本发明属于矿山开采充填技术领域，特别是涉及一种高硫尾砂与戈壁集料制备矿山充填料的方法。
背景技术：
当矿山不允许地表塌陷或无法建设尾矿库设施时，井下开采出矿石后形成的采空区往往需要进行充填，井下充填使用的充填料通常为全尾砂与水泥胶结的方式。
目前，在矿山充填时，一般需要建设尾砂仓、碎石仓、水泥仓、充填站厂房等多种设施，充填系统投资较大，建设周期较长。
现有技术中，在制备充填料时，一般采用的是尾砂先在尾砂仓脱水造浆，再搅拌的制备方式，但这种制备方式存在如下一些主要问题：①当矿山尾砂含硫高时，其含泥量往往较大，采用上述尾砂仓存砂造浆的方式沉沙易板结、造浆难，下砂浓度不均，清理尾砂仓困难、且存在危险；②另外，当尾砂含硫高，粒径细时，会在充填料浆中发生胀裂和侵蚀，导致充填体体积膨胀，而且，充填体初期强度虽增长正常，后期强度会开始下降甚至崩解，导致充填质量下降，无法满足采矿充填工艺，造成各种成本的提高。
目前，采用尾砂充填矿山时，针对如上问题，往往是通过增加水泥量，来减少高硫尾砂在充填料中的所占比例，从而降低充填料中硫的含量，但是，这种方式增加了水泥用量，使得矿山充填成本大大增加。因此，寻求一种经济、高效的高硫尾砂矿山充填料的制备方法，来进行高质量充填是极为需要。
技术实现要素：
基于上述缺陷，本发明的目的在于提供一种水泥用量少、制备成本低、充填效果好的高硫尾砂与戈壁集料制备矿山充填料的方法，该方法解决了尾砂在尾砂仓存砂造浆易板结、造浆难，下砂浓度不均，清理砂仓困难、且存在危险的问题；避免了充填后充填体的体积膨胀，提高了充填体的早期强度，确保了后期强度，从而提高了充填体的稳定性；节省了矿山充填成本，提高了充填质量。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
根据本发明的一个方面，本发明提供的高硫尾砂与戈壁集料制备矿山充填料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
全尾砂浆的分级处理，将全尾砂浆从选厂送至旋流器进行分级，得到底流尾砂浆和溢流尾泥，将所述溢流尾泥运回所述选厂；
干尾砂的制备，将所述底流尾砂浆送至沉淀池沉降脱水，得到尾砂，将所述尾砂运至尾砂晾晒场晾晒，得到干尾砂；
混合干料的制备，将所述干尾砂与戈壁集料混合，得到混合干料；
混合干料的破碎、筛分及存储，将所述混合干料进行破碎，并筛分出第一碎集料和第二碎集料，其中，所述第一碎集料为所述干尾砂和所述戈壁集料的混合碎集料，所述第二碎集料为所述戈壁集料的碎集料；
充填料的制备，按充填料配比，将所述第一碎集料、所述第二碎集料、所述胶结剂以及水输送至搅拌机中，搅拌制备成充填料。
本发明中，在充填料的制备之前，根据如下步骤确定所述充填料配比，包括：首先将从所述戈壁集料中选取的试验戈壁集料和从所述干尾砂中选取的试验尾砂混合以制备试验充填骨料，然后将所述试验充填骨料和胶结剂、水以多种比例混合进行试验，从而确定充填骨料与胶结剂以及水的充填料配比。其中，所述胶结剂为水泥。
优选地，制备试验充填骨料具体包括以下步骤：
(1)对选取的戈壁集料的破碎处理，取选取的一定量的戈壁集料破碎成全粒径≤10mm的集料，具体地，破碎为粒径小于5mm的一号试验戈壁集料和粒径5mm～10mm的二号试验戈壁集料；
(2)所述试验尾砂的制备，将选取的一定量的尾砂通过碾压，过筛制备成试验尾砂；
(3)试验充填骨料的制备，所述试验充填骨料按照试验尾砂：一号试验戈壁集料：二号试验戈壁集料＝4:5:1～5:4:1的重量比混合得到。
优选地，确定所述试验充填骨料、胶结剂以及水的配比时，先按照灰砂比(水泥与充填骨料的重量比)配成多种混料，再将每种所述混料加水配制成不同浓度的充填料浆，然后进行塌落度实验和抗压强度试验，最后选出符合要求的充填料配比；
更优选地，先按照灰砂比可以为1:4、1:6、1:8、1:10、1:12的比例配成混料，再将每种所述混料加水分别配制成浓度可以为70％、72％、74％、76％、78％、80％的充填料浆，然后，将所述充填料浆进行塌落度实验，将所述充填料浆制备成试块进行3d、7d、28d单轴抗压强度测试，选取塌落度在26～28cm间，且抗压强度测试结果满足矿山充填体设计要求的配比作为充填料配比。
