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图拉尔根铜镍矿充填材料探究 　　摘要：针对图拉尔根铜镍矿全尾砂、戈壁砂、全尾砂-戈壁砂混合料开展了一系列的试验研究，包括：基本物理化学性质测定，塌落度试验，环管试验，配合比试验，沉降泌水性能测定等试验研究，以寻求技术上合理、经济上划算的充填骨料。结果表面，全尾砂作为充填骨料适用于大部分充填体强度要求不高的矿山，其工艺简单，成本较低，综合效益较好。 关键词：充填骨料；胶结充填；全尾砂 中图分类号：TD219 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）07-0-02 哈密和鑫矿业有限公司图拉尔根铜镍矿为一座采、选、冶一体化的矿山，年处理矿石60万吨。矿山目前开采方式为地下开采，采矿方法为大直径深孔嗣后崩落法，下一阶段拟采用大直径深孔嗣后充填法回采。为确保充填效果和充填成本最优，开展胶结充填骨料研究。根据矿山现有条件，满足充填骨料供给稳定、成本低廉、工艺可行等要求的物料仅有尾砂和戈壁砂，因而开展针对全尾砂、戈壁砂、两者混合料的充填相关性能研究。[1] 一、基本物理化学性质研究 1.基本物理力学性质 与充填相关的基本物理性质，主要有密度、容重、孔隙率等。借鉴土工试验的方法对全尾砂和戈壁砂进行测定，结果见表1。[2] 表1 充填骨料基本物理力学性质测定结果 2.粒度分布 采用激光粒度分析仪对全尾砂和-5mm的隔壁砂进行粒径分布见图1、2。戈壁砂+5mm的含量约10%，根据以往粗骨料采用-3mm作为充填骨料，则戈壁砂的利用率不到85%，因而加大了戈壁砂的充填成本。由于高浓度料浆对细颗粒含量的理论要求-20μm含量不少于15%，全尾砂-20μm含量约25，满足各种灰砂比的高浓度充填要求，而戈壁砂-20μm含量仅7%，低灰砂比的情况下，无法满足料浆对细颗粒含量的要求，容易造成分层离析现象。 图1 全尾砂粒度分布 图2 戈壁砂（-5mm）粒度分布 3.沉降性能 为了解从选场排出尾砂浆在尾砂仓内自然沉降过程，采用沉降柱开展尾砂自然沉降试验，根据试验记录绘制沉降浓度随沉降时间变化的关系曲线，如图3所示。沉降初始质量浓度30%，经过自然沉降10分钟后，可分辨沉降尾砂与浑浊液界线，沉降时间4小时，达到最大沉降浓度74.2%。 图3 全尾砂料浆沉降曲线 4.化学性质 采用元素光谱分析法对尾砂的化学成分分析，试验结果表明尾砂中可回收的金属含量均较低，不含或少含有毒有害元素矿物，其化学性质稳定，可作为充填骨料。 二、配合比研究 1.充填体强度性能 对全尾砂、全尾砂-戈壁砂、戈壁砂三种充填骨料分别开展配合比试验，胶凝剂采用矿山现场使用的P.O42.5水泥。[3-4] 试验数据表明全尾砂灰砂比1：4～1：12，28天龄期强度范围在0.6～6Mpa，满足绝大多数充填采矿方法对充填体强度的要求。根据嗣后充填采矿法充填体强度要求，一步骤充填体达到1Mpa，由试验数据确定最优灰砂比，全尾砂为1：8，全尾砂-戈壁砂为1：10，戈壁砂为1：12。可见充填骨料平均粒径越大其充填体强度越大，或者达到相同强度所需水泥量越少，从而有利于降低充填成本。 2.充填工作特性 （1）泌水沉缩性能 由于全尾砂属于细粒级物料，具有较好的保水性能，泌水试验测定其浓度大于76%时几乎无泌水，74%以上其泌水率小于3%（体积比），而其沉缩率小于4%。数据规律表明随着水泥添加量增大，泌水沉缩率稍有减小。[5] 全尾砂-戈壁砂1：1混合料由于有足够的细颗粒含量，因而其泌水率也相对较小，浓度在82%以上基本无泌水，78%以上浓度其泌水率小于5%，沉缩率小于5%。 戈壁砂料浆，在浓度低于80%时，大量泌水，而浓度大于87%时呈现干硬性，物料保水性较差。 （2）充填体容重 全尾砂充填体容重范围在1.85～1.95之间，随浓度和水泥添量增大而增大。全尾砂-戈壁砂充填容重范围在2.0～2.05，戈壁砂充填容重范围在2.1～2.2之间，由于全尾砂的保水性较好，充填体含水量大于戈壁砂充填体，因此在骨料比重相近的情况下，充填体容重的较大差异，因而比较单位体积充填体水泥含量，不能完全参考灰砂比，需开展充填体成分分析才可确定。 （3）分层离析情况 全尾砂料浆，尤其是全尾砂胶结充填料浆，当浓度大于70%时，其稳定性和均质性较好，较难发生分层离析现象，随着水泥用量增多和浓度提高，其稳定性更好，料浆在较大浓度范围内实现均质流特性。而全尾砂-戈壁砂1：1混合料，当浓度大于76%时，其均质性较好，均质流体浓度范围有所缩小，浓度超过82%呈现干硬性。戈壁砂料浆，浓度在82%～86%，其均质性较好。浓度低于82%，分层离析严重。 （5）输送管道的