1 矿床简况
大红山Ⅰ号铜矿带深部矿床属于玉溪大红山矿业有限公司地下采矿部分。Ⅰ号铜矿带矿体呈缓倾斜、倾斜产出，矿体倾角在12°～55°之间，平均倾角35.7°，矿体厚度在1.7～24m之间，平均厚度6.9m。矿体顶、底板、夹层岩性由一套火山喷发沉积变质的变钠质凝灰岩、石榴黑云角闪片岩、石榴黑云白云石大理岩等含铁铜的岩石组成。矿区水文地质条件属以弱裂隙含水层充水为主的简单类型。矿体埋深在50～950m之间, 共有表内外矿量6843.35万t，平均Cu品位0.61%，SFe品位20.33%。铜矿体矿量主要赋存在200～700m标高，400～500m及500～600m标高的深部矿体为首采地段，采矿方法为点柱式上向水平分层充填法，矿床设计开采规模为150万t/a。
2 充填系统运行状态及存在的问题
充填系统服务于Ⅰ号铜矿带深部150万t/a及III-IV矿体80万t/a采矿项目，由美国管道系统工程公司与昆明有色冶金设计研究院股份公司共同承担完成，于2012年12月20日进行带浆试车。自Ⅰ号铜矿带充填系统建成投入使用以来，通过相关人员的不懈努力，充填制备站的运转逐步趋于正常。但在设备运行情况、造浆效果、水泥固结效果等方面仍存在很多亟待解决的问题。
2.1 设备情况
目前充填制备站浓度计等设备还未到位，在今后的生产实践中很多仪器、设备还需改进和更换。现在设备方面主要问题集中在以下几个方面讨论。
2.1.1 喷嘴
喷嘴布置在立式砂仓锥形底部五个环状喷管上。喷嘴在环状喷管上沿环状圆周等距分布，安装角度为仰角45°和15°，相邻两喷嘴相互错开，即一个15°一个45°。环管内的水压或气压通过喷嘴排出，使砂仓锥形底部沉砂松动并与水充分混合，达到均匀放砂的目的。
在增加砂仓内部两个环管前，砂仓内部尾砂易板结、造浆效果不好、放砂不连续，改造后板结问题和放砂问题得到明显改善，但造浆效果仍然达不到要求。另外由于喷嘴柱状体上布置有小孔，以15°仰角布置的喷嘴上的小孔，在供气或供水时可能会磨蚀砂仓内壁。
2.1.2 浓度计
原设计中浓度计安装在立式砂仓和搅拌桶之间的管线上，利用放射源测砂浆浓度。由于放射源浓度计采购有一定困难，而且存在一定的安全隐患，因此浓度计一直未安装。
目前采取立式砂仓底流和搅拌槽底流取样、漏壶称量，再与经过试验而得的质量浓度关系表比对，从而获得当前砂浆底流浓度的方法。这种测量方法有一定的误差，在生产实践中增加了控制砂浆浓度的难度，同时对充填质量也有很大影响。
2.1.3 冲板流量计、底流流量计
胶结材料选用标号P42.5水泥，由水泥罐车通过气压经管线输送至水泥仓里，仓底振动器振动下料，双管螺旋给料机给料，输送管安装有冲板流量计用于计量，水泥进入搅拌槽与立式砂仓流出的水砂混合搅拌，立式砂仓底流和搅拌槽底流流量都由底流流量计测量，根据水泥和砂浆流量控制灰砂比，最终砂浆输送至井下用于胶结充填。
目前冲板流量计和底流流量计反应较慢、误差较大，此外管夹阀是由人工控制，控制不连续、控制不到位等也会影响测量的最终结果。
2.1.4 搅拌槽
搅拌站装有容积9m3的高效搅拌槽，输送能力为150m3/h，电机功率30kW，转速193r/min，叶轮直径Φ788mm，搅拌槽顶部装有雷达物位计，监测搅拌槽液位。搅拌槽连有冲洗水管，在充填结束时冲洗管路。
充填流量增大时，料浆的搅拌时间缩短，搅拌效果变差。搅拌过程中液面会出现波动，这会直接影响到搅拌槽液位的监测。搅拌槽液位不足1m时，有时会开启冲洗水管保持液位，从而影响放砂浓度。
2.2 造浆效果
采用露天熔岩矿的尾砂，经分级与水泥搅拌造浆后，用于Ⅰ号铜矿带首层胶结充填。立式砂仓仍有板结现象，立式砂仓底流仍然不够连续，搅拌槽搅拌不够均匀。具体问题从以下三方面原因考虑。
2.2.1 尾砂
三选厂尾砂粒度细(小于74微米含量约占77%)、含泥重(旋流器沉砂小于37微米含量约占40%)，尾砂亲和力较强，沉砂时砂仓底部锥体和柱体衔接处出现板结现象，导致造浆效果不好，连续放砂较为困难。
2.2.2 絮凝剂的添加对分级效果的影响
絮凝剂的适量添加可以加速尾砂的沉降。目前由于选矿工艺的需要，已在浓缩机中添加絮凝剂，一方面由于絮凝剂添加过量降低了立式砂仓的沉砂速度，另一方面由于结构力的作用导致尾砂中的分子水很难脱去，会延长胶结材料的初凝时间，降低固结体强度。