在全尾砂浆的分级处理步骤中，将全尾砂浆从选厂泵送至旋流器进行分级，优选地，旋流器分级界限为30μm，分级后得到30μm以上的底流尾砂浆和小于30μm的溢流尾泥，所述溢流尾泥通过水泵泵回所述选厂合理利用。
在干尾砂的制备步骤中，将所述底流尾砂浆送至沉淀池进行沉降脱水，得到尾砂，优选地，得到含水率在20％以内的尾砂，将所述尾砂运至尾砂晾晒场进行晾晒，得到干尾砂，优选地，得到含水率低于10％的干尾砂；
更进一步地，在干尾砂的制备中，具体包括以下步骤：分级后的高浓度的底流尾砂浆在沉淀池自然沉降脱水，将脱水至含水率20％以内的尾砂，用铲车从沉淀池取出后，堆放至尾砂晾晒场进行晾晒，晾晒至含水率低于10％时，得到干尾砂，再将所述干尾砂运送至戈壁集料堆场存放。
在混合干料的制备步骤中，所述干尾砂与所述戈壁集料，优选按照1:1～1:2的比例混合，得到混合干料。
在混合干料的破碎、筛分及存储步骤中，具体包括以下步骤：
将所述混合干料通过装载机或其他方式经喂料口向振动给料机上料，通过颚式破碎机破碎后由第一皮带送至反击式破碎机进行破碎；
破碎后再经第二皮带送入振动筛进行筛分，筛分时，振动筛筛分出粒径大于10mm的块体，将所述块体经第三皮带返回至反击式破碎机再次破碎，
破碎后，得到粒径≤5mm的第一碎集料和粒径5mm～10mm的第二碎集料，其中，所述第一碎集料是干尾料和戈壁集料的混合碎集料，所述第二碎集料是戈壁碎集料，将所述第一碎集料由第四皮带输出至成品仓存储，将所述第二碎集料由第五皮带输出至成品仓存储。
本发明将混合干料通过颚式破碎机和反击式破碎机结合破碎，以及振动筛筛分的方式，解决了高硫尾砂板结不能直接用于充填的难题。
在充填料的制备步骤中，具体包括：按照试验所得的充填料配比，用铲车将第一碎集料、第二碎集料、胶结剂以及水添加到自动计量配料斗内精确称量后，将第一碎集料和第二碎集料通过输送皮带输送至搅拌机中，将胶结剂通过螺旋给料机输送到搅拌机中，将水通过水泵泵送至搅拌机中，经强力搅拌制备成符合要求的充填料。
充填时，通过充填钻孔自流输送至井下采空区。
本发明通过筛分获得的全干碎集料的充填骨料，通过自动计量配斗精确配料后制备充填料浆的方式，使得造浆快捷方便，充填料配比易调整，浓度易控制。
有益效果：
本发明高硫尾砂与戈壁集料制备矿山充填料的方法，具有水泥用量少、制备成本低、充填效果好的优点。该方法制备的充填料尤其适用于尾砂含硫高、颗粒细的金属矿山采空区充填。
本发明采用旋流器将全尾砂浆进行旋流分级，获得颗粒在合适范围内的尾砂，分级后的底流尾砂浆通过自流至沉淀池，沉降脱水后进行晾晒，后与戈壁集料混合成混合干料，再集中破碎筛分的方式，避免了尾砂仓和碎石仓的建设，减少了矿山充填投资成本，加快了充填系统建设；解决了传统方式中尾砂需在尾砂仓存砂造浆而导致的易板结、造浆难，下砂浓度不均，清理砂仓困难、且存在危险的问题；提高了充填体的早期强度，确保了后期强度，从而提高了充填体的稳定性，提高了充填质量。
本发明通过筛分获得的全干的充填骨料，通过自动计量配斗精确配料后制备充填料浆的方式，保证了充填料保水性能、流动性以及充填体的前后期强度，提高了充填质量；使得造浆快捷方便，充填料配比易调整，浓度易控制。
附图说明
图1是本发明中混合干料的破碎筛分系统示意图；
图2是本发明高硫尾砂与戈壁集料制备矿山充填料的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
如图1和2所示，本发明提供一种高硫尾砂与戈壁集料制备矿山充填料的方法，该方法包括以下步骤：
确定充填料配比S100，首先制备充填骨料，然后确定所述充填骨料与胶结剂以及水的充填料配比；
全尾砂浆的分级处理S200，将全尾砂浆从选厂送至旋流器进行分级，得到底流尾砂浆和溢流尾泥，将所述溢流尾泥运回所述选厂合理利用；
