某矿全尾矿胶结充填材料和充填工艺选择

段进超

（长沙有色冶金设计研究院有限公司， 湖南 长沙 410011）

0 前 言

某矿为提高选矿综合回收率，主要是提高全铁的综合回收率，同时为集团公司提供高品质的硫精矿，需增加选硫工艺，以提高硫精矿的精矿品位，因此新建一个5000t／d规模的选厂，产品方案为铜精矿和硫精矿，选硫后的尾砂需要进行处理。然而该矿原设计尾砂全部作为化工厂的原料，因此没有建设尾砂库，现有矿区范围内也没有合适的干排尾砂场地，尾砂处理成本较高。

综合考虑井下开采的充填需要，同时为选厂寻找出路，矿山设计将尾砂充填到井下，对地下开采的采空区进行全胶结充填处理。此充填工艺可以解决充填材料的来源问题，降低充填成本，且最大限度地降低尾砂地面堆放带来的环境问题，实现创建绿色矿山的目标。因此设计以选厂尾砂作为充填骨料的全尾砂胶结充填系统。

1 充填材料

设计采用全尾砂胶结充填。与分级尾砂相比，全尾砂中细泥含量高、渗透性能差，而且尾砂残留硫含量高、粘性大，输送与搅拌困难，其充填性能和充填质量需要进行研究和攻关。该矿已委托科研单位进行了科研攻关，开展了大量室内试验和现场半工业试验，解决了新桥矿全尾砂用于井下充填的关键技术问题。

根据当地材料供应条件，胶结材料选用普通425硅酸盐水泥。根据科研成果，拟添加粉煤灰，利用其多孔特性为易膨胀的含硫胶结体提供适当空间，以保证充填体的完整和强度。粉煤灰来自火力发电厂。

2 充填能力

某矿5a后全部转入地下开采，采矿方法采用充填采矿法。按照井下1100kt／a生产能力的要求，年需充填体积为28．72×104m3／a。按每年工作200d，每天二班，每班8h。实际日充填时间按12h计算，某矿日需充填砂浆量为1592m3／d，需要的充填料制备能力为132．7m3／h。

3 充填方式的选择

根据确定的充填材料和全尾砂胶结充填工艺，充填系统骨料的储存与输送以及充填料的制备方案主要有立式砂仓和卧式砂仓两种。

3．1 立式砂仓充填工艺方案

立式砂仓胶结充填工艺是将选厂尾砂浆（质量浓度20%左右）经浓密后的底流（质量浓度35%左右）由砂浆泵泵送至充填制备站内的立式砂仓中，在立式砂仓中添加絮凝剂自然沉降后，立式砂仓溢流水返回至浓密池，立式砂仓底部采用高压风水联合造浆输送至搅拌桶。

水泥、粉煤灰等胶结料用散装罐车运输，通过压气卸入立式水泥仓内和粉煤灰仓内，经仓底插板阀、星形给料机和冲板流量计，根据充填配比要求，经计量后通过单螺旋输送机输送至同一个搅拌桶内。通过计量后的高位水池中的充填用水，加入搅拌桶中。

上述各种充填物料在搅拌桶内经强力搅拌形成符合质量浓度要求的充填料浆，沿充填钻孔和井下充填管道自流输送至待充采场。某矿全立式砂仓胶结充填工艺流程如图1所示。

立式砂仓胶结充填工艺流程中的尾砂采用泵送工艺，可以避免滤饼运输带来的环境问题，降低尾砂输送成本。工艺流程较简单，容易管理，充填能力 大，充填成本较低。

图1 全尾砂立式砂仓胶结充填工艺流程

3．2 卧式砂仓充填工艺方案

卧式砂仓胶结充填工艺是压滤后的全尾砂滤饼（质量浓度80%左右）通过汽车运送至充填站的卧式砂仓内，用抓斗将卧式砂仓内的滤饼抓入砂仓边的中间料斗后给至皮带机，由皮带机再向高浓度搅拌槽给料，胶结料经立式水泥仓底部设置的双管螺旋给料机，按充填强度的配比向搅拌桶给料，搅拌好的充填料浆经过充填管道下放至井下采空区充填。

水泥、粉煤灰输送系统及搅拌和控制系统与立式砂仓相同。

卧式砂仓工艺的优点是质量浓度可控程度较高，有利于提高充填质量浓度。缺点为：汽车运输滤饼会造成沿途的环境污染，且尾砂输送成本较高，工艺流程较复杂，管理难度相对较大，同时充填成本较高。

立式砂仓工艺和卧式砂仓工艺主要优缺点比较见表1。

通过以上综合分析比较，新桥全尾砂胶结充填系统设计推荐采用工艺简单、成熟可靠、管理方便、对环境影响较小、经营费较低的方案，即立式砂仓方案。

4 结 论

（1）某地采矿山设计对采空区进行充填处理，以选厂尾砂为充填骨料，选用添加粉煤灰的普通水泥全尾砂胶结充填工艺。胶凝材料选用普通425硅酸盐水泥，添加粉煤灰以消除残留硫对水泥全尾砂胶结充填体的破坏作用。

表1 立式砂仓方案和卧式砂仓方案优缺点比较

（2）按井下1100kt／a的生产能力要求，计算可得：日需充填砂浆量为1592m3／d，需要的充填料制备能力为132．7m3／h。

（3）根据充填材料及全尾砂胶结充填工艺，详细对比立式砂仓及卧式砂仓2种方案，在充分考虑两者优缺点的基础上，推荐采用立式砂仓工艺方案。

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