降低膏体料浆沿程阻力损失的试验研究

ＩＳＳＮ　１６７１—２９００　ＣＮ　４３—１３４７／ＴＤ　采矿技术第１１卷第４期　２０１１年７月　Ｊｕｌｙ　２０１１　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏ１．１　１，Ｎｏ．４　降低膏体料浆沿程阻力损失的试验研究　武拴军，辜大志，张海军‘　（金川集团有限公司，　甘肃金昌市摘７３７１００）　要：膏体充填系统沿程阻力损失大，严重影响膏体系统的正常运行，制约着膏体充填　技术的进步与发展。结合金川镍矿实际，在膏体料浆中添加减水剂对此进行了研究。研　究表明，在膏体料浆中添加１％～１．５％的ＪＫＪ—ＮＦ型泵送减水剂，能够降低泵的工作压　力，提高膏体料浆的流动性，提高充填体的各龄期强度，有利于改善矿山在高强度采矿条　件下的安全生产环境。　关键词：膏体充填；阻力损失；减水剂；料浆流动性；龄期强度　从世界范围及长远发展来看，膏体充填工艺技　术是充填采矿技术发展的主力方向。然而，膏体泵　送充填系统从地表通过充填小井、充填钻孔、主充填　３：２，水泥耗量３００　ｋｇ／ｍ　，粉煤灰添加量ｌ００—１５０　ｋ　ｍ　，料浆流量８Ｏ一１００　ｍ　／ｈ，ＪＫＪ—ＮＦ型泵送减　水剂添加量１％一１．５％，分别制样后测试３，７，２８　ｄ　道到采场完成充填作业，整套管路系统拐弯多、总输　送距离大，造成管路系统的沿程阻力损失很大，导致　膏体充填泵的工作压力增大，进而造成管路爆裂、接　头泄漏等，严重影响着膏体充填系统的正常运行。　金川镍矿是我国膏体充填技术成功运用者，对此进　行了研究，在膏体料浆中添加１％一１．５％的ＪＩ＜Ｊ—　ＮＦ型泵送减水剂，能够降低泵的工作压力、提高膏　体料浆的流动性、提高充填体的各龄期强度，有利于　改善矿山在高强度采矿条件下的安全生产环境，有　利于促进膏体充填系统的进一步完善和向深部开采　养护龄期下抗压强度及坍落度。　表１试验材料的主要化学成分　主要化学成分含量（％）　物料—ＳｉＯ２　Ａ１２Ｏ３　ＭｇＯ　—ＣａＯ　Ｆｅ２Ｏ３　Ｓ　Ｆｅ　Ｎｉ　　棒磨砂７４．９１　５．９６　３．０４　４．０４　全尾砂３６．３１　３．３９　２８．１５　３．８６　水泥粉煤灰３２．７６　ｌ２．２２　２．９１　１．６５　一　—一０．１３＜Ｏ．０１　０．６７　９．５１　０．１９８　２１～２４　４～７＜４—５　６４～６７　２～４　＜３　—　１．４１　０．４４＜０．Ｏ０５　表２试验材料的物料性质　物料密实密度（ｇｅｍ　）松散密度（ｇ／ｃｍ　）空隙率（％）　系统的延伸，解决了制约我国膏体充填技术发展的　关键问题。　１试验原材料　试验原材料选用实际生产中使用的全尾砂、一３　试验采用电子秤、托盘天平、量筒等计量设备计　ｍｍ棒磨砂、粉煤灰和Ｐ・０３２．５普通硅酸盐水泥，　减水剂选用ＪＫＪ—ＮＦ型泵送减水剂，各材料的主要　量，泵送减水剂为液体状，在金川镍矿二矿区膏体充　填泵站的二楼搅拌槽上方设立一个３０００　ｍｍ×３０００　ｍｉｌｌ×１５００　ｍｍ的铁制容器，将泵送减水剂灌人，然　后用电动流量泵计量进行定量添加。在泵送车间现　理化指标分别见表１、表２。　２试验设计及试验结果　根据金川镍矿的生产实践，目前膏体充填系统　要求的砂浆重量浓度为７８％一８０％，根据本次试验　目的，主要考虑ＪＩ（Ｊ—ＮＦ型泵送减水剂的添加量对　场实测泵的工作压力，添加前后在搅拌槽的尾端取　样料浆，然后在ＳＢＹ一４０型恒温恒湿标准养护箱按　温度２８℃、湿度８０％±５的条件进行养护，最后，采　用ＮＹＬ一３００型压力试验机测试不同龄期的单轴抗　压强度，获得的试验数据见表３。　