[发明专利]一种铁尾矿胶结充填方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种铁尾矿胶结充填方法，属于采矿工程技术领域。

背景技术：

我国很多铁矿山采用的采矿方法是胶结开采，当工作面的开采完成后，就留下一个采空区，如果要继续从下往上开采矿石，就必须提高工作面高度，因此对采空区进行充填是采矿工程的必要环节。

目前应用于胶结充填的技术方法主要有两类：一类是分级尾砂胶结充填技术，其方法是尾矿经分级和浓缩后，添加水泥为代表的胶结材料，制成膏体充填到采空区；第二类是全尾砂胶结充填技术，其方法是尾矿经自然沉降浓缩后，添加水泥为代表的胶结材料，制成膏体充填到采空区。这两种方法存在各自的优点和不足，前者需要设置尾矿分级、脱水装置，尾矿利用率较低，但因采用的尾矿粒度较粗，故胶结效果相对较好；后者也要配套建设沉降、脱水、储存装置，尾矿利用率高，但因尾矿中细粒态颗粒量大，耗用水泥多，充填体的质量不如分级尾砂胶结充填。至今，我国的充填技术经历了从干式充填到水力充填，从分级尾砂、全尾砂、高水固化胶结充填到膏体泵送胶结充填的发展过程，采用充填技术的单位有金川公司、凡口铅锌矿、和张马屯铁矿、山东金岭铁矿、铜陵狮子山铜矿、南京栖霞铅锌银矿、河北西石门铁矿等。

利用尾矿充填，既可以解决矿山充填骨料来源，又能够解决或部分解决尾矿的排放问题，一举两得，是解决尾矿排放问题的较好途径。

但是从已有的文献报道不难看出，尾矿胶结充填的关键性材料主要为水泥，或者在水泥为基础上适当添加粉煤灰、石灰或者化学外加剂。众所周知，因尾矿的颗粒细（有些甚至比水泥还细）、持水率高、酸碱特征明显或者含有残余的选矿药剂，水泥效能很难充分发挥，充填体存在凝结时间长、水稳性差和强度低以及耐久性不足的诸多问题。在此背景下，有必要研发新的尾矿胶结充填技术。

发明内容：

本发明的目的是提供一种专门针对铁尾矿胶结充填的生产方法,既解决采矿工艺问题，又解决铁尾矿综合利用问题。

本发明的技术方案是：在铁尾矿浆中添加固化剂进行沉降浓缩，然后先进行底层充填，再进行面层充填，其具体步骤包括如下：

（1）固化剂的制备：将矿渣、硅酸盐水泥熟料、化工废石膏、粉煤灰和生石灰先分别进行干燥、筛分、破碎成尺寸小于10mm的颗粒，然后混合均匀，自然陈化6h以上后再磨，粉体细度控制为0.08mm筛余量小于10%；将外加剂先破碎成粒度小于1mm的粉末，再与上述粉体材料混匀成为固化剂；

（2）浓缩铁矿浆制备：在铁尾矿浆中先掺加相当于铁尾矿干基0.5～3wt%的固化剂，沉降后底流为浓度大于55wt%的浓浆，上层轻液排除；

（3）底层充填：在充填底层设置回水井，将底流浓浆直接输送到充填区，充填厚度在3m以上，充填一次或多次，充填过程产生的渗淋水流入回水井中抽走进行泌水固化，充填体自然养护3～7天；

（4）面层充填：待底层固化后，将步骤（2）得到的底流浓浆与固化剂按照干基质量比为100：6～12进行计量，在搅拌速率30～60r/min的搅拌状态下同时加入固化剂和铁尾矿浆，二者强制混合搅拌3～8min，然后输送到已固化的底层上进行充填，充填厚度在0.4m以上，充填一次或多次，充填过程产生的渗淋水流入回水井中抽走进行泌水固化，充填体自然养护≥7天后得到的底层与面层共同组成充填体。

所述固化剂的各组份按照重量百分比计量为矿渣40～62wt%、化工废石膏3～5wt%、硅酸盐水泥熟料20～30wt%、粉煤灰10～15wt%、生石灰3.5～9.6wt%、外加剂0.4～1.5wt%。其中矿渣为炼铁生产过程产生的以硅酸钙为主的玻璃体废渣，化工废石膏可以为磷石膏、脱硫石膏、钛石膏、氟石膏中的任意一种。

所述外加剂由碱金属盐、硫酸盐型絮凝剂、减水剂配制而成，按照重量比配料为：碱金属盐：硫酸盐型絮凝剂：减水剂=1：0.2～2：0.5～4。其中碱金属盐为硫酸钠、氯化钠、碳酸钠或硝酸钠中的一种或任意几种按任意比例混合配制而成；硫酸盐型絮凝剂为硫酸铝、硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁或聚合硫酸铁铝中的一种或任意几种按任意比例混合配制而成；减水剂为木质素磺酸钙、萘磺酸盐、木质素磺酸钠或腐植酸钠中的一种或任意几种按任意比例混合配制而成，上述试剂均为普通市售。

所述铁尾矿浆是从选矿工艺排出的浓度为20～50wt%的呈流体状的液固混合物，干基是铁矿石经破碎、湿法球磨和磁选后剩余的含铁量＜15wt%,主要矿物为普通硅酸盐矿物，粒度分布范围为粒径小于20μm 的质量分数小于10%、粒径大于500μm的质量分数小于10%。