金厂河多金属矿新型胶凝材料试验及质量评价

为了解决金厂河多金属矿充填料浆固结速度慢、充填体强度偏低及水泥单耗高等技术难题,通过测试矿山周边多源固废的物化性能,设计了新型胶凝材料成分的正交试验,获得了新型胶凝材料最优配方,即矿粉∶石膏∶石灰∶激发剂=81∶8∶8∶3(质量比)。基于扫描电子显微镜(SEM)和压汞仪(MIP)微观测试的耦合表征,揭示了新型胶凝材料充填体强度增长机理。在工业试验中,新型胶凝材料充填体原位取芯完整、胶结性好,养护龄期38d固结强度达到了3.89MPa,为水泥取芯充填体强度的2.78倍,在满足充填体强度设计要求的基础上,采场底部灰砂比可降低至1∶7,每立方米充填材料成本可降低28元。研究成果可为极细全尾砂新型胶凝材料研发提供参考。

某铜矿新型胶凝材料充填试验研究

针对某铜矿分级尾砂和铜冠新型胶凝材料开展充填试验,验证铜冠新型胶凝材料与现有充填系统的匹配性。制定合理的采场充填方案并进行工业试验,推进铜冠新型胶凝材料的现场应用,降低矿山充填成本,提高矿山经济效益。通过分析充填工业试验及原位取样结果,判定铜冠建材5^(#)胶凝材料可用于该矿分级尾砂胶结充填,推荐一步骤采场底部和顶部充填体灰砂比为1∶6,采场中部充填体灰砂比为1∶10,充填料浆质量浓度控制在71%~73%。研究表明,应用铜冠5^(#)胶凝材料替代P·O32.5基准水泥充填时,全矿充填胶凝材料成本可降低20%。

镁基尾砂膏体充填新型胶凝材料研究

以MgO为主要化学组成的充填骨料,采用传统硅酸盐水泥作胶结剂,由于水化反应程度低,充填体难以形成有效强度。为解决这一难题,以某硼铁矿混合尾砂为研究对象,通过室内物理试验,选出具有强度提升意义的1~#胶凝剂。在此基础上,结合混合尾砂物化性质,研制了针对性的胶凝材料PE46,并开展强度配比试验。结果表明:充填料浆质量浓度为60%~64%时,28 d强度分别在灰砂比为1:4、1:6、1:10的条件下满足采矿方法要求的3 MPa,2 MPa,0.6 MPa。电镜扫描结果显示使用新型胶凝材料PT46的充填体水化结晶在数量、发育程度都优于传统胶凝剂。半工业环管试验结果表明,新型胶凝材料PT46对某硼铁矿混合尾砂充填料浆流变性能无不利影响。研究结果可为相似矿山改善充填体强度提供参考。

一种全尾砂充填新型胶凝材料的研制

利用高炉炉渣研制了一种新型全尾砂充填胶凝材料。该新型胶凝材料由矿渣、石灰、石膏和水泥组成,并且加入少量外加剂。采用正交试验,对新型胶凝材料进行影响因素研究,然后通过DPS数据处理软件建立强度与配方的回归公式,最后确定最优配方。试验表明,采用最优配方的新型胶凝材料,全尾砂充填体强度是32.5#水泥全尾砂充填体强度的3倍,同时新型胶凝材料成本与水泥成本相当或略高,由此可以降低全尾砂充填采矿成本达40%～50%。开发的新型胶凝材料已经在石人沟铁矿现场试验和应用,从而进一步验证了该胶凝材料的可行性与可靠性,为提高石人沟铁矿的充填采矿经济效益奠定了基础。

