科创中国

金川镍矿是国内外不多见的大型难采矿床，采用下向分层进路胶结充填采矿法，充填体强度要求高，且充填材料成本高达147元/m³。随着开采深度增加，采矿成本有增无减。同时废石矿渣等废弃物大量排放污染环境。近年来镍金属市场低迷，金川面临严峻经济压力。为此开展《绿色充填胶凝材料开发与废石粗骨料资源化利用》研究，降低充填材料成本及实现废弃物的综合利用。

课题分两个专题滚动实施。《新型胶结材料开发与固体废弃物利用研究》专题研究针对可利用的废弃物资源，探索开发低成本和绿色充填胶凝材料的可行性、技术路线与关键技术。探索少熟料复合激发开发低成本胶凝材料技术方案。通过两年研究获得突破进展，并申请发明专利，2013年12通过专家技术评议与验收。2014年1月启动《新型充填胶凝材料中试试验和工业化试验》专项研究。采用少熟料与脱硫石膏复合激发剂，采用正交试验和神经网络模型，优化复合激发剂配方及采用比表面积和-45μm 细粉含量双指标控制胶凝材料细度等综合技术，获得了早强低成本绿色固结粉充填胶凝材料。

为实现废石的利用，开展废石-棒磨砂混合粗骨料粒径级配和堆积密实度研究，根据最大堆积密实度理论进行配比优化。开展固结粉混合粗骨料充填料浆工作特性和流变参数测试。基于响应面方法进行混合粗骨料充填料浆优化设计，获得满足管道自流输送最优设计，并制定了固结粉混合骨料充填技术标准。

随后进行中试和工业试验工业化生产，在金川龙首矿实现工业化应用。结果表明，少熟料复合激发剂低成本绿色早强固结粉充填胶凝材料，可以替代水泥在金川矿山充填采矿中应用。相同条件下，棒磨砂固结粉充填体3d强度与水泥充填体强度相当，但7d和28d均高于水泥胶结充填体强度。对于混合粗骨料，固结粉比水泥具有显著优势，其7d 和28d强度是水泥强度***倍以上，其材料成本仅是水泥的67%。在金川公司龙首矿的工业试验和工业生产中，已经应用固结粉427700t，废石414470t，获得直接经济效益达到6364万元。