金屬礦山充填技術的相關研究

許 龍

（西藏華泰龍礦業開發有限公司，西藏 拉薩 850200）

重工業的污染已經成為了世界性的難題，而可持續發展也在世界范圍內成為了一種共識。針對金屬類別的礦產，以及對于當前的礦產廢渣再次利用也成為了熱點。對于我們國家來說，礦產填充技術以及對應的裝備發展應用就是我們正在著手研究的目標。這些基于綠色低碳的設備和技術正在滿足我們國家礦業的可持續發展需要[1]。

1 全尾砂結構流膠結充填

針對礦井全尾砂結構流膠結充填的研究，我們國家20世紀80年代末期就已經開始了[2]。在廣東凡口鉛鋅礦，科研人員在選礦廠通過兩段式的脫水處理，也就是高效濃密機以及配套的真空過濾機進行組合來得到我們所需要的濕尾砂。在此技術上，我們可以利用配套的設備進行按照一定比例的攪拌震蕩處理，通過加入其他成分的添加劑獲得全新的填充料配方，通過對應的管道，以賓漢流體的方式進行采礦場的填充作業。但是這種方式對于造漿的要求很高，制備流程非常復雜，因此在工業應用中無法保證自身的穩定，無法大面積推廣。

但是經過十幾年的刻苦研究，我們國家的科研人員對這套設備進行了全面的升級，以縮短整個流程所耗費的時間和距離為最主要的前提，進行了沉縮脫水和集中造漿的全新制造環境，處理了之前的填料漿的制備困難復雜問題。利用這種方式進行上向水平分層構建下的礦區回采作業的優勢就是，全部的尾礦都可以用來進行井下充填處理，避免了對應的尾礦庫以及廢石場對礦區環境的嚴重污染，可以建立成零污染的示范礦山。

這種配套設備的典型組成方式就是通過兩個砂倉進行聯合作業的方式完成這項工藝：第一個用來進行基礎沉縮作業，第二個配套的砂倉就可以進行造漿以及排漿作業。對于這兩個砂倉來說放置的位置沒有嚴格要求，可以根據實際情況自行選擇立式還是臥式。

除此之外，北京的科研人員還在此基礎上開發出了立式砂倉連續制備模式。也就是把一個砂倉在最開始的時候就以立式設計作為最關鍵的結構，在上方進行相關的進砂作業結構優化，在下方則進行連續出砂。這種全新的充填結構處理方式已經成為當前我們國家的礦山，尤其是金屬礦山的最常見充填技術。

2 廢石膠結充填技術

我們國家常規的利用石料進行礦井充填構建下的思路，一般是利用開采出來的無用石料或者是砂漿借助對應的混合工藝處理之后，運送到井下進行自充填作業。這套工藝流程，對制造成本進行了大幅度的簡化，并且更關鍵的是整個流程可以進行自動充填處理。這項工藝被大面積推廣在銅礦、錫礦、鎳礦、金礦以及對應的硫鐵礦等等，并且都收到了很好的效果。這種方式是作為充填法的一個重要補充出現的，只要是采用了這種方式進行針對性灌輸填充的礦山，都會或多或少的利用這種方式作業。

常規來講，廢石膠結法所使用的針對性填充物都是在開礦的時候拋棄不用的廢石料，通過或者是砂漿作為輔助材料進行塊石的間隙填充，并把它們膠接成一個整體進行處理，經過自淋混合之后進行針對性的填充管束處理。

利用地面壓力的物理特點進行針對性的掌控和施工。這種填充方式并不是一個獨立出來的全新方式，而是利用了干式/水砂充填的方法精華，具備了這兩種方案的所有優勢，不但填充的時候強度高，同時成本很低，脫水也相對很少，在此基礎上具有可以遠長輸管道進行運送的最關鍵特點。根據我們國家采用的案例來看，錫礦或者是對應的銅礦可以利用這種填充方式進行礦井灌注的作業，所使用的主料則為開采礦井的時候出現的各種破碎料以及掘進作業的時候產生的石料等等。一般來說，這些破碎料和石料需要進行二次加工，處理成根據情況所需的0.1m-0.3m直徑大小不同的成品料塊。一般來說這些料塊都為自然級配料，滿足以上要求就可以進行對應的施工構建。

這種充填方式也可以通過自淋混合工藝的方式進行重組之后，產生了對應的膠結混合料框架。這樣施工的最大優點就是不但對混合本身的工藝進行的大幅度的簡化，對于成本的降低也是我們采用這種方法的關鍵因素之一。已經有若干個銅礦或者是錫礦采用了這樣的方式進行下料處理，結果喜人，收到了預期的效果。

3 充填材料應用技術

對于金屬礦山的充填材料的發展主要集中在兩個方面，也就是充填集料和充填膠凝材料上。充填集料就是上文提到的廢石之類的主材料，而后者主要包括的就是礦渣膠結劑等。

對于中國大多數礦山來說，鐵渣作為最常見的填充材料膠結劑成分，現在已經被我們國家的各大礦區所接受。對于粘結充填主料的膠結材料來說，最新的鐵渣復合膠結劑效果要遠遠好于傳統的水泥膠結劑，對于鐵渣來說，其實際的充填效果也要比水泥膠結劑強很多。鐵渣等主要成分混合石灰以及其余的對應的材料并進行充分混合、磨成水泥粉的細膩程度之后，就可以進行膠結劑的處理構建。已經有大量的案例證明，如果配比環境和對照的比例相同，這種新型的礦渣膠結劑可以全面取代水泥膠結劑，同時充填礦的強度也會顯著提升。

另一種膠結充填劑的主要成分就是赤泥，針對赤泥本身的活性特點進行針對性的低成本膠結材料開發，同時在燒結的時候配合特殊步驟和工藝，讓赤泥的物理化學優點都被徹底開發出來。這種材料本身含有大量的粘性膠粒，所以對應的料漿穩定性很好，不會產生分崩離析的效果。當這種材料進入到采礦的空區之內以后，就會產生效果極佳的流平性。對坡度相對來說不太大的工作面來說，這種填充料的收效非常好。

4 結論

沖天采礦法的回采率高、對應的貧化率很低，在當前我們國家的綠色礦業以及生態礦業環境下有著非常重要的意義。這種填充方式對于金屬礦山難治理的問題起到了很好的引導和推動作用，是礦業未來發展的主要趨勢。