Состав закладочной смеси и способ ее изготовления
Владельцы патента RU 2327874:
Открытое акционерное общество "Учалинский горно-обогатительный комбинат" (RU)
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для возведения искусственных массивов при разработке месторождений подземным способом. Состав смеси для закладки выработанного пространства включает, на 1 м3: отходы выщелачивания хвостов обогащения полиметаллических руд - 1380-1590 кг, негашеная обожженная, измельченная до крупности 1-3 мм известь - 40-180 кг, лигносульфонат натрия - 0,80-1,5 кг, вода - остальное до 1 м3. По способу изготовления указанного состава лигносульфонат натрия растворяют в воде, а затем осуществляют его смешивание с остальными компонентами указанного состава. Технический результат - снижение расхода ценных компонентов, энергоемкости и материалоемкости технологии изготовления смеси, исключение специальной добычи горных пород для ее изготовления и ускорение твердения смеси. 2 с. и 4 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для возведения искусственных массивов при разработке месторождений подземным способом.
Для обеспечения безопасности горных работ, а также с целью повышения полноты выемки запасов месторождений полиметаллических руд используют системы разработки месторождений с твердеющей закладкой выработанного пространства.
Известны составы закладочных смесей на основе негашеной извести и способы их приготовления (см. А.Н.Монтянова, А.Р.Закиров, А.В.Белобородова, И.В.Штауб. Опыт ведения закладочных работ на рудниках АК «АЛРОСА» // Горный журнал. - 2005. №7. - С.95-98.).
Известен состав смеси для закладки выработанного пространства (см. RU 2100615), содержащий обожженные карбонатные породы, заполнитель и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит сульфатсодержащие породы, пластифицирующую добавку и активные алюмосиликатные породы, при следующем соотношении компонентов, мас.%.
| Обожженные при 900-1150°С карбонатные породы | 3,5-13,2 |
| Активные алюмосиликатные породы | 3,0-16,5 |
| Сульфатсодержащие породы | 0,4-1,5 |
| Пластифицирующая добавка | 0,02-0,4 |
| Заполнитель | 32,0-67,0 |
| Вода | остальное |
Наиболее близким составом к предложенному является состав смеси для закладки выработанного пространства, включающий в качестве вяжущего известь-пушенку и обожженную глину, а в качестве заполнителя содержит отходы процессов обогащения - хвосты обогащения, при следующем соотношении компонентов, мас.%
| Известь-пушенка | 5-8 |
| Глина молотая, обожженная при 650-700°С | 10-16 |
| Хвосты обогащения | 76-85 |
(см. SU 655678).
Наиболее близкий способ приготовления закладочной смеси раскрывается в патенте RU 2103517. В соответствии с данным способом формируют вяжущее путем дробления компонентов, в том числе карбонатных пород с последующим их обжигом, совместным помолом обожженных и необожженных компонентов и перемешиванием продуктов помола с остальными компонентами закладочной смеси, при этом после дробления обжигают карбонатные породы при 900-1150°С, алюмосиликатные породы при температуре 700-850°С, добавляют при измельчении сульфатсодержащие породы и орошают водой, обеспечивая теплоту гидратации смеси 60-150 кал/г.
К недостаткам известных способов относится использование хвостов обогащения, которые содержат значительные количества ценных компонентов, что является нецелесообразным в соответствии с законом О недрах РФ, Правилами охраны недр, промышленной и экологической безопасности.
К недостаткам известных способов относится также аппаратное оформление технологических схем - множество энергоемких и металлоемких технологических операций по обжигу, дроблению, измельчению компонентов.
К недостаткам также относится необходимость специальной добычи горных пород - доломитов, туфов, карбонатных пород, глин и прочих, входящих в составы известных закладочных смесей.
Задачей изобретения является устранение присущих известным техническим решениям недостатков.
Техническим результатом изобретения является снижение расхода ценных компонентов, снижение энергоемкости и материалоемкости технологии изготовления смеси, а также исключение специальной добычи горных пород для ее изготовления, а также ускорение твердения смеси.
Технический результат достигается составом смеси для закладки выработанного пространства, включающим известь, отходы процессов обогащения и воду, в соответствии с которым он дополнительно содержит лигносульфонат натрия, в качестве отходов - отходы выщелачивания хвостов обогащения полиметаллических руд, а в качестве извести - негашеную известь при следующем содержании компонентов в 1 м3 смеси:
| Отходы выщелачивания хвостов | |
| обогащения полиметаллических руд | 1380-1590 кг |
| Известь | 40-180 кг |
| Лигносульфонат натрия | 0,80-1,5 кг |
| Вода | остальное до 1 м3 |
В частных воплощениях изобретения в качестве отходов выщелачивания хвостов обогащения полиметаллических руд используют отходы кучного или чанового сернокислого выщелачивания хвостов.
Кроме того, состав может дополнительно содержать гранулированный шлак при следующем содержании компонентов в 1 м3 смеси:
| Отходы выщелачивания хвостов | |
| обогащения полиметаллических руд | 1380-1560 кг |
| Известь | 40-120 кг |
| Лигносульфонат натрия | 0,80-1,3 кг |
| Гранулированный шлак | 100-130 кг |
| Вода | остальное до 1 м3 |
Технический результат достигается также способом изготовления данного состава смеси для закладки выработанного пространства, в соответствии с которым лигносульфонат натрия растворяют в воде, а затем осуществляют его смешивание с остальными компонентами состава.