泵压及充填质量的影响，其中棒磨砂：尾砂＝１：１—　基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重大项目（编号：２００８ｂａｂ３２ｂＯ１）　３８　采矿技术　表３膏体充填料强度对比试验数据　３试验数据分析　低膏体料浆的各龄期强度，相反，较大幅度地提高了　充填体的各龄期抗压强度，说明该种泵送减水剂对　为充分研究泵送减水剂的使用效果，对表３实　充填体强度的提高有促进作用。一｝～｛　一｝一ｊ一｝一｛　测数据进行了分析，并获得图１、图２和图３的折　从图３可以看出，添加泵送减水剂后，膏体料浆　线。　的坍落度增大１０％左右，说明泵送剂能够改善膏体　一ｉ　料浆的流动性，有利于膏体料浆的远距离输送。　皇　６０　４　结束语　髭　研究结果表明，在膏体料浆中添加Ｉ％～１．５％　０　的Ｊ　一ＮＦ型泵送减水剂后，降低了膏体料浆管路　图１添加减水剂前后膏体充填泵的工作压力对比　的沿程阻力损失，可以降低泵的工作压力，提高了膏　体料浆的流动性，且能够提高充填体的各龄期强度，　ｌｏ　兰８　特别是早期强度，有利于改善矿山在高强度采矿条　６　件下的安全生产环境，降低回采过程中的矿石贫化　羹　损失率，从而加快矿山的采充循环速度，此外，增强　篓ｚ　蔫。　了膏体料浆的稳定性、和易性和可泵性。　参考文献：　［１］刘同友．充填采矿技术与应用［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，　图２　添加减水剂前后充填体抗压强度对比　２００１．　３０　［２］北京有色冶金设计研究总院，金川有色金属公司．膏体充填新　２５　２０　技术的研究与工业化［Ｒ］．金昌：金川有色金属公司，１９９９．　１５　［３］长沙矿冶研究院，金川有色金属公司．粉煤灰在金川公司二矿　蓑　ｏ　区西部充填中的应用研究［Ｒ］．金昌：金川有色金属公司，　密５　１９９７．　Ｏ　ｌ　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　ｌｌ　ｌ２　试验编号　［４］张海军，赵永贤，李英．粉煤灰替代部分水泥的膏体充填技　术［Ｊ］．有色金属：矿山部分，２００９，（３）：１—２，１８．　图３添加减水剂前后料浆坍落度对比　［５］张卓成，张海军，沈兆奎，等．充填质量影响因素的正交试验分　从图１可以看出，添加ＪＫＪ—ＮＦ型泵送减水剂　析［Ｊ］．矿业研究与开发，２００９，２９（１）：９—１１．　后，泵的工作压力从１３０～１２０　ｂａｒ下降到１２０—１１０　［６］王正辉，高谦．胶结充填采矿法充填作用机理与稳定性研究　ｂａｒ，说明添加泵送减水剂后，降低了管路的沿程阻　［Ｊ］．金属矿山，２００３，３２８（１ｏ）：１８—２０．　力损失，能够减轻泵的工作负荷，从而增强系统连续　［７］高直，张海军．影响中深部充填质量的因素探讨及对策　［Ｊ］．铜业工程，２００９，（４）：Ｉ１—１４．　运转的稳定性。　（收稿日期：２０１１—０４—２２）　从图２可以看出，在膏体料浆中添加１％～　作者简介：武拴军（１９６９一），男，甘肃静宁人，高级工程师，　１．５％的ＪＫＪ—ＮＦ高效泵送减水剂后，不但没有降　从事矿山地质工作研究及资源高效开采管理工作。