金川鎳礦新型膠凝材料開(kāi)發(fā)及管道輸送特性的研究.pdf

1、充填采礦法不僅具有高回采率、低貧化率的顯著優(yōu)勢(shì)，而且能夠有效地控制采空區(qū)地壓，防止地表沉陷；但存在充填料不足、充填成本高和采礦效益低等問(wèn)題。
　　金川鎳礦是以埋藏深、圍巖破碎、地應(yīng)力高為特點(diǎn)的難開(kāi)采礦床。通過(guò)大量的采礦技術(shù)攻關(guān)和生產(chǎn)實(shí)踐，該最終選擇了下向分層膠結(jié)充填采礦法。目前主要使用的膠凝材料為水泥，充填骨料為棒磨砂，采用高濃度、高灰砂比料漿充填，其充填成本之高國(guó)內(nèi)外不多見(jiàn)，使企業(yè)面臨巨大的經(jīng)濟(jì)壓力。降低采礦成本是金川鎳礦最迫切

2、問(wèn)題。
　　甘肅省翁福集團(tuán)每年排放大量的磷石膏廢渣。磷石膏廢渣的大量堆存，不僅占用了大量土地資源，還嚴(yán)重威脅了磷石膏堆場(chǎng)附近的地下水、地表水以及環(huán)境的安全。因此，利用磷石膏和廢石固體廢棄物，開(kāi)發(fā)低成本和高強(qiáng)度的新型充填膠凝材料，不僅可以降低充填采礦成本，而且還實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用，實(shí)現(xiàn)綠色無(wú)廢開(kāi)采，從而保護(hù)礦山環(huán)境，實(shí)現(xiàn)金川企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
　　根據(jù)前期大量探索試驗(yàn)，以磷石膏、礦渣作為主要原料，以生石灰、NaOH和芒

3、硝為復(fù)合激發(fā)劑，開(kāi)發(fā)的新型膠凝材料配比大致范圍為：生石灰4％～6%， NaOH為2%～4%，芒硝1.5%～2.5%，磷石膏為30%～40%。
　　以棒磨砂為充填骨料，采用正交試驗(yàn)與極差分析，確定了新型膠凝材料的最優(yōu)配比：生石灰4%，磷石膏35%， NaOH為3%，芒硝為2%，礦渣為54%。當(dāng)膠砂比1:4，濃度80%，其充填體3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到2.17MPa、4.35MPa、8.97MPa，滿(mǎn)足金川鎳礦對(duì)充填體強(qiáng)度要

4、求。根據(jù)SEM分析，揭示出新型膠凝材料的水化反應(yīng)的主要產(chǎn)物是水化硅酸鈣凝膠（C-S-H）和鈣礬石（AFt）。
　　開(kāi)展了新型膠凝材料棒磨砂料漿的流變特性的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，新型膠凝材料的充填料漿流變特性與水泥料漿的流變特性不存在本質(zhì)上的差異。新型膠凝材料的充填料漿仍屬于賓漢體，滿(mǎn)足金川鎳礦對(duì)充填料漿自流輸送的流動(dòng)性的要求。
　　利用Fluent軟件進(jìn)行料漿在管道中輸送的數(shù)值模擬，模擬結(jié)果揭示了充填料漿在管道輸送過(guò)程中的