CC BY
45
УДК 622.272/.275 Е.А. Ермолович
ВЛИЯНИЕ ФЛОКУЛЯНТОВ НА СВОЙСТВА ЗАКЛАДОЧНОЙ ПУЛЬПЫ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ И ПРОЧНОСТЬ МАССИВА
Обоснована необходимость изучения свойств сгущенных закладочных смесей при выборе флокулянтов для подбора оптимального способа транспортирования пульпы и технологически обоснованной степени ее сгущения для получения приемлемой прочности массива.
Ключевые слова: флокулянт, обогащение, пульпа.
Семинар № 16
✓''^гущение хвостов обогащения флокулянтами для целей закладки выработанного пространства в шахтах получает все более широкое применение. Статические и динамические испытания по подбору подхо-дящих флоку-лянтов основываются на изучении скорости восходящего потока, чистоте слива, плотности пескового продукта, расходу флокулянта, высоте и характеристикам постели и т.д. Вопросу влияния флокулянтов на свойства закладочной пульпы и искусственного твердеющего массива, как правило, должного внимания не уделяется. Вместе с тем добавление флокулянтов снижает потери мелких фракций и увеличивает плотность пульпы, тем самым оказывая непосредственное влияние на ее реологические свойства и прочность закладочного массива. Поэтому результаты исследований прочностных и технологических свойств твердеющих закладочных смесей, приготовленных на основе отходов обогащения мокрой магнитной сепарации ОАО «Комбинат КМАруда», представляют научный и практический интерес.
В эксперименте изучались твердеющие смеси на основе отходов обогащения, сгу-
щенных разными флокулянтами, и не подвергнутых сгущению. Для всех продуктов определялось содержание фракции менее 0,071 мм, результаты которого приведены в табл. 1.
Сгущенные различными флокулянтами отходы обогащения были высушены, и из них были сформированы составы закладочных смесей. Кроме того, в эксперименте исследовались текущая пульпа, не подвергнутая сгущению, а так же оригинальная пульпа, изготовленная и отобранная непосредственно на фабрике; образцы из этого материала так же изготовлены на месте отбора сырья с «живыми» флокулянтами.
Для получения объективного результата все высушенные виды отходов одинаково разводились до получения пульпы с содержанием твердого 70 % по массе, на основе которой приготавливались закладочные смеси с одинаковым количеством одного и того же вяжущего. В качестве вяжущего в данном эксперименте использовались два типа. Одним из них являлся цемент ПЦ-400 Д20. Второй представлял собой двухкомпонентную смесь различных количеств молотого гранулированного шлака и цемента. Причем, шлак ис-
Таблица 1
Разновидности отходов обогащения и определение содержания в них класса менее 0,071 мм
№ п/п Отходы обогащения Содержание класса менее 0,071 мм, % по массе
1 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 155 89,00
2 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 338 73,40
3 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 338 оригинальная* 73,40
4 Пульпа песковая фракция, сгущенная флокулянтом Magnof-1ос 338 61,66
5 Пульпа песковая фракция, сгущенная флокулянтом Magnof-1ос 338 оригинальная* 61,66
8 Пульпа текущие без флокулянта 60,00
*Примечание: оригинальная пульпа-это пульпа, изготовленная и отобранная непосредственно на фабрике; образцы из этого материала так же изготовлены на месте отбора сырья с «живыми» флокулянтами____________________________________________________________________________
Таблица 2
Технологические характеристики твердеющих закладочных смесей
Номер состава Тип отходов Осадка конуса, ОК, см Содержание твердого, % по массе Диаметр расплыва, см по Сут-тарду Начало схва-тыва-ния. час.-мин
Качественный состав смеси Шлак гранулированный молотый; Цемент ПЦ400 ДО20-77 кг; Отходы обогащения; Вода
34 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 338 12,0 76 12,2 4-50
35-а Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 155 12 76 9,2 5-40
36 Пульпа песковая фракция, сгущенная флокулянтом Magnofloc 338 12 76 12,9 4-40
37 Пульпа текущая без флокулянта 12 76 15,4 5-00
Шлак гранулированный молотый; Отходы обогащения; Цемент-50 кг; Вода
43 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 338 14 76,5 13,0 4-25
44 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 155 13 76,5 10,0 4-25
пользовался двух видов - крупного и мелкого помола с удельной поверхностью 2000 см2/г и 3100 см2/г соответственно.
Всего были сформированы 78 образцов
из 13 составов, по 39 из которых определены плотность, подвижность, диаметр рас-плыва по вискозиметру Суттарда и время начала схватывания. Результаты приведены в табл. 2.
