金川充填胶凝材料研究进展与废弃物综合利用展望

矿山废弃物排放面临严峻的环保压力,同时随着开采深度增加,充填采矿成本逐年提高.利用废弃物开发低成本充填胶凝材料和废石作为充填骨料,是提高充填采矿经济效益和实现可持续发展的必由之路.首先简要介绍充填胶凝材料研究进展,分析开发金川矿山充填胶凝材料存在的困难和问题;然后提出利用酒钢矿渣开发低成本充填胶凝材料的技术路线与关键技术;最后针对金川镍矿资源开采和废弃物利用现状,提出以新型充填胶凝材料开发为突破口,开展废石、废渣、尾砂等固体废弃物资源化综合利用的技术途径,展望金川固体废弃物资源化综合利用的发展前景.     

金川全尾砂棒磨砂新型充填胶凝材料试验研究

利用矿渣、粉煤灰等固体废弃物,开展新型充填胶凝材料试验,是解决金川矿山固体废弃物资源化利用和降低充填成本的重要途径。对金川矿区可以利用的尾砂、棒磨砂等充填骨料的物化特性进行分析和颗粒级配研究;进行新型充填胶凝材料配比正交试验。在此基础上,采用统计回归分析和参数拟合方法,建立新型充填胶凝材料胶结充填体强度与激发剂掺量的函数关系,并以胶结充填体强度为优化目标,以激发剂掺量范围作为约束条件,建立新型充填胶凝材料配比的优化模型。求解优化模型获得全尾砂-棒磨砂混合充填料的新型充填胶凝材料优化配比。最后,对新型充填胶凝材料进行验证试验。结果表明,开发的新型充填胶凝材料满足金川矿山对胶凝材料的要求,从而为金川矿山固体废弃物利用提供了依据。     

固结粉胶凝材料开发与胶结充填体强度试验

针对金川矿山开采面临的采矿经济与环保压力,利用酒钢低活性酸性矿渣,开展新型充填胶凝材料开发,获得称为固结粉的早强型新型充填胶凝材料。为了实现固结粉在金川矿山工业化应用,针对金川矿山废石、棒磨砂、戈壁砂和河沙等骨料,开展了4种充填骨料的固结粉胶结充填体抗压强度试验。结果表明,除了戈壁粗砂骨料胶结充填体3 d抗压强度小于设计抗压强度外,其他3种充填骨料的固结粉胶结充填体抗压强度均满足金川矿山安全采矿要求,说明早强型固结粉胶凝材料应用于金川矿山充填法采矿中能够替代水泥。     

利用BP神经网络优化低活性矿渣基胶凝材料配方

针对金川镍矿充填法采矿,文章利用酒钢低活性水淬渣对早强新型充填胶凝材料进行了研究,并对酒钢水淬渣进行物化特性分析,选择生石灰、脱硫灰渣、粉煤灰和芒硝作为复合激发剂进行胶凝材料配方正交试验。在此基础上,建立BP(back propagation)神经网络模型对试验样本进行学习和训练,获得激发剂配方与胶凝材料特性之间的隐含知识。并借助隐含知识进行不同激发剂配方胶凝材料特性预测,揭示胶凝材料特性随激发剂掺量的变化规律,由此确定了新型充填胶凝材料最优配方生石灰、脱硫灰渣、粉煤灰、芒硝、亚硫酸钠、酒钢渣粉的掺量分别为3%、5%、5%、1%、2%、84%。对该最优配方进行验证试验,获得3d和7d的强度分别达到1.735 MPa和2.876 MPa,完全满足金川矿山下向胶结充填法采矿对胶凝材料的强度要求。     

镍渣基矿井充填用胶凝材料的制备

以提高矿业固体废弃物综合利用水平,降低矿山充填采矿成本为目的,本文开展了利用水淬镍渣制备矿山井下充填用胶凝材料的研究。分别采用机械活化和化学活化的方法,对水淬镍渣进行了提高其胶凝性能的探讨。以井下充填体的强度指标为评价标准,分析了磨矿细度和激发剂对水淬镍渣活性的激发程度和胶凝性能的影响,对水淬镍渣的化学活化机理进行了分析。研究结果表明,以活化处理的水淬镍渣为主要原料(占原料总量的85%)制备的胶结剂,可以作为水泥的替代品用于矿井充填料的生产。     

