Результат интеллектуальной деятельности: СОСТАВ ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ

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.