尾矿胶结充填产品与技术
金属矿山全尾砂胶结充填胶凝材料技术要求
金属矿山全尾砂胶结充填胶凝材料技术要求1 范围本标准规定了金属矿山全尾砂胶结充填胶凝材料的分类和标记、组分与材料、强度等级、技术要求、试验方法、检验规则和包装、标志、运输与贮存要求。
本标准适用于金属矿山全尾砂充填胶结材料。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
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GB50771 有色金属采矿设计规范GB175 通用硅酸盐水泥GB/T1596 用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T18046 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T20491 用于水泥和混凝土中的钢渣粉GB/T1345 水泥细度检验方法（筛析法）GB/T1346 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法（GB/T 1346-2001，eqv ISO 9597:1989）GB/T2419 水泥胶砂流动度测定方法GB/T17671 水泥胶砂强度检测方法（ISO法）（GB/T17671-1999，idt ISO679:1989）GB/T2847 用于水泥中的火山灰质混合材料3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1全尾矿full tailing选矿分选作业的产物，有用目标组分含量较低而无法用于生产，且未经粒径分级的部分称为全尾矿。
33.2胶结充填backfill将选矿分选产生的尾矿砂浆，掺入适量的胶凝材料，搅拌制成胶结充填料桨，将料浆回填到采空区，胶结形成一定强度的、整体的充填体，此工艺过程称为胶结充填。
3.3胶凝材料cementing material以具有潜在水硬特性的物料、激活物料、其它功能性辅料混合制成的具有水硬性的、用于矿山胶结充填的混合材料称为胶凝材料。
3.4收缩率shrinkage ratio刚制备好的浆体体积与浆体固化脱模后的体积差与原体积的比。
3.5坍落度slump坍落度是指充填浆体的和易性，具体来说就是充填浆体的保水性、流动性和粘聚性的综合表现形式。
金属矿山全尾砂胶结充填技术的发展
金属矿山全尾砂胶结充填技术的发展摘要：随着我国社会经济的快速发展和科学技术的创新,对矿产资源开发的要求越来越高，尤其是环境方面。
金属矿山选矿工艺比较多样化，主要包含三段抛尾，粗尾砂用做建筑材料、细粒级尾砂全部充填至采空区的开采技术。
为了加强环境保护力度，降低对农田的影响,需要创新出绿色、安全的开采技术，为铁矿山开采领域的持续发展奠定基础。
关键词：胶结充填；全尾砂；封堵墙；充填设备；充填体固结前言近年来,我国越来越重视环境问题,传统的表面尾矿处理方法无法彻底解决问题,需要创新出安全、有效的尾矿处理新技术,并进一步扩大技术的应用范围,利用尾矿充填采矿空区有效实施尾矿处理,其主要原理是填充尾矿填充空地,支撑两组围岩，防止岩石移动,有效控制地下压力。
总之，利用尾矿胶结充填技术处理地下采矿空区，减少了尾矿占用面积，实现了地下采矿空区和地表沉陷的有效治理。
1、全尾砂胶结充填技术工艺1.1分段回采嗣后充填法矿房和矿柱的划分分两步进行回采,先用分段空场法中的深孔回采矿房,开采后进行适当的填充，仅此一次就可以返回矿山进行无粘土填充;或者是连续回采,不进行任何的划分，矿房和矿柱两者之间一直保持连续回采,但是回采工作区受空间暴露面积的影响，如果达到一定极限值,充填采空区,重视地下压力活动的控制。
