststoffe In ablaufenden Vas· ser, kg/t (Ib./ton)

Zelt bis zur Entfernung von Wasser auf der Oberfläche, (Minuten)

	*	CO
	O
	co
	co
	■**
■■■
t

	O
	ro
	O

1/30	0	(Q)	(0,01}
1/30	0,00125	(0,0025)	(0,02)
1/30	0,0025 (0,005)	(0,03)
1/30	0,005	(0,04)
1/30	0,01
1/3Q	0,015
1/30	0.02

500 (120)

642 (154)

671 (lol)

729 (175)

809 (194)

875 (210)

980 (235)

0,75

0,665

0,555

0,51

0,415

0,31

0,175

(1,50) (1,33) (1,11) (1,02) (0,83) (0,62) (0,35)

>30 20 18 16 15 13 11

u. 19H03.7

Atta den vorstehenden Werten ist die Wirksamkeit des Polyacrylamide als Retentions«!ttel für Feinteile und zur Verbesserung der Wasserablauf geschwindigkeit aus der Veraatzmasse zu er* sehen»

Durch das zugesetzte Folyacrylaraid wird die Kompression des Yereatzguts nicht nachteilig beeinflußt, da die zement·= haltige Mischung mit und ohne dieses Retentionsmittel für Feinteile das gleiche Volumen einnimmt und in dem Zylinder die gleiche Höhe von 18 cm ( 7") gemessen wird ρ

Zur Prüfung werden die Zylinder zerschnitten* Sie Zylinder, die Zement ρ aber kein Polyacrylamid enthalten, zeigen eine Segregation von Mineral und Zement in den oberen Abschnitten jeder Säule· Durch den Zusatz von Polyacrylamid wird diese Segregation beseitigt und eine gleichmäßige Verteilung von Mineral- und Zementfeinteilen in der gesamten Säule mit Versatzgut erzielt.

Beispiel

Die Wirkung einer Veränderung des Verhältnisses von Zement su Yersatzgut in Gegenwart eines Betentionsmittels für Feinteile wird durch die folgenden Tests mit 2640 g-^roben von entschleimten Flotationsrückständen aus der Verarbeitung eines Kupfererzes gezeigt. Die *roben werden mit dem Polyacrylamid versetzt und wie in Beispiel 1 getestet« Das Verhältnis von Zement su trockenem versatzgut reicht von 1 j 60 bis 1 s 12« FUr alle Versuche wird Polyacrylamid in einer Menge von 0,005 kg pro Tonne (0,01 Ib,/ton) verwendet« Ferner werden Kon tr ollversuche ohne Polymer durchgeführt., Die Ergebniese dieser Versuche sind in der folgenden Tabelle II sttsaamengefaets

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	Polyacryl amid _v kg/t (Ib-AoK.)	(0)	Tsbelle ΪΙ	"HV53	Fe s to toff e ira ablaufenden (Ib,/tön)
6 ©wi i'Skt 8 ^ ei*= isäit'iS.s Ss- ment zu Ver sa ts		(0,01)	Wasserablaufge« schwindigkeit j, . 1/h-t (gal-/hour/ton)	O₈ 51	5 ^:(3_sO7.)
1s60 -	0,005	(0)	679 (163)	0,70	(0,62)
1 s 60	0	(0_s01)	880 (211) '"■	Ö_e375	(1,40)
3 3*30	0,005	(0)	425 (102)	0,695	(O_C75) i
is30	0	(0_P01)	729 (175)	0_B 325	* (1.39)
i_S1?	Op 005	400 ( 96)		(0,65)
	450 (108)

Aue den V/e"*ten der Tabelle II ist zu ersehen, daß Poiyaorylamid innerhalb eines weiten Bereichs ^cm Terhältnissen Ton Zement zu Versatz wirksam ist_o

Beispiel 5

In einer Mischvorrichtung über !Tage wird 1 Teil Protland-

zu 30 Teilen entschleimter PlotatioRsrüälceiände aus Verarbeitung eines zweiten Kupfererzes gegebene Die Mischung? die einen Feststoff ehalt ^ύή 63ϊ'»6 i* aufweist ₉ wird 610 is (2000 feet) unter der Erdoberfläche in eijnaabgebaiiten Stollen gepumpt _g in dem ^wei gleiche 1?3liäehen z'a testsweeken mit E-ispfcinirerkleldeten Holzrahiaen abgeteilt sind TJnmittelbai' ϋοσ- dem Einbringen in den ersten Testx-anm-werden 180 Tonnen (2OC tok) der Mischung mi.t 0_P0Ö365 kg p**o ΐΌηη*ϊ (0_ΡΌ073 Ib-/ton) des Polyaorylamids τοη Beispiel 1 „ Sina ^vielte Ladung Versatägttt ton 180 Tonnen .

