紅嶺礦業充填尾砂粒級及真密度測定

包東程

?

紅嶺礦業充填尾砂粒級及真密度測定

包東程

(赤峰山金紅嶺礦業公司，內蒙古 巴林左旗 025450)

為使立式砂倉底部放砂濃度穩定，減少因計量數據不準而造成的充填質量達不到設計要求，或因膠結劑使用過多而造成充填成本增加等問題。經過對尾砂進行取樣，測定尾砂粒級分布和尾砂真密度，從而經過計算得出充填料漿的體積。該方法能夠準確測定尾砂充填體的體積，節省了充填成本、提高了充填質量，具有較大的推廣應用價值。

立式砂倉；充填料漿；真密度；粒級分布

赤峰山金紅嶺礦業公司于 1988 年開始籌建，經過 20 余年的開采，生產能力由建礦初期的 210 t/d改擴建至約5000 t/d，是一個集采選于一體的現代化礦山。主要產品為鋅精礦、鐵精礦、鉛精礦(含銀)和銅精礦等，被國土資源部授予“國家級綠色礦山”。現正處在采礦方法由階段崩落采礦法聯合空場采礦法轉變為充填采礦法階段，礦區內已建成一座分級尾砂充填站。

1 充填站現狀

礦山現有分級尾砂充填站位于礦區中部6線位置，3000 t/d選礦車間東側，站內設有1座1000 m3立式砂倉，1座200 m3水泥倉，充填制備能力80 m3/h，設有2條Φ300 mm充填鉆孔至+955 m中段。

(1) 立式砂倉直徑為10 m，砂倉全高為27 m，尾礦砂倉、水泥砂倉均為鋼結構。尾砂由泵送至立式砂倉頂部旋流器進行分級。尾礦砂倉頂部設旋流器組(FX250×6、分級界限為37 μm)對尾礦漿進行分級處理。底流進入立式砂倉沉降，溢流與砂倉溢流自流至尾礦泵站，由尾礦泵輸送至尾礦庫堆存。立式砂倉采用錐形底單管重力放砂技術進行放砂，采用高壓水(＞0.91 MPa)進行尾砂造漿。該充填系統主要擔負保安礦柱回收及空區治理任務。

(2) 設一座200 t水泥倉，水泥倉高度11 m。外運水泥通過水泥車吹至水泥倉存儲，水泥倉頂部設HMC-48B型脈沖袋式除塵器，對水泥粉塵進行回收。水泥倉底部采用變頻調速雙螺旋給料機給料。

(3) 尾砂和膠固粉輸送至攪拌桶，在攪拌桶(Φ2000 mm×2100 mm，有效容積5.8 m3，制備能力約80 m3/h)內進行攪拌。

(4) 充填站附近施工兩條充填鉆孔(Φ300 mm，一用一備)，由地表至井下+955 m中段充填鉆孔聯絡巷，充填料漿通過地表充填鉆孔、充填管道靠重力自流進行輸送。采場充填倍線大部分小于7，充填最大倍線為+955 m中段33線附近采場充填時，此時充填倍線達14.9，需進行加壓充填。充填管路沿充填鉆孔及聯絡巷敷設至中段采場進行充填。

由于充填站建成之初，較多數據不完整，針對這種情況，進行了尾砂體積的測定工作。

2 尾砂粒級及真密度測定

2.1 粒度分析

將取樣壺置于尾砂出口處，采集約2 kg全尾砂濕料置于鼓風干燥箱內烘干，然后再將烘干好的樣品攤開均勻，采用四分法取樣200 g左右，作為粒度分布測試的樣品。

水篩篩分法所用的篩網分別為200目、325目、400目，采用水洗的方法對取樣樣品過200目～400目篩，實驗過程中嚴禁采用震動篩網等其他施加外力的方式加快過篩，每一級篩網必須水洗至清澈為止，最后將所有分級后的尾砂收集分類、干燥，計算收率。實驗結果見表1。

3000 t/d選廠全尾砂粒徑分布均勻，?0.074 mm (?200目)占66.72%，?0.037 mm(?400目)占40.38%。

2.2 真密度測定

(1) 用25 mL的比重瓶(因試驗條件限制，采用100 mL容量瓶)，用洗液洗凈、烘干，用感量為萬分之一克的天平稱量比重瓶的質量1；

(2) 取已烘干的試樣放入瓶中，試樣裝入量為容積的1/3左右，稱出瓶和試樣的質量2；

表1 3000 t/d選廠尾砂粒徑組成

(3) 向瓶內注入蒸餾水，達容積的2/3，在熱水浴中煮沸(本次試驗采用晃動容量瓶排除瓶內空氣)，除去試樣上附著的氣泡。經靜置冷卻后，再將蒸餾水注滿至瓶口，塞上瓶塞，使水從瓶塞上的毛細管中溢出，才說明瓶中已裝滿水。擦干瓶外的水分，稱比重瓶、試樣及水的質量為3；

(4) 從瓶中倒出水和試樣，洗凈后裝滿蒸餾水，稱瓶和水的質量4。計算公式如下：

式中：ρ為物料的真密度，g/cm3；1為比重瓶的質量，g；2為比重瓶和試樣的質量，g；3為比重瓶、試樣和水的質量，g；4為比重瓶和水的質量，g；為介質的密度，g/cm3。

每種樣品的真密度測定實驗至少進行3次，實驗結果取平均值，作為測試樣品的真密度，測定結果如表2所示。

表2 山金紅嶺礦業3000 t選廠尾砂真密度測定結果

3 結 論

金屬礦山尾砂充填需要掌握本礦山尾砂的真實數據，相關參數對充填方式的選擇很重要，通過測試分析可得：

(1) 紅嶺礦業公司尾砂200目以下占多數，因此在選擇充填方案的過程中應首先考慮尾砂利用率是否能夠滿足井下生產的需要。根據尾砂性質合理選擇全尾充填或分級尾砂充填；

(2) 真密度的確定為充填站自動添加的數字系統提供了理論上的依據，為充填系統的準確性提供了數據上的支持；

(3) 掌握了本礦尾砂的真實數據后，為充填相關設備的選取提供了依據。

[1] 趙學龍.大梨樹溝鐵礦采空區全尾砂膠結充填試驗研究[J].礦業研究與開發,2018,38(3):36?38.

[2] 董培鑫,楊志強,高 謙,等.混合充填集料粒徑與級配對料漿流動性影響[J].礦業研究與開發,2018,38(3):53?59.

[3] 王偉男.物料配比對膠結充填體強度的影響研究[J].礦業研究與開發,2018,38(3):60?63.

[4] 韓 悅,吳愛祥,程海勇.全尾-水淬渣膏體充填配比優化研究[J].礦業研究與開發,2018,38(3):64?68.

[5] 葉 峰,李延杰,張文龍,等.尾泥對高濃度磷尾礦膠結充填材料性能影響研究[J].礦業研究與開發,2018,38(3):69?72.

[6] 李尚輝,饒運章,許 威,等.某銅礦高硫尾砂充填體膨脹特性試驗研究[J].礦業研究與開發,2018,38(3):83?87.

(2018?07?02)

包東程，男，工程師，主要從事金屬礦山充填工藝、技術工作，Email:595889725@qq.com。