干尾砂的制备S300，将所述底流尾砂浆送至沉淀池沉降脱水，得到尾砂，将所述尾砂运至尾砂晾晒场晾晒，得到干尾砂；
混合干料的制备S400，将所述干尾砂与戈壁集料混合，得到混合干料；
混合干料的破碎、筛分及存储S500，将所述混合干料进行破碎，并筛分出第一碎集料和第二碎集料，其中，所述第一碎集料为所述干尾砂和所述戈壁集料的混合碎集料，所述第二碎集料为所述戈壁集料的碎集料；
充填料的制备S600，将所述第一碎集料、所述第二碎集料、所述胶结剂以及水，按所述充填料配比，输送至搅拌机中，搅拌制备成充填料。
本实施方式中，根据如下步骤确定所述充填料配比，包括：首先将从所述戈壁集料中选取的试验戈壁集料和从所述干尾砂中选取的试验尾砂混合以制备试验充填骨料，然后将所述试验充填骨料和胶结剂、水以多种比例混合进行试验，从而确定充填骨料与胶结剂以及水的充填料配比。
在确定充填料配比步骤S100中，先制备试验充填骨料，具体包括以下步骤：
(1)对选取的戈壁集料的破碎处理，取对选取的一定量的戈壁集料破碎成全粒径≤10mm的集料，具体地，破碎为粒径小于5mm的一号试验戈壁集料和粒径5mm～10mm的二号试验戈壁集料；
(2)所述试验尾砂的制备，将选取的一定量的尾砂通过碾压，过筛制备成试验尾砂；
(3)试验充填骨料的制备，所述试验充填骨料按照试验尾砂：一号试验戈壁集料：二号试验戈壁集料＝4:5:1～5:4:1的重量比混合得到。
进一步地，本实施例中，所述胶结剂为水泥，确定所述充填骨料、胶结剂以及水的配比时，先按照灰砂比(水泥与充填骨料的重量比)为1:4、1:6、1:8、1:10、1:12的比例配成多种混料，再将每种所述混料加水配制成浓度为70％、72％、74％、76％、78％、80％的充填料浆，然后进行塌落度实验，并将所述充填料浆制备成试块进行3d、7d、28d单轴抗压强度试验，最后选取塌落度在26～28cm间，且抗压强度测试结果满足矿山充填体设计要求的配比。
在全尾砂浆的分级处理步骤S200中，将全尾砂浆从选厂泵送至旋流器进行分级，旋流器分级界限为30μm，分级后得到30μm以上的底流尾砂浆和小于30μm的溢流尾泥，所述溢流尾泥通过水泵泵回所述选厂合理利用。
在干尾砂的制备步骤S300中，将分级后的高浓度的底流尾砂浆在沉淀池自然沉降脱水，将脱水至含水率20％以内的尾砂，用铲车从沉淀池取出后，堆放至尾砂晾晒场进行晾晒，晾晒至含水率低于10％时，得到干尾砂，再将所述干尾砂运送至戈壁集料堆场存放。
在混合干料的制备步骤S400中，所述干尾砂与所述戈壁集料，按照1:1～1:2的比例混合，得到混合干料。
在混合干料的破碎、筛分及存储步骤500中，具体包括以下步骤：
将所述混合干料通过装载机或其他方式经喂料口1向振动给料机2上料，通过颚式破碎机3破碎后由第一皮带4送至反击式破碎机6进行破碎；
破碎后再经第二皮带7送入振动筛8进行筛分，筛分时，振动筛8筛分出粒径大于10mm的块体，将所述块体经第三皮带5返回至反击式破碎机6再次破碎，
破碎后，得到粒径≤5mm的第一碎集料和粒径5mm～10mm的第二碎集料，其中，所述第一碎集料是干尾料和戈壁集料的混合碎集料，所述第二碎集料是戈壁碎集料，将所述第一碎集料由第四皮带9输出至成品仓存储，将所述第二碎集料由第五皮带(未示出)输出至成品仓10存储。
在充填料的制备步骤S600中，按照试验所得的充填料配比，用铲车将第一碎集料、第二碎集料、胶结剂以及水添加到自动计量配料斗内精确称量后，将第一碎集料和第二碎集料通过输送皮带输送至搅拌机中，将胶结剂通过螺旋给料机输送到搅拌机中，将水通过水泵泵送至搅拌机中，经强力搅拌制备成符合要求的充填料。
充填时，将制备得到的充填料通过充填钻孔自流输送至井下采空区。
本实施例制备矿山充填料的方法，造浆快捷方便，充填料配比易调整，浓度易控制；水泥用量少，制备成本低；避免了易板结、造浆难的问题；保证了充填体早期和后期强度，提高了充填质量。
以上结合附图对本发明优选实施例进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明保护范围之内。