对于不同倾角、厚度的矿体结构，需要比较矿石的稳定性和规则性,否则人员不得随意进入露天场地作业。
1.2采空区的充填及时对采矿现场的矿物质进行清理，土壤清理后为采矿做好准备工作,采场内的积水，需要采取措施排净，充填管路，确保架设效果，并做好充填挡墙的砌筑工作,确保良好的照明和通风效果,仔细检查顶板的防护脚、周围围岩的稳定性,是否满足采矿的所有准备条件。
充填人员在充填之前，需要对井下仔细检查，尤其是管道泄漏问题,并仔细观察充填料浆的流量及流动效果，以此来确保巷道、溜井挡墙的安全性和稳定性。
在填充过程中,还需要根据需求严格控制填充物的起升高度,进一步确保填充墙的稳定性。
胶结充填技术在矿山的应用[1]
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Serial No .469May .2008矿 业 快 报EXPRESS INF OR MATI O NOF M IN ING INDUSTRY总第469期2008年5月第5期 3国家自然科学基金资助(50774092)。
裴启涛(1986-),男,410083湖南省长沙市。
胶结充填技术在矿山的应用3裴启涛 陈建宏 王子哲 程运材(中南大学资源与安全工程学院) 摘 要:在矿山的生产中,胶结充填不仅可以充分利用矿山固体废料,提高充填体的强度,有效地抑制围岩的破坏,而且可以提高资源的回收利用率,为将来远景资源的二次开发创造了条件。
介绍了胶结充填技术的基本原理,并结合生产实际,对目前金属矿山采用的一些胶结充填技术给了较系统的阐述。
关键词:胶结充填;固体废料;充填体;矿山中图分类号:853.34+3 文献标识码:B 文章编号:100925683(2008)05200922031 引 言矿山充填技术是为了满足矿业开发的需要而逐步发展起来的。
然而,矿业开发一方面促进了经济发展和社会进步,而另一方面却又造成了环境污染,影响了社会的发展。
在金属矿山作业中,不可避免会产生大量的固体废料,其中尾矿的含量最高。
世界上每年排放的尾矿竟达50多亿吨,而我国的矿山每年排放的尾矿量也高达5亿t 以上。
尾矿的堆积不仅要占用大量的土地,而且定期对尾砂坝进行维修也要耗费大量的资金。
因此,必须要寻求妥善的办法,合理的利用尾矿,实现经济效益最优的同时,使矿业开发成为无污染或少污染的行业。
胶结充填技术的应用不仅可以充分利用矿山固体废料,提高充填体的强度,有效地抑制围岩的破坏,从而避免地表塌陷,保护生态环境,而且也提高了资源的回采利用率,使得一些在当代技术条件下难以得到经济合理利用的矿物废料储存起来,为将来远景资源的二次开发创造了条件,同时也消除或减少了矿山固体废料排放的负面影响。
2 胶结充填原理和种类2.1 充填原理胶结充填技术是将采集和加工的细砂等惰性材料(在充填过程及形成充填体后,性质不发生变化的材料)掺入适量的胶凝材料,加水混合搅拌制成胶结充填料浆,在沿钻孔、管等向采空区输送和堆放料浆,然后使浆体在采空区中脱去多余的水(或不脱水),形成具有一定强度和整体性的充填体。
铁矿全尾砂胶结充填技术研究
铁矿全尾砂胶结充填技术研究摘要分级尾砂充填系前些年采矿行业特别流行的一种矿山采空区充填技术，此技术的使用以对于矿山的开采而言起到了一定的促进作用，然而它给矿山开采带来了的不利影响也是不容忽视的。
为了更好地促进矿山行业的发展，相关人员对于矿山采空区充填技术进行了深入的研究及分析，最终提出了一种新型的矿山采空区充填技术——全尾砂胶结充填技术。
本文以全尾砂胶结充填为立足点，对其作用进行了深入的分析，并以山东金鼎矿业有限责任公司王旺庄铁矿为例对全尾砂胶结充填这一技术进行了全面的介绍。
