분류된 재료의 강도특성 및 증점특성에 관한 연구

Jul 28, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8361(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

일부 신규 광산의 경우 미분류 광미를 시멘트 되메우기용 되메우기 골재로 사용할 때 광미 활용률이 만족스럽지 않습니다. 동시에 선광 기술의 발전에 따라 농축기에서 배출되는 광미는 점차 미세해지고 있습니다. 따라서 미세한 입자의 광미를 골재로 사용하는 시멘트 충전은 향후 충전 기술의 개발 방향이 될 것입니다. 본 논문에서는 Shaling 금광의 골재로 200메시 크기의 입자 광미를 사용하여 미세 입자 광미 되메우기의 타당성을 연구합니다. 계산 결과에 따르면 200메시 광미를 충전 골재로 사용하면 광미 활용률이 45.1%에서 90.3%로 증가한 것으로 나타났습니다. 반응표면중심복합설계법(RSM-CCD)은 되메우기 슬러리의 질량농도와 모래-바인더 비율을 입력변수로 하여 알칼리 활성 시멘트질 재료를 결합제로 사용한 되메움재의 강도를 연구하는 데 사용되었습니다. 결과는 모래-바인더 비율이 4일 때 등급이 매겨진 세립 광미를 충전 골재로 사용하는 되메우기의 28일 강도가 5.41MPa에 도달할 수 있다는 것을 보여 주며, 이는 되메움 강도에 대한 광산의 요구를 완전히 충족할 수 있습니다. 200메쉬 미립자 광미의 농축시험은 정적한계농도시험과 동적농축시험으로 실시하였다. 35g/t BASF 6920 비이온성 응집제를 첨가하는 경우, 64.74% 꼬리 모르타르의 농도는 2시간 정적 농축 후 67.71%에 도달할 수 있고, 2시간 정적 농축 후 농도는 69.62%에 도달할 수 있습니다. 증점제의 공급 속도는 0.4~0.59t/(m2h) 사이에서 조절되어야 합니다. 이 경우 증점제의 하류 농도는 64.92~65.78%로 상대적으로 높으며, 상류수의 고형분 함량은 164ppm 미만입니다. 기존 완전 광미 농축 공정은 고효율 딥 콘 농축기 및 수직형 모래 사일로 설계를 사용하여 개선되었습니다. 충전 골재로서 세립 광미의 타당성은 세립 광미의 충전율 테스트, 농축 테스트 데이터 및 개선된 농축 공정을 결합하여 입증되었습니다. 연구 결과는 다른 광산에서 충진 시스템을 설계하기 위한 충진 골재로 미세한 입자의 광미를 사용하는 데 참고 자료를 제공할 수 있습니다.

광미는 광물자원의 개발 및 활용 과정에서 발생하는 산업 고형 폐기물로, 주로 광미 저장소1 형태로 표면에 저장됩니다. 광미 저장소의 존재는 많은 토지 자원을 점유하면서 광미에서 풍화 작용 후 생성된 잔류 화학 물질, 유리 중금속 이온 및 오염 물질이 물의 흐름과 함께 지하로 침투하여 토양과 지하수를 오염시킵니다. 자원2,3. 광미 저장소에 있는 건조된 세립 광미는 바람이 부는 날씨에 먼지 오염을 일으키기 쉽고, 이는 주변 주민의 정상적인 생활 질서에 심각한 영향을 미칩니다4,5. 동시에, 광미 저장소에 광미가 지속적으로 축적되면서 광미 저장소의 댐 붕괴로 인한 토석류 및 돌발 홍수와 같은 지질 재해가 발생하기 쉽습니다6,7. 광미 저장소의 존재는 주변 환경과 사람들의 생명에 잠재적인 위협이 됩니다. 채움 채광 방법은 채광된 지역을 광물 처리로 생성된 광미에 시멘트와 물을 보충하여 다시 채우는 것입니다. 이는 광미 배출을 줄이고 광산 현장의 압력을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 표면 침강을 방지하고 광석 회수율을 향상시킬 수 있습니다8,9. 위의 특성으로 인해 충전 채굴 방식이 녹색 광산 건설에 선호되는 채굴 방식이 되었습니다10. 되메우기의 비율과 농도, 채우기 골재의 선택에 따라 되메움의 강도가 결정됩니다11,12. 이러한 이유로 일부 연구자들은13 BP 신경망을 이용하여 되메우기 강도 예측 모델을 구축하고 실내 물리적 테스트와 광미 입자 비율 테스트 결과를 바탕으로 그 비율을 최적화했습니다14. Wen 등15은 분류되지 않은 광미를 충전 골재로 사용하고, 충전 슬러리의 최적 비율을 얻기 위해 퍼지 종합 평가 시스템을 도입했습니다. Wu et al.16은 직교 테스트를 통해 전체 광미 시멘트질 물질의 비율을 연구하고 되메우기의 회귀 예측 모델을 확립했습니다. 반응 표면 분석 방법을 기반으로 Fu et al.17은 충전 슬러리 질량 분율, 결합제 투입량 및 충전 골재 비율이 다양한 연령에서 되메우기 강도에 미치는 영향을 연구했습니다.