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ie

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(200 ton)β das mit dem ersten identisch ist₉ aber kein Polyacrylamid enthält, wird in den zweiten Testraum gepumpt. Zwei Minuten8 nachdem das Einbringen jeder Ladung beendet ist, wird jedem Tes.traum eine Probe des ablaufenden Wassers aus der Versatzmasse für eine Bestimmung des Gehalte an bus·» pendierten Feststoffen entnommene Die Ergebnisse dieser Teste sind in der folgenden Tabelle III zueai.mengefaßt _o

Tabelle III

Kontrolle

kein

Polyacrylamid

zugesetztes Polyacryl= amid

Feststoffe im Ablauf

2,56

0,12

Sohleim^Zement-Schicht auf der Versatzmasse _B cm (inches)

30 (12)

0,95 (Op375)

Ein Vergleich der vorstehenden Zahlen zeigt eine Verminderung des S_chleimgehalts des ablaufenden Wassers von mehr als 95 $> sowie eine deutliche Abnahme der Schleimschicht auf der Versatzmasse_o Die mit Polyacrylamid versetzte Versatzmasse, die nach dem Ablaufen des Wassers zurückbleibt, weist eine gleichmäßigere Verteilung von groben und feinen Bestandteilen und eine homogenere Verteilung des Zements 1& der Versatzmasse auf_o Das entwässerte Versatzgut härtet zu

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einer starken Stützmasse für das abgebaute Gebiet aus₉ wodurch ein Abbau des Erzes an Stellen ermöglicht wird_p die sich nahe bei dem vorher abgebauten Gebiet befinden„

Beispiel 4

Verschiedene Versatsstoffe werden mit Zement vermischt und dann mit verschiedenen Polymeren als Retentionsmittel für Feinteile versetzt, wie es in Beispiel 1 beschrjäjen ist« Es werden synthetische Polymere und Polymere natürlicher Herkunft vom nichtionischen, anionischen und kationischen Typ verwendet«. Die Ergebnisse dieser Verswhe sind in der folgenden Tabelle IV zusammengefaßt* Die allgemeine Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Maßnahmen geht klar daraus hervor, daß durch die verwendeten Retentionsmittel für Feinteile die Wasserablaufgeschwindigkeiten verbessert und die Ausschwemmung von feinen Feststoffen aus der Versatzmasse vermindert werden«

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11

909841/0203 ORIGINAL

IBtbe,3J.e IV (Fortset8un$)

Veroatagut

Gewichte-

verhältnis Zement

co rückstand«)

1/35

ro
ο
co

62_pl JS' Feststoffe Sandj <·> 0,23 ata (65 mesh)

65 £ Feststoffe

Sehlaeke

Feststoffe

C 6t,7 % Feststoffe

rückstände (A) 60,9 % Feststoffe

1/35

1/30

Rententionsmittel Typ

Ablauf geaehvinäl

lceit !/hot·

Cgale/hour/tea)

Xontpollo boh

Jf

swlfonierfeeo
Polystyrol

(0₉009)
0,0075 (0,015) 5*82

1/25 Kondensat aus 0,01

(128) 771

C3.96) 1,52 O₉St

2,37 0,69

Heaktioraspro- 0,01 (0_fl020) 5Bk (i4o) 909 (218) S₈86 1,01 dukt aus Polyacrylnitril und
!ethylendiamin

Kondensat von Adi- ^₀

plnsäure-Tetra-. 0,009 (0,018) 529 (127) 796 (191) 3,07 äthylenpoly-

amin-Epichlor-

hydrin

Tabelle IV (Fortsetzung)

Gewlchta-

verhält- Rententionsmis Zenent mittel Typ su Versatz Ablaufgeschwlndig=
kg/t keift l/h.t
u/ton) (gal./houy/ton)

_o Kwpfte-Zirsk-Bleierz

00 62,0

Polyaerylsäiare 0,005 (O₄Ol)

m 6 000 479 (115) 754 (I8l) 2*86

Zink-Piofcationsriiek

i/30 · aus Glukose her-

gestelltes Po- O₉OiS (0,03) lysaccharld

Cil5> β59 (158) 2,76 i,

otae Zusatz von Re^entionsinlttel

Claims

₂₁. 191 fön

Verfahren zur Auffüllung unterirdischer Hohlräume mit einer Füllung aus einer gehärteten Mischung aus einem wasserreaktiven Setzmittel und teilchenförmigen mineralischen Feststoffen unter Verwendung ψon Wasser zur Förde= rung der Härtung und unter Entwässerung der Füllung, dadurch gekennzeichnete daß man der Fülluag vor der Härtung eine kleineie Menge eines wasserlöslichen hochmolekularen polymeren Retentionsmittels für Feinteile mit einem Molekulargewicht von mehr als 100 000 zu» setzt«

Verfahren nach Anspruch 1₀ dadurch gekennzeichnet, daß man das Härtungsmittel im Verhältnis -von 1:10 bis 1 : 60„ bezogen auf das Gewicht der teilchenförmigen Feststoffe» verwendet und mit dem Härtungsmittel und den teilchenförmigen Feststoffen Wasser und das polymere Retentioiismittel für Feinteile zu einer Aufschlämmung vermischt, die Aufschlämmung in den unterirdischen Hohlraum einbringt und die Füllung härten läßt.

90 98A 1/0203