Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя



Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя
Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя
Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя
Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя
Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя

 


Владельцы патента RU 2607329:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями на основе мелкодисперсного заполнителя, например хвостов обогащения. Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя включает дозированную подачу вяжущего, воды и их перемешивание, осуществляют перемешивание вяжущего в виде цемента с водой и предварительно обезвоженным в гидроциклонах мелкодисперсным заполнителем - хвостами обогащения руд размером 0,15 мм, после чего полученный раствор подвергают гомогенизации и активации в импульсном гидроударно-кавитационном устройстве с частотой импульсов 5000-6000 им/с при следующем соотношении указанных компонентов: хвосты обогащения руд - 1039-1246 кг/м3, цемент - 170-400 кг/м3 смеси, вода 500 л. Технический результат - повышение скорости твердения и увеличение прочности закладочного массива за счет повышения степени гидратации и активации компонентов закладочных смесей. 4 табл.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями на основе мелкодисперсного заполнителя, например хвостов обогащения.

Известен способ приготовления литой твердеющей закладки в шаровой мельнице (Патент РФ №2013131, 30.05.1994 г., Бюл. №10.

Способ, включающий подачу составляющих смесь отдозированных компонентов в мельницу, совместное их измельчение и перемешивание в ней, измерение тонины помола на выходе из мельницы, при этом с целью повышения прочности приготовляемой смеси, уменьшения сроков ее схватывания и снижения затрат на производство устанавливают оптимальное соотношение измельченных компонентов вяжущего, активизатора и заполнителя в активном классе (-0,08 мм) готовой смеси на выходе из мельницы, а управление процессом измельчения с перемешиванием осуществляют путем регулирования гранулометрического состава и массового содержания каждого из компонентов смеси на входе в мельницу в зависимости от его измельчаемости и требуемого содержания в активном классе (-0,08 мм) готовой смеси.

Однако по данному способу не обеспечивается достаточная скорость твердения и прочность смеси в связи с тем, что используемая в качестве смесителя мельница не способна гомогенизировать приготовляемые твердеющие смеси при однородности распределения вяжущего в среде тонкодисперсного заполнителя, например хвостов обогащения.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является Патент РФ №2490472 C1, E21F 15/00, опубл. 20.08.2013 Бюл. №23. Состав закладочной смеси и способ ее изготовления, Рыльникова М.В., Абдрахманов И.А., Каплунов Д.Р., Радченко Д.Н.

1. Состав смеси для закладки выработанного пространства, включающий отходы процессов обогащения, известь, лигносульфонат натрия и воду, при этом в качестве указанных отходов содержит текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд с влажностью менее 30% при следующем содержании компонентов, кг/м3:

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он содержит известь крупностью не более 10 мм.

3. Способ изготовления смеси для закладки выработанного пространства в соответствии с любым из пп. 1 и 2, заключающийся в том, что текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд сушат до содержания влаги менее 30%, лигносульфонат натрия предварительно растворяют в воде, а затем осуществляют его смешивание с осушенными хвостами и известью.

Недостатком способа также является невысокая скорость твердения и прочность создаваемого впоследствии закладочного массива из-за неполной гидратации и активации компонентов закладочных смесей.

Целью изобретения является увеличение скорости твердения и прочности закладочного массива за счет повышения степени гидратации и активации компонентов смеси.

Достигается это тем, что в способе приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя, включающем дозированную подачу вяжущего, воды и их перемешивание, осуществляют перемешивание вяжущего в виде цемента с водой и предварительно обезвоженным в гидроциклонах мелкодисперсным заполнителем - хвостами обогащения руд размером 0,15 мм, после чего полученный раствор подвергают гомогенизации и активации в импульсном гидроударно-кавитационном устройстве с частотой импульсов 5000-6000 им/с при следующем соотношении указанных компонентов: хвосты обогащения руд - 1039-1246 кг/м3, цемент - 170-400 кг/м3 смеси, вода 500 л.

Предложенный способ обеспечивает полную гидратацию вяжущего при его гомогенном распределении в среде мелкодисперсного заполнителя. Смесь - хвосты обогащения - цемент гомогенизируется и активируется в импульсных гидроударно-кавитационных полях за счет разрушения флоккул вяжущего и гидратных пленок на поверхностях частиц цемента и хвостов обогащения при обеспечении допустимого уровня прочности и стоимости смеси, а также надежности работы технологического оборудования.

В составе закладочной смеси использовали хвосты обогащения медно-никелевых руд Талнахского и Октябрьского месторождениЙ Норильского региона, состав которых приведен в табл. 1.

