于潤(rùn)滄我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就與尚需深入.pptVIP

我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就與尚需深入研究的課題,中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司 于潤(rùn)滄,我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就,我國(guó)充填工藝技術(shù)起步雖然較晚，但發(fā)展迅速，從上個(gè)世紀(jì)70年代中期開始一直處于世界先進(jìn)水平之列。 1964年從瑞典為鳳凰山銅礦引進(jìn)分級(jí)尾砂充填（未設(shè)砂倉(cāng)）技術(shù)，為我國(guó)掀開了應(yīng)用尾砂充填的序幕 。 不久，在凡口鉛鋅礦試驗(yàn)成功利用臥式砂倉(cāng)的分級(jí)尾砂膠結(jié)充填。,我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就,20世紀(jì)70年代末，在國(guó)內(nèi)先后出現(xiàn)了三個(gè)不同類型的用于分級(jí)尾砂膠結(jié)充填的立式砂倉(cāng)的工業(yè)試驗(yàn)：焦家金礦球型底立式砂倉(cāng)、南京棲霞鉛鋅銀礦錐型底立式砂倉(cāng)、銅綠山銅礦用虹吸方式的立式砂倉(cāng)，這些試驗(yàn)都取得了良好的效果，為膠結(jié)充填技術(shù)的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。,我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就,膠結(jié)充填工藝基本上是沿著三條軸線發(fā)展的： 經(jīng)濟(jì)因素：膠結(jié)充填帶來的綜合經(jīng)濟(jì)效益能平衡或超過其生產(chǎn)成本的增加 料漿濃度因素 ：經(jīng)歷了水力充填、高濃度充填、膏體充填料漿濃度逐漸提高的發(fā)展階段。料漿濃度對(duì)膠結(jié)充填質(zhì)量和膠凝材料的節(jié)約，也就是降低充填成本具有頭等重要的意義 環(huán)境因素 ：對(duì)環(huán)境保護(hù)日益嚴(yán)格的要求，成為拓展膠結(jié)充填技術(shù)應(yīng)用范圍的重要推動(dòng)力,我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就,19731975年金川鎳礦按照工業(yè)生產(chǎn)所用管徑在實(shí)驗(yàn)室利用棒磨砂進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)期的膠結(jié)充填料漿環(huán)管輸送試驗(yàn)，積累了海量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上回歸出計(jì)算水平直管單位長(zhǎng)度料漿水力坡度的金川經(jīng)驗(yàn)公式，其計(jì)算誤差遠(yuǎn)低于國(guó)際上流行的杜蘭德公式。,我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就,1975年金川的充填試驗(yàn)進(jìn)入棒磨砂高濃度料漿試驗(yàn)階段 ，提出了“臨界流態(tài)濃度”的概念。超過“臨界流態(tài)濃度”的始為高濃度。高濃度料漿基本不會(huì)發(fā)生離析，輸送時(shí)無需考慮臨界流速，可以在低流速下穩(wěn)定輸送。輸送物料的礦物成分、粒級(jí)組成、乃至化學(xué)成分都影響“臨界流態(tài)濃度”，這對(duì)于合理設(shè)計(jì)充填系統(tǒng)具有重要意義。 也是這個(gè)時(shí)期，國(guó)外開始重視充填料漿濃度問題。,我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就,20世紀(jì)80年代末，在凡口鉛鋅礦開發(fā)試驗(yàn)成功了全尾砂膠結(jié)充填工藝，并于1990年建成了我國(guó)第一個(gè)全尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)，尾砂利用率達(dá)90以上。全尾砂的利用在膠結(jié)充填發(fā)展史上具有特殊重要的意義 ，全尾砂的利用加上廢料資源化，為實(shí)現(xiàn)無廢開采開辟了有效的途徑。,我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就,1994年，利用氧化鋁生產(chǎn)中的廢料赤泥開發(fā)成功赤泥膠結(jié)充填技術(shù)并在湖田鋁土礦應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了在特定條件下的無水泥膠結(jié)充填。,我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就,上個(gè)世紀(jì)90年代初，借鑒英國(guó)煤礦沿空留巷巷旁支護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，研制成功高水速凝固化充填材料，并在一些礦山特別是煤礦試驗(yàn)、使用，在充填領(lǐng)域獨(dú)樹一幟。惟因材料價(jià)格偏高，后期強(qiáng)度有時(shí)不夠穩(wěn)定，大量推廣應(yīng)用尚有一定困難，但在某些特定情況下，如下向充填法接頂、局部快速維護(hù)等具有獨(dú)特的作用。,我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就,1994年，試驗(yàn)成功膏體充填并在金川鎳礦建成了第一套膏體充填系統(tǒng)，標(biāo)志著我國(guó)膠結(jié)充填技術(shù)邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。1999年又在銅綠山銅礦建成了第二套全尾砂膏體充填系統(tǒng)。,我國(guó)充填工藝創(chuàng)新成就,滿足膏體充填要求的全尾砂脫水工藝是一項(xiàng)難度很大的技術(shù)，國(guó)外開始采用膏體充填時(shí)，一般是采用帶式過濾機(jī)進(jìn)行全尾砂脫水，金川的膏體充填系統(tǒng)也是采用帶式過濾機(jī)，帶式過濾機(jī)占地面積大，而且還需要配套儲(chǔ)倉(cāng)，當(dāng)使用多套充填系統(tǒng)時(shí)占地面積問題尤為突出。 