Закладочные смеси на основе хвостов подземного обогащения

В настоящее время значительное развитие в теории и практике закладочных работ при подземной добыче руд получают пастовые (пастообразные) закладочные смеси, основанные на использовании тиксотропных свойств. Исследованиями И.Ш Когана, Л.А. Крупника, Л.В. Пятигорского, Г.Г. Ломоносова, П.И. Полоника установлена их высокая эффективность и, в первую очередь, возможность использования фракций мельчайших частиц классом крупности (-) 0,043 мм, поскольку на современных обогатительных фабриках с целью более высокого извлечения тонина помола повсеместно увеличивается и достигает 90 % частиц класса (-) 0,043 мм (см. табл. 3.8).

Пастовая закладочная смесь представляет гетерогенную дисперсную систему. Твердый скелет в смеси образован агрегатами заполнителя, промежутки между которыми заполнены раствором вяжущего. В то же время закладочную смесь рассматривают и как коагуляционную структуру, возникающую под действием молекулярных (вандерваальсовых) сил сцепления частиц, взвешенных в жидкой среде суспензии или коллоидного раствора. Такие структуры обладают малой прочностью, пониженной остаточными тонкими прослойками жидкой среды в местах контакта между сцепляющимися твердыми частицами. Вместе с тем коагуляционные структуры обладают тиксотропными свойствами, т. е. способны к обратимому восстановлению. Обратимое превращение происходит под влиянием механических воздействий и обусловливается нарушением структурных связей закладочных смесей. При наложении механических воздействий система «разжижается», и тем сильнее, чем значительнее деформируется при этом коагуляционная структура. Такое изотермическое, происходящее под влиянием механического воздействия превращение геля в золь и золя в гель, называется тиксотропией. Термин «тиксотропия» указывает на возможность обращать гель в золь путем механического воздействия, причем при последующем состоянии покоя золь снова обращается в гель.

Количество воды, при котором формируется коагуляционная (связная) структура закладочной смеси, определяется адсорбционной способностью закладочного материала и зависит от его минералогического состава, дисперсности, вида и количества добавок, введенных в закладочною смесь.

Способность закладочной смеси удерживать определенный объем воды зависит от сил взаимодействия между частицами. Чем плотнее расположены частицы, тем меньше ячейки пространственной сетки и прочнее удерживается в ней вода. По абсолютной величине водоудерживающая способность закладочной смеси больше для закладочных смесей на основе хвостов, содержащих частицы класса (-) 0,043 мм до 90 %.

Эффект снижения водоудерживающей способности закладочного материала достигается при постоянном содержании частиц класса (-) 0,043 мм механическими воздействиями, например, центрифугированием, вибрированием и др. В пастообразных закладочных смесях высокое содержание тонкоизмельченных частиц является необходимым условием достаточной водоудерживающей способности. Наложение механических воздействий (взвихривания, вибрирования) на дисперсную систему приводит ее в состояние золя. При этом огромное количество частиц закладочной смеси приходит в броуновское движение, и вместо традиционного механического перемешивания заполнителя с цементом происходит физико-химическое распределение частиц вяжущего в закладочной смеси.

Схема технологии приготовления закладочной смеси и транспортирования ее до места укладки в закладочный массив предусматривает смешение в пропорциях хвостов, воды и цементного молока, приложение механических воздействий к смеси при помощи активатора - взвихривателя, в результате чего твердеющая смесь переходит в состояние золя и поступает в закладочный трубопровод. Для поддержания смеси в состоянии золя, при котором существенно снижается пристенное трение за счет «разжижения», трубопроводу посредством вибраторов, устанавливаемых через 60-70 м, сообщают механические вибрации. При поступлении закладочной смеси в выработанной пространство вибрации прекращаются, и она из состоянии золя переходит в гель и процесс твердения массива осуществляется более качественно.

Ю.Д. Шварц, Р.И. Семигин, И.С. Зицер, Д.С. Кутузов в целях доизвлечения металла из закладочного массива, например, методом выщелачивания, рекомендуют гранулировать предварительно обезвоженные хвосты и заполнять ими отработанные камеры, причем во вторичные камеры их укладывать без добавки цемента. Промышленность выпускает грануляторы (барабанные, тарельчатые) с производительностью до 100 т/ч и более. Гранулы имеют диаметр 10-30 мм. Гранулирование хвостов перед закладкой существенно удорожает закладочные работы, но имеет практический интерес при наличии в хвостах полезных компонентов с промышленными содержаниями.

Таким образом, выделены три типа закладочных смесей на базе текущих хвостов обогащения:

- традиционные закладочные смеси, получаемые после предварительного обезвоживания хвостов, классификации, агрегирования тонкоизмельченных частиц с помощью введения синтетических флокулянтов – полиакриламида;

- пастообразные (пастовые) закладочные смеси;

- гранулированные закладочные смеси.