Таблица 3
Результаты определений прочности при сжатии
Номер состава Тип отходов Содержа-ние класса менее 0,071 мм, % Содержа-ние твердого, % по массе Прочность при сжатии -28 суток, МПа Прочность при сжатии -90 суток, МПа
Качественный состав смеси Шлак гранулированный молотый; Цемент ПЦ400 ДО20-77 кг; Отходы обогащения; Вода
34 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 338 73,4 76 3,13 5,2
29 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 338, оригинальная*, Sшлaкa-2000 см2/г 73,40 78 2,30 3,42
35 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 155, Sшлaкa-2000 см2/г 89,00 76 2,77 4,40
35-а Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 155 89,00 76 4,65 5,93
36 Пульпа песковая фракция, сгущенная флок-том Magnof-1ос 338 61,66 76 2,35 3,25
30 Пульпа песковая фракция, сгущенная флок-том Magnof-1ос 338, оригинальная, Sшлaкa-2000 см2/г 61,66 80 2,30 3,49
37 Пульпа текущая без флокулянта 60,0 76 3,50 4,79
Цемент ПЦ400 ДО20- 243 кг; Отходы обогащения; Вода
40-а Пульпа текущая без флокулянта 60,00 74 3,52 4,62
31 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 338, оригинальная^шлака-2000см2/г 73,4 78 3,44 5,00
40 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 155, 89,00 74 3,67 5,48
Шлак гранулированный молотый; Отходы обогащения; Цемент-50 кг
43 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 338 89 76,5 2,6 1,69** * * *4 3,
44 Пульпа текущая, сгущенная флокулянтом Magnofloc 155 73,4 76,5 3,8 2,51** 4,3**
Примечание:
*Удельная поверхность молотого шлака равна 3100 см2/г, если не указана другая величина.
**Данные получены по ускоренной методике, разработанной на ЗЖРК; при естественном твердении в течение 28 суток они выше и в 90 суток могут быть выше._____________________________
Анализируя данные, следует отметить, цательно, если сравнивать с текущей что все составы показали недостаточный пульпой без флокулянта. диаметр расплыва. Причем, наличие флокулянта в данном случае сказалось отри- В остaльном, галмда флокулянта не
отразилось на технологических свойствах составов, при этом разницы между песковой фракцией и текущей пульпой, сгущенными флокулянтами, не наблюдается. Это касается технологических характеристик.
Результаты по прочностным параметрам приведены в табл. 3. Таблица дополнена сведениями по составам на основе оригинальной пульпы, сгущенной флокулянтом Magnof1oc 338. Эта пульпа не подвергалась сушке и вторичному разбавлению водой, а использовалась в оригинальном виде, полученном в ходе динамических испытаний. Поэтому консистенция закладочной смеси данных составов отличается от остальных в плане увеличения жесткости (т.е. меньше воды).
В то же время у нас получены результаты на основе такой же пульпы, но высушенной и разбавленной до нужной консистенции по стандартной методике, и уже с отработанными флокулянтами. Данные, полученные в ходе данного эксперимента, не только позволяют сравнить прочностные характеристики составов, приготовленных на отходах, сгущенных разными флокулянтами, но и смесей, отличающихся фракционным составом и состоянием флокулянтов («живых» и отработанных).
Анализ данных, приведенных в таблицах, показывает, что флокулянты Magnof-ктс 338 и Magnofloc 155 отличаются по сохранению количества мелких фракций (минус 0,071 мм). А наличие мелкой фракции минус 0,071 мм положительно отражается на прочности образцов как возрасте 28 суток, так и по 90 суткам, независимо от типа вяжущего. В пробе пульпы, сгущенной флокулянтом Magnof-ктс 338, содержание фракции минус 0,071 мм составило 73,4 %, что на 16 % меньше, чем в пробе пульпы, сгущенной флокулянтом Magnofloc 155 (89 %). При этом проч-
ность, показанная образцами с Magnofloc 155 во всех случаях (243 кг цемента без шлака, 77 кг и 50 кг цемента со шлаком) в 1,5 раза больше, чем у образцов на пульпе, сгущенной флокулянтом Magnof1oc 338. Даже образцы, выполненные на оригинальной пульпе повышенной жесткости (29, 30, 31) и обладающие по этой причине преимуществами из-за меньшего содержания воды в смесях, сильно проиграли в прочности образцам с Magnofloc 155, хотя по существующим закономерностям этого быть не должно.
В данном случае не помогло даже использование динамических смесей против искусственно разведенных, а так же эксперименты с «живыми» и отработанными флокулянтами. И в том и в другом случае флокулянт Magnof1oc 338 существенно по прочностным параметрам проиграл флокулянту Magnof1oc 155. В то же время подвижность пульпы на основании диаметра расплыва, определенного на вискозиметре Суттарда, больше на образцах с флокулянтом Magnofloc 338. На основании чего можно сделать вывод, что и реологические свойства для пульпы, сгущенной данным флокулянтом, будут более оптимальными. Поэтому окончательный выбор флокулянта зависит от того, какой фактор важнее и что экономически целесообразно в конкретной ситуации: максимальная прочность закладочного массива при принудительном транспортировании, или снижение прочности, но более выгодные условия транспортирования самотеком. В любом случае очевидна необходимость изучения свойств сгущенных закладочных смесей при выборе флокулянтов для подбора наиболее оптимального и целесообразного способа транспортирования пульпы, а так же технологически обоснованной степени ее сгущения и получения приемлемой прочности массива. ШИН
— Коротко об авторе --------------------------------------------------------------
Ермолович Е.А. - старший преподаватель кафедры инженерной геологии и гидрогеологии Белгородского государственного университета, е1епа. етто1оу1Л@таЛ. га
