Состав закладочной смеси

Авторы патента:

Масленников Станислав Александрович (RU)

E21F15/00 - Способы и устройства для закладки выработанного пространства (перемычки E21F 17/103)

Владельцы патента RU 2535854:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") (RU)

зобретение относится к горной промышленности, и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом с закладкой выработанного пространства. Состав закладочной смеси, включающий вяжущее, инертный заполнитель и воду, где вяжущее и инертный заполнитель изготавливают из отходов обогащения руд, фракции не более 20 мм, одну часть которых подвергают сухой активации путем предварительного агитационного выщелачивания, отделения жидкой фазы, высушивания и активирования в дезинтеграторе, а другую часть смешивают с выщелачивающим раствором, полученную пульпу активируют в дезинтеграторе, отделяют жидкую фазу, осадок высушивают и готовят сухую смесь состава, мас.%: вяжущее - указанный продукт сухой активации 42, инертный заполнитель - указанный осадок 58, после чего добавляют воду из расчета 280-290 л на 1 м³ сухой смеси, при этом частота вращения рабочего органа дезинтегратора не менее 200 Гц. Технический результат - достижение достаточной прочности при снижении содержания металлов и стоимости. 1 пр.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом с закладкой выработанного пространства.

Известен ряд составов закладочных смесей, в которых в качестве вяжущего используют промышленные отходы - молотый доменный шлак, а в качестве инертного заполнителя горелые породы, хвосты обогащения. Например, патент №2396435 (RU №23964350, опубл. 10.08.2010. Бюл. №22) или патент №2425980 (RU №2425980 С1, опубл. 10.08.2011. Бюл. №22). Общим недостатком подобных решений является значительный объем используемого шлака (до 20% по массе) и, как следствие, необходимость наличия металлургического производства на небольшом удалении от места ведения горных работ, а также высокое остаточное содержание металлов в заполнителе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав закладочной смеси по патенту №2422640 (RU №2422640 C1, опубл. 27.06.2011. Бюл. №18), включающий портландцемент, заполнитель и воду. Состав содержит в качестве заполнителя отход мокрой магнитной сепарации с удельной поверхностью 80 м²/кг, портландцемент М 400, измельченный в дезинтеграторе совместно с отходом мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов (ММС) до получения композиционного вяжущего с удельной поверхностью 500 м²/кг. Недостатками прототипа является использование дорогостоящего портландцемента и высокое остаточное содержание в закладке металлов, что является недопустимым с точки зрения ресурсосбережения и экологической безопасности.

Задачей изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа.

Техническим результатом является достижение прочности массива на основе предложенной смеси, достаточной для поддержания выработанного пространства в благоприятных условиях и при использовании разнопрочной закладки. Кроме того, обеспечивается снижение содержания в закладочной смеси металлов и снижение ее стоимости за счет исключения дорогостоящих компонентов.

Технический результат достигается составом закладочной смеси, включающим вяжущее, инертный заполнитель и воду. Вяжущее и инертный заполнитель изготавливают из отходов обогащения руд, подвергшихся механохимическому воздействию по различным технологиям. Подготовленные к переработке отходы обогащения руд, фракции не более 20 мм, одну часть которых, предназначенную для получения вяжущего, подвергают предварительному агитационному выщелачиванию раствором, содержащим серную кислоту (10 г/л) и хлорид натрия (160 г/л), в соотношении 1:4, отделяют жидкую фазу, высушивают и активируют в дезинтеграторе, а другую часть, предназначенную для получения инертного заполнителя, смешивают с выщелачивающим раствором, полученную пульпу активируют в дезинтеграторе, отделяют жидкую фазу с перешедшими в нее металлами, осадок высушивают и готовят сухую смесь состава, мас.%: вяжущее - указанный продукт сухой активации 42, инертный заполнитель - указанный осадок 58, после чего добавляют воду из расчета 280-290 л на 1 м³ сухой смеси. Частота вращения рабочего органа дезинтегратора не менее 200 Гц.

Выщелачивание материала в виде пульпы одновременно с активацией в дезинтеграторе позволяет повысить эффективность извлечения металлов до 90-95% от их исходного содержания за время, на 1-2 порядка меньшее, чем при агитационном выщелачивании. Но вяжущий эффект активированных таким образом отходов оказывается ничтожно мал, поэтому часть отходов перед активацией подвергается предварительному агитационному выщелачиванию.

Пример

Закладочную смесь готовят следующим образом.