关键词铁矿；全尾砂；胶结充填；技术多年前，人们在进行矿山采空区的充填时通常采用分级尾砂充填技术。
分级尾砂充填技术即对尾砂先实施分级脱泥处理，如此充填体料浆在流入采场后便可以进行更有效的脱水，当然充填体的强度也能够得到较好地增强，所以，分级尾砂充填这一技术在西方国家矿山开采方面得到了广泛的运用，然而此技术却导致了充填材料来源不足情况的出现，而且其生产出来的细泥尾砂也加大了堆坝的难度，增大了尾矿库的创建成本。
鉴于国民经济及技术的发展，全尾砂胶结充填这一全新的矿山充填技术便登上了历史的舞台。
全尾砂胶结充填系以未实施分级脱泥的全粒级尾砂充当充填材料，和适当比例的胶结材料及水混合，再经均匀混合之后注入井下采空区的一种新型充填技术。
它的出现对于采矿行业的发展而言起到了特别大的促进作用。
此种技术可以充分利用尾矿资源，达到铁矿无废开采的目的，当然它也是一种把尾砂当成远景资源埋藏在井下的技术。
待技术经济成熟时，我们又可以对那些被埋藏于地下的尾砂进行二次开采，以促进国民经济的增长。
1 全尾砂胶结充填技术概述全尾砂胶结充填系一种以物理化学及胶体化学为前提的矿山采空区充填技术，此种技术所使用的主要原料为尾砂浆，选择好原料之后，工作人员会使用浓密机及砂仓机对原料进行沉降及脱水，然后再把全尾砂与适当比例的水泥及水充分混合在一起通过相关的机器让其形成胶结充填料，最后再将能运送至采空区进行填充。
某矿全尾矿胶结充填材料和充填工艺选择_段进超
卧式砂仓工艺的优点是质量浓度可控程度较 高 ，有 利 于 提 高 充 填 质 量 浓 度 。 缺 点 为 ：汽 车 运 输 滤 饼 会 造 成 沿 途 的 环 境 污 染 ，且 尾 砂 输 送 成 本 较 高 ，工 艺流程较复 杂，管 理 难 度 相 对 较 大，同 时 充 填 成 本 较高。
１ 充 填 材 料
设计采用全尾砂胶结充填。与分级尾砂相比， 全 尾 砂 中 细 泥 含 量 高 、渗 透 性 能 差 ，而 且 尾 砂 残 留 硫 含量高、粘性大，输 送 与 搅 拌 困 难，其 充 填 性 能 和 充 填质量需要进行研究和攻关。该矿已委托科研单位 进行了科研攻关，开 展 了 大 量 室 内 试 验 和 现 场 半 工 业试验，解决了新桥 矿 全 尾 砂 用 于 井 下 充 填 的 关 键 技术问题。
段 进 超 ： 某 矿 全 尾 矿 胶 结 充 填 材 料 和 充 填 工 艺 选 择
１３
输 送 成 本。 工 艺 流 程 较 简 单，容 易 管 理，充 填 能 力 大，充填成本较低。
图 １ 全 尾 砂 立 式 砂 仓 胶 结 充 填 工 艺 流 程
３．２ 卧 式 砂 仓 充 填 工 艺 方 案 卧式砂仓胶结充填工艺是压滤后的全尾砂滤饼
加强平巷掘进的技术组织管理也是提高掘进速 度与工效的重要措施之一。掘进所装备的机械化程 度愈高，要求组 织 管 理 水 平 也 就 愈 高。 操 作 维 修 人 员要进行严格的 技 术 培 训，提 高 技 术 水 平。 实 行 包 机 到 人 ，不 允 许 未 经 考 核 合 格 的 人 员 操 作 设 备 ，建 立 和健全设备维修机 构，严 格 组 织 管 理 设 备 维 修 与 保 养 工 作 ，保 证 设 备 正 常 完 好 使 用 。
尾矿充填技术综述
性态 、 尾矿输送技术 、 低热高强胶凝材料机理研究 和必要 的检测 手段来 降低充填 成本 ， 对提 高尾矿制 备和充 填能 力， 实现尾矿高浓度连续充填 ， 进一步提高胶结充填体强度 ， 有着极其重要的意义。 关键词 ： 似膏体 ； 构造 ； 料浆 ； 离析 ； 级配 ； 低热高强材料
