1、云南驰宏锌锗股份有限公司深锥浓密机底流取砂充填料浆性能及强度试验总结报告湖南风格科技开发有限公司中 南 大 学二 OO 六年六月云南驰宏锌锗股份有限公司深部资源开发工程，设计采用全尾砂水淬渣膏体胶结充填，以解决会矿尾砂不易凝固、尾矿无处堆存的难题。为此，湖南风格科技开发有限公司、中南大学、长沙矿山研究院等单位进行了较为详细的膏体充填材料及充填体强度的试验研究工作。但是，在进行前期工作时，新选厂尚未建成，故使用老选厂系统的尾砂进行试验的。由于矿石性质和选矿工艺的改变， 导致全尾砂物理化学性质产生一定的变化，以其为原料的充填料浆的性能和充填体的强度都有可能存在较大的差异。因此，有必要在原有试验研究
2、的基础上， 进一步开展全尾砂水淬渣膏体充填材料试验研究，其目的就是针对膏体充填的基本特征，优化充填材料选择和配合比设计，为实现全尾砂水淬渣膏体泵送充填提供依据。在 2005 年 812 月，根据前期选定的充填材料，对新选厂全尾砂及新鲜炼铅水淬渣进行了取样，在实验室进行了多项测试及各材料配比强度试验。试验内容包括：全尾砂、水淬渣基本物理参数测定；全尾砂、水淬渣化学成分分析；全尾砂、水淬渣粒级测定；全尾砂沉降试验；不同配比充填料浆流动性( 塌落度、稠度等) 测定；充填材料配比强度试验等。但是，由于尾砂粒径都在 40以下，比表面积达到 16865cm2/cm3，再加全尾砂的化学成份， SiO2 的含
3、量只有4.68%，而 MgO 的含量达到 12.47%，主要 矿 物成份为白云岩、方解石，均不利于膏体的凝固。因此，出现了这个阶段试验膏体不凝固或强度很低的现象。在 2005 年底，新选厂工艺流程进行了调整，球磨机也进行了改造，减少了精矿、尾 矿的细粒级含量。在充填制备站建成后，我们从制备站深锥浓密机底流管道中随机取尾砂浆体，应用现场生产中准备采用的水淬渣、水泥，配合环管试验， 进行了室内试验，测试了不同配比充填料浆的流动性能( 塌落度、稠度等) 、充填材料配比强度等工作。一、充填试验材料与方法1.1 试验材料全尾砂，从充填制 备站深锥浓密机底流随机取浆体样，测定其浓度，加水配制成试验要求的全
4、尾砂浆体。经筛析法测定，全尾砂200 目占 50%以上；500 目接近 25%（参见表 11）。水淬渣，直接从制 备站水淬渣仓底取样，测定其含水率。胶凝 剂，采用制备站水泥仓内生产应用的 425#普通硅酸盐水泥。经对水泥标号检测，达到了 425#普通硅酸盐水泥的标准。水，采用制 备站充填用生产水。表 1-1 全尾砂粒级分析试验结果表 样 1 样 2 平均粒径（m） 累计 （%） 分计 （%） 累计 （%） 分计 （%） 累计 （%） 分计 （%）+200 目 53.50 53.50 51.69 51.69 52.60 52.60+320 目 67.75 14.25 69.46 17.77 68
5、.61 16.01+500 目 73.75 6.00 78.08 8.62 75.92 7.31-500 目 100 26.25 100 21.92 100 24.081.2 试验方法及仪器设备膏体充填材料试验研究测试的参数包括充填料浆的塌落度、稠度、分层度、泌水率，以及充填体早期、中期和晚期强度。本试验采用的测试方法如下：塌落度用混凝土塌落度筒（高 30cm、上截面直径为 10cm、下截面直径为 20cm 的无 顶、底盖铁皮筒）进行测定。充填料 浆稠度用砂浆稠度仪测定。测定时，在盛料容器内砂浆表面必须低于该容器表面 1cm，并在 10 秒内完成测定试锥的下沉深度。分层 度用砂浆稠度仪和砂浆分
6、层度仪进行测定。检测方法分为三个步骤：第一步是检测搅拌均匀的砂浆的稠度 C1；第二步是将搅拌均匀的砂浆装入分层度桶中并静置 30min，让砂浆离析分层；第三步将分层度桶中上部的砂浆去除，取其下部砂浆，测其再次搅拌均匀后的稠度 C2。C1 与 C2 之差就是分层度。泌水率用量杯测定。方法是用量杯盛入一定量的砂浆，测其砂浆重量，并换算出其中水的含量；静置 60min 后，将砂 浆表面清水滗出，测出清水含量，滗出清水与砂浆含水总量之比即为泌水率。强度 试验是将按设计配制的充填料浆浇灌入 7.077.077.07cm3 三联砂浆试模内，折模后放入标准养护室进行养护，养护到规定龄期时，在 30t 液压机
7、上进行单轴抗压强度试验。强度龄期设计分为 7、14、28 天，以测定其早期、中期和晚期强度。二、膏体充填料浆浓度范围及性能参数试验为了使试验更为准确可靠，更为接近现场实际情况，这次试验全部采用将来生产使用的物料。这次试验进行了不同骨料配比、不同灰砂比、不同料浆浓度的膏体性能参数及充填体强度试验。试验结果如下：表 21 组号 E：（全尾砂：水淬渣= 75:25 ，灰砂比 =1:3 ）强度(MPa)浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%）容重g/cm3 R7 R14 R2882 22.2 9.3 1.1 1.26 2.16 4.46 9.85 14.2080 26 11.1