不同骨料固结粉胶结充填体强度试验与对比分析

为了将固结粉新型胶凝材料在金川矿山推广应用,针对目前矿山采用的4种充填骨料,开展固结粉胶结充填体强度试验研究.首先,针对龙首矿充填系统以及工业技术参数,进行4种充填骨料、3种胶凝材料和5种充填料浆浓度的试验方案设计.然后,针对4种充填骨料开展不同料浆浓度的充填体强度试验,获得了不同配比条件下胶结充填体强度.最后,针对固结粉胶凝材料进行4种骨料胶结充填体强度分析和对比研究.结果显示,除了戈壁粗砂骨料的胶结充填体3d和28d强度低于矿山设计强度外,其他3种骨料胶结充填体强度均满足金川矿山充填体设计强度.由此可见,固结粉新型胶凝材料可以替代水泥在金川矿山推广应用.     

基于熵权多属性决策的充填胶凝材料 开发及料浆配比优化

针对金川矿山采用水泥胶凝材料充填成本较高的问题,以矿渣为主要原料开发低成本胶凝材料,在满足矿山要求的前提下,对料浆配比进行优化,以期降低充填成本.对试验材料进行物化分析及混合骨料粒径级配分析;采用正交试验、极差分析等方法进行新型胶凝材料配比优化试验,确定优化配比:熟料、脱硫石膏和矿渣微粉质量分数分别为8％、14％和78％,并利用XRD和SEM等方法探究新型胶凝材料的水化产物及其微观结构,揭示其水化机理;在此基础上进行充填料浆配比试验,并分别以7 d强度、28 d强度、坍落度、泌水率和充填成本为评判指标,基于多属性决策法进行料浆配比优化.结果表明:采用新型胶凝材料,废石和棒磨砂质量配比最优为7:3,胶砂比1:4,料浆质量分数80％,并以此配比进行验证试验,得到相应的7 d强度、28 d强度、坍落度和泌水率分别为4.36 MPa、6.62 MPa、26.8 cm和11.1％,均满足金川矿山要求,并且充填成本为139元/m3,较原来198元/m3的充填成本降低了29.8％.     

全尾砂新型充填胶凝材料开发及其水化机理探讨

针对司家营铁矿全尾砂,利用石灰、脱硫石膏、矿渣等固体废弃物开展替代水泥的新型充填胶凝材料试验研究,并通过电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)分析,研究新型充填胶凝材料激发剂的水化机理,确定激发剂优化配比。研究表明,当料浆质量分数为68%、胶砂比为1∶8、石灰质量分数为3.5%、脱硫石膏质量分数为16.0%时能够满足司家营铁矿南区嗣后充填法采矿对充填体强度的要求。结果显示,新型充填胶凝材料胶砂体与水泥胶砂体相比,结构更致密、产状更粗大,水化产物主要为AFt晶体和无定型C-S-H凝胶,从而大幅度提高了新型充填胶凝材料胶砂体的龄期强度。     

浅议充填采煤原理及方法

我国提出了发展绿色采矿技术的科学采矿理念，其中包括利用矿区固体废弃物（矸石、粉煤灰、黄土、黄沙等）直接充填回收“三下”压煤的固体充填采煤技术。在此科学采矿理念指导下，笔者在巷采矸石充填技术、普采矸石充填技术以及简易的机械化矸石充填技术基础上，研究开发了高效综合机械化固体（废弃物）充填采煤方法与技术，并在工程实践中得到了推广应用。     

低活性炼铅炉渣胶凝材料应用于全尾砂膏体充填

实验采用某矿山低活性炼铅炉渣开发探索胶凝材料．将炉渣材料研磨至一定的细度后,采用三种不同复合激发剂激发炉渣材料潜在活性．将配置好的炉渣胶凝材料替代部分或全部水泥进行全尾砂膏体实验．经膏体试块强度性能的检测表明：炼铅炉渣胶凝材料可以产生较好的胶凝活性;炉渣胶凝材料可大量替代水泥应用于该矿山全尾砂膏体充填,减少矿企的充填成本．     