中图 分 类 号 ：Ｄ ５ ．４ 文献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ： ０ ３ ４ （０ ０ ０ ０ １ ０ Ｔ ８３３ Ｂ １ ９— ８２ ２ １ ） ３— ０ ６— ３ ０
Ａｂｓｒ ｔ：Ｔｏｒ ｃ ｖ ｒｔ ｎｄ ｒｒ ｕ ｅｓ ｕ ｃ ｓｆ ｌｙａ ｎ ａ ｃ ｈ ｃ ｌｇｉａ ｏ ｅｖ ｔｏ ｔ ａｃ ｅ ｏ ｅ ｈｅｕ ｅ ｇｏ ｎｄ ｒ ｏ ｒ ｅ ｕ ｌ ｎｄ ｅ ｈ ｎ ｅｔ ｅ ｅ ｏ ｏ ｃ ｌｃ ｎｓ ｒａ ｉｎ，ｂａ ｋ ｌ ｎｎｇｍｅ ｈ ｄ ｈ ｓｂ ｅ ｏ ｃ ｆ ｌｍｉ ｉ ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｉ
即压滤和 浓缩 。压滤成 本太 高 ， 占地 面积较 大 ， 系统
的重要保障。
２ 矿 山充填技术背景
由于地 表资 源 的 Ｆ益减 少 和资 源 不可 再生 ， ｔ 地 下 和深井 矿 山在 今后 的矿 山 中所 占 比例 越 来越 大 ，
ｌ 前 言
随着 人 们环 境保 护 、 源不 可再 生 意识 的提高 资 和循环经 济 的不 断发 展 ， 填 法采 矿 己是 今 后采 矿 充
业 发展 的趋势 。为 充分 回收地 下 资 源 ， 多数 井 下矿 山在 回采顺 序上 ， 用 多步 骤 回采 ， 采 因此 ， 低矿 山 降
Ｔｏ ａ ０ ｔ ｌ１ ５ Ｎｏ ３ ２ ０ ． ０１
铜
业
工
程
尾矿回填-全尾砂胶结充填工艺
尾矿回填-全尾砂胶结充填工艺矿山机械选矿厂家尾矿库已到服务年限，如果不对尾矿做科学的综合治理方案，势必超期服役。
并且，随着尾矿量不断增加，建立新的尾矿库已势在必行，新的尾矿库的建立需要占用大量的农林用地。
一个年产20万吨铅锌矿的选矿厂，建一座尾矿库需占地800～1000亩(1亩=667㎡)，能够维持10～15年生产之用。
由于土地资源越来越紧张，征地费用越来越高，导致尾矿库的基建投资占整个采选企业费用的比例越来越大，且尾矿库的维护也需消耗大量的资金。
每年的营运费用高达100万元之多，因此，实施尾矿综合开发治理，减少尾矿库投入成本，是企业降低经济负担，提高经济效益的需要。
目前在我国应用的充填工艺主要有全尾砂胶结充填、分级尾砂充填、废石胶结充填、膏体泵送胶结充填、磨砂胶结充填、赤泥胶结充填、少量的天然砂胶结充填和干式充填。
全尾砂胶结充填是充分利用尾矿资源，实现矿山无废开采，同时也是将尾砂视为一种远景资源储存于井下，待将来技术经济成熟再对其进行二次开发利用来满足国民经济发展的需要，是现代采矿工业中一项有利于矿业可持续发展的新技术。
一、全尾砂胶结充填工艺：全尾砂胶结充填工艺是以物理化学和胶体化学的理论为基础，直接采用选厂尾砂浆，经浓密机和砂仓沉降脱水，将全尾砂与一定比例的水泥和水通过双轴叶片式搅拌机和高速活化搅拌机合成均质的胶结充填料，利用管道将充填料充入采场。
尾砂流量，水泥流量，加水量以及合成充填体料浆的浓度等参数由自动控制系统进行控制。
二、全尾砂胶结充填系统：全尾砂胶结充填系统主要由脱水系统、搅拌系统、管路输送系统和自动检测及调节系统等四部分组成的。
1、脱水系统在生产过程中一般采用浓密、沉缩两段脱水工艺，选厂全尾砂料浆经高效浓密机第一段脱水后，泵入立式砂仓进行第二次沉缩脱水，从砂仓放出料浆直接进入搅拌。
2、搅拌系统通过脱水系统排除的矿砂与一定比例的胶结材料和水通过高浓度矿浆搅拌桶，受上、下螺旋方向相反的叶轮作用，形成两股相对流动的矿流，互相冲击、搅拌而使浆料混合均匀。
利用尾矿制备井下胶结充填材料的研究
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关 键词 全 尾矿 胶 结 充填 胶 结材料 正 交试 验
