全尾砂无动力深锥浓密膏体制备充填技术

来源：矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录（第五批）

一、技术类型

   金属矿山全尾砂高效浓密充填技术。

二、适用范围

   全尾矿山全尾砂高效浓密膏体制备充填。

三、技术内容

（一）基本原理

选厂全尾砂经渣浆泵与管道输送至充填站的无动力深锥浓密砂仓，经沉淀浓缩，由渣浆泵泵入卧式双轴搅拌机与胶固粉混合进行一级搅拌，然后流入立式搅拌桶进行二级搅拌，形成膏体状的充填料浆，用超高压泵（大于100kg/cm²）经管道进行输送，充填料在输送过程中不离析、不分层、不干缩，整体性好，到采空区后经过脱水、固化和密实等过程，一月后充填体强度达3.5MPa以上，随时间延长，强度继续提高，从而有效支撑采空区上部岩体，避免地表下沉。

（二）关键技术

1. 膏体固体含量中的-20μm不得少于15%，保持20%～35%较好，-20μm含量过高，不仅虑水困难，输送阻力也大。某选矿厂尾矿-19μm含量达到28.18%，具有制备膏体充填料浆条件。

2. 选矿厂尾砂泵送到充填站立式搅拌桶，浓度为20%左右，经PM泵输送到充填站深锥浓密砂仓，经砂仓浓缩沉淀后浓度达45%～58%，泵送到双轴搅拌机的浓度为45%～48%（加水），加胶固粉进行搅拌，之后流入立式搅拌桶再次搅拌，制备成浓度为53%～57%的膏体状充填料浆，深锥浓密砂仓提高尾砂浓度是制备膏体充填料的关键。

3. 输送：普茨迈斯特高密度固体泵HSP 25100 HP，X60Φ168×12的双金属耐磨复合管，最大输送压力82bar，最大输送量106m³/h，物料中最大异物尺寸边长＜5mm。

4. 自动控制：本系统主要包括设备控制、状态监控、系统报警、过程趋势归档、生产数据归档、报表六大子系统，基本实现地表充填作业自动化。

（三）工艺流程

充填设备工艺示意图

四、主要技术指标

1. 充填浓度53%～57%，接顶时为（53±1）%；胶固粉用量，打底300kg/m³，其余180kg/m³；

2. 充填体强度：打底充填体28d单轴抗压强度3.5MPa以上，上部充填体28d单轴抗压强度2MPa以上；

3. 接顶率：接顶率达95%。

五、典型实例及成效

     马庄铁矿矿床属于矽卡岩型接触交代富铁矿床，矿体下盘围岩蚀变强烈，岩石和矿石破碎、松软，极不稳固，安全性差，支护成本高。自2000年开始采用机械化盘区下向大进路充填采矿，实现了安全与高效生产，大幅度提高了矿石回采率，矿房回采率达到95%，矿床综合回采率提高到91.06%，矿体贫化率降低为7%。尾矿和废石被用来充填井下采空区，利用率100%，实现了零排放。采空区胶结充填避免了矿区的地表塌陷，有效保护地表地质环境的稳定。

六、推广前景

    膏体充填及下向膏体胶结充填回采工艺应用后，大大减少了滤水量，降低了胶结材料用量及因离析造成的损失和对水质的破坏，充填质量提高、费用降低，采充循环加快，能提高采矿强度。该技术应用实现了安全生产，其上分层充填体作为下分层采场直接顶板的先进支护理念，对类似矿体及上盘围岩不稳固、极不稳固的矿床的开采具有重要的指导意义。可在新建或改建充填法矿山应用推广，会产生良好的矿山经济效益、环境效益和社会效益。