淺析高峰錫礦全尾砂充填料漿流動性能

王　旭，張融江，聞奎武，彭　亮

(1.長沙礦山研究院有限責任公司，　湖南 長沙　410012； 2.國家金屬采礦工程技術研究中心，湖南 長沙　410012； 3.江西銅業(集團)公司永平銅礦,　江西 上饒市　334506；4.中國華冶科工集團，　北京　100176)

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淺析高峰錫礦全尾砂充填料漿流動性能

王旭1,2，張融江3，聞奎武4，彭亮1,2

(1.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙410012； 2.國家金屬采礦工程技術研究中心，湖南 長沙410012； 3.江西銅業(集團)公司永平銅礦,江西 上饒市334506；4.中國華冶科工集團，北京100176)

高峰錫礦采用全尾砂充填采空區，為了研究全尾砂料漿的流變性能,采用室內流動性模擬試驗研究了80%、78%、76%、74%、72%五種濃度的全尾砂料漿自流輸送的狀態。試驗結果表明，料漿濃度和輸送管道內徑是決定流變性能的2個核心因素，全尾砂充填料漿在濃度為74%～72%時，不僅能夠滿管流動，而且充填倍線為3～10，具有較好的流動性。

流動性；全尾砂料漿；模擬實驗

廣西高峰礦業有限責任公司開采的高峰錫礦[1￣3]為高品位特富多金屬礦，采礦方法以上向水平分層充填采礦法為主，充填系統自2000年8月建成并投入使用，先后采用分級尾砂及跳汰砂進行膠結充填，目前開采深度近900 m，為了提高充填質量、控制采場地壓[4￣6]及緩解尾礦庫庫容壓力，決定采用全尾砂充填采空區。顯然，開展全尾砂料漿流動性研究非常必要[7￣10]，可為井下充填管道設計提供依據。

1　全尾砂粒度測定

將取自高峰錫礦的全尾砂烘干取樣，進行激光粒度測試，結果見圖1。

圖1　全尾砂粒徑分布

根據測試結果可以得出，d10=3.68 μm，d50=58.60 μm，d90=304.34 μm，d平均=110.579 μm，全尾砂平均粒徑為110.58μm，屬中等粒徑尾砂，有利于充填體強度增長；-20μm顆粒占全尾砂的29.63%，滿足不低于15%的要求，說明高峰錫礦全尾砂級配良好，能夠滿足充填料輸送工藝的要求。

2　全尾砂料漿流動性

全尾砂料漿能否順利實現管道輸送與多個因素有關，包括料漿粒級的組成、料漿濃度、料漿輸送量、充填管道直徑及材質、充填倍線及管網布置參數等。為了研究確定充填料漿的輸送性能指標，為充填管網設計提供理論計算依據，實驗室進行了80%、78%、76%、74%、72%五種濃度的全尾砂料漿自流輸送試驗。試驗裝置如圖2所示，濃度80%～72%的全尾砂料漿自流輸送狀況見圖3(a)～圖3(e)。

圖2　試驗裝置

從圖3可以大致看出，濃度為80%、78%時，全尾砂料漿濃度具備一定的流動性，但由于濃度偏高，阻力較大，料漿在管道內流動速度慢、且不能滿管流動；當濃度76%～72%時，料漿能夠滿管流動且整體性較好，料漿流速逐漸增加。

圖3　不同濃度全尾砂料漿流動狀態

3　全尾砂料漿流變參數及充填倍線

表1　不同濃度全尾砂料漿流變參數

表2　不同輸送參數下可實現的自流輸送倍線

4　小　結

(1) 要實現充填料漿在管道中呈柱塞流或“結構流”并在低流速(1～2 m/s)甚至停止流動的條件下，不產生沉淀離析及堵管，國內外通常要求充填料中-20 μm顆粒含量不低于15%。但根據全尾砂粒級測定結果，砂坪選廠全尾砂中-20 μm含量達到29.63%，超出一般規定要求。-20 μm顆粒含量大使充填料漿保水性更好，料漿不易于產生離析分層等現象，在低流速條件下堵管可能性更小。

(2) 料漿濃度和輸送管道內徑是決定輸送阻力的2個核心因素。從料漿管口流動狀態可以看出，濃度76%～72%時，料漿處于滿管狀態，整體性良好，無分層離析現象；而從表2可以看出，濃度76%時，不同流量和管徑條件下，大部分充填倍線小于2，說明料漿流動性較差，處于自流輸送的濃度上限；而當濃度降低至72%時，充填倍線在3～10之間，完全能夠滿足生產需要并留有余量。故綜合料漿管口流動狀態及計算分析得出，充填料漿濃度為72%～74%時較為合適。

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2016￣04￣22)