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 737100)

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 737100)

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。

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% ～1.5%的JKJNF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、－3 mm棒磨砂、粉煤灰和P·O32.5普通硅酸盐水泥，减水剂选用JKJ－NF型泵送减水剂，各材料的主要理化指标分别见表1、表2。

表1 试验材料的主要化学成分

表2 试验材料的物料性质

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% ～80%，根据本次试验目的，主要考虑JKJ－NF型泵送减水剂的添加量对泵压及充填质量的影响，其中棒磨砂∶尾砂=1∶1～3∶2，水泥耗量300 kg/m3，粉煤灰添加量100～150 kg/m3，料浆流量80～100 m3/h，JKJ－NF 型泵送减水剂添加量1% ～1.5%，分别制样后测试3，7，28 d养护龄期下抗压强度及坍落度。

试验采用电子秤、托盘天平、量筒等计量设备计量，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 mm×1500 mm的铁制容器，将泵送减水剂灌入，然后用电动流量泵计量进行定量添加。在泵送车间现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－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－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。

表3 膏体充填料强度对比试验数据

3 试验数据分析

为充分研究泵送减水剂的使用效果，对表3实测数据进行了分析，并获得图1、图2和图3的折线。

图1 添加减水剂前后膏体充填泵的工作压力对比

图2 添加减水剂前后充填体抗压强度对比

图3 添加减水剂前后料浆坍落度对比

从图1可以看出，添加JKJ－NF型泵送减水剂后，泵的工作压力从130～120 bar下降到120～110 bar，说明添加泵送减水剂后，降低了管路的沿程阻力损失，能够减轻泵的工作负荷，从而增强系统连续运转的稳定性。

从图2可以看出，在膏体料浆中添加1% ～1.5%的JKJ－NF高效泵送减水剂后，不但没有降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充填体强度的提高有促进作用。

从图3可以看出，添加泵送减水剂后，膏体料浆的坍落度增大10%左右，说明泵送剂能够改善膏体料浆的流动性，有利于膏体料浆的远距离输送。

4 结束语

研究结果表明，在膏体料浆中添加1% ～1.5%的JKJ－NF型泵送减水剂后，降低了膏体料浆管路的沿程阻力损失，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，特别是早期强度，有利于改善矿山在高强度采矿条件下的安全生产环境，降低回采过程中的矿石贫化损失率，从而加快矿山的采充循环速度，此外，增强了膏体料浆的稳定性、和易性和可泵性。

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“十一五”国家科技支撑计划重大项目(编号:2008bab32b01).

2011－04－22)

武拴军(1969－)，男，甘肃静宁人，高级工程师，从事矿山地质工作研究及资源高效开采管理工作。