新田嶺鎢礦全尾砂沉降性能試驗(yàn)研究*

羅元方，王 旭

新田嶺鎢礦全尾砂沉降性能試驗(yàn)研究*

羅元方1，王 旭2, 3, 4

(1.湖南有色新田嶺鎢業(yè)有限公司，湖南 郴州市 423000；2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012；3.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410012；4.金屬礦山安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410012)

通過(guò)全尾砂沉降性能試驗(yàn)，研究掌握新田嶺鎢礦全尾砂的沉降規(guī)律和特性，為充填工藝設(shè)計(jì)提供依據(jù)。沉降試驗(yàn)結(jié)果表明：自然沉降時(shí)，粗砂沉降迅速，細(xì)顆沉降緩慢，不能滿足充填工藝要求。絮凝劑沉降結(jié)果顯示，添加少量絮凝劑既能達(dá)到理想的沉降效果，每噸尾砂絮凝劑沉降成本0.51元，經(jīng)濟(jì)合理。

全尾砂；絮凝劑沉降；自然沉降

新田嶺鎢礦位于郴州市西南，在過(guò)去多年的采礦生產(chǎn)中，采用空?qǐng)龇ú傻V，在井下留下了大量的采空區(qū)，礦柱無(wú)法回采，礦產(chǎn)資源損失嚴(yán)重。隨著國(guó)家對(duì)安全環(huán)保問(wèn)題的日益重視，加上土地保護(hù)政策的實(shí)施，新建尾礦庫(kù)日益艱難。

為了應(yīng)對(duì)礦山資源開(kāi)發(fā)利用中的難題，新田嶺鎢礦在充分了解國(guó)內(nèi)同行業(yè)技術(shù)應(yīng)用水準(zhǔn)，認(rèn)真地分析相關(guān)政策法規(guī)的基礎(chǔ)上，采用尾砂充填工藝方案解決礦山井下空區(qū)地壓災(zāi)害、礦產(chǎn)資源嚴(yán)重?fù)p失、尾礦庫(kù)建設(shè)難等問(wèn)題。

本文通過(guò)全尾砂沉降性能試驗(yàn)，研究掌握新田嶺鎢礦全尾砂的沉降規(guī)律和特性，為充填工藝設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 全尾砂粒度測(cè)定

采用激光衍射粒度分析儀測(cè)定尾砂粒度分布。將若干組重要粒徑參數(shù)列于表1。

表1 全尾砂粒度組成

由表1可知，尾砂中?20 μm超細(xì)顆粒占23.73%，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明這部分超細(xì)尾砂顆粒難以自然沉降，是此次沉降試驗(yàn)需攻克的重點(diǎn)。尾砂中?75 μm顆粒占49.33%，?35 μm顆粒占33.48%，與國(guó)內(nèi)其它礦山的尾砂相比，尾砂較粗，易于沉降。

2 全尾砂沉降性能試驗(yàn)

2.1 自然沉降試驗(yàn)

將配置好的30%濃度料漿，倒入1000 mL量筒中，攪拌均勻后，記錄單位時(shí)間內(nèi)液面下降高度。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 全尾砂自然沉降曲線

通過(guò)圖1可知：

（1）量筒中粗砂沉降迅速，2 min內(nèi)粗砂便全部沉降至瓶底，形成一定厚度的泥層，而細(xì)顆粒沉 降緩慢，30 min之后，上清液依然比較渾濁，透光性弱。

（2）沉降曲線直觀反映了自然沉降速度的變化趨勢(shì)。沉降開(kāi)始后10 min之內(nèi)，沉降高度迅速增加，沉降曲線坡度較陡；10 min之后，沉降速度明顯放緩，即沉降曲線變化趨于平緩；3 h后沉降高度不再變化，達(dá)到最大的自然沉降濃度。

尾砂自然沉降過(guò)程中上清液比較渾濁，為加速尾砂沉降且保證上清液清澈，須添加絮凝劑。

2.2 絮凝沉降試驗(yàn)

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)選取在其他礦山應(yīng)用效果較好的兩種絮凝劑進(jìn)行絮凝沉降試驗(yàn)，2種絮凝劑如下：

（1）6000S絮凝劑：法國(guó)愛(ài)森公司。

（2）AZ1825絮凝劑：北京希濤技術(shù)開(kāi)發(fā)有限 公司。

在500 mL的量筒中配制濃度30%的尾砂漿，攪拌均勻后加入絮凝劑溶液，絮凝劑溶液添加量按每噸干尾砂分別添加10，30，50 g，記錄單位時(shí)間內(nèi)砂面下降高度并制成趨勢(shì)曲線（見(jiàn)圖2、圖3）。

圖2 全尾砂絮凝沉降曲線(6000S)

圖3 全尾砂絮凝沉降曲線(AZ1825)

由圖2及試驗(yàn)觀察可知，法國(guó)愛(ài)森公司6000S絮凝劑在30 g/t的添加量時(shí)，尾砂沉降速度快，上清液清澈，綜合效果較好。

由圖3及試驗(yàn)觀察可知，北京希濤AZ1825絮凝劑在30 g/t的添加量時(shí)，沉降速度很快，上清液較清澈；50 g/t的添加量時(shí)，雖然沉降效果較30 g/t時(shí)稍好，但絮凝劑用量大幅增加，性價(jià)比降低。從沉降效果和性價(jià)比兩方面考慮，30 g/t添加量相對(duì)較好。

30 g/t添加量條件下對(duì)比這2種絮凝劑成本如表2所示。

表2 不同絮凝劑成本對(duì)比

由表2可知，絮凝劑成本排序?yàn)椋簮?ài)森6000S＞希濤AZ1825。

綜合比較以上2種絮凝劑的沉降速度、上清液清澈度及成本等因素可知，希濤AZ1825時(shí)，沉降效果和成本均較優(yōu)。

3 結(jié) 論

通過(guò)粒度測(cè)試和沉降試驗(yàn)掌握了全尾砂的粒度分布規(guī)律和沉降特性，可為充填參數(shù)和充填工藝設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)。試驗(yàn)結(jié)論分述如下：

（1）尾砂中?75 μm顆粒占49.33%，?35 μm顆粒占33.48%，與國(guó)內(nèi)其它礦山的尾砂相比，尾砂較粗，易于沉降。

（2）自然沉降時(shí)，粗砂沉降迅速，細(xì)顆沉降緩慢，不能滿足充填工藝要求。

（3）絮凝劑沉降結(jié)果顯示，添加少量絮凝劑既能達(dá)到理想的沉降效果，絮凝劑成本每噸尾砂0.51元，經(jīng)濟(jì)合理。

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(2019-02-28)

羅元方(1981－)，男，湖北當(dāng)陽(yáng)人，碩士，采礦工程師，主要從事采礦技術(shù)和管理工作，Email: 18179628@ qq.com。