自2011年以来,我国膏体充填技术持续获得技术创新动力,至今已有183件相关发明专利授权,特别是在2016年后发展更为迅猛。面对推广应用中的标准化需求,北京科技大学联合多家单位制定了包括《全尾砂膏体充填技术规范》等在内的三项国家标准和一项团体标准,为膏体充填的材料构成、工艺流程和技术要求提供了明确指导。 膏体充填中国发明专利授权数量变化 膏体流变学是膏体充填的核心理论基础,该理论体系关注膏体在不同工况下的流动与变形规律,对于膏体充填过程中的关键环节设计具有重要意义。然而,尽管流变参数测量的标准体系和全过程流变本构方程研究取得了一定进展,但仍需进一步完善。 膏体充填关键技术涵盖了多个方面: 全尾砂深锥浓密技术通过高效絮凝与深度脱水相结合,有效解决全尾砂固液分离难题,提高膏体浓度; 膏体均质搅拌技术采用连续搅拌模式,如伽师铜矿研发的恒高料位搅拌方式,成功解决了水泥聚团问题,大幅提升了充填体强度; 膏体管道输送技术攻克了膏体黏弹塑时变特性的输送难题,运用膏体专用泵送剂降低膏体屈服应力与黏度,结合智能监测系统确保膏体稳流态长距离输送; 充填体力学性能原位监测技术对充填体固化过程进行实时监控,助力安全预警与充填策略优化; 智能化膏体充填技术的应用,则通过数据驱动预测、图像识别监测以及一键智能化系统实现了充填方案智能决策、状态感知与过程控制。 中国膏体充填成套装备经历了从依赖进口到全面国产化的转变,以深锥浓密机为核心的大中型设备及各类仪表传感器共同构成了膏体充填系统的硬件支撑。 膏体充填成套装备 实践证明,膏体充填技术开启了全新的绿色矿山模式,不仅将废石回填采空区,形成高强度充填体,保障地表不塌陷,而且促进了尾砂资源最大化利用,推动采矿方法向更加环保高效的路径发展。例如,会泽铅锌矿引进并改造膏体充填系统,最终实现现代深锥浓密膏体充填工业化应用,并通过长期研究解决了膏体充填关键技术瓶颈,有力推进了国内外膏体充填技术的广泛推广。 会泽铅锌矿膏体充填系统 膏体充填技术在绿色矿山建设中扮演着至关重要的角色,但随着深度和广度的不断拓展,我们仍需探讨如何更精准地测量和预测膏体流变特性、优化膏体充填系统的整体效能、提升充填体质量稳定性以及探索更多适用于不同地质条件和矿种的膏体充填新配方。同时,未来如何将膏体充填与数字化矿山、物联网、云计算等新一代信息技术深度融合,以构建更加智能、安全、可持续的绿色采矿生态系统,值得行业内外共同思考与探索。
金属矿膏体流变学框架
深锥浓密机内的全尾砂浓密过程示意图