吴爱祥等：中国膏体技术发展现状与趋势 ·521· CH半水磷石膏是目前正在开发的一种新型的 2.5工程实验室建设 胶凝材料，化学组成上主要是以氧化钙、三氧化硫和 音体技术的巨大需求提高了国内研究的热度， 结品水为主，含有少量的磷、氟、有机物.半水磷石 相关实验条件也发生了质的飞跃.2016年，北京科 膏的矿物组成中主要含有烧石膏和少量的石膏、石 技大学与金诚信矿山技术研究院联合建设了我国第 英.加入半水磷石膏作为胶凝材料，可调节膏体凝 一家智能化工程实验室，如图4所示.实验室主要 结性，同时具备泌水率低、强度高等优点，解决了磷 包括充填材料物化性能检测系统、尾砂旋流分级系 石音堆存难，充填成本高等问题，在磷化工行业具有 统、全尾砂深锥浓密系统、膏体多级搅拌系统、泵压 良好的推广价值 环管实验系统和废料处理系统，既能完成精细化单 新型材料可以在不同充填阶段实现特定功能， 元实验同时又具备工业级智能联锁控制能力.该 在降低充填成本、强化充填质量和提高充填效率方 平台不仅可用于基础理论研究，还可用于工艺方案 面具有绝对优势，新型材料的开发在国内目前仍处 验证和行业标准制定，是国内首个膏体自动化研究 于初期阶段，具有广阔的研究和应用前景[-47] 平台，在国际上也处于领先水平 自动化控制系统 膏体搅拌削备系统 尾砂旋流分级系统 尾砂浓密系统 泵送环管系统 实验废料处理系统 图4膏体充填智能化工程实验室系统图 Fig.4 Diagram of paste backfill system in the intelligent engineering laboratory 线4.14.尾废比为9：1，灰砂比为1：10，膏体浓度 3国内膏体技术应用实例 (膏体中固相质量分数)为80±1%.为解决膏体缓 3.1会泽铅锌矿膏体充填 凝问题，在料浆中添加了0.4%~0.5%硫化钠，提 会泽铅锌矿是世界闻名的特富铅锌矿床，矿体 高了充填体的凝结性能，膏体28d强度可达到3~4 厚大，P%、Zn平均品位30%~40%.该矿位于云南 MPa.通过质量检测，井下涌水符合《地表水环境质 省东北部，牛栏江西岸坡地之下，属国家水土保持重 量标准》和《地下水水质标准》I、Ⅱ类水质标准.充 点防治区和环境保护区.矿床三面环水，矿体埋深 填体可改善水质，吸附镍、铬、镉、砷、硒等物质 达1600m,原岩应力高，矿岩破碎，稳定性差，开采条 3.2乌山铜钼矿膏体堆存 件集水、深、碎于一体，是国内为数较少的深井开采 内蒙古乌努格吐山铜钼矿位于呼伦贝尔草原， 矿山之一. 矿山采用机械化盘区上向进路式和下向进路式 充填联合开采方式，有效防止了井下突水灾害，成功 控制了深井开采地压活动，缓减了深井开采岩爆，提 高了采矿作业安全性.同时采矿回采率达到了 98.95%,贫化率6.5%【] 膏体充填系统于2006年建成，充填站外貌如图 5所示.这是我国第一次采用深锥浓密机进行全尾 砂浓密，底流浓度可达到69%~73%.采用两级卧 式机械力化学高能搅拌，采用泵压转自流输送，最大 图5会泽铅锌矿膏体充填站外貌 输送深度1600m,最大输送距离5468m,最大充填倍 Fig.5 Image of paste backfill station of Huize lead zinc mine吴爱祥等: 中国膏体技术发展现状与趋势 CH 半水磷石膏是目前正在开发的一种新型的 胶凝材料,化学组成上主要是以氧化钙、三氧化硫和 结晶水为主,含有少量的磷、氟、有机物. 半水磷石 膏的矿物组成中主要含有烧石膏和少量的石膏、石 英. 加入半水磷石膏作为胶凝材料,可调节膏体凝 结性,同时具备泌水率低、强度高等优点,解决了磷 石膏堆存难,充填成本高等问题,在磷化工行业具有 良好的推广价值. 新型材料可以在不同充填阶段实现特定功能, 在降低充填成本、强化充填质量和提高充填效率方 面具有绝对优势,新型材料的开发在国内目前仍处 于初期阶段,具有广阔的研究和应用前景[44鄄鄄47] . 2郾 5 工程实验室建设 膏体技术的巨大需求提高了国内研究的热度, 相关实验条件也发生了质的飞跃. 2016 年,北京科 技大学与金诚信矿山技术研究院联合建设了我国第 一家智能化工程实验室,如图 4 所示. 实验室主要 包括充填材料物化性能检测系统、尾砂旋流分级系 统、全尾砂深锥浓密系统、膏体多级搅拌系统、泵压 环管实验系统和废料处理系统,既能完成精细化单 元实验,同时又具备工业级智能联锁控制能力. 该 平台不仅可用于基础理论研究,还可用于工艺方案 验证和行业标准制定,是国内首个膏体自动化研究 平台,在国际上也处于领先水平. 图 4 膏体充填智能化工程实验室系统图 Fig. 4 Diagram of paste backfill system in the intelligent engineering laboratory 3 国内膏体技术应用实例 3郾 1 会泽铅锌矿膏体充填 会泽铅锌矿是世界闻名的特富铅锌矿床,矿体 厚大,Pb、Zn 平均品位 30% ~ 40% . 该矿位于云南 省东北部,牛栏江西岸坡地之下,属国家水土保持重 点防治区和环境保护区. 矿床三面环水,矿体埋深 达1600 m,原岩应力高,矿岩破碎,稳定性差,开采条 件集水、深、碎于一体,是国内为数较少的深井开采 矿山之一. 矿山采用机械化盘区上向进路式和下向进路式 充填联合开采方式,有效防止了井下突水灾害,成功 控制了深井开采地压活动,缓减了深井开采岩爆,提 高了采矿作业安全性. 同时采矿回采率达到了 98郾 95% ,贫化率 6郾 5% [48] . 膏体充填系统于 2006 年建成,充填站外貌如图 5 所示. 这是我国第一次采用深锥浓密机进行全尾 砂浓密,底流浓度可达到 69% ~ 73% . 采用两级卧 式机械力化学高能搅拌,采用泵压转自流输送,最大 输送深度1600 m,最大输送距离5468 m,最大充填倍 线 4郾 14. 尾废比为 9 颐 1,灰砂比为 1 颐 10,膏体浓度 (膏体中固相质量分数)为 80 依 1% . 为解决膏体缓 凝问题,在料浆中添加了 0郾 4% ~ 0郾 5% 硫化钠,提 高了充填体的凝结性能,膏体 28 d 强度可达到 3 ~ 4 MPa. 通过质量检测,井下涌水符合《地表水环境质 量标准》和《地下水水质标准》 I、II 类水质标准. 充 填体可改善水质,吸附镍、铬、镉、砷、硒等物质. 图 5 会泽铅锌矿膏体充填站外貌 Fig. 5 Image of paste backfill station of Huize lead zinc mine 3郾 2 乌山铜钼矿膏体堆存 内蒙古乌努格吐山铜钼矿位于呼伦贝尔草原, ·521·