某白鎢礦膏體充填工藝研究

王旭

(紫金礦業集團股份有限公司， 福建 廈門市 364200)

某白鎢礦位于低山丘陵地區，地貌形態以緩坡和坳谷為主。礦區內巖石穩固性較好，工程地質條件中等。礦山開采規模 2300 t/d，礦石平均品位（WO3）0.41%，設計采用階段空場嗣后充填法[1-3]。由于充填系統建設滯后，Ⅱ步驟礦柱不能及時回采，中段下降速度慢，開拓任務重，一定程度上影響了礦山產能銜接，礦山急需加快充填系統建設進度。本文介紹了該礦全尾砂膏體充填工藝技術的研究成果，為礦山充填系統建設提供可靠的技術支撐[4-8]。

1 充填材料特性

（1）全尾砂。礦山原礦經破碎、預拋廢、球磨、浮選、重選得到鎢精礦。選廠原礦處理能力2300 t/d，拋廢 800 t/d，實際入磨 1500 t/d，尾砂產率約97%，年產尾砂48萬t。年充填采空區體積按30萬m3/a計，達到采充平衡時，充填用尾砂量約32.4萬t，故選廠尾砂量完全可滿足充填需求，且來源穩定。

試驗測得全尾砂比重2.59 t/m3，全尾砂平均粒徑73.7 μm，其中-20 μm累計含量達到50%，尾砂粒級中等偏細。全尾砂達到最大自然沉降質量濃度60.6%的時間為3 h。對于容重為1.572 t/m3，當料漿濃度66%時，塌落度為28 cm，料漿流動性較好，且無離析分層現象。

（2）膠凝材料。選用 2種不同廠家的膠固粉和PC425水泥做膠凝材料開展強度配比試驗，結果表明CZ膠固粉性價比最優，礦山決定采用該膠固粉。綜合灰砂比為1:10時，年膠固粉用量3.15萬t，膠結劑成本約為68元/m3。

2 充填能力及工藝參數確定

2.1 充填能力計算

礦山年需充填采空區體積為：

式中，Va為年平均充填采空區體積，m3/a；Ma為礦山年產礦石量，t/a；γ為礦石密度，2.59 t/m3；Z為采充比，取Z=1。

日最大充填料漿體積為：

式中，Vd為日平均充填料漿體積，m3/d；T為工作天數，330 d；l1為沉縮系數，取1.1；l2為流失系數，取1.05；l3為不均衡系數，取1.3。

2.2 工藝參數

結合實驗室試驗結果及上述充填能力計算，充填站設計1套充填能力為100 m3/h的生產系統即可滿足礦山充填需求。充填系統運行參數為：充填料漿流量 100 m3/h；日平均充填時間 10～14 h，兩班作業；充填料漿質量濃度64%～66%；灰砂比1:4～1:20。

3 充填工藝研究

3.1 充填工藝流程

通過現場勘察，選廠空間受限，無法布置濃密機，尾砂漿需采用低質量濃度輸送至充填站。經過設計確定尾砂濃縮采用深錐濃密機+立式砂倉方案，充填料漿制備采用臥式攪拌+高速活化兩段攪拌方案，自流輸送至井下。充填工藝流程及相關參數如圖1所示。

圖1 充填工藝流程及相關參數

3.2 充填系統構成

整個充填系統按工藝流程和空間位置可分為低濃度全尾砂輸送、充填站及井下充填管網3部分。

3.2.1 低質量濃度全尾砂漿輸送

選廠日產全尾砂 1500 t/d，尾砂質量濃度為30%，流量為170 m3/h。拆除選廠重選車間東側部分廠房，設置低質量濃度尾砂輸送泵房。磨浮車間尾砂自流進入泵房喂料池。泵房（+230 m）內設2臺噴水式柱塞泥漿泵（一用一備），泵的型號為PZNB-175/5.5，流量為 180 m3/h，出口壓力為 5.5 MPa，電機功率為355 kW，工作電壓為380 V，變頻調速，24 h連續工作。泵房至充填站敷設兩路（一用一備）尾礦輸送管至充填站。尾砂輸送采用Φ219 mm×（8+8）mm鋼襯超高分子管，單路管道長度為1150 m。