Сущность способа состоит в следующем. Приготовление твердеющей закладочной смеси осуществляется на поверхностном закладочном комплексе. Цемент из силосов по пневмопроводу поступает на предварительное смешивание в смеситель. Вода из емкости по водопроводу также поступает в смеситель, который может иметь, например, лопастной рабочий орган с приводом. Мелкодисперсный заполнитель (например, тонкодисперсные хвосты обогащения - 0,15 мм) подается из бака, обезвоживается в батареях гидроциклонов и по трубопроводу также подается в смеситель, где происходит предварительное перемешивание всех компонентов.

Предварительно осуществляют перемешивание вяжущего в виде цемента с водой и предварительно обезвоженным в гидроциклонах мелкодисперсным заполнителем - хвостами обогащения руд размером 0,15 мм для обеспечения однородности распределения вяжущего в среде тонкодисперсного заполнителя, после чего полученный раствор подвергают гомогенизации и активации в импульсном гидроударно-кавитационном устройстве с частотой импульсов 5000-6000 им/с при следующем соотношении указанных компонентов: хвосты обогащения руд - 1039-1246 кг/м3, цемент - 170-400 кг/м3 смеси, вода 500 л.

Из гидроударно-кавитационного устройства твердеющая закладочная смесь по трубопроводу поступает в главную магистраль закладочного трубопровода и далее распределяется через участковые трубопроводы в выработанное пространство.

С целью подтверждения снижения расхода вяжущего и использования мелкодисперсного заполнителя, например хвостов обогащения, были проведены исследования составов твердеющих закладочных смесей по трем способам:

1. Способ приготовления твердеющей смеси с составом хвосты обогащения - цемент (ХЦ) в лабораторных условиях с использованием лопастного смесителя;

2. Способ приготовления твердеющей смеси ХЦ в лабораторных условиях с использованием шаровой мельницы;

3. Способ приготовления твердеющей смеси ХЦ в лабораторных условиях с использованием гидроударно-кавитационного устройства.

1. Исследования составов ХЦ с использованием смесителя

Для лабораторных испытаний составов ХЦ использован смеситель лопастного типа. Время смешивания во всех экспериментах принято 10 минут. Сразу после окончания смешивания производилось определение растекаемости смеси по Суттарду и измерялась ее плотность.

Цемент через дозатор, а вода по трубопроводу через расходомер поступали в смеситель, который имел лопастной рабочий орган с приводом. Мелкодисперсный заполнитель (хвосты обогащения - 0,15 мм) из бака через дозатор также подавался в смеситель, где происходило их перемешивание. Из смесителя твердеющая закладочная смесь по трубопроводу поступала в специальные формы.

Исследуемые составы, удельный расход материалов, плотность твердеющей смеси и контрольные характеристики прочности на 7, 28 и 90 сутки представлены в табл. 2.

2. Исследования составов с использованием шаровой мельницы

Для лабораторных испытаний составов использована шаровая мельница. Время замешивания во всех экспериментах принято 10 минут. Сразу после окончания замеса производилось определение растекаемости смеси по Суттарду и измерялась ее плотность.

Цемент через дозатор, а вода по трубопроводу через расходомер поступали на предварительное смешивание в смеситель с лопастным рабочим органом. Далее через дозатор предварительно смешанный цемент и вода подавались в шаровую мельницу. Мелкодисперсный заполнитель (хвосты обогащения - 0,15 мм) через дозатор подавался в шаровую мельницу, где происходило их совместное измельчение и активация раствора. Из шаровой мельницы твердеющая закладочная смесь по трубопроводу поступала в специальные формы.

Исследуемые составы, удельный расход материалов, плотность твердеющей смеси и контрольные характеристики прочности на 7, 28 и 90 сутки представлены в табл. 3.

3. Исследования составов с использованием гидроударно-кавитационного устройства

Для лабораторных испытаний составов ХЦ использовано гидроударно-кавитационное устройство. Время замешивания во всех экспериментах принято 10 минут. Сразу после окончания замеса производилось определение растекаемости смеси по Суттарду и измерялась ее плотность.

Цемент через дозатор, а вода по трубопроводу через расходомер поступали на предварительное смешивание в смеситель с лопастным рабочим органом. Мелкодисперсный заполнитель (хвосты обогащения - 0,15 мм) обезвоживался в гидроциклонах и через дозатор подавался также в смеситель, где происходило их предварительное перемешивание.

Предварительно перемешанный раствор твердеющей смеси поступал в гидроударно-кавитационное устройство, где происходили гомогенизация и активация раствора.

Из гидроударно-кавитационного устройства твердеющая закладочная смесь по трубопроводу поступала в специальные формы.

Исследуемые составы, удельный расход материалов, плотность твердеющей смеси и контрольные характеристики прочности на 7, 28 и 90 сутки представлены в табл. 4.