Перед смешиванием обожженную негашеную известь предварительно измельчают до фракции 1-3 мм.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Предложен состав закладочной смеси на основе хвостов обогащения после выщелачивания и негашеной извести, затворяемых в смесителе слабоконцентрированным раствором лигносульфоната натрия.
При выщелачивании хвостов обогащения образуются отходы, которые не содержат либо содержат в незначительной концентрации ценные компоненты. Такие отходы выщелачивания предлагается использовать в качестве наполнителей закладочной смеси.
Для обеспечения возможности использования отходов после выщелачивания в составе закладки:
1) отходы кучного либо чанового выщелачивания хвостов обогащения промываются либо не промываются водой, высушиваются на воздухе или же сразу подаются на склад закладочного комплекса;
2) известняк обжигают, обожженную известь подвергают сухому помолу;
3) лигносульфонат натрия растворяют в воде;
4) используют техническую воду;
5) компоненты по п.п.1, 2, 3 и 4 направляют в смеситель;
6) перемешанную шихту подают по закладочным скважинам в выработанное подземное пространство.
Состав отличается от известных тем, что в качестве инертного заполнителя используются отходы кучного либо чанового выщелачивания хвостов обогащения полиметаллических руд.
Состав отличается тем, что отходы обогащения более не содержат ценных компонентов, что позволяет рассматривать данный состав как рациональный с позиции охраны недр, экологической безопасности и комплексности освоения месторождений.
Достоинством такого состава является возможность использования выщелоченных хвостов как текущих, так и старогодних (долгое время хранившихся в отвалах и хранилищах).
Способ приготовления такой закладки отличается от ранее известных тем, что существенно упрощена структура закладочного комплекса - подготовка компонентов закладки упрощена, отсутствуют энергоемкие и занимающие большие производственные площади дробилки и мельницы. Для приготовления данного состава необходима только низкозатратная мельница сухого помола для извести и смеситель.
Способ приготовления такой закладки предусматривает следующий диапазон компонентов закладочной смеси:
- текущие (либо старогодние) хвосты обогащения после сернокислотного выщелачивания 1420 кг/м3 смеси;
- негашеная измельченная (до 1-3 мм) известь 50 кг/м3 смеси;
- лигносульфонат натрия 0,85 кг/м3 смеси;
- вода - остальное до 1 м3 (450 кг.)
Такой состав обеспечивает уже на 14-е сутки прочность на сжатие 2 МПа, что на 15% выше, чем в составе по прототипу, коэффициент Пуассона 0,25 и модуль деформаций - 1,03·103 МПа.
Состав может варьироваться.
Так, для повышения деформационных характеристик закладочного массива в шихту добавляется гранулированный шлак черновой медной плавки либо другой гранулированный шлак, предварительно подвергнутый тонкому сухому помолу. Это обеспечивает раскрытие свободных химических связей в шлаке, увеличение удельной поверхности и протекание экзотермических химических реакций при смешении с известью. Присутствие в составе закладки на основе хвостов обогащения и извести свежеизмельченного гранулированного шлака приводит к повышению жесткости искусственных целиков.
Способ приготовления такой закладки предусматривает следующий диапазон компонентов закладочной смеси:
- негашеной измельченной до 1-3 мм извести 120 кг/м3 закладочной смеси;
- хвосты обогащения после выщелачивания 1560 кг/м3;
- лигносульфонат натрия 1,3 кг/м3;
- гранулированный шлак 130 кг/м3 закладочной смеси;
- вода - остальное до 1 м3 (320 кг).
1. Состав смеси для закладки выработанного пространства, включающий известь, отходы процессов обогащения и воду, отличающийся тем, что он в качестве указанных отходов содержит отходы выщелачивания хвостов обогащения полиметаллических руд, в качестве извести - негашеную обожженную, измельченную до крупности 1-3 мм известь, и дополнительно - лигносульфат натрия при следующем содержании компонентов в 1 м3:
| Отходы выщелачивания хвостов | |
| обогащения полиметаллических руд | 1380-1590 кг |
| Указанная известь | 40-180 кг |
| Лигносульфонат натрия | 0,80-1,5 кг |
| Вода | Остальное до 1 м3 |
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве отходов выщелачивания хвостов обогащения полиметаллических руд он содержит отходы кучного или чанового серно-кислого выщелачивания указанных хвостов.
3. Состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гранулированный шлак при следующем содержании компонентов в 1 м3:
| Отходы выщелачивания хвостов | |
| обогащения полиметаллических руд | 1380-1560 кг |
| Указанная известь | 40-120 кг |
| Лигносульфонат натрия | 0,80-1,3 кг |
| Гранулированный шлак | 100-130 кг |
| Вода | Остальное до 1 м3 |
4. Способ изготовления состава смеси для закладки выработанного пространства в соответствии с любым из пп.1-3, заключающийся в том, что лигносульфонат натрия растворяют в воде, а затем осуществляют его смешивание с остальными компонентами указанного состава.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что перед смешиванием указанную известь предварительно измельчают до фракции 1-3 мм.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что для получения указанной извести обжигают известняк.