3.2.2 充填站

充填站設置1套流量為100 m3/h的充填系統，基本配置包括1臺濃密機、1個立式砂倉、1個水泥倉、1套攪拌制備系統等。

充填站（+450 m）設置1臺高效深錐濃密機，選廠磨浮車間尾砂泵送至濃密機。濃密機技術參數為：Φ14 m，處理能力 1600 t/d，底流質量濃度≥62%，溢流水渾濁度小于 500×10-6。配套 80ZJ-IA52 底流渣漿泵 2 臺，Q=80 m3/h，H=60 m，底流渣漿泵采用變頻控制，一用一備。配套 PT-1000 L絮凝劑加藥機1臺。制備量1000 L/h，質量濃度0.2%～0.5%。當濃密機底流質量濃度符合充填要求時，泵送至尾砂倉存儲或直接供料至攪拌機。

充填站設置 1 個立式砂倉，砂倉有效容積1050 m3，砂倉上設置泄水閥，充填前通過泄水閥排除全尾砂料面以上的澄清水。尾砂倉中砂漿造漿采用壓氣造漿的工藝，砂倉的底部安裝有造漿噴嘴，設置1臺螺桿式空壓機為砂倉中尾砂料漿造漿作業提供壓縮空氣，空壓機型號為 FU-250A-8，出氣量為43 m3/min。

充填站設置1個容積230 m3的水泥倉，單倉可儲存水泥300 t，滿足充填系統連續運行要求。水泥倉頂設置人行檢查孔、雷達料位計及袋式振動除塵機等。水泥倉底部設置電液閘門、水泥微粉秤和螺旋輸送機。水泥微粉秤電機采用變頻調速，改變水泥微粉秤轉速即可改變水泥給料量，以滿足不同灰砂比及生產能力的要求。

為確保充填料漿的制備均勻，采用兩段攪拌工藝，第1段攪拌選用 MQJ01 強力攪拌機（生產能力 90～130 m3/h，N=75 kW），第 2段攪拌采用MHJ09 高速活化攪拌機（生產能力為 90～130 m3/h，N=45 kW），充填料經兩段連續攪拌均勻制備成質量濃度適中、流動性良好的充填料漿。

3.2.3 井下管網

充填站服務標高范圍+200～+350 m的采空區，充填站地表標高450 m，設計施工鉆孔2個，分別至290 m、370 m水平，制備好的充填料漿自流輸送至采空區。鉆孔采用Φ184 mm×25 mm雙金屬復合耐磨管。各中段主運輸巷采用規格Φ152 mm×13 mm的無縫鋼管，盤區巷道采用Φ148 mm×12 mm的超高分子聚乙烯耐磨管。首充采場位于290中段，充填管道布置于370中段，充填鉆孔至首充采場管線長度600 m，單管敷設。

4 結論

針對某白鎢礦具體生產技術經濟條件，開展充填材料試驗和充填工藝研究，可以得出以下結論：

（1）礦山建設1套充填能力為100 m3/h的充填系統即可滿足礦山充填需求；充填材料選用選廠全尾砂，來源充足穩定；膠結劑選用性價比最高的CZ膠固粉，綜合灰砂比為1:10，年膠固粉用量3.15萬t，膠結劑成本約為68元/m3；

（2）符合礦山生產工況的充填工藝流程為：尾砂料漿低質量濃度輸送、高效深錐濃密+立式砂倉存儲尾砂、兩段連續攪拌制備、充填料漿自流輸送。該工藝流程具有工藝成熟、系統可靠性高、充填質量有保障等優點。