Ｃｅ ｍｅ ｎｔ ｅ ｄ－ Ｆｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｍａ ｄｅ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｔａ ｉ ｌ ｉ ｎｇ ｓ Ｕｓ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｕｎｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕｎｄ Ａｅ ｒ ａ Ｌｉ ａ ｎ ｇ Ｚｈ ｉ ｑ ｉ ａ ｎ ｇ
随着工 业化 的迅 速发 展和 对矿 产 品需求 的大 幅 增加 ， 矿 业 开发规 模 随 之 加 大 ， 尾 矿 的排放 、 堆 积 量
胶结 充填 、 尾 砂 和 细砂 胶 结 充 填 的发 展 过 程 。传 统 的尾 矿充 填 多采用 分级 脱泥 尾砂作 为 胶结充 填 的主
要 骨料 ， 尾砂 利用 率一 般 只有 ５ ０ ％ 左 右 。为 了提 高 尾 砂利用 率 ， ２ ０世纪 ７ ０年 代 以来 ， 研 究 了利用 不 分
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企业理念
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环境与人类共存，开发与保护同步
企业精神
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企业愿景
拥有精湛的技术，卓越的管理能力，成国内外知名的建筑材料供应集团
引进新理念，应用新技术，让有限的资源做无限的循环，让一抹绿色洒满矿山
企业使命
提供高品质全方位的服务，与客户共同铸就精品工程
珍惜资源，永续利用
质量方针
科技领先铸精品，服务优质创一流
公司简介
北京中防元大建材科技有限公司是从事尾矿充填材料、混凝土外加剂的高新技术企业，依托于中国地质大学，北京科技大学等雄厚的技术力量，致力于尾矿固化剂、混凝土防水、混凝土防腐等产品的研发，推广应用以及行业标准规范的制订。
公司注册资金500万元。
公司下设企业管理部、研发部、销售部及生产部，在北京、河南、陕西拥有三个生产基地，并在西安、成都、山东等地开设分公司。
在行业内辛勤耕耘十余载，以卓越的产品品质和完善的技术服务体系，效力于国内众多重点工程。
WPA尾矿固化剂是公司在大宗固体废弃物资源化领域的重要研究成果，具备自主知识产权，产品已在国内得到成功应用，为业主单位在尾矿胶结充填方面节约大量的资金，取得了显著的社会及经济效益。
公司愿为客户提供更多优质产品和服务，愿和各矿山企业携手发展，共创未来！
产业背景
2011年，我国产生尾矿15.8亿吨，其中铁尾矿8.06亿吨（51%），铜尾矿3.07亿吨（19.4%），黄金尾矿2.01亿吨（12.7%）。
无废采矿是采矿发展的必然趋势，尤其是能充分利用矿山固体废弃物的矿山胶结充填工艺。
充填采矿法不但能在复杂条件下充分的回采矿产资源，而且能够减少矿山固体废弃物的排放和保护地表不受破坏。
高浓度全尾砂充填是充填采矿法的重要技术工艺，其中，固化剂的成本和性能对充填工艺的成败起到至关重要的作用。
目前市面上常见的固化材料以水泥为主，成本较高，且料浆存在泌水、离析等现象，不利于采空区充填体强度的提升，并存在排水、污染等问题。
我公司自主研发的WPA尾矿固化剂以当地工业废渣为主材，并采用活性材料对其进行激发，采用WPA尾矿固化剂进行采空区充填，成本低，强度高，具备显著的社会经济效益。
产业展望
