一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料 |
|||||||
| 申请号 | CN201710280115.4 | 申请日 | 2017-04-26 | 公开(公告)号 | CN107082604A | 公开(公告)日 | 2017-08-22 |
| 申请人 | 湖北三宁矿业有限公司; 中国地质大学(武汉); 中南财经政法大学; | 发明人 | 梅甫定; 王学梁; 陈宁; 陈博文; 郑桂春; 李延杰; 周克清; 赵磊; 郑明华; 庞奇志; | ||||
| 摘要 | 一种应用于大倍线管输的粗 骨料 磷矿胶结充填材料，包括骨料、 水 泥、 粉 煤 灰 、 减水剂 和水；骨料: 水泥 :粉煤灰:减水剂:水的 质量 比含量为(60～76)％:(2.5～8.6)％:(4.8～13)％:(0～0.26)％：(14％～25％)。本 发明 有以下优点：(1)可为矿床开采的整体安全提供保障：可以控制地压活动，缓解岩爆威胁；可以有效阻止岩层移动，实现 水体 下采矿；(2)地下矿产资源可以充填 回收利用 ：充填采矿法可实现低贫损开采、提高资源综合利用率功能和“采富保贫”远景资源保护功能，从而最大限度地回收地下 矿石 资源。(3)延长矿井服务年限：矿石回收率的提高，延长矿山服务年限，从而提高整体矿床开采的总经济效益。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料，其特征在于：包括骨料、水泥、粉煤灰、减水剂和水；骨料:水泥:粉煤灰:减水剂:水的质量比含量为(60～76)％:(2.5～ |
||||||
| 说明书全文 | 一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料技术领域[0001] 本发明属于胶结充填采矿领域，具体涉及一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料。 背景技术[0002] 磷尾矿是中低品位胶磷矿经重介质选矿后产生大粒径尾矿，4.75～19.0mm含量约占其88％。数量巨大的粗磷尾矿长期堆放地表不仅危害环境，还造成土地和磷矿资源的浪费。利用磷尾矿进行充填不仅消耗大量尾矿，也提高采矿活动的安全性，因此被广泛的应用。但现今湖北宜昌地区磷矿磷尾矿胶结充填开采过程中遇到了两大难题：其一，充填料浆平均泵送距离约2.5～7.0km，充填倍线大于8，要求料浆有良好的流动性和稳定性；其二，充填体强度要求高，需达到1.5～7.0MPa。为使磷尾矿胶结充填法在湖北磷矿中广泛应用，需对以磷尾矿为骨料的胶结充填材料进行研究。 [0003] 在胶结充填材料在胶结充填采矿技术中起到关键作用，目前，广泛应用的胶结充填材料有水泥、粉煤灰、尾矿、细砂、高炉渣、废石、赤泥等，而在磷矿胶结充填中应用的材料主要为水泥、粉煤灰、磷渣、磷石膏、高炉渣等，但以重介质选矿产生的尾矿作为充填材料尚不多见。磷矿重介质选矿主要是利用磷块岩与脉石之间存在的密度差而实现磷精矿回收的一种选矿工艺，与浮选法、化学法、磁电法等选矿方法相比具有成本低、工艺简单以及环保等特点，而为了提高磷精矿回收率，一般将原矿粒度控制在0.5～15mm，因此所得尾矿的粒度也较大，将其直接制成胶结充填材料无法直接应用于大倍线管道泵送。 发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料，使其料浆的流动性和稳定性满足长距离输送2.5～7.0km的要求，使其抗压强度在1.5～7.0MPa之间，从而解决上述问题。 [0005] 一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料，其原材料包括骨料、水泥、粉煤灰、减水剂和水；骨料:水泥:粉煤灰:减水剂:水的质量比含量为(60～76)％:(2.5～8.6)％:(4.8～13)％:(0～0.26)％：(14％～25％)。 [0006] 所述骨料包括粗骨料和细骨料，粗骨料为二次破碎磷尾矿。 [0007] 所述磷尾矿是中低品位胶磷矿经重介质选矿后产生大粒径尾矿，4.75～19.00mm含量占其88％。 [0008] 所述二次破碎磷尾矿是将上述磷尾矿通过冲击式破碎将其粒径破碎至5.0mm以下，破碎后0.30mm以下含量占15％以下，20μm以下含量至少占5％以下，级配指数在0.45～0.60之间。 [0009] 所述细骨料为以下任意一种或几种的混合物：重选尾泥、浮选尾砂、磷石膏等20μm以下超细颗粒含量在50％以上的细粉集料。 [0010] 所述细骨料的添加量不固定，视二次破碎磷尾矿与粉煤灰中20μm以下超细颗粒的累计含量而定，保证该充填材料干料中20μm以下超细颗粒的累计含量在15％～18％即可。 [0012] 所述粉煤灰为从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其活性成分主要为玻璃体的SiO2和Al2O3。粉煤灰品质在Ⅲ级及以上即可。 [0014] 按本发明中的配比制备磷矿胶结充填材料可全部消耗的采矿及重介质选矿产生的磷尾矿与尾泥，避免了磷尾矿与尾泥堆放带来的征地费用。 [0015] 粉煤灰在胶结充填材料中具有充填效应、形态效应和火山灰效应。充填效应可以改善骨料级配水平，有助于充填材料强度的提高。形态效应可以降低充填料浆流动性对水的依赖，进而也提高了料浆的稳定性，有利于长距离泵送。火山灰效应使粉煤灰成为辅助胶凝材料，可以部分替代水泥，降低原材料成本。 [0016] 尾泥同样具有充填效应和形态效应，可以部分替代粉煤灰。同时在胶结充填材料中添加尾泥可以解决其外排而带来的安全环保问题。 [0017] 按本发明中的配比制备磷矿胶结充填材料，其28天单轴抗压强度强度在1.0～13.0Mpa之间，满足发明目的。 [0018] 按本发明中的配比制备磷矿胶结充填材料，其料浆的坍落度在22～29cm，稠度大于8.0cm，其流动性满足磷矿大倍线管道泵送胶结充填要求。 [0019] 按本发明中的配比制备磷矿胶结充填材料，其料浆的分层度在0～2.0cm，静置泌水率小于3％，其稳定性满足磷矿大倍线管道泵送胶结充填要求。 [0020] 本发明的磷矿胶结充填材料配比及制备方法有以下优点： [0021] (1)可为矿床开采的整体安全提供保障，可以控制地压活动，缓解岩爆威胁；可以有效阻止岩层移动，保护地表建筑和当地生态环境； [0022] (2)下矿产资源可以回收利用，充填采矿法可实现低贫损开采、提高资源综合利用率功能和“采富保贫”远景资源保护功能，从而最大限度地回收地下矿石资源。与崩落法相比，充填采矿法可降低矿石损失及贫化10～15％以上，与空场法相比，充填采矿法可降低矿石损失20～30％； [0023] (3)延长矿井服务年限，矿石回收率的提高，延长矿山服务年限，从而提高整体矿床开采的总经济效益； [0024] (4)保护自然环境，实现绿色矿区建设，减少甚至避免了尾矿的地面排堆，避免了矿区空气及水体污染，提升矿区生态环境，同时节省了大量尾矿库维护费用； [0025] (5)响应了国家、行业的提高资源综合利用率的政策，根据财政部国家税务总局颁布的财税〔2016〕53号文件，对符合条件的采用充填开采方式采出的矿产资源，资源税减征50％； [0026] (6)减少工农矛盾，避免了因地表建设尾矿库，堆积尾矿破坏环境引起的工农矛盾和大量尾矿库维护投资； [0027] (7)安全、环保，绿色开采，保护生态环境，有利于建设和谐矿区。 具体实施方式[0028] 实施例1： [0029] 一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料，原材料为二次破碎磷尾矿、尾泥、水泥、粉煤灰和减水剂，其中，二次破碎磷尾矿为-5mm冲击破细尾矿，尾泥是磷矿在重介质选矿过程中洗矿产生的粒径1mm以下的泥质矿物颗粒，本次使用的尾泥20μm以下累计含量在70％～75％之间，为细粉颗粒。水泥为三峡牌普通硅酸盐水泥(P.O.42.5)，粉煤灰为某化工厂提供的Ⅲ级粉煤灰，减水剂为萘系粉末状减水剂。 [0030] 试验配比方案如下：基准配比为水泥:粉煤灰:尾泥:尾矿:泵送＝100kg·m-3:-3 -3 -3 -3 200kg·m :100kg·m :1500kg·m :1kg·m ，在此基础上，水泥量每方分别增加20kg、 30kg、40kg和50kg，料浆浓度均为82％，试样编号为1～4。料浆流动性、稳定性和充填体抗压强度测试结果如表1所示。 [0031] 表1 [0032] [0033] [0034] 实施例2： [0035] 一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料，原材料为二次破碎磷尾矿、浮选尾砂、水泥、粉煤灰和减水剂，其中，粗骨料为二次破碎磷尾矿，细骨料为浮选尾砂。二次破碎磷尾矿为-3m冲击破细尾矿，水泥为三峡牌普通硅酸盐水泥(P.O.42.5)，浮选尾砂为宜昌某选矿厂利用浮选工艺对原矿石进行选矿产生的尾砂，本次使用的浮选尾砂20μm以下累计含量约为92％。粉煤灰为宜昌某化工厂锅炉产生的Ⅲ级粉煤灰，减水剂为萘系液体减水剂。配比方案见表2。各项性能的测试结果见表3。 [0036] 表2 [0037] [0038] 注：“胶砂比”为(水泥+粉煤灰)与骨料的质量之比。“水泥：粉煤灰”为水泥与粉煤灰的质量之比。“二次破碎磷尾矿：浮选尾砂”为全部二次破碎磷尾矿与浮选尾砂的质量之比。 [0039] 表3 [0040] [0041] 实施例3： [0042] 一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料，原材料为二次破碎磷尾矿、磷石膏、水泥、粉煤灰和减水剂，其中，粗骨料为二次破碎磷尾矿，细骨料为浮选尾砂。二次破碎磷尾矿为-3m冲击破细尾矿，水泥为三峡牌普通硅酸盐水泥(P.O.42.5)，磷石膏为宜昌某化工公司生产磷酸产生的副产品，本次使用的磷石膏20μm以下累计含量约为76％。粉煤灰为宜昌某化工厂锅炉产生的Ⅲ级粉煤灰，减水剂为聚羧酸固态粉末减水剂。配比方案见表4。各项性能的测试结果见表5。 [0043] 表4 [0044] [0045] 注：“胶砂比”为(水泥+粉煤灰)与骨料的质量之比。“水泥：粉煤灰”为水泥与粉煤灰的质量之比。“二次破碎磷尾矿：磷石膏”为全部二次破碎磷尾矿与浮选尾砂的质量之比。 [0046] 表5 [0047] |
||||||
