利用金川水淬镍渣尾砂开发新型充填胶凝剂试验研究

金川镍矿到2012年堆存镍铜炉渣3.3×107 t,每年还产出镍铜渣2.5×106 t。水淬镍渣提铁后每年排出1.25×106 t镍渣尾砂废弃物。利用冶金废弃物开发矿山充填胶凝剂,不仅可以实现废物资源化利用,而且还能够降低充填采矿成本,提高采矿经济社会效益。针对金川水淬镍渣尾砂所潜在的活性,采用机械活化和化学活化两种方式,进行了镍渣尾砂新型充填胶凝剂试验研究。研究结果表明,镍渣尾砂、脱硫石膏、电石渣、水泥熟料的最佳比表面积分别为620,200,200,300 m2/kg。化学活化采用脱硫石膏和电石渣为主激发剂,以硫酸钠和水泥熟料为辅激发剂,由此确定了镍渣尾砂掺量为85%,脱硫石膏、电石渣、硫酸钠和水泥熟料的复合激发最佳掺量分别为5%,5%,3%和2%。外加0.156%的PC高效减水剂,配制成胶砂比1∶4,料浆浓度为79%的充填料浆,7 d和28 d充填体强度分别达到2.9,6.3 MPa,满足金川矿山安全采矿对充填体强度要求。由此可见,开发的新型充填胶凝材料可以替代水泥应用于金川矿山胶结充填采矿。

滤水器密实充填试验研究

充填采矿法愈来愈广泛地用于资源开发与回收 ,但管道充填过程中的洗管水和引路水是导致充填不接顶的主要原因。为实现采矿密实充填 ,研制了一种安装方便、使用效果好的充填滤水器 ,该滤水器能大量排出充填多余水 ,且不滤出充填胶凝剂 ,具有提高充填料浆浓度 ,增强充填体强度 ,改善充填接顶效果等作用 ,是一种理想的矿山密实充填脱水设备。

粉煤灰胶凝性能的探讨

详细分析了粉煤灰的物理性质、化学性质及物理化学性质对其胶凝性能的影响 ,并从热力学及水化反应机理等多方面对其胶凝性能进行了较详细的探讨 ,得出了粉煤灰确实具有较高活性和较强水化反应能力的结论 ,为粉煤灰利用、特别是为粉煤灰取代部分水泥用作矿山充填胶凝剂提供了理论基础。

铜炉渣活性激发实验研究及水化机理分析

为了实现铜炉渣的回收利用,通过机械活化和碱激发的方式制备铜炉渣胶凝材料,并利用X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和矿渣玻璃体分相结构模型对铜炉渣水化机理进行分析。研究结果表明:当比表面积为520 m^2/kg时,铜炉渣净浆试样的7 d和28 d强度分别达到2.4 MPa和3.3 MPa;当灰砂比为1:1时,铜炉渣全尾砂充填料的7 d和28 d强度分别达到0.7 MPa和1.0 MPa,满足当地矿山充填的要求。水化初期,炉渣玻璃体中的富钙相和高钙石灰共同水化生成了Ca(OH)2,其进一步与富硅相反应生成C-S-H凝胶等水化产物。随着水化反应的继续进行,试样内部的孔隙逐渐被水化产物填充并缩小至孔状,浆体结构更加致密。

复合激发剂对铜炉渣活性影响及充填材料制备

为了实现铜炉渣的废物利用,以碱激发方式为主研究铜炉渣制备矿用胶凝材料的可能性.选取生石灰、NaOH和早强剂组成的混合物作为复合激发剂,开展铜炉渣活性激发和充填材料制备试验,并采用X射线衍射和扫描电子显微镜对铜炉渣水化产物进行分析.试验结果表明,各激发剂对铜炉渣活性的影响顺序依次为生石灰>早强剂>NaOH,在复合激发剂的作用下炉渣净浆试样的7和28 d强度分别可以达到1.5和3.0 MPa以上.铜炉渣尾砂充填料28 d强度为1.0 MPa,流动性良好,满足充填材料要求.铜炉渣早期水化产物主要有片状的Ca(OH)_2和C-S-H凝胶,随着养护时间的增加,C-S-H凝胶Ca/Si比不断减小,水化产物结构更加致密.养护时间至28 d时,铜炉渣中活性成分基本反应完全.