8、0.7 1.47 2.123 4.49 8.31 11.6078 27 12.1 0.6 2.9 2.08 2.29 5.76 7.74表 22 组号 B：（全尾砂：水淬渣= 75:25 ，灰砂比 =1:4 ）强度(MPa)浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%）容重g/cm3 R7 R14 R2882 18 8.4 0.2 2.02 2.123 1.27 6.05 7.1781 23.2 9.6 0.1 2.05 2.119 / / /80 26 11 0.75 2.68 2.113 1.54 5.43 5.1778 27 12.18 0.18 3.98 2.047 0
9、.86 4.09 5.90 表 23 组号 I：（全尾砂：水淬渣= 75:25 ，灰砂比 =1:6 ）强度(MPa)浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%）容重g/cm3 R7 R14 R2882 21.6 8.8 0.5 1.82 2.138 0.97 3.01 4.2881 24.8 9.8 0.3 2.26 2.124 0.68 2.58 4.0480 25.9 11.2 0.6 2.60 2.11 0.65 2.86 3.7478 27 12.3 0.2 2.99 2.068 0.61 2.06 2.62 表 24 组号 A：（全尾砂：水淬渣= 75:25 ，灰砂
10、比 =1:8 ）强度(MPa)浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%）容重g/cm3 R7 R14 R2882 20.8 9.0 0.7 1.86 2.151 0.13 1.76 2.9981 25.5 10.1 0.1 2.41 2.135 / / /80 26 11.4 0.21 2.67 2.113 1.01(R12) 1.31 2.5778 27 12.3 0.1 3.36 2.051 0.21 1.04 2.00注：括号内“R12”表示龄期为 12 天的抗压强度，以下同。 表 25 组号 D：（全尾砂：水淬渣= 75:25 ，灰砂比 =1:12 ）强度(MPa)
11、浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%）容重g/cm3 R7 R14 R2883 16.8 8 2 3.8 2.149 / / /82 24.8 10 0.9 2.20 2.164 0.19(R9) 0.38 1.1780 26.5 11.5 0.73 3.38 2.132 0.13(R9) 0.44 1.1378 27.5 12.5 0.6 3.61 2.07 0.21(R11) 0.27 0.79 表 26 组号 J：（全尾砂：水淬渣= 75:25 ，灰砂比 =0 ）强度(MPa)浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%）容重g/cm3 R7 R1
12、4 R2883 26 9.7 0.9 4.359 2.188 / / /82 26.4 11.4 0.6 2.87 2.17 / / /80 27.1 11.7 0.5 3.46 2.141 / / /78 28 / / 4.52 2.085 / / /表 27 组号 C：（全尾砂：水淬渣= 80:20 ，灰砂比 =1:4 ）强度(MPa)浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%）容重g/cm3 R7 R14 R2882 13.5 7.6 0.5 1.06 2.145 / / / 81 22.5 9.1 0.3 1.68 2.14 2.99 6.8 7.2780 23.8
13、9.2 0.5 1.85 2.132 1.63 8.53 9.9378 26.5 12.1 0.1 2.15 2.066 0.71 3.53 5.35表 28 组号 F：（全尾砂：水淬渣= 80:20 ，灰砂比 =1:8 ）强度(MPa)浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%）容重g/cm3 R7 R14 R2882 13.8 7.7 0.6 1.26 2.16 0.2 1.29 2.5681 23.5 9.5 0.3 2.15 2.135 / / /80 26 10.7 0.2 2.43 2.113 0.13 0.9 1.92 78 26.7 12 0.1 3.22 2