Refin尾矿固凝剂激发工业废渣充填采空区技术复合国家循环经济战略部署，不但使资源得到更加合理的利用，同时可降低企业生产成本，社会及经济效益显著。
相关产业支持政策：
发改委：
✶发改办环资[2012]1335号《关于请组织申报资源节约和环境保护2013年中央预算内投资备选项目的通知》。
✶[2012]726号文下发《关于开展资源综合利用“双百工程”建设的通知》。
✶“城市矿产”示范基地建设。
✶“十百千”等项目提供支持。
财政部、税务总局：
✶财税[2011]115号《关于调整完善资源综合利用产品及劳务增值税政策的通知》。
✶对采用先进技术生产的产品，符合国家政策规定的给予减免增值税和所得税。
工信部：
✶对国家重大科技成果转化项目、工业清洁生产示范项目、技术改造项目提供支持。
国土资源部：
✶国土资发〔2010〕119号《关于贯彻落实全国矿产资源规划发展绿色矿业建设绿色矿山工作的指导意见》。
✶对符合条件的项目申请以奖代补。
✶2013年3月27日财建[2013]80号《矿山地质环境恢复治理专项资金管理办法》。
在节能减排和经济可持续发展的大背景下，Refin工业废渣激发充填技术作为尾矿胶结充填行业的前沿技术，必将具有广阔的市场空间和发展前景。
公司愿与您携手发展，共创行业美好未来！
WPA尾矿固化剂系列产品简介
WPA尾矿固化剂是我公司专利产品，使用WPA尾矿固化剂后，胶结固化材料可广泛采用当地的工业废渣（如煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰、磷石膏、脱硫石膏、煤矸石等），WPA尾矿固化剂对工业废渣水化胶结活性有显著的激发作用，激发后的工业废渣可部分或全部替代水泥，作为尾矿的胶结固化材料使用。
因此使用WPA尾矿固化剂激发工业废渣后，可不用或少用水泥，同时固化比例高，1公斤胶结固化材料可
固化6～10公斤尾矿，为采用充填工艺的矿山企业显著节约经济成本。
煤灰煤矸石
脱硫石膏钢渣微粉
WPA尾矿固化剂可激发的工业废渣类型
产品特点：
（一）充填体强度高，早期强度高，后期强度持续发展；
（二）充填体存在膨胀特性，容易接顶；
（三）充填时不需要脱水，无污染井巷问题；
（四）易于输送，管道磨耗小；
（五）可处理全尾砂或分级尾砂；
（六）充填体对围岩支护作用好；
（七）充填体早期强度高，采场采充交替时间短，利于提高生产能力效率；
（八）材料无毒无害，充分利用废渣资源，充填成本低，经济、社会和环境效益显著。
性能指标
以某矿山铁尾矿为例，充填料浆固含量68%左右，利用自重通过导管输送至矿井。
根据矿井不同部位要求，胶结料固化剂的用量与全尾砂（干基）的比例为1:4～1:6，尾砂参数见表1。
表1 全尾砂主要化学组分
全尾砂粒度分布见下图。
WPA尾矿固化剂用量大约为210kg/m3。
对于不同矿井部位的力学性能表2。
表2 采空区不同部位力学性能指标
WPA尾矿固化剂针对具体矿山进行有针对性的产品设计，产品配比可根据矿山种类、工艺需求和矿山周边工业废渣分布情况进行调整。
使用方法
（1）充填站配备灰仓，用于存放充填固化剂；
（2）固化剂与尾砂按照一定比例混合后，用活化搅拌机搅拌均匀；
（3）根据浓度要求，确定充填混合料是否需要加水；
（4）充填混合料利用重力作用，通过管路输送到充填地点。
充填工艺图
运输及存放
（1）尾砂充填固化剂易吸潮变质，包装、运输和存放过程中要注意防潮，保质期为90天。
（2）产品分别有散装和袋装两种。
应用实例
矿区充填站充填料混合设备
混合料进入井下充填体7d固化状态
尾矿：矿山地下开采产生废石和尾矿，在地表存放占用大量的土地和耕田，地下开采引起地表错动和错动和塌陷，破坏自然景观和环境保护。
治理效果图。