Из подготовленных к переработке отходов обогащения полиметаллических или железных руд удаляют отсеиванием фракцию крупнее 20 мм. Оставшийся материал делят на две части. Одну часть для получения вяжущего подвергают агитационному выщелачиванию в течение 30 минут водным раствором с содержанием серной кислоты (10 г/л) и хлорида натрия (160 г/л). Далее из пульпы с помощью фильтра-пресса выделяют твердую фазу. При содержании влаги в выделенной твердой фазе более 1% по массе ее высушивают в сушильном шкафу при температуре 100-105°С до влажности не более 1% по массе. Отделенный в фильтре-прессе жидкий компонент отправляют на переработку, для выделения перешедших в него металлов. Полученную твердую фазу с содержанием влаги не более 1% пропускают через рабочую камеру дезинтегратора. Частота вращения рабочего органа дезинтегратора должна быть не менее 200 Гц (12000 мин^-1). При такой интенсивности обработки при размере подаваемых в дезинтегратор частиц до 2 мм на выходе не менее 80% частиц имеют диаметр менее 100 мкм. При использовании дезинтеграторных установок типа DESI 11 активируемые в сухом состоянии отходы пропускают через рабочую камеру один раз, при использовании дезинтеграторов циклического действия требуемая продолжительность активации устанавливается экспериментальным путем по критерию - размеру частиц на выходе (не менее 80% частиц должны иметь диаметр менее 100 мкм). Вторую часть для получения инертного наполнителя смешивают с выщелачивающим раствором, после чего полученную пульпу также активируют в дезинтеграторе, пропуская ее через рабочую камеру не менее одного раза. Выщелачивающий раствор изготавливают на водной основе добавлением серной кислоты (10 г/л) и хлорида натрия (160 г/л). Количество выщелачивающего раствора подбирается из соотношении 1 (отходы) : 4 (выщелачивающий раствор) по массе. Частота вращения рабочего органа дезинтегратора должна быть не менее 200 Гц (12000 мин^-1), к размеру частиц твердой фазы на выходе -требований не предъявляется. Далее из пульпы с помощью фильтра-пресса выделяют твердую фазу. При содержании влаги в выделенной твердой фазе более 3% по массе ее высушивают в сушильном шкафу при температуре 100-105°С до влажности не более 3% по массе. Отделенный в фильтре - прессе жидкий компонент отправляют на переработку, для выделения перешедших в него металлов.

Активированные отходы обогащения подают в смеситель в соотношении (мас.%):

- вяжущее в виде активированных в сухом виде отходов обогащения - 42%,

- инертный наполнитель в виде активированных в виде пульпы отходов обогащения - 58%,

после чего добавляют воду из расчета 280-290 л на 1 м³ сухой смеси. Полученный закладочный материал транспортируют до места укладки по трубопроводам. Прочность полученного на основе предложенной смеси массива не превышает 1,3-2 МПа, что является достаточным для поддержания выработанного пространства в благоприятных условиях и при использовании разнопрочной закладки.

Таким образом, поставленная задача решена.

Состав закладочной смеси, включающий вяжущее, инертный заполнитель и воду, отличающийся тем, что вяжущее и инертный заполнитель изготавливают из отходов обогащения руд, фракции не более 20 мм, одну часть которых подвергают сухой активации путем предварительного агитационного выщелачивания, отделения жидкой фазы, высушивания и активирования в дезинтеграторе, а другую часть смешивают с выщелачивающим раствором, полученную пульпу активируют в дезинтеграторе, отделяют жидкую фазу, осадок высушивают и готовят сухую смесь состава, мас.%: вяжущее - указанный продукт сухой активации 42, инертный заполнитель - указанный осадок 58, после чего добавляют воду из расчета 280-290 л на 1 м³ сухой смеси, при этом частота вращения рабочего органа дезинтегратора не менее 200 Гц.

Похожие патенты:

Закладочная композиция // 2531408

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.

Способ разработки крутопадающих рудных тел с неустойчивыми рудами // 2514051

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подземным способом мощных крутопадающих рудных тел с неустойчивыми рудами, например кимберлитовых трубок.

Способ комбинированной разработки крутопадающих рудных тел // 2514035

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке открыто-подземным способом мощных крутопадающих ценных рудных тел. Техническим результатом является уменьшение потерь и разубоживание при отработке прибортовых запасов руды от налегающих пород.

Состав закладочной смеси // 2513897

Способ определения величины подработки твердеющей закладки при механическом разрушении рудного массива // 2513467

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке рудных тел с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Способ определения величины подработки твердеющей закладки при механическом разрушении рудного массива включает формирование отверстия в рудном массиве и закрепление в нем неподвижно жесткого стержня на фиксированную глубину, подачу твердеющей закладочной смеси в выработанное пространство, разрушение рудного массива с частью приконтактного слоя массива твердеющей закладки.

Способ приготовления поризованной твердеющей смеси для закладки выработанного подземного пространства // 2507398

Изобретение относится к горному делу, в частности к закладке выработанного пространства. Техническим результатом является сокращение расхода вяжущего при достаточной прочности закладочного массива.

