矿山充填技术新进展与工程实践
41页1、矿山充填技术新进展与工程实践,2015年4月,北京矿冶研究总院,郭利杰,Tel:13801211304 Email:,博士、高级工程师,提纲,矿山充填工艺技术发展概况,矿山充填材料的应用,充填设备发展与革新,充填技术工程案例分析,1、矿山充填工艺技术发展概况,1950s 干式充填 1960s 水砂充填 1970s 立式砂仓分级尾砂低浓度充填 1980s 立式砂仓分级尾砂高浓度充填 1990s 全尾砂膏体充填 (1994 金川镍矿;1999铜绿山铜矿) 2000s 基于立式砂仓的全尾砂高浓度充填 基于深锥浓密机的全尾砂膏体充填,1、矿山充填工艺技术发展概况,1.1 分级尾砂充填技术 分级尾砂充填技术仍是目前应用最广泛的充填工艺技术,以自流输送为主。 尾砂分级界限一般为37um,充填料浆的渗透系数应达到10cm/h,分级尾砂的利用率在50%左右。 分级尾砂充填主要采用旋流分级与立式/卧式砂仓水力联合造浆技术,其制备料浆质量浓度一般为65%72%。,1、矿山充填工艺技术发展概况,1.2 高浓度全尾砂充填技术 高浓度全尾砂充填技术是上世纪末本世纪初发展起来的矿山充填技术。 高浓度全尾砂充填技术
2、的特点是以全尾砂作为充填骨料, 通过活化搅拌, 在高浓度状态下输送到采场。 冬瓜山铜矿充填系统是目前国内较为先进的高浓度全尾砂胶结充填系统。 突破了细粒级高浓度全尾砂浆的立式砂仓制备技术和深井开采全尾砂高浓度充填料浆自流管输降压的关键技术,形成了立式砂仓流态化全尾砂高浓度连续充填技术。,1、矿山充填工艺技术发展概况,冬瓜山铜矿高浓度全尾砂充填系统 有6套相互独立的容积970m3(有效容积为679m3)的立式砂仓 有3座1200t的水泥仓 单套充填能力100m3/h,充填料浆浓度72%76%。,1、矿山充填工艺技术发展概况,冬瓜山铜矿高浓度全尾砂充填系统 工艺流程: (1)立式砂仓: (2)尾砂高效絮凝沉降; (3)仓底特殊的活化喷咀; (4)高压水/气高效造浆; (5)自流输送。 提出了“边壁流”概念,实现了高浓度全尾砂连续充填,1、矿山充填工艺技术发展概况,1.3 膏体充填技术 膏体充填料是一种不离析、不沉淀、不脱水、可流动的非牛顿塑性流体。 会泽铅锌矿膏体充填系统是我国目前最先进的全尾砂充填系统。,1、矿山充填工艺技术发展概况,会泽铅锌矿全尾砂膏体充填系统 充填系统能力60m3/h
3、,充填料浆浓度78%81%。 充填工艺: (1)深锥浓密机 (2)尾砂高效浓缩(底流72%78%) (3)利用水淬炉渣作为粗骨料,将浓度提高至80%以上。 (3)膏体两级连续搅拌 (4)泵送至采场,1、矿山充填工艺技术发展概况,1.4 废石胶结充填技术 块石(碎石)胶结充填(基德克里克矿、丰山铜矿等) 废石尾砂胶结充填(铜坑锡矿、安庆铜矿等) 废石尾砂胶结充填具有更大的现实意义! 可以实现井下掘进废石不出坑 充填尾砂量不足,用废石补充充填骨料,1、矿山充填工艺技术发展概况,北京矿冶研究总院在安庆铜矿开展的废石尾砂胶结充填技术试验研究,利用井下掘进的自然级配废石与地表充填站制备的尾砂胶结料浆,采用多元化的混合方式充入采场。,1、矿山充填工艺技术发展概况,1.5 其他充填技术 棒磨砂胶结充填已逐步减少,主要应用在金川二矿、龙首矿。 泡沫砂浆充填是一种较新的胶结充填技术,利用泡沫技术将大量泡沫加入充填料浆中,减少水泥使用量,改善充填料浆流动性,提高充填料浆浓度,节约充填成本。目前泡沫砂浆充填技术在凡口铅锌矿的井下采场充填试验应用。,澳大利亚Broken Hill矿 布罗肯希尔矿是澳大利亚佩利
4、亚控股铅锌矿,采选能力180万t/a,采用高浓度分级尾砂充填系统,该系统的特点是基于立式砂仓+旋流器脱水浓缩的高效稳定造浆系统。(仅1座立式砂仓),1.6 澳大利亚、瑞典等发达国家矿山充填系统简述,1、矿山充填工艺技术发展概况,瑞典新波立登公司Kristineberg矿竖井立式砂仓充填系统 该矿是瑞典波立登地区最古老的矿山,1940年开始运营投产,矿床富含铜、铅、锌、金、银,矿山采矿方式为上向水平分层充填采矿法,生产能力为70万吨/年,尾砂来自50km外的波立登集中选场,经压滤后的尾砂用卡车运输至充填站倒入竖井砂仓。,1.6 澳大利亚、瑞典等发达国家矿山充填系统简述,1、矿山充填工艺技术发展概况,2、矿山充填材料的应用,2.1 水泥 水泥目前仍是矿山胶结充填的主导胶凝材料,其中应用普通硅酸盐水泥最为广泛。 水泥材料费用一般占充填成本的60%70%以上,减小水泥用量或寻求廉价胶结剂是节约充填成本主要途径。 2.2 高水固化胶凝材料 高水固化材料是以铝矾土为主料,配以多种无机原料和添加剂等制成甲乙两种固体粉料。 高水材料具有速凝早强性能,流动性和可泵性,再生强度性能。,2、矿山充填材料的应
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