李浩宇，于長順，王愛民，賀茂坤，米繼武

(1.中國恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038；2.崇禮紫金礦業(yè)責(zé)任有限公司，河北 崇禮 076350）

崇禮紫金尾砂充填系統(tǒng)

李浩宇1，于長順1，王愛民2，賀茂坤1，米繼武2

(1.中國恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038；2.崇禮紫金礦業(yè)責(zé)任有限公司，河北 崇禮 076350）

在實驗室測得崇禮紫金金礦全尾砂相關(guān)特性的基礎(chǔ)上，分析了尾砂特性和試塊強(qiáng)度對井下充填的影響；結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)情況，介紹了尾砂制備控壓助流技術(shù)。

細(xì)粒級；控壓助流；尾砂充填

1 前言

尾砂充填是將以尾砂為主要骨料的料漿回填到井下采空區(qū)，形成具有一定強(qiáng)度的充填體以支撐圍巖回采礦石，同時減少地表尾礦排放的技術(shù)。因此尾砂充填技術(shù)在提高資源回收率、保護(hù)環(huán)境、保障開采安全和保證礦山可持續(xù)發(fā)展等方面有著非常重要的意義。崇禮紫金金礦系已建成礦山，目前井下采礦空區(qū)迫切需要充填，通過相關(guān)論證，決定在地表建設(shè)充填攪拌站，用于濃縮尾砂、制備充填料漿來滿足井下充填需要。

不同選礦工藝流程的尾砂特性存在著較大差異，在實驗測試的基礎(chǔ)上，本文通過對崇禮紫金金礦尾砂特性的分析，為充填系統(tǒng)設(shè)計及其日后生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。充填料漿輸送濃度和灰砂配比是充填系統(tǒng)設(shè)計中需要確定的重要參數(shù)，通過對尾砂的粒級分布、沉降特性、充填體試塊抗壓強(qiáng)度分析，推薦充填系統(tǒng)設(shè)計和生產(chǎn)的料漿濃度和灰砂配比，以滿足生產(chǎn)需要。最后結(jié)合崇禮紫金充填攪拌站建設(shè)、調(diào)試實際情況，對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，在充填料漿制備技術(shù)等方面大膽創(chuàng)新，利用控壓助流技術(shù)提高尾砂料漿制備可靠性，降低充填成本；通過攪拌槽料位反饋調(diào)節(jié)等自動化控制減少工人的勞動強(qiáng)度，提高管理效率，增強(qiáng)系統(tǒng)的可操作性及易用性。

2 尾砂特性分析[1]

作為充填料漿的主要骨料，尾砂的基本特性對充填料漿制備及輸送有較大影響。以下從全尾砂的化學(xué)成分分析、粒級組成分析和全尾砂沉降特性三個方面闡述崇禮紫金金礦尾砂基本性質(zhì)及其特點。

崇禮紫金金礦全尾砂化學(xué)組成成分見表1。從表1中可知，尾砂主要成分是SiO2和Al2O3；尾砂中S含量較低，尾砂本身顆粒的粘結(jié)性不強(qiáng)，對倉內(nèi)砂漿流動有利，充填到采場后發(fā)熱量小，對以后充填體形成強(qiáng)度有益。

取適量全尾砂樣品，經(jīng)激光粒度分析儀測試全尾砂粒級分布，其粒級分布統(tǒng)計見圖1，經(jīng)5次測試的粒度統(tǒng)計分布及其均值見表2。

表1 全尾砂主要化學(xué)成分組成表 %

表2 全尾砂粒徑統(tǒng)計分布 μm

圖1 全尾砂粒度分布圖

尾砂粒徑-74μm（-200目）約占66%，表明選礦時磨礦較細(xì)，尾砂粒徑較小，細(xì)粒級所占比重大。對于尾砂在倉內(nèi)的沉降會有不利影響，但是一定量細(xì)粒級尾砂的存在會對于管道的輸送更加有利。

尾砂在倉內(nèi)的沉降特性對于制備合格高濃度的砂漿有著決定性影響，對全尾砂不加絮凝劑和添加絮凝劑在標(biāo)準(zhǔn)量筒中進(jìn)行沉降性能測試，圖2、圖3為全尾砂自然沉降和絮凝沉降的曲線圖。全尾砂自然沉降實驗中，出現(xiàn)了明顯的分層現(xiàn)象，量筒底部迅速形成粗顆粒尾砂壓實層，上部小顆粒尾砂形成了難以沉降的懸浮層；添加絮凝劑沉降實驗中，無明顯分層現(xiàn)象，大小顆粒尾砂抱團(tuán)快速沉降，沉降速度隨絮凝劑添加量而迅速增加。因此在崇禮紫金充填系統(tǒng)實際生產(chǎn)中，根據(jù)實際需要可以選擇添加或不添加絮凝劑。

圖2 全尾砂自然沉降曲線

3 充填試塊強(qiáng)度測試[1]