2006年，在會(huì)澤鉛鋅礦引進(jìn)了深錐濃縮機(jī)，建成了輸送管路長(zhǎng)達(dá)4000米的全尾砂膏體充填系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)說這是相當(dāng)先進(jìn)的膏體充填系統(tǒng)，只是深錐濃縮機(jī)價(jià)格昂貴，推廣難度較大。 冬瓜山銅礦利用傳統(tǒng)錐形底立式砂倉(cāng)，按照控壓助流原理對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)改造，研發(fā)成功底流放砂濃度能滿足全尾砂高濃度和膏體充填要求的新型立式砂倉(cāng)，并且可以邊給料邊放砂，費(fèi)用也大為降低，為推廣膏體充填做出了重要貢獻(xiàn)。,尚需深入研究的課題,到目前為止，我國(guó)充填工藝的發(fā)展主要還是立足于經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則。最理想的膏體充填系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是能夠自流輸送的最高濃度并在采場(chǎng)無需脫水的充填系統(tǒng)。建立這樣經(jīng)濟(jì)效果最優(yōu)、充填質(zhì)量最好、生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)最可靠的充填系統(tǒng)，要求我們超越傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)若干理論性、關(guān)鍵技術(shù)性問題的研究。,尚需深入研究的課題,1、膏體充填料漿流變性能的研究以及膏體充填技術(shù)的推廣應(yīng)用 膏體充填料漿流變性能的研究，對(duì)充填系統(tǒng)的優(yōu)化、充填作業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高具有極重要的意義。作為非牛頓流體的全尾礦膏體，特別是在添加不同比例的膠凝材料乃至部分爐渣等骨料時(shí)，其流變性能會(huì)有很大差異，而且受諸多不易估量的變量的影響，到目前為止，還缺乏對(duì)這種物料的流變性能的系統(tǒng)研究。 此項(xiàng)研究應(yīng)當(dāng)確立一套標(biāo)準(zhǔn)的研究方法，包括膏體屈服應(yīng)力、塑性黏度、觸變性的測(cè)定；剪切稀化對(duì)管輸?shù)挠绊?；選用或研制適合的測(cè)試儀器裝置；用流變參數(shù)計(jì)算管輸阻力的公式等。以便確定某礦特定物料滿足充填強(qiáng)度要求最適合輸送的流變參數(shù)。,尚需深入研究的課題,2、對(duì)剩余壓頭的處理 在深井開采中采用高濃度或膏體充填時(shí)，由于充填倍線小，會(huì)產(chǎn)生剩余壓頭問題。剩余壓頭導(dǎo)致無法滿管輸送，管壁磨損加劇，管輸處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的“井噴”現(xiàn)象，使充填無法正常進(jìn)行。對(duì)這些現(xiàn)象的機(jī)理需要深入研究，在充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如何消除剩余壓頭的影響，需要從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上作深入的探討。,尚需深入研究的課題,3、環(huán)管試驗(yàn)的計(jì)算機(jī)仿真 在充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往需要依靠環(huán)管試驗(yàn)獲取不同條件下的管路輸送參數(shù)，而這需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，投入可觀的資金和大量的人力，這對(duì)很多礦山往往是難以實(shí)現(xiàn)的，于是設(shè)計(jì)中不得不采用類比的方法來處理，因而也就很難獲得最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。北京科技大學(xué)李國(guó)政的博士論文對(duì)此作了初步的研究，但仍有值得提高之處。,尚需深入研究的課題,4、全尾礦脫水技術(shù)和裝置的優(yōu)化 高濃度和膏體充填工藝中，全尾礦脫水是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，深錐濃縮機(jī)的推廣應(yīng)用是一大進(jìn)步，但還有它的缺陷，仍有待對(duì)全尾礦的脫水技術(shù)和裝置進(jìn)行優(yōu)化，以便獲得更令人滿意的技術(shù)成果。此外，過去的膏體充填系統(tǒng)，單系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的礦山生產(chǎn)能力為20003000t/d,現(xiàn)在面對(duì)千萬噸/年級(jí)生產(chǎn)規(guī)模的膏體充填，無論系統(tǒng)設(shè)置還是配套設(shè)備研制都是全新的課題。,尚需深入研究的課題,5、降低成本是充填技術(shù)發(fā)展的永恒主題 在充填成本中，膠凝材料占很大比重，國(guó)內(nèi)外很多同行在尋找更廉價(jià)的膠凝材料方面孜孜追求，在調(diào)整回采工藝降低膠凝材料消耗方面不斷鉆研，取得了大量高水平的成果，但這種研究應(yīng)當(dāng)說是無止境的。另外還值得注意的是，自從我國(guó)開始采用膠結(jié)充填技術(shù)的以來，我們所用的灰砂比，一般都比國(guó)外高。國(guó)內(nèi)已有不少研究充填體性能的文章，但仍然缺少系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)資料，對(duì)不同條件的分層充填、嗣后充填現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期系統(tǒng)監(jiān)測(cè)資料，因而誰都很難有根據(jù)地去調(diào)整灰砂比，以顯著地降低充填成本。也許這方面還有很大的潛力。,尚需深入研究的課題,6、將膏體充填技術(shù)推廣到尾礦干堆 從流變學(xué)角度膏體充填和尾礦干堆技術(shù)有共同之處，可把這兩項(xiàng)技術(shù)視為一項(xiàng)綜合技術(shù)：礦山需要充填時(shí)，將尾礦膏體料漿送入井下，不需要充填時(shí)，將尾礦膏體送往尾礦庫(kù)。雖然它們要求的濃度有些許差別，因?yàn)槲驳V排出必須考慮排出速度、灘流坡度和距離，以及盡量減少脫水。目前尾礦干堆在國(guó)外獲得了迅速發(fā)展，尤其是在干旱缺水的地區(qū)。尾礦干堆技術(shù)的發(fā)展反過來也促進(jìn)膏體充填，大直徑深錐濃縮機(jī)開始