开阳磷矿黄磷渣胶结充填技术研究及可靠性分析
摘要
本文综合运用现场调研、室内试验、工艺设计、数值模拟等手段,对开阳磷矿黄磷渣磷石膏胶结充填配比、作用机理、充填工艺流程方案进行了深入地研究,并对充填系统可靠性进行了评价。主要研究成果如下：1.文献检索表明,国内外尚未见利用黄磷渣和磷石膏进行矿山胶结充填的报道,本研究具有一定的创新性。2.在对黄磷渣、磷石膏等主要充填材料的物化性能和化学成分分析的基础上,通过大量室内试验,得出了不同使用条件下的黄磷渣、磷石膏胶结充填最优配比,即嗣后充填或分层充填,黄磷渣：磷石膏(质量比)=1：4,石灰添加量为黄磷渣的5%,质量浓度57%；分层浇面胶结充填,水泥：黄磷渣：磷石膏(质量比)=1：4：5,石灰添加量为黄磷渣的5%,质量浓度=60%。3.推荐配比料浆的塌落度、塌落扩散度以及稠度值表明,推荐配比充填料浆具有良好的输送性能,完全满足管道自流输送要求。4.通过对黄磷渣的化学组成、矿物组成以及活性影响因素分析和硬化体微观结构电镜扫描,揭示了黄磷渣的胶凝特性和黄磷渣磷石膏胶结体的作用机理。5.充填矿井水的水质全分析表明,黄磷渣磷石膏充填排出的水质排放符合国家标准。定性分析、水力计算和数值模拟结果表明,黄磷渣胶结充填制备系统运行可靠,搅拌均匀,管道输送能力满足生产要求,浆体流动平稳、可靠。6.采用黄磷渣胶结充填的充填材料成本为29.5元／m3,比矿山当前采用的水泥、粉煤灰、磷石膏胶结充填成本(64.2元／m3)降低34.7元／m3。黄磷渣磷石膏胶结充填是一项创新性的充填技术,不仅解决了开阳磷矿充填材料短缺的难题,节省了充填成本,而且为黄磷渣和磷石膏的综合利用提供新途径,提高了资源回收利用率,保护了地表建(构)筑物,环境效益,经济效益和社会效益显著。