第二届膏体大会报告

全尾砂充填理论基础与应用发展国家金属采矿工程技术第八届国际充填中国有色金属采矿学术国家863计划资源领域组周爱民博士：电子邮箱：

提纲发展简历理论基础工程应用发展趋势1950年代前：干式充填1960年代：水砂充填、传统混凝土充填1970年代：细砂（磨砂与分尾砂）充填1980年代：全尾砂胶结充填与膏体泵送充填试验研究1990年代：废石胶结充填研究与应用2000年代：全尾砂尾废充填工业应用胶凝材料矿渣胶结料赤泥胶结料其他废物胶结料充填材料的发展充填集料采掘废石剥离废石选矿尾砂磷石膏黄磷渣煤矸石煤泥全尾砂充填的发展20世纪90年代：凡口矿试验研究2004年前：国家科技计划、企业计划相继试验研究2004年末：

铅锌矿工业应用2004年后：相继在冬瓜山铜矿、莱新铁矿、

铁矿、草楼铁矿、开阳磷矿等数十座矿山成功应用目前应用效果：尾矿利用率70％以上，其中

铅锌矿将全部尾矿充入井下，地表不建尾矿库背景条件：物料特性物理特性细粒级物料容易离析分级颗粒黏着力强渗透率低管道磨损力弱粒级组成渗透率化学特性硫化物影响增加尾砂的稠度，自胶结作用使胶结充填体获得较高的强度硫化矿物的氧化会产生硫酸盐，导致胶结充填体强度的损失潜在活性全尾砂充填界定无粗物料存在的主要问题物料粒度细容易离析分级毛细吸附力强渗透速度低理论结构流态理论触变活化理论固体沉降理论胶凝激活理论结构流态理论料浆类型充填物料的平均粒径（mm）结构流临界浓度（%）重量浓度体积浓度水泥尾砂料浆0.05470～7147水泥风砂料浆0.21376～7754.8水泥磨砂料浆0.6157755.5高浓度的全尾砂或掺入水泥的混合物料，均是一种具有触变性质的分散系，在相对

状态下呈固态性质通过振动、强力搅拌等机械作用，破坏全尾砂混合料颗粒赖以组

成整体介质的水膜和分子之间的粘结力，使颗粒间的内聚力急剧减小，将混合料浆的固体分散体系稀释成具有流动性的溶胶状态，使胶结料微粒均匀分布在混合料中强力迫使水泥微粒互相碰撞，从表面逐层脱落水合产物和再结晶产物，从而出新的表面层又继续产生水合作用，加速水泥颗粒的分散与水化全尾砂触变活化：为矿山全尾砂胶结充填料成用水量少，流动性高，混合均匀的充填料浆奠定了理论基础触变活化理论固体沉缩理论最大沉缩浓度静置沉降时能达到的最大浓度临界沉降浓度固体颗粒由沉降转为压缩沉降、沉缩速度胶凝激化理论矿渣胶结料利用其中硅酸钙和铝酸钙等组分，通过石灰激化，与细粒尾砂物料结合，尤其是与高含硫尾砂物料结合，较普通硅酸盐水泥有更好的胶结能力；

赤泥在激化剂作用下，溶解于水中的活化剂离子Ca++可赤泥颗粒表面的无定形沉积层，激化赤泥的活性；赤泥的水化铝酸钙等在活化剂作用下生成早期强度较高的钙矾石及其它水化物，使赤泥中原存在的

水转变为结晶水、胶凝水，最终使赤泥凝结硬化。相关应用机理固结机理絮凝机理流态机理全尾砂充填工业应用特点全尾砂脱水结构流料浆活化结构流充填料浆输送采场充填全尾砂充填工业应用特点结构流态固结充填充填料全尾砂脱水、全尾砂造浆、全尾砂胶结料搅拌混合充填料管道输送自流输送、井下增压输送、泵压输送采场充填工艺全尾砂充填工艺全尾砂脱水三段脱水流程：浓密-沉降-过滤、旋流-沉降-过滤两段脱水流程：浓密-过滤、浓密-沉降一段脱水流程：沉降、浓密浓密储

搅存

拌过

转滤

运造浆传统流程旋流、沉降、过滤尾矿旋流器底流进入砂仓获得高浓度粗粒级尾矿旋流器溢流过滤获得滤饼高浓度粗、细粒级混合搅拌卧式仓沉缩脱水压气造浆立式仓浓缩脱水压气造浆全尾砂充填料活化搅拌活化搅拌机双轴搅拌机自流、泵压、井下增压联合料浆流动性定量指标：τ0和μB料浆流动性综合参数：塌落度全尾砂样品dp=0.085mmdp=0.075mm浓度（%）757880707275塌落度（cm）26～6.520～217.3～7.923.6～2420.58.0充填料输送井下增压输送增压输送装置安装井下安装位置选择的原则在活塞回拉过程中，管道内料浆在垂直管道内料浆自重作用下达到足够大的移动速度，以填满输送缸的有效空腔在活塞推压过程中，输送缸内的料浆只流向出口管道，使出口管道内的料浆加速向充填采场流动输送泵采场充填充填挡墙采场脱水管钢筋网架设质量充填料取样脱水效果大流量充填工艺与装备新型胶结充填技术与材料深部矿井充填新技术不断降低胶结充填成本大规模全尾砂充填的发展大规模充填采矿的发展全球可持续发展充填采矿技术的发展国内矿产资源开采条件大规模充填采矿的技术要求集中强化充填采矿大参数采场结构大型无轨机械化配套作业大流量充填工艺与装备的发展绿色两型开采需要大规模充填采矿需要国内矿产资源开采条件重点技术方向大流量充填工艺系统大产能的全尾砂脱水工艺及装备大流量充填泵胶结充填新技术与新材料的发展解决细尾矿充填利用的技术瓶颈降低充填成本重点技术方向矿业废物胶凝材料细尾砂固结技术与材料充填改性添加材料全尾砂脱水

辅助材料深部矿井充填新技术的发展深部矿井充填的特点更显著的优势：地压控制、吸热降温更大技术难度：高压头致爆管、喷管重点技术方向卸压工艺与装备技术深井充填实例不断降低胶结充填成本充填方式