淺析高峰錫礦全尾砂充填料漿流動(dòng)性能

王　旭，張融江，聞奎武，彭　亮

(1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，　湖南 長(zhǎng)沙　410012； 2.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙　410012； 3.江西銅業(yè)(集團(tuán))公司永平銅礦,　江西 上饒市　334506；4.中國(guó)華冶科工集團(tuán)，　北京　100176)

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淺析高峰錫礦全尾砂充填料漿流動(dòng)性能

王旭1,2，張融江3，聞奎武4，彭亮1,2

(1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙410012； 2.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙410012； 3.江西銅業(yè)(集團(tuán))公司永平銅礦,江西 上饒市334506；4.中國(guó)華冶科工集團(tuán)，北京100176)

高峰錫礦采用全尾砂充填采空區(qū)，為了研究全尾砂料漿的流變性能,采用室內(nèi)流動(dòng)性模擬試驗(yàn)研究了80%、78%、76%、74%、72%五種濃度的全尾砂料漿自流輸送的狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果表明，料漿濃度和輸送管道內(nèi)徑是決定流變性能的2個(gè)核心因素，全尾砂充填料漿在濃度為74%～72%時(shí)，不僅能夠滿管流動(dòng)，而且充填倍線為3～10，具有較好的流動(dòng)性。

流動(dòng)性；全尾砂料漿；模擬實(shí)驗(yàn)

廣西高峰礦業(yè)有限責(zé)任公司開(kāi)采的高峰錫礦[1￣3]為高品位特富多金屬礦，采礦方法以上向水平分層充填采礦法為主，充填系統(tǒng)自2000年8月建成并投入使用，先后采用分級(jí)尾砂及跳汰砂進(jìn)行膠結(jié)充填，目前開(kāi)采深度近900 m，為了提高充填質(zhì)量、控制采場(chǎng)地壓[4￣6]及緩解尾礦庫(kù)庫(kù)容壓力，決定采用全尾砂充填采空區(qū)。顯然，開(kāi)展全尾砂料漿流動(dòng)性研究非常必要[7￣10]，可為井下充填管道設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1　全尾砂粒度測(cè)定

將取自高峰錫礦的全尾砂烘干取樣，進(jìn)行激光粒度測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1　全尾砂粒徑分布

根據(jù)測(cè)試結(jié)果可以得出，d10=3.68 μm，d50=58.60 μm，d90=304.34 μm，d平均=110.579 μm，全尾砂平均粒徑為110.58μm，屬中等粒徑尾砂，有利于充填體強(qiáng)度增長(zhǎng)；-20μm顆粒占全尾砂的29.63%，滿足不低于15%的要求，說(shuō)明高峰錫礦全尾砂級(jí)配良好，能夠滿足充填料輸送工藝的要求。

2　全尾砂料漿流動(dòng)性

全尾砂料漿能否順利實(shí)現(xiàn)管道輸送與多個(gè)因素有關(guān)，包括料漿粒級(jí)的組成、料漿濃度、料漿輸送量、充填管道直徑及材質(zhì)、充填倍線及管網(wǎng)布置參數(shù)等。為了研究確定充填料漿的輸送性能指標(biāo)，為充填管網(wǎng)設(shè)計(jì)提供理論計(jì)算依據(jù)，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了80%、78%、76%、74%、72%五種濃度的全尾砂料漿自流輸送試驗(yàn)。試驗(yàn)裝置如圖2所示，濃度80%～72%的全尾砂料漿自流輸送狀況見(jiàn)圖3(a)～圖3(e)。

圖2　試驗(yàn)裝置

從圖3可以大致看出，濃度為80%、78%時(shí)，全尾砂料漿濃度具備一定的流動(dòng)性，但由于濃度偏高，阻力較大，料漿在管道內(nèi)流動(dòng)速度慢、且不能滿管流動(dòng)；當(dāng)濃度76%～72%時(shí)，料漿能夠滿管流動(dòng)且整體性較好，料漿流速逐漸增加。

圖3　不同濃度全尾砂料漿流動(dòng)狀態(tài)

3　全尾砂料漿流變參數(shù)及充填倍線

表1　不同濃度全尾砂料漿流變參數(shù)

表2　不同輸送參數(shù)下可實(shí)現(xiàn)的自流輸送倍線

4　小　結(jié)

(1) 要實(shí)現(xiàn)充填料漿在管道中呈柱塞流或“結(jié)構(gòu)流”并在低流速(1～2 m/s)甚至停止流動(dòng)的條件下，不產(chǎn)生沉淀離析及堵管，國(guó)內(nèi)外通常要求充填料中-20 μm顆粒含量不低于15%。但根據(jù)全尾砂粒級(jí)測(cè)定結(jié)果，砂坪選廠全尾砂中-20 μm含量達(dá)到29.63%，超出一般規(guī)定要求。-20 μm顆粒含量大使充填料漿保水性更好，料漿不易于產(chǎn)生離析分層等現(xiàn)象，在低流速條件下堵管可能性更小。

(2) 料漿濃度和輸送管道內(nèi)徑是決定輸送阻力的2個(gè)核心因素。從料漿管口流動(dòng)狀態(tài)可以看出，濃度76%～72%時(shí)，料漿處于滿管狀態(tài)，整體性良好，無(wú)分層離析現(xiàn)象；而從表2可以看出，濃度76%時(shí)，不同流量和管徑條件下，大部分充填倍線小于2，說(shuō)明料漿流動(dòng)性較差，處于自流輸送的濃度上限；而當(dāng)濃度降低至72%時(shí)，充填倍線在3～10之間，完全能夠滿足生產(chǎn)需要并留有余量。故綜合料漿管口流動(dòng)狀態(tài)及計(jì)算分析得出，充填料漿濃度為72%～74%時(shí)較為合適。

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2016￣04￣22)