14、.055 0.07 0.67 1.51 表 29 组号 K：（全尾砂：水淬渣= 80:20 ，灰砂比 =1:12 ）强度(MPa)浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%）容重g/cm3 R7 R14 R2883 10.5 6.75 0.4 3.581 2.179 / 0.58 /82 17 8.7 0.4 4.07 2.17 0.18 0.25 0.5080 25.7 11.4 0.4 4.78 2.113 0.12 0.17 0.8078 27.5 12.2 0.2 9.19 2.045 0.10 0.08 0.93表 210 组号 G：（全尾砂：水淬渣= 70:30
15、，灰砂比 =1:4 ）强度(MPa)浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%）容重g/cm3 R7 R14 R2883 15.5 6.55 2.6 3.44 2.163 / / /82 22.8 9.2 0.5 1.81 2.17 1.82 5.17 7.19 80 26.6 11.7 0.7 2.48 2.113 1.03 3.61 4.7378 27.2 12.2 0.3 3.66 2.061 0.58 3.43 5.08表 211 组号 H：（全尾砂：水淬渣= 70:30 ，灰砂比 =1:8 ）强度(MPa)浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%
16、）容重g/cm3 R8（8 天） R14 R2883 17 7.7 0.3 3.21 2.179 / / /82 23 9.5 0.6 1.49 2.172 0.34 1.34 2.6080 26.5 11.8 0.9 3.00 2.123 0.25 1.0 1.7578 27.3 12.2 0.1 4.58 2.075 0.19 0.78 1.63表 212 组号 L：（全尾砂：水淬渣= 70:30 ，灰砂比 =1:12 ）强度(MPa)浓度（%）塌落度（cm）稠度（cm）分层度（cm）泌水率（%）容重g/cm3 R7 R14 R2883 15.0 7.8 / 4.81 2.22 / / /
17、82 23.5 9.4 / 3.04 2.25 0.17 0.69 1.1 80 26.8 11.9 / 7.34 2.033 0 0.45 1.6378 28 12.2 / 9.42 2.031 0 0.15 0.73 试验结果分析：(1)全尾砂料浆塌落度值和稠度值随浓度的提高呈规律性的下降, 且塌落度和稠度变化规律相一致；全尾砂料浆随浓度的提高泌水率不断下降，当浓度达 80%以上 时，没有水泌出，泌水率为零；全尾砂料 浆抗离析能力较强，基本不分层；全尾砂膏体料浆浓度范围为 77% 80%。(2)在全尾砂中加入水淬渣后，其料浆性能的变化规律与全尾砂料浆的变化规律相一致；但在同等浓度条件下，料
18、浆塌落度值、稠度值和泌水率随料浆中水淬渣所占比例的提高而增大，这是因为随粗颗粒的增加料浆饱水能力下降所致。(3)全尾砂水淬渣水 泥 的 膏 体 ，料浆塌落度 值和稠度值随浓度的提高呈规律性的下降, 且塌落度和稠度变化规律相一致；在同等浓度条件下，料浆塌落度值、稠度值随灰 砂 比 的提高而下降；在浓 度较低，小于 79%时，料浆塌落度值和稠度值与灰 砂 比 的关系不大，在 浓度大于 79%时，料浆塌落度值和稠度值随灰 砂 比 的变化差别较为明显；当低灰砂比料浆或低浓度料浆浇灌入砂浆试模后，初凝时间长，需在试模中养护 35 天方可折模。膏体浓度与膏体性能指标（塌落度、稠度、泌水率、抗压强度）的关系
19、曲线如图 1图 4 所示。图 1： 膏 体 浓 度 与 塌 落 度 之 间 的 关 系 曲 线101520253077 78 79 80 81 82 83膏 体 浓 度 (%)塌落度(cm)灰 砂 比 1:4灰 砂 比 1:6灰 砂 比 1:8图 2： 膏 体 浓 度 与 稠 度 之 间 的 关 系 曲 线46810121476 78 80 82 84膏 体 浓 度 (%)稠度(cm)灰 砂 比 1： 4灰 砂 比 1： 6灰 砂 比 1： 8图 3： 膏 体 浓 度 与 泌 水 率 之 间 关 系 曲 线01234577 78 79 80 81 82 83膏 体 浓 度 (%)泌水率(%)灰
20、 砂 比 1： 4灰 砂 比 1： 6灰 砂 比 1： 8图 4： 膏 体 浓 度 与 强 度 之 间 的 关 系 曲 线01234577 78 79 80 81 82 83膏 体 浓 度 (%)抗压强度(MPa)R7R14R28三、环管试验的膏体性能及强度检测在地表进行环管试验时，对环管试验的膏体随机进行了膏体性能和强度检测工作。其检测结果如表 31 所示。表 31 环管试验膏体性能与强度检测表设 计 参 数 实 际 数 据抗 压 强 度 （MPa）全尾砂/水淬渣灰砂比设计浓度(%)实际浓度（%）塌落度(cm)稠度(cm)R7 R14 R2880 80.50 25.5 / 3.07(R12)