基于工业生态学的矿山充填模式

从工业生态学的观点阐述了矿山环境问题的新观念和矿山工业生态系统;建立了充分利用矿山废料的矿山充填模式,把矿山充填作为矿山固体废料资源化的有效手段,通过矿山充填将矿山废料转化为矿山内部资源,最大限度地降低向地表排放矿山废料量,从根本上解决矿山环境污染问题,提高资源效率,实现矿山效益最大化;提出并阐述了矿山充填新模式的3个基本要素:充填技术、经济效益、废料资源化,分析了通过矿山充填实现矿山固体废料零排放在技术、经济和废料流量匹配条件等方面的可能性.     

实行无废开采,促进矿业可持续发展

矿山开采排出废水、废气、废矸石等废弃物对环境造成污染,对生态产生破坏,对经济造成损失.为使矿业持续发展,维护经济效益、社会效益和环境效益的统一,必须采取有效措施,如研究单一煤层集中开拓、集中准备、集中回采的开采技术,采用全煤巷布置,杜绝或减少出矸量;井下设充填硐室,将采掘的矸石充填采空区,实现肥料不出窿;废料资源化等,实行矿山无废开采.使矿产资源开发和矿区发展走向可持续发展的健康之路.     

煤矿井下清洁开采技术

采矿对环境的破坏和污染与矿井开采技术有直接的关系,对采矿过程中产生的“三废”,即废矸石、废水及粉尘、噪声等采取相应的治理措施;如全煤巷开拓方式、采区巷道全煤化、减少煤岩开采过程中混矸石量;采煤机径向雾屏降尘、溜煤眼粉尘的控制、凿岩时粉尘的治理、爆破时粉尘的控制;井下废水的处理;井下废水的净化;噪声控制等采取相应的治理措施,实现清洁开采,保护生态环境和井下生产的安全,以保持能源生产、消费和生态之间的平衡。     

金川镍矿全尾砂-棒磨砂混合充填材料工业充填试验研究

针对金川下向进路式胶结充填法采矿工艺,开展了全尾砂-棒磨砂混合充填料的工业试验研究。试验结果表明,添加30%的全尾砂充填料,不仅提高了充填体强度,而且还可降低充填体的沉缩率、改善砂浆流动性,完全满足金川矿山安全充填采矿的要求。开展全尾砂充填料的工业化生产,能够弥补棒磨砂充填料的严重不足,显著降低充填采矿成本,从而获得更好的经济效益和社会效益。     

烧结法赤泥全尾砂胶结充填料

为了解决全尾砂、赤泥大量堆积产生的环境问题,实验采用烧结法赤泥、全尾砂等固体废弃物制备矿山充填料.结果表明:胶结剂的优化配比为赤泥49.2%+矿渣32.8%+熟料10%+石膏8%;充填料强度随着全尾砂掺量的增加而急剧下降;试块在水化初期即出现钙矾石、C-S-H凝胶,这些水化产物对早期强度的提高有很大帮助;差式扫描-热重分析表明试块在水化初期即可固结大量水.烧结法赤泥全尾砂胶结充填料具有早期强度高、固结水量大以及大量利用废料等特点,可满足目前矿山充填的需要.     

金川高应力碎裂岩体巷道变形与支护技术研究

分析了金川高应力碎裂岩体巷道围岩变形量大和流变变形显著这两个特点及其原因 ,给出了一次支护采用强力锚喷网、采用主动支护方法和提高第二次支护强度 3条支护对策 ,指出锚注支护是适合于金川高应力碎裂岩体特点的合理支护形式 ,并在金川二矿区 1 1 98水平修复巷道中成功试验了锚注支护 图 5 ,参 6     

浅谈我国金属矿山采矿技术现状及发展方向

首先,文章对我国金属矿山采矿技术的现状及金属矿山开采中存在的问题进行了分析。为了实现国民经济的可持续发展,国家提出要建设绿色矿山。我们必须提高采矿技术水平,我国才能由矿业大国真正成为矿业强国。最后,对我国金属矿山采矿技术发展方向进行了阐述。