圖3 全尾砂添加絮凝劑沉降曲線

充填體的強(qiáng)度一般要求是在滿足采礦工藝要求的強(qiáng)度前提下，盡可能減少水泥等膠結(jié)材料的單位用量以節(jié)約成本。所以在進(jìn)行實際采場充填之前，通過測試不同質(zhì)量濃度和灰砂比的試塊抗壓強(qiáng)度，根據(jù)生產(chǎn)需要選擇合適的料漿濃度和灰砂比就顯得尤為重要。試塊規(guī)格為7cm×7cm×7cm。圖4顯示了灰砂比1∶8試塊的各齡期強(qiáng)度曲線。試塊的單軸抗壓強(qiáng)度隨著料漿濃度、灰砂比和養(yǎng)護(hù)期齡的增加而逐漸增加，當(dāng)料漿濃度大于70%且灰砂比大于1∶8時，充填體的抗壓強(qiáng)度呈快速增長趨勢。根據(jù)自流輸送的工藝要求，推薦充填質(zhì)量濃度70%，灰砂比1∶8作為初期膠結(jié)充填濃度。在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，根據(jù)采場充填形成強(qiáng)度的實測值再對充填工藝灰砂配比進(jìn)行調(diào)整。

圖4 灰砂比1∶8的試塊強(qiáng)度曲線

4 尾砂制備工藝及控制技術(shù)

充填料漿濃度和充填料漿中水泥分布均勻程度與充填體強(qiáng)度有直接關(guān)系，因此保證尾砂料漿的連續(xù)、穩(wěn)定的制備和充填料漿攪拌均勻是充填體強(qiáng)度保證的先決條件。在倉內(nèi)濃縮尾砂料漿的過程中，利用控壓助流脫水技術(shù)可最大程度上保證料漿的制備質(zhì)量。

控壓助流脫水是指利用砂倉的輔助設(shè)施向倉內(nèi)的一些部位噴射一定的高壓水、高壓氣，以保持或增加倉底尾砂的流動性能，提高倉底出砂濃度和流量的穩(wěn)定性、可控性[2]。攪拌槽是制備充填料漿的核心設(shè)施，通過葉輪攪拌把添加進(jìn)入攪拌槽的尾砂漿體、水泥和水?dāng)嚢杌罨鶆蛑苽涑沙涮盍蠞{。通過在攪拌槽上方設(shè)置液位計，反饋控制攪拌槽的液位高度，使液位保持在一個合理的范圍之內(nèi)，能達(dá)到最佳攪拌效果。當(dāng)液位過低時，通過調(diào)節(jié)閥門適當(dāng)關(guān)小攪拌槽出料口，同時適當(dāng)增大給料量，在較短的時間內(nèi)達(dá)到設(shè)定液面高度；當(dāng)液位過高甚至有溢流趨勢時，可短時關(guān)閉或關(guān)小攪拌槽進(jìn)料口，同時適當(dāng)增加出料量，以降低液面高度到合理值。

5 生產(chǎn)運行情況及結(jié)論

崇禮紫金礦山充填系統(tǒng)建成以后，在投入正式生產(chǎn)前進(jìn)行工業(yè)試驗來驗證充填系統(tǒng)可靠性，對設(shè)計進(jìn)行必要的修改和完善。

首先，對工藝流程上的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行單體空載試車、設(shè)備聯(lián)動試車，然后進(jìn)行系統(tǒng)清水聯(lián)動試車，把整個充填系統(tǒng)井上井下的工藝流程調(diào)試通暢。最后進(jìn)行帶料負(fù)載聯(lián)動試車，逐漸增加充填料漿濃度和水泥的添加量，使之達(dá)到設(shè)計的要求。通過試車調(diào)試以及一段時間的生產(chǎn)運行，得出如下結(jié)論。

（1）工業(yè)試驗時，先將料漿通過臨時管路排至室外事故池，管路倍線超過6.5，全尾砂料漿濃度超過72%或膠結(jié)料漿質(zhì)量濃度超過70%時，臨時管路段容易發(fā)生堵塞，因此這種特性尾砂自流輸送濃度宜控制在70%左右。

（2）生產(chǎn)中，倉內(nèi)存砂放至錐體部分時，濃度才出現(xiàn)明顯降低；清空倉時，倉內(nèi)存留尾砂掛壁較少，說明尾砂流動性較好，控壓助流很好保持了尾砂的流動性。

（3）目前充填攪拌站正常兩班作業(yè)，充填系統(tǒng)的連續(xù)充填質(zhì)量濃度穩(wěn)定在約70%，流量80～100m3/h，膠結(jié)時采用配比1∶8。整套系統(tǒng)具有較好的可連續(xù)性、穩(wěn)定性。

（4）在采場形成的充填體強(qiáng)度良好，現(xiàn)場進(jìn)行料漿試塊的檢測可以滿足采場強(qiáng)度的要求，無明顯的分層現(xiàn)象，說明充填料漿攪拌效果好，通過實驗選擇合適的料漿濃度和灰砂比保證了充填體的強(qiáng)度需要。

[1] 賀茂坤,丁 鵬.崇禮紫金礦業(yè)責(zé)任有限公司尾砂充填試驗研究[R]，2009.

[2]于潤滄，楊黎升，施士虎，李浩宇等.“十五”國家科技攻關(guān)課題攻關(guān)研究成果鑒定報告(深井高濃度全尾砂充填無廢開采技術(shù)研究[R]，2007.

Tailings filling system of Chongli Zijin Mine

On the basis of getting tailings characteristic of Chongli Zijin gold mine in lab,the influence of tailings characteristic and strength of filled body on filling was analysed.Integrated with the industry practice,this paper introduced the techniques of controlling pressure and keeping fluidity in preparing tailings for backfill.

fine grade;control pressure and keep fluidity;tailings filling

1672-609X（2010）05-0014-03

TD853.34

B

2010-09-09

李浩宇（1979-），男，遼寧北票人，工程師，主要從事礦山工程咨詢設(shè)計與研究工作。