全尾砂新型胶凝材料的胶结作用

以水淬高炉矿渣为主要材料,石灰加脱硫石膏为复合激发剂,添加少量外加剂,制备了全尾砂新型胶凝材料.探讨了不同掺量复合激发剂对全尾砂新型胶凝材料充填体抗压强度的影响;通过X射线衍射分析和扫描电镜分析研究了全尾砂新型胶凝材料水化产物的组成和微观形貌.结果表明:当全尾砂新型胶凝材料中石灰、脱硫石膏、外加剂、水淬高炉矿渣的掺量(质量分数)分别为4.0%,17.5%,0.5%,78.0%,胶砂比(质量比)为1∶8,充填料浆浓度(质量分数)为68%时,全尾砂新型胶凝材料充填体28d抗压强度可达到3.09MPa,是充填料浆浓度、胶砂比和外加剂掺量相同条件下42.5R水泥充填体28d抗压强度的7.2倍.在全尾砂胶结充填中全尾砂新型胶凝材料能完全取代水泥作为胶凝材料.全尾砂新型胶凝材料的主导水化产物为AFt晶体和无定形C-S-H凝胶.

司家营铁矿充填用新型胶凝材料制备中间试验

在前期针对司家营铁矿全尾砂的探索性试验、净浆试验、胶砂试验中,已经初步开发出了激发钢铁厂水淬渣活性的新型胶凝材料。为了进一步检验和验证新型胶凝材料的力学特性,利用中试生产的新型胶凝材料进行了不同胶砂比和不同浓度的胶砂试验,得到了适合司家营铁矿充填的新型胶凝材料。

高炉矿渣制备新型胶凝材料的试验研究

高炉矿渣制备新型胶凝材料作为水泥替代剂是资源综合利用的一个重要方向,高炉矿渣在碱性激发剂的条件下能够迅速以及比较完全的发挥其胶凝性能,但碱性激发剂的选取一直是制约新型胶凝剂投入生产实际的一个重要因素。实验室大多使用NaOH激发高炉矿渣的活性,由于NaOH的强腐蚀性,给实际运用带来了危险并加速了仪器的损耗。本文拟利用CaO作为碱激发剂激发高炉矿渣的活性,添加工业石膏探索制备新型胶凝材料的可能性。通过正交实验设计配比并得出最优条件下CaO用量,胶砂比以及石膏用量分别为10%,1:4和5%,最优配比下测得浓度68%试块的抗压强度为5.67 MPa,能够完全满足井下充填的要求。

全尾砂新型胶凝材料的现场力学试验

利用工业废渣开发的新型胶凝材料,对尾砂的固结效果远远超过了水泥。为了验证开发的新型胶凝材料的可靠性和稳定性,开展了现场试验。利用新型胶凝材料和32.5#水泥2种胶凝材料,进行不同胶砂比和不同质量浓度的全尾砂充填胶凝材料的28 d强度试验。试验结果表明,在任何胶砂比、任何浓度条件下,新型胶凝材料充填体强度均高于相同条件下的32.5#水泥充填体。说明新型胶凝材料对全尾砂的固化效果好,为矿山尾矿的资源化利用找到了一条新途径。

新型胶凝材料的流动性试验研究

为了检验开发的新型胶凝材料充填料浆的流动性,开展了不同胶砂比和不同质量浓度的全尾砂充填料浆的塌落度、稠度和分层度的试验。试验结果表明,在相同胶砂比、相同质量浓度条件下,新型胶凝材料充填料浆与32.5#水泥充填料浆的流动性相差不大;新型胶凝材料充填料浆能满足管道输送的要求;该新型胶凝材料对全尾砂的固结效果远远超过了水泥。

新型胶凝材料对全尾砂固结堆体稳定性的影响

通过实验室正交试验、数值模拟等方法,对全尾砂固结排放过程中掺入的新型胶凝材料T.C的合理配比及其对堆体稳定性影响进行研究。以矿渣、石灰、石膏、硫铝水泥、孰料作为胶凝材料的原材料,通过正交试验得到各因素对固结体强度的影响大小依次为矿渣、石灰、硫铝水泥、石膏,并得到全尾砂新型胶凝材料T.C的最佳配比:矿渣∶石灰∶石膏∶硫铝水泥∶孰料=70∶6∶10∶4∶10。借助全面试验,对比普通硅酸盐水泥(P.O.42.5)、矿渣水泥(P.S.32.5)以及新型全尾砂胶凝材料T.C作用下固结体强度变化趋势,发现无论是早期强度还是后期强度,新型全尾砂胶凝材料T.C的固结效果要明显优于普通硅酸盐水泥与矿渣水泥。基于强度折减法并借助FLAC3D对堆体的稳定性进行分析,从而建议堆体的高度应小于50 m、堆排角小于60°、料浆浓度取76%~78%、灰砂比为1∶12~1∶9。