В результате исследований было определено:

1) Образцы закладочных смесей ХЦ, приготовленные по мельничному способу производства, имеют прочность в среднем на 20% выше образцов, приготовленных по технологии с применением смесителя. В то же время образцы закладочных смесей ХЦ, приготовленные по технологии с применением гидроударно-кавитационного устройства, имеют прочность в среднем на 30% выше образцов, приготовленных по мельничному способу производства.

2) Снижение содержания цемента ниже 170 кг/м3 (что соответствует содержанию хвостов обогащения в смеси более 1246 кг/м3) приводит к тому, что твердеющая смесь не набирает минимально допустимую прочность, равную 1 МПа. В то же время повышение содержания цемента свыше 400 кг/м3 приводит к завышенной прочности и существенным расходам на производство закладочной смеси.

3) При частоте импульсов менее 5000 имп/с не происходит полное эффективное разрушение флоккул вяжущего и гидратных пленок на поверхностях частиц цемента и хвостов обогащения, а при частотах более 6000 имп/с имеет место интенсивный абразивный износ элементов гидроударно-кавитационного устройства.

Следовательно, способ приготовления твердеющей смеси с использованием гидроударно-кавитационного устройства обеспечивает повышение скорости твердения и увеличение прочности закладочного массива за счет повышения степени гидратации и активации компонентов закладочных смесей, при этом содержание в смеси хвостов обогащения в количестве 1039-1246 кг/м3 смеси (- 0,15 мм) и вяжущего в виде цемента в количестве 170-400 кг/м3 обеспечивает наиболее рациональное количество основных компонентов закладочных смесей, необходимое для обеспечения требуемой прочности при закладке горных выработок, а режим работы гидроударно-кавитационного устройства при частотах 5000-6000 имп/с обеспечивает наиболее эффективную активацию компонентов смеси без снижения надежности и долговечности работы гидроударно-кавитационного устройства.

Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя, включающий дозированную подачу вяжущего, воды и их перемешивание, отличающийся тем, что осуществляют перемешивание вяжущего в виде цемента с водой и предварительно обезвоженным в гидроциклонах мелкодисперсным заполнителем - хвостами обогащения руд размером 0,15 мм, после чего полученный раствор подвергают гомогенизации и активации в импульсном гидроударно-кавитационном устройстве с частотой импульсов 5000-6000 имп/с при следующем соотношении указанных компонентов: хвосты обогащения руд - 1039-1246 кг/м3, цемент - 170-400 кг/м3 смеси, вода 500 л.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с твердеющей закладкой выработанного пространства.

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.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для крепления выработанного пространства при подземной разработке мерзлых, в том числе техногенных россыпных месторождений Севера.

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.

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.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, с заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой.
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.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при ликвидации вертикальных горных выработок как на действующих, так и на ликвидируемых горных предприятиях.

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.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к бесцементным составам вяжущих из отходов промышленности. Задачей изобретения является достижение более высокой прочности.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для укрепления грунтовых оснований фундаментов строящихся и восстанавливаемых зданий и сооружений методом инъектирования.

Изобретение относится к составу высокопрочного бетона и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Изобретение относится к способу производства и связанной с ним установке для производства гипсовых штукатурных продуктов для целей строительства, например для производства гипсовой плиты.

Изобретение относится к гипсовым панелям с низкой плотностью и массой. Технический результат заключается в снижении массы и плотности, повышении теплоизоляционных свойств, стойкости к термоусадке, огнестойкости, водостойкости.

Изобретение относится к способам переработки магнезита и предназначено для получения концентратов с содержанием MgO не менее 93,0% для производства огнеупорных изделий.

Группа изобретений относится к строительству, а именно к способу получения легкой цементирующей смеси, которая предназначена для изготовления цементно-стружечных плит и композиции для получения легкого цементирующего вяжущего вещества.

Изобретение относится к последующей обработке β-полугидратов штукатурных гипсов. Технический результат заключается в стабилизации кристаллической структуры, снижении конечной водопотребности без ухудшения механических свойств.

Изобретение относится к смеси строительных материалов, используемой в качестве добавки к бетону, где смесь строительных материалов содержит пуццолановый носитель и фотокатализатор.
Изобретение относится к способу тепловлажностной обработки отформованных бетонных изделий, преимущественно сложной формы, например, зубатых железобетонных шпал.

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано в различных областях науки и техники в создании композитов различного назначения. Технический результат заключается в повышении прочности вяжущего, сокращении времени твердения, уменьшении В/Ц отношения, уменьшении времени активации.

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления грунтов, преимущественно лессовых, в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.
Наверх