某铁矿粗集料强度配比试验研究

王小平，彭 亮



某铁矿粗集料强度配比试验研究

王小平1，彭 亮2

(1.湖南辰州矿业有限责任公司，湖南 沅陵县 419607；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012)

某铁矿全尾砂属粗粒级尾砂，为了后续充填系统工艺流程顺畅、工艺可靠，决定筛除+1 mm粗砂并研究−1 mm尾砂与水泥的结合性能，对该尾砂展开了强度配比试验研究工作，试验表明尾砂强度能满足采矿方法需求，−1 mm尾砂可以作为该铁矿的充填集料。

充填集料；全尾砂；充填体强度；灰砂比

0 引 言

某铁矿矿体赋存标高100~450 m，埋藏深度：125~330 m，地表无出露，属全隐蔽型矿体。TFe平均品位33%，Sn平均品位0.12%，以贫矿为主，且厚度较小(3~10 m)，探明铁矿石储量31535848 t，矿山目前建有一座处理能力150万t/a的选矿厂粗粒级的干抛尾矿产率为30%(不进尾矿库)，其他湿选尾矿直接排入尾矿库，尾矿浆浓度为9.5%~10.1%，排尾小时流量为1731.94 m³。

为了给充填系统总体规划及充填系统运行参数设计提供依据，对该铁矿现有选厂湿尾砂和干抛尾矿进行了取样，在试验室进行了一系列相关的充填材料试验研究，建议使用粒级1 mm以下的尾砂，在此前提下对干抛和湿尾砂进行筛分分级，剔除+1 mm及以上的较大粒径尾砂，分级后的充填尾砂粒级组成如表1。选矿滤出的+1 mm以上颗粒尾砂占全尾砂的15.68%，这部分尾砂和干抛尾矿可以考虑通过汽车运输直接运送至采场充填，将−1 mm以下的尾砂输送至充填站 备用。

表1 铁矿尾砂粒级组成

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

1 尾砂物理化学性质

通过一系列的试验，充填尾砂的比重、容重、孔隙率、自然安息角等物理性能指标测定结果见表2，尾砂化学成分测定结果见表3。

表2 尾砂物理性能指标测定结果

表3 尾砂化学成分测定结果

2 尾砂强度配比试验

2.1 试验方案

设计充填料浆灰砂比分为1:4，1:6，1:8，1:10，1:12，1:15共6组，料浆浓度分别为76%、74%、72%、70%4组，试模规格为7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm，每组实验进行3，7，28和60 d4个龄期的强度测试，每组龄期浇注3个试块，计24组不同材料配比实验，共计288个试块。浇筑时用金属棒不断捣振，使料浆密实、气泡排出。拆模后将试块轻轻放入养护池进行保湿养护，温室保持在20°C左右。

2.2 测定结果

充填试块单轴抗压强度结果见表4，从表4可以直观地看出，龄期较短时试块强度较小，但龄期到达28 d时其强度大幅增加。随着水泥添加量的增加试块强度增大，随着浓度的增加，相同龄期、相同灰砂比的试块强度增大。

表4 充填尾砂+水泥配比试验强度结果汇总

充填材料不同配比时充填体组成单位体积的各种材料消耗及沉缩率等参数见表5所示。

表5 尾砂不同配比时充填体材料消耗量

2.3 测定结果分析

仔细观察试块破坏过程，如图1所示，可以看出不同灰砂比和浓度下的试块内部断裂面的性质状态。对于水泥含量较高的充填体试块，其水泥的胶结作用较强，从而构成较为牢固的力学结构，外力作用时这种结构具有较强的承力性能。对于灰砂比为1:12及1:15的低配比试块，由于水泥用量大大减少，其内部水泥包裹胶结的作用明显减弱，从而造成其强度大幅降低。充填体试块内部物理结构决定了它们的力学强度，试块受压时首先产生细微的裂缝，在外力作用增大时微细的裂缝逐渐贯通、扩大、数量增多，试块由于渐渐失去牢固的承载结构而破坏失效。

图1 部分试块破坏过程

3 结 论

(1) 充填尾砂+水泥料浆随着水泥添加量的增加试块强度增大，随着浓度的增加，相同龄期、相同灰砂比试块强度增大。

(3) 该铁矿充填尾砂各灰砂比的充填料浆试块凝结硬化性能正常，强度较好，如尾砂74%浓度(坍落度27.5 cm)，灰砂比1:4时3，7，28，60 d强度分别达到0.773，1.966，3.193，5.086 MPa，灰砂比1:6时3，7，28 d和60 d强度分别达到0.286，0.953，2.146，2.753 MPa。试块强度可以满足采矿方法对充填质量的要求，−1 mm尾砂可以作为充填集料应用于生产中。

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(2018−11−07)

王小平(1985—)，江苏南京人，主要从事采矿工艺技术、充填系统研究，Email：25953004@qq.com。