2.2.3 水气联动造浆的使用情况
立式砂仓底部有五个环管，其中三个在砂仓外部，后来安装的两个在砂仓内部，用于供气或供水。经过沉砂后，通过环管供水和供气，松动锥形底部的沉砂并搅匀，最终用于井下充填。
实际操作中，由于尾砂过细，造成部分喷嘴受堵，另一方面可能由于压力不足及安装角度等原因，造浆效果并不理想。
2.3 水泥固结效果
制备好的砂浆通过管线自流到井下相应中段，由上一分段的回风上山进入采场充填。滤水采用滤水笼连通泄水孔和挡土墙抽水这两种方案。
由于前期处于摸索阶段，尾砂浓度以及和水泥的配比控制不到位，4066等采场首层充填一个多月，强度仍然未达到2MPa的要求。细粒级尾砂过多，一方面水泥离析量大，分层现象严重，导致充填体强度下降;另一方面，细粒级的尾砂会阻塞裹在滤水笼的土工布，造成泄水困难。
3 一些探索方向
针对充填系统目前存在的问题，从以下三个方面做出一些探讨。
3.1 系统的自动化控制
控制系统的自动化是保证充填质量的关键。要实现控制系统的自动化，首先各个设备、仪表工作应该正常、计量准确。浓度计等仪表应尽快安装;对于现有冲板流量计和底流流量计应通过调试以确保参数准确;管夹阀应换成电动式管夹阀，以减轻劳动强度，并做到控制及时、准确;通过调整喷嘴的安装角度、数量以及搅拌槽电机的功率和搅拌时间控制造浆效果。
3.2 尾砂及固结材料的选用
从二、三选厂尾砂样品粒度分析及以前的尾砂试验可知，二选厂的尾砂(井下主采区原矿选出)无论是从粒级分布还是沉砂效果来看都要好于三选厂的尾砂，因此改选用二选厂尾砂较好。
从控制成本角度分析，选用水泥作为胶结材料仍为可取的方案，针对目前砂浆离析现象严重、充填体强度不够等问题可适当添加其他材料来弥补，比如添加粗粒级骨料减少孔隙率，可明显提高料浆密度，从而降低水泥的耗量、提高充填体的强度;添加粉煤灰可以替代部分水泥，在保持原有坍落度的情况下，可提高料浆浓度，在不改变浓度的情况下，可改善料浆的和易性、减少秘水性，防止离析;添加一些固结材料，以改变尾砂的流动性、固化型、吸水性、强度等，比较适合不脱水全尾砂充填或者脱水能力较差的采场。以上都可以作为改进系统的探索方向。
3.3 工艺上的改变
目前采用分级尾砂水力充填的方式，通过旋流器分级，旋流器沉砂由分料槽分到相应砂仓，溢流通过溢流管回到三选厂(或二选厂)。但是从尾砂充填旋流器给砂、沉砂、溢流中-200目含量计算，溢流中的固体含量仅占给砂量的15.41%，溢流产率过低导致沉砂细度及浓度与给砂相比没有获得较大改善，旋流器未起到应有作用。相反，分级后尾砂浓度得到一定提升，反而会降低立式砂仓尾砂的沉降速度;此外，分级尾砂量的供应不能满足生产需求，且不能用于尾矿堆坝。建议改用全尾砂水力充填，输送浓度由原来的65%提高到70%～74%，简化工艺、提高效率、降低成本。
4 结语
充填系统运行四个多月以来，经过不断摸索调试，已经初步满足生产的需要，但是充填效果不理想。本文旨在对充填现状做初步分析，对于系统的改进，需要一套完整的方案，也希望相关专家和学者来我矿研究、指导。
参考文献
[1] 张志雄, 等. 大红山铁矿I号铜矿带及三选厂铜系列150万t/a
采选工程初步设计-地下采矿部分[R]. 昆明: 昆明有色冶金设计研究院, 2008.
[2] 张志雄, 等. 大红山铁矿I号铜矿带及三选厂铜系列150万t/a采选工程探矿后采矿工艺调整简要说明分[R]. 昆明: 昆明有色冶金设计研究院, 2011.
[3] 杨根祥. 全尾砂胶结充填技术的现状及其发展[J]. 中国矿业,1995,4(18)：40-45.
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“大红山铁矿深部Ⅰ号铜矿带充填生产实践问题探讨” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色技术网
来源：玉溪大红山矿业有限公司
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