某鐵礦粗集料強度配比試驗研究

王小平，彭 亮

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某鐵礦粗集料強度配比試驗研究

王小平1，彭 亮2

(1.湖南辰州礦業(yè)有限責任公司，湖南 沅陵縣 419607；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012)

某鐵礦全尾砂屬粗粒級尾砂，為了后續(xù)充填系統(tǒng)工藝流程順暢、工藝可靠，決定篩除+1 mm粗砂并研究?1 mm尾砂與水泥的結合性能，對該尾砂展開了強度配比試驗研究工作，試驗表明尾砂強度能滿足采礦方法需求，?1 mm尾砂可以作為該鐵礦的充填集料。

充填集料；全尾砂；充填體強度；灰砂比

0 引 言

某鐵礦礦體賦存標高100~450 m，埋藏深度：125~330 m，地表無出露，屬全隱蔽型礦體。TFe平均品位33%，Sn平均品位0.12%，以貧礦為主，且厚度較小(3~10 m)，探明鐵礦石儲量31535848 t，礦山目前建有一座處理能力150萬t/a的選礦廠粗粒級的干拋尾礦產(chǎn)率為30%(不進尾礦庫)，其他濕選尾礦直接排入尾礦庫，尾礦漿濃度為9.5%~10.1%，排尾小時流量為1731.94 m3。

為了給充填系統(tǒng)總體規(guī)劃及充填系統(tǒng)運行參數(shù)設計提供依據(jù)，對該鐵礦現(xiàn)有選廠濕尾砂和干拋尾礦進行了取樣，在試驗室進行了一系列相關的充填材料試驗研究，建議使用粒級1 mm以下的尾砂，在此前提下對干拋和濕尾砂進行篩分分級，剔除+1 mm及以上的較大粒徑尾砂，分級后的充填尾砂粒級組成如表1。選礦濾出的+1 mm以上顆粒尾砂占全尾砂的15.68%，這部分尾砂和干拋尾礦可以考慮通過汽車運輸直接運送至采場充填，將?1 mm以下的尾砂輸送至充填站 備用。

表1 鐵礦尾砂粒級組成

注：10=3.605 μm，50=50.027 μm，60=82.606 μm，90=319.85 μm，平均= 113.19 6 μm.

1 尾砂物理化學性質

通過一系列的試驗，充填尾砂的比重、容重、孔隙率、自然安息角等物理性能指標測定結果見表2，尾砂化學成分測定結果見表3。

表2 尾砂物理性能指標測定結果

表3 尾砂化學成分測定結果

2 尾砂強度配比試驗

2.1 試驗方案

設計充填料漿灰砂比分為1:4，1:6，1:8，1:10，1:12，1:15共6組，料漿濃度分別為76%、74%、72%、70%4組，試模規(guī)格為7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm，每組實驗進行3，7，28和60 d4個齡期的強度測試，每組齡期澆注3個試塊，計24組不同材料配比實驗，共計288個試塊。澆筑時用金屬棒不斷搗振，使料漿密實、氣泡排出。拆模后將試塊輕輕放入養(yǎng)護池進行保濕養(yǎng)護，溫室保持在20°C左右。

2.2 測定結果

充填試塊單軸抗壓強度結果見表4，從表4可以直觀地看出，齡期較短時試塊強度較小，但齡期到達28 d時其強度大幅增加。隨著水泥添加量的增加試塊強度增大，隨著濃度的增加，相同齡期、相同灰砂比的試塊強度增大。

表4 充填尾砂+水泥配比試驗強度結果匯總

充填材料不同配比時充填體組成單位體積的各種材料消耗及沉縮率等參數(shù)見表5所示。

表5 尾砂不同配比時充填體材料消耗量

2.3 測定結果分析

仔細觀察試塊破壞過程，如圖1所示，可以看出不同灰砂比和濃度下的試塊內(nèi)部斷裂面的性質狀態(tài)。對于水泥含量較高的充填體試塊，其水泥的膠結作用較強，從而構成較為牢固的力學結構，外力作用時這種結構具有較強的承力性能。對于灰砂比為1:12及1:15的低配比試塊，由于水泥用量大大減少，其內(nèi)部水泥包裹膠結的作用明顯減弱，從而造成其強度大幅降低。充填體試塊內(nèi)部物理結構決定了它們的力學強度，試塊受壓時首先產(chǎn)生細微的裂縫，在外力作用增大時微細的裂縫逐漸貫通、擴大、數(shù)量增多，試塊由于漸漸失去牢固的承載結構而破壞失效。

圖1 部分試塊破壞過程

3 結 論

(1) 充填尾砂+水泥料漿隨著水泥添加量的增加試塊強度增大，隨著濃度的增加，相同齡期、相同灰砂比試塊強度增大。

(3) 該鐵礦充填尾砂各灰砂比的充填料漿試塊凝結硬化性能正常，強度較好，如尾砂74%濃度(坍落度27.5 cm)，灰砂比1:4時3，7，28，60 d強度分別達到0.773，1.966，3.193，5.086 MPa，灰砂比1:6時3，7，28 d和60 d強度分別達到0.286，0.953，2.146，2.753 MPa。試塊強度可以滿足采礦方法對充填質量的要求，?1 mm尾砂可以作為充填集料應用于生產(chǎn)中。

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(2018?11?07)

王小平(1985—)，江蘇南京人，主要從事采礦工藝技術、充填系統(tǒng)研究，Email：25953004@qq.com。