21、 3.53 5.0081 81.36 25.0 / 0.31 2.27 3.481:1280 82.26 25.5 11.0 0.15 3.13 5.4780 79.00 26.7 / 0.25 0.80(R17) 1.4981 81.73 26.0 11.1 / / /78 81.80 27.0 / 0.127 4.50(R19) 3.971:881.5 81.91 25.5 10.7 / / /78 77.60 27.5 / 1.70 3.57 4.780 80.40 26.0 / 5.30 8.15 10.6781 81.53 25.0 / 7.9081 81.60 25.0 / 6.0
22、0 6.87 11.2980:201:482 81.50 25.8 / 5.11 8.40 12.2续表 31 环管试验膏体性能与强度检测表设 计 参 数 实 际 数 据抗 压 强 度 （MPa）全尾砂/水淬渣灰砂比设计浓度(%)实际浓度（%）塌落度(cm)稠度(cm)R7 R14 R2880 81.50 27.2 11.8 0.55(R8) 3.60(R15) 3.501:1282 81.00 24.3 / 1.49(R10) 2.00 3.6381 80.60 26.2 / 3.14(R9) 4.11 6.3882 79.40 26.2 / 0.17(R9) 0.63(R17) 1.221
23、:882 81.80 25.5 / 3.47(R11) 4.5 6.00(R29)78 80.50 27.2 / 5.43 8.23(R18) 10.8780 80.60 26.0 / 7.00(R7) 7.70 10.181 80.97 26.0 11.4 1.11 3.77(R15) 4.6375：251:482 83.00 25 / 7.44 14.8(R16) 14.43续表 31 环管试验膏体性能与强度检测表设 计 参 数 实 际 数 据全尾砂/水 灰砂比 设计浓度 实际浓度 塌落度 稠度(cm) 抗 压 强 度 （MPa）淬渣 (%) （%） (cm) R7 R14 R2880 8
24、0.25 27.1 / 2.08 5.07(R17) 5.3381 81.26 26.5 11.5 3.17(R12) 3.90 5.2382 81.78 26.5 / / /1:1282 82.27 25.5 11.0 3.40(R13) 3.73 4.9381 80.83 25.8 / 2.40(R8) 4.00 5.880 81.00 27.0 / 3.11 5.07(R17) 5.331:882 82.30 26.3 10.2 2.46 7.17(R16) 6.8782 81.30 26.0 / 7.87 13.37(R19) 13.0770:301:480 83.24 25.5 /
25、13.87 19.73(R18) 16.1从上表可以看出，试验数据比较离散，规律性较差，这是由于环管试验过程中诸多的因素造成的。因此，环管试验检测的膏体性能与强度指标仅供参考。四、推荐充填配比工艺参数膏体充填制备站系统调试，既要求由全尾砂水淬渣水泥配制成的膏体料浆，达到膏体的基本性能要求，具有一定的流动性，便于通过泵压输送到井下采场， 还要使充填到井下的充填体能够正常凝固，具有一定的强度，满足采矿生产工艺对充填体强度的要求。但是，膏体的可输送性和充填体强度是一个矛盾的统一体。在水泥添加量一定时，随着膏体浓度提高，充填体的强度也相应提高，但膏体的可输送性变差，甚至可能会出现不能输送的情况。因此，
26、为了保证整个充填工艺流程正常调试和避免试验采场因充填体强度问题遗留下安全隐患， 结合设计院所设计的充填体强度：“ 上向进路充填，一步回采进路：下部厚 3.5m，充填体强度 1MPa，上部厚 0.5m，强度 4MPa。二步回采 进路：下部厚 3.5m，非胶结充填。 ”综合考虑各方面的因素，建议采用下表所示的工艺参数进行充填制备站系统调试和充填工业试验。表 4-1 充填制备站调试推荐参数表试块抗压强度(MPa)浓度(%)灰砂比全尾砂/水淬渣塌落度(cm)稠 度（cm） R7 R14 R28充填体目标强度（MPa）7880 1:6 75:25 27.025.9 12.311.2 0.610.65 2.062.86 2.623.74 4MPa7880 1:12 75:25 27.526.5 12.511.5 0.040.05 0.270.44 0.791.13 1MPa五、几点说明1、这次试验， 为了更接近于生产实际，充填物料均采用今后生产中使用的物料，并随机取样进行试验。在此要说明的是，由于是随机取样，致使试验数据规律性不强，部分数据出现离散现象。2、推荐的充填配比工艺参数，主要是按膏体性能参数（塌落度、稠度等）和强度数据来推荐充填配比工艺参数的，存在一定的局限性。建议今后确定充填配比工艺参数时，应综合膏体性能、强度数据、输送管阻三个方面来确定。
