学位论文

某铅锌矿混合尾砂充填膏体性能及配比参数优化研究-张鲸波

来源:    发布时间:2023-12-16 08:59:45    

      论文所研究的云南某铅锌矿面临着水淬渣产量逐渐降低,难以满足充填需求的问题,亟需寻求新的充填材料及其配比。因此,为降低矿山充填开采成本,最大程度利用矿山固体废弃物,拟采用选厂尾砂及库存尾砂作为骨料进行混合尾砂膏体充填。本文结合实验室设备,对该矿山的混合尾砂膏体充填材料的力学特性进行系统研究,取得的一系列成果如下:

      (1)对该矿山尾砂的物理化学性质进行了全面的测定,得出全尾砂呈碱性,属于活性矿渣,并且全尾砂主要矿物成份为方解石和白云石,这两种矿物成份在充填体中可以充当骨架作用,可增加充填体强度,确定了该矿山的全尾砂适合作为充填的合理原材料。

      (2)通过开展不添加外加剂的纯混合尾砂流变参数测试可知,选厂尾砂占比增加会导致混合尾砂料浆屈服应力不断增大,结合充填膏体性能指标及库存尾砂的处置情况,选择选厂尾砂与库存尾砂的比例为4:6作为矿山的充填骨料。

      (3)在选厂尾砂与库存尾砂的比例为4:6的基础上,开展了不同配比参数下的混合尾砂料浆流变性能试验,基于料浆流变实验数据,构建了考虑多因素耦合影响的料浆流变参数模型,验证结果表明该模型能够准确预测该矿山尾砂料浆的流变参数,可以为矿山现场工程应用提供一定的技术指导。

      (4)结合流变试验确定的质量浓度参数,开展了不同配比参数下的混合尾砂膏体充填体抗压、抗拉强度的正交试验,得出充填体3d7d28d抗压强度及抗拉强度影响因素的主次顺序为砂灰比 质量浓度 纤维掺量 减水剂含量。结合充填体的强度数据,构建了考虑多因素耦合影响的多元非线性回归模型,经过试验数据验证,该模型能够准确预测矿山充填体抗压、抗拉强度的变化规律。此外,对充填体的破坏形态进行分析可知,纤维的掺入能够显著提高充填体的抗裂能力。

      (5)充填体微观结构测试表明,水泥含量及质量浓度的提高能够改善充填体微观结构,增大充填体内部微观结构的致密性,进而提高了充填体宏观力学强度;纤维与充填体表现出了良好的粘结性能,并且纤维通过与充填体共同承受载荷的方式来提高充填体的宏观力学强度。

      (6)最后,采用层次分析法对充填体配比参数进行优化,得出充填体采用上向充填法回采矿体时的最佳配比参数为砂灰比10,质量浓度78%,纤维掺量0.2%,减水剂掺量0.8%,而当矿山采用下向充填法回采矿体时的最佳配比参数为砂灰比6,质量浓度78%,纤维掺量0.6%,减水剂掺量0.2%

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