复配外加剂对全尾砂新型胶凝材料强度的影响

研究了4种减少剂不同复配比例对石人沟铁矿全尾砂新型胶凝材料(不含水泥,由工业废渣组成)28d强度的影响。结果表明:充填体强度随着减水剂不同复掺含量强度相差很大,当萘系(NX)、氨基(AJ)、木钙(MG)、脂肪族(ZF)4种外加剂的复掺含量分别为0.6%、0.1%、0.0%、0.6%(占胶凝材料的质量分数),料浆质量分数70%,胶砂比1:10时,养护28d的全尾砂胶结充填体强度可达到4.13MPa,是相同条件下未掺减水剂试块强度的1.6倍。通过X射线衍射和扫描电镜分析,减水剂使新型胶凝材料水化更加彻底,结构更加完整、致密。

利用煤矸石生产新型胶凝材料的研究

本文设置了一组影响水泥性能的多因素正交试验,研究了“煤矸石—CaCo_3—CaCl_2—CaF_2”体系的最佳配料组成,在此基础上进行了流化床锅炉超低温煅烧水泥的半工业性试验。结果表明:利用煤矸石生产新型胶凝材料是可行的,煤矸石的利用率可达50％以上。

新型胶凝材料的发展与展望(下)

（接2018年第6期81页）4.2聚合物水泥由众多原子或原子团以共价键结合而成的高分子化合物（macromolecular compound）,称为聚合物,相对分子量约为10 000。例如有纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等天然高分子化合物,以及以高聚物为基础的合成材料,如各种塑料,合成橡胶,合成纤维、涂料与粘接剂等聚合物。

金岭铁矿全尾砂新型胶凝材料开发研究

对金岭铁矿全尾砂的物理特性和化学特性展开研究,揭示全尾砂充填材料的物理性质、颗粒级配、含泥量以及化学成分对充填膏体强度特性的影响,并展开了全尾砂充填体的强度研究。在一定的灰砂比及膏体浓度下,分析胶凝材料各因素对充填膏体强度的影响,并通过DPS数据处理软件对适用于金岭铁矿的全尾砂充填材料的激发剂配方进行优化决策,得出最优配方。试验表明,采用最优配方的新型胶凝材料,全尾砂充填体强度是32.5号水泥全尾砂充填体强度的2倍。该材料不仅全尾砂充填体强度高,而且成本低,完全可以替代水泥应用于全尾砂胶结充填。

全尾砂充填新型胶凝材料在铜山铜矿的应用研究

根据铜山铜矿的充填胶凝材料选择和充填料配比参数设计,开展了全尾砂新型胶凝材料胶结充填体和水泥胶结充填体的强度对比试验。在研究全尾砂基本物理力学性质的基础上,采用全面试验法测试了不同灰砂比、不同料浆浓度全尾砂充填体试块单轴抗压强度。结果表明:新型胶凝材料不仅成本低于水泥,而且胶结强度高,在灰砂比1:8、浓度68%、28 d养护龄期的条件下,新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块抗压强度的8.2倍。因此,推荐充填料浆浓度68%~70%,新型胶凝材料与全尾砂比为1:8进行工业充填试验。采场充填体现场钻孔取样表明,新型胶凝材料充填体试样平均抗压强度为2.85 MPa,满足矿山对充填强度和充填质量的要求。

