南京锌阳矿业有限公司尾砂充填可行性研究

南京锌阳矿业有限公司尾砂充填可行性研究一、研究目的尾砂是矿石里的金属选出后的副产品，分级尾砂指粒径为0.037mm以上的尾砂，全尾砂指没有经过分级的全量尾砂。尾砂具有两重性，它即是资源又是固体废弃物。由于技术现状和经济方面的原因，尾砂的处理多是修筑尾砂库（尾砂坝）就地填筑或抛弃于江河。一个矿区往往配置好几个到十几个尾砂库，大的尾砂库占地达几千亩，把它恢复成可以利用的土地几乎不可能。另外，矿床中伴生着大量有害重金属，包括镉、砷、铅等等。没有开采的时候，这些有害重金属被固定在矿床里，矿产被开采时它们也被“解放”出来。尾砂对当地土壤的危害避免不了：重金属可以通过尾砂库的排水、土壤渗漏等渠道逐渐扩散到周围土壤，对周围土壤造成严重污染。南京锌阳矿业有限公司属“三下”开采矿山,地表为矿区建筑物和栖霞山风景区。经过20多年的空场法开采，在栖霞山山体内造成15万m3的采空区，造成栖霞山地质安全隐患。尾砂经过固化处理后填筑于采空区即解决了尾砂出路的问题，又减小采空区回填的费用，是兼顾了社会效益和经济效益的技术方法。现在老采空区已全部回填完，如何解决尾砂问题又成为南京锌阳矿业有限公司的头等大事。现阶段主要用于回填采场，但充填强度不能满足采矿要求，针对此问题提出了该可行性研究。二、试验方法现场取样，通过调整充填浓度和固化剂添加量，检测充填流动性以及三天和七天的充填强度，从而得到最佳的充填浓度和固化剂添加量，以指导南京锌阳矿业有限公司充填工艺。三、充填效果影响因子研究1、浓度对充填指标的影响强度随浓度的变化（3d）0501001502002506065707580浓度(%)强度(kPa)c/s=1/6c/s=1/8强度随浓度的变化（7d）02004006008006065707580浓度(%)强度(kPa)c/s=1/6c/s=1/8从上图可以看出：若灰砂比按1：8时，随着浓度从64％升到73％，3天的充填强度从24kPa升高到144.2kPa；7天的充填强度从84.84kPa升高到381.8kPa；若灰砂比按1：6时，3天的充填强度从58.6kPa升高到215.8kPa；7天的充填强度从92.5kPa升高到704.2kPa。从而可以得出，提高充填浓度是提高充填指标的有效途径，不管是对成本而言，还是对充填强度而言。但根据现场反映，若灰砂比为1：6时，3天充填强度达到500kPa，明显高于试验室数据，究其原因有二，一可能是提供的水泥质量有问题，二可能是现场添加的水泥量明显偏高。流动性随浓度的变化051015202562646668707274浓度(%)流动性(cm)原泥1/81/6从上图可以看出，随着浓度的升高，流动性下降；因而，光靠提高充填浓度来提高充填指标不太理想，必须在保证足够的流动性的基础上，确定最高的充填浓度。根据现场反映，充填浓度一般控制在70％左右，因而流动性应控制在2cm左右就可以满足现场充填工艺要求。2、水泥添加量对充填指标的影响强度随水泥添加量的变化（3d）0501001502000.000.050.100.150.20水泥添加量（t/t砂）强度(kPa)系列1强度随水泥添加量的变化（7d）01002003004005006000.000.050.100.150.20水泥添加量（t/t砂）强度(kPa)系列1从上图可以看出：当充填浓度控制在68.9％时，随着水泥添加量的增加，充填强度急剧上升。当灰砂比为1：5时，7天的充填强度才达到500kPa，这也说明了试验室数据和现场提供的数据不符的原因。四、解决方案1、通过添加添加剂来提供充填强度灰砂比为1：8时，充填浓度为：64％，3天充填强度为：24kPa；7天充填强度为：84.8kPa。强度随添加剂1添加量的变化（3d）0501001502000.000.050.10添加剂1与水泥比强度(kPa)七天三天强度随添加剂2添加量的变化（3d）0501000.000.100.200.300.40添加剂2与水泥比强度(kPa)系列1从上图可以看出：随着添加剂的添加，充填强度明显提高，特别是对于添加剂1而言，随着添加剂1的加入，充填强度翻了将近三倍，但流动性随着添加剂1的加入有所下降，和现场70％浓度的充填流动性相比，流动性高于现场70％的浓度（现场70％的流动性为：2cm，加入添加剂1的流动性为：3.2cm）。因而，若采用添加剂1为充填添加剂，不仅可以满足现场充填流动性，而且可以提高充填强度，若适当降低充填强度要求，还可以降低水泥添加量。对于添加剂2而言，充填强度有所提高，但它的流动性明显好于添加剂1，而用量高于添加剂1。2、调整尾矿级配，满足固化要求隋性材料的粒级组成对于充填体的密度、孔隙率、沉缩率以及渗透性都有影响。为了保证充填体具有适当的密实性和渗透性，应通过对不同粒级组成的惰性材料进行渗透性和沉缩性试验，从中选择充填材料的最优粒级组成，然后根据所确定的粒级组成，选择充填材料的加工制备方法，从而获得最优粒级组成的充填材料；然而在大规模的生产中，如果通过试验发现充填材料的性能不符合要求时，往往采取脱泥或其他简单的调整粒级组成的措施，使其基木满足充填的要求。一般认为Cu΄=5时，所形成的充填体密实程度比较好。表1全尾砂粒级组成粒径/mm小于某粒径的质量百分比/%个别累计大于0.17033.3133.310.170～0.1109.1742.480.110～0.08715.8358.310.087～0.0712.6760.980.071～0.0433.5264.50小于0.04335.50100.00粒级级配曲线图01020304050607080901000.0000.0430.0710.0870.1100.170粒径（mm）小于某粒径的颗粒含量（％）014.013.01060'ddCu9.29从上分析可知，尾矿颗粒均匀系数明显偏离于充填正常值。若要达到良好的充填体密实程度，在充填过程中，必须补充一定数量的隋性材料，从而可以提高充填强度。这方面的研究不少，但由于试样用完，没有进行此方面的探讨，不过，这是一个既节约成本又可提高充填强度的方案。3、改进输送方式，提高充填浓度以节约成本和提高充填强度由于现场采用自流方式进行浆料输送，因而限制了充填浓度的提高，若采用泵送方式，则可以大大提高充填浓度，从而可以节约充填成本，同时，可以提高充填强度。