Способ разработки рудных месторождений // 2495245

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземной разработки рудных месторождений. Способ включает проходку комплекса вскрывающих, подготовительных и нарезных подземных горных выработок, отбойку и доставку руды, управление горным давлением, транспортирование, подъем руды до горизонта рудоприемного бункера.

Состав закладочной смеси и способ ее изготовления // 2490472

Слоевая камерно-целиковая система разработки с полной закладкой выработанного пространства // 2486340

Изобретение относится к подземной разработке полезных ископаемых слоевой выемкой с закладкой выработанного пространства твердеющей смесью и может быть использовано при доработке кимберлитовых месторождений подземным способом.

Способ разработки мощных крутопадающих рудных тел // 2475647

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подземным способом мощных крутопадающих рудных тел этажно-камерными системами.

Бесцементное вяжущее // 2542074

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к бесцементным составам вяжущих из отходов промышленности. Задачей изобретения является достижение более высокой прочности. Это достигается тем, что в составе шлама применяется кислотный электролит с плотностью раствора ρ=1,310 г/см3 а в качестве шлака сталеплавильного производства взят шлак электросталеплавильный. Технический результат - повышение прочности. Бесцементное вяжущее, включающее шлак сталеплавильного производства, горелые породы шахтного отвала и шлам, полученный в результате нейтрализации известью отработанных электролитов кислотных аккумуляторов, содержит в качестве шлака сталеплавильного производства шлак электросталеплавильный, а в составе шлама использован электролит с плотностью раствора ρ=1,310 г/см3 при следующем соотношении, мас. %: горелые породы 14, шлак сталеплавильный - электросталеплавильный 78, шлам 8. 3 табл.

Способ разработки мощных крутопадающих рудных тел // 2558841

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подземным способом мощных крутопадающих рудных тел камерными системами. Способ включает проходку выработок для деления рудного тела на панели, камерно-целиковый порядок выемки руды в панели и закладку выработанного пространства твердеющей смесью. Отработку рудного тела осуществляют со средней его части в двух направлениях по вертикали. Вначале формируют разрезной этаж с расположением камер в «шахматном» порядке, каждую вторую камеру смещают на половину ее высоты относительно соседней, причем камерам придают форму шестигранника, затем верхнюю часть рудного тела от разрезного этажа отрабатывают камерами прямоугольной формы с «шахматным» расположением в восходящем порядке, а нижнюю часть - в нисходящем. Отработку камер в нисходящем порядке осуществляют после полной закладки соосных камер, отработанных в восходящем порядке над заложенными камерами разрезного этажа. После отработки восходящие камеры на 1/25-1/3 их высоты закладывают гидравлической закладкой, остальную часть - твердеющей, а нисходящие камеры закладывают твердеющей смесью на 3/4-2/3 их высоты. Закладку пустот в кровле заложенных восходящих камерах осуществляют из соседних вышележащих восходящих камер по мере их закладки твердеющими смесями. Изобретение позволяет повысить интенсивность отработки и обеспечить безопасность горных работ. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Состав закладочной смеси // 2563902

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при ликвидации вертикальных горных выработок как на действующих, так и на ликвидируемых горных предприятиях. Технический результат заключается в повышении прочности закладочной смеси, сокращении трудозатрат при закладке вертикальных стволов и снижении стоимости. Состав закладочной смеси включает компоненты при следующем соотношении, мас. %: молотый гранулированный отвальный 10,20-12,70; фьюминговый шлак оловопроизводства гидроксида натрия 1,10-1,35; горелые породы 72,91-75,01; вода остальное. 2 табл.

Способ ослабления контакта между рудным телом и твердеющим закладочным массивом // 2566524

Изобретение относится к области горного дела, к разработке рудных месторождений системами с твердеющей закладкой выработанного пространства. Способ ослабления контакта между рудным телом и твердеющим закладочным массивом включает размещение на поверхности рудного борта выработки активирующего вещества, подачу твердеющей закладки. Активирующее вещество в виде капсулы, содержащей ангидрит, размещают на дне и в устье скважины, затем воздействуют на нее взрывом с образованием тонкой пленки на поверхности рудного борта. Количество ангидрита в капсуле составляет не менее 500 г. Диаметр капсулы должен соответствовать условию: Д=(0,85÷0,95)d, где Д - диаметр капсулы; d - диаметр скважины. Технический результат заключается в снижении разубоживания и увеличении содержания полезного компонента в добытой руде. 2 з.п. ф-лы.