碱激发-矿物掺和料改性铜渣新型胶凝材料开发及配比优化

为解决铜渣活性差、利用率低的问题,经过前期探索性实验研究,选择生石灰和活性矿物掺和料,在复合碱性激发剂作用下与铜渣制备一种无水泥熟料的新型改性铜渣胶凝材料,利用正交试验进行配比优化研究。结果表明:在水胶比为0.3,球磨时间为120 min(5.24 m^(2)/g)、碱含量为8%、矿物掺和料(L)为30%、生石灰为8%时,无水泥熟料的改性铜渣胶凝材料3 d、28 d的最优配比的抗压强度分别为57.7、70.7 MPa。通过XRD、SEM的分析显示,铜渣在碱—矿物掺和料的协同作用后,产生大量的无定形凝胶C-S-H,并相互联接形成板状结构填充孔洞,提高了铜渣胶凝材料的力学性能,铜渣利用率得到显著提升。

粉煤灰对新型胶凝材料充填料浆性能和充填体结构的影响

以酒钢集团镜铁山铁尾矿为例,利用粉煤灰、矿渣微粉、尾砂、脱硫石膏等固体废弃物,以元明粉、絮凝剂作为外加剂开展新型胶凝材料替代水泥的试验研究。通过将粉煤灰分别掺加到水泥和新型胶凝材料制备的矿山充填料浆中,通过流动性、抗压强度、XRD、SEM微观测试等试验,对比分析粉煤灰对两种充填料浆性能的影响。结果表明:占胶凝材料量10%的粉煤灰掺加到新型材料制备的充填料浆中,使得料浆流动性降低;料浆静置1 h,能够连续流动,分层较少;后期强度增长较大;微观XRD和SEM分析表明粉煤灰的掺加提高了水化产物的密实度。结果表明,新型充填胶凝材料能满足现场充填的性能要求,并可以降低矿山充填胶凝材料的成本,具有广阔的市场应用前景。

基于新型胶凝材料的超细铜尾矿充填试验及应用

沙溪铜矿尾砂属于超细粒度尾砂,通过对尾砂的物理化学特性进行分析,证实沙溪尾砂是一种很好的充填骨料。采用不同的浓度和灰砂比对充填体进行强度试验,对用水泥和新型胶凝材料配置的试块分别进行了强度测试和对比。推荐用新型胶凝材料的充填参数为:砂浆浓度介于68%~70%,灰砂比不低于1꞉6。现场钻孔取样数据表明,用新型胶凝材料混制的充填体强度在8~10 MPa,完全能满足矿山充填生产的需要。建议后期调整灰砂比,以降低充填成本。

河砂新型胶凝材料浆流变特性试验研究

河砂充填采矿可以降低采矿成本,提高经济效益。针对以河砂作为充填骨料,开发出一种新型胶凝材料,充填体强度满足要求。对其河砂浆流变特性进行了试验研究,分析河砂浆自流输送影响因数,可以为新型胶凝材料河砂浆的应用提供理论依据。

梅山铁矿东南风井管道输送新型胶凝材料混凝土技术

由于梅山矿业公司的地面东南井至井下-303 m水平有接近350 m的垂直落差,如此高落差的输送成品混凝土,极易造成混凝土发生离析问题,直接影响成品混凝土的抗压强度、坍落度和喷浆支护的回弹率等指标,造成管道输送的混凝土达不到井下采矿生产的安全要求。为了进一步为了更好地提高巷道支护的安全强度,梅山铁矿引入了新型胶凝材料水渣微粉,在喷浆支护中水渣微粉替代部分水泥,以求改进混凝土的技术指标,通过探索优化东南井的管道材质、管道的安装方案、管道的布置形式、管道的直径、一次下料量控制等技术要求,以求解决先期解决混凝土的离析问题,确定东南井管道的管道材质、管道的安装方案、管道的布置形式、管道的直径、一次下料量的详细参数,再探索优化新型胶凝材料的配比技术参数,使管道输送新型胶凝材料混凝土的抗压强度、坍落度和喷浆支护的回弹率指标达到设计要求,管道输送的混凝土达到井下采矿生产作业的安全要求。