Способ определения величины подработки твердеющей закладки при механическом разрушении рудного массива // 2569663

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, с заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой. Техническим результатом является определение длины полости, оставшейся в закладочном массиве после отработки рудного массива путем исключения попадания в полость кусков руды или закладки, а следовательно, и величины подработки твердеющей закладки. Способ включает формирование отверстия в рудном массиве и закрепление в нем неподвижно на фиксированную глубину жесткого стержня, имеющего внутри несквозную полость, подачу твердеющей закладочной смеси в выработанное пространство, отработку рудного массива с частью массива твердеющей закладки с разрушением стержня в зоне отработки, определение полной длины несквозной полости стержня, длины заглубления стержня в отверстии в рудном массиве и длины полости, оставшейся в закладочном массиве после отработки рудного массива, перед закреплением стержня в рудном массиве часть его полости, расположенной в выработанном пространстве, заполняют низкопрочным материалом, отрабатывают рудный массив и определяют длину несквозной полости стержня, оставшейся в закладочном массиве после отработки рудного массива, путем протыкания низкопрочного материала спицей и измерения этой длины с помощью мерной линейки, расположенной на спице, причем в качестве низкопрочного материала применяют, например, монтажную пену. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ подземной разработки тонких, пологих и наклонных жил с комбинированной закладкой // 2576427

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке тонких, пологих и наклонных жил. Способ заключается в подготовке и нарезке очистных блоков, взрывной отбойке секций скважинами с формированием породного вала, параллельного очистному забою, в возведении закладочных перемычек вдоль подготовительных выработок и в заполнении промежутков между смежными породными валами твердеющей закладкой. Возведение закладочных перемычек и заполнение твердеющей закладкой промежутков между смежными породными валами производят в процессе отработки блока, посекционно, с отставанием от очистного забоя на ширину одной секции при выемке жил в породах ниже средней устойчивости или, после полной отработки блока, последовательно на всю наклонную высоту блока при выемке жил в породах средней и выше средней устойчивости. Целью изобретения является повышение безопасности горных работ и расширение области применения геотехнологии с раздельной выемкой руды и породы. 3 ил.

Способ комбинированной разработки руд // 2585293

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземного выщелачивания металлов из руд и техногенных минеральных образований. Способ комбинированной разработки руд включает выемку богатой руды на поверхность, обогащение богатой руды, заполнение выработанного пространства дезинтегрированной закладкой, состоящей из хвостов обогащения богатой руды и рядовой руды, выщелачивание металлов из материалов закладки. Хвосты обогащения богатой руды перед выщелачиванием подвергают гранулированию с добавлением цемента и воды, активированной ультразвуком в течение 8-10 минут, при частоте 2,0-2,2*104 Гц, с последующим выстаиванием гранул в течение 20-22 суток. Технический результат - повышение эффективности разработки, а также снижение экологического ущерба на окружающую среду. 3 ил.

Способ возведения искусственных столбообразных целиков в россыпных шахтах криолитозоны // 2601704

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для крепления выработанного пространства при подземной разработке мерзлых, в том числе техногенных россыпных месторождений Севера. Техническим результатом является совершенствование конструкции и технологии возведения искусственных целиков, снижение технологических потерь добываемых песков, получение дополнительного металла. Способ включает выполнение операций по послойной укладке в зимний период промороженного песчано-галечного геоматериала, подаваемого с поверхности через специально пробуренную скважину большого диаметра в предварительно возведенную в отработанной очистной камере передвижную опалубку с проливом водой и промораживанием естественным холодом каждого слоя. В процессе возведения целика на всю его ширину по высоте горизонтально, рядами, в разбежку укладывают отработавшие технический ресурс металлические водоводные трубы диаметром 200 мм, через которые вентилятором нагнетают холодный шахтный воздух. Общее количество подаваемого воздуха (Q), необходимое для промораживания возведенного комбинированного металло-ледопородного целика, определяют по математической формуле. 1 ил.

Способ закладки выработанного пространства // 2603992

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке рудных залежей камерными системами разработки. Способ закладки выработанного пространства включает заполнение выработанного пространства камеры твердеющей смесью и управляемый метательный сброс породной закладки. Твердеющий массив создается на границе рудного массива сопряженной камеры и составляет порядка 30% от общего объема формируемого закладочного массива. Изобретение позволяет повысить эффективность закладки и исключить присутствие людей и техники в закладываемой камере. 2 ил.

Способ минимизации относительной деформации усадки твердеющего закладочного массива // 2606738

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с твердеющей закладкой выработанного пространства. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении устойчивости искусственной кровли, ограничении негативного влияния подземных горных работ на окружающую среду, сохранении целостности поверхности земли и предохранении ее от оседания. Для достижения технического результата предложен способ минимизации относительной деформации усадки твердеющего закладочного массива, включающий размещение в формируемом массиве армирующих элементов одновременно с твердеющей смесью, причем для обеспечения однородности указанную смесь необходимо перемешивать не менее 25 минут, а в качестве армирующих элементов применяют асбест хризотиловый − хризотил в количестве 10% от массы вяжущего. 1 табл.