用粗磷尾矿制备胶结充填材料

为解决湖北三宁矿业挑水河磷矿选厂重介质作业尾矿直接堆存存在的污染环境和土地占用等问题,在对该尾矿进行性能测定的基础上,开展了将其作为胶结材料用于充填采矿的可行性试验。结果表明:磷尾矿颗粒表面粗糙,有害元素含量低,可以作为胶结材料;磷尾矿为骨料制备的充填体不同龄期抗压强度均随灰砂比和料浆浓度增加而增强,但料浆浓度对充填体抗压强度影响相对较大;充填料浆坍落度、坍落扩散度和稠度均随灰砂比和料浆浓度增大而增大。为进一步降低胶结材料成本,还进行了粉煤灰部分替代水泥作为胶结材料的可行性正交试验。结果表明:粉煤灰的添加有利于充填体强度的增高,尤其是后期强度的增长;充填料浆坍落度随灰砂比、料浆浓度和粉煤灰掺量增大均先增后减,且影响程度由强到弱依次为灰砂比>料浆浓度>粉煤灰掺量。由于粉煤灰颗粒粒度细,且部分颗粒呈球形,使其在料浆中可以发挥滚珠轴承效应,减小了磷尾矿颗粒之间的摩擦力,进而提高了料浆的和易性;粉煤灰内部空隙多,随着粉煤灰掺量的增加,需水量也随之增大,导致充填料浆的黏稠性增大,阻碍了料浆中骨料的移动,进而使得坍落度和稠度随粉煤灰掺量增加呈现先增后降的规律。试验确定的胶结材料最佳配比为灰砂比0.250、料浆浓度80%、粉煤灰掺量1.00。利用粉煤灰和粗磷尾矿进行胶结充填具有显著的经济、环境和社会效益。

粗磷尾矿胶结充填级配及料浆和易性规律研究

利用粗骨料进行高浓度胶结充填是矿业工程中的研究难点,也是前沿性研究课题。为高效利用粗磷尾矿以消除环境污染、土地占用以及采空区诱发的地质灾害等问题,以粗磷尾矿和粉煤灰为主要材料,首先通过SEM、ICP-MS&ICP-OES、XRD、激光粒度分析及其他标准测试手段对主要充填材料的物理特性、化学成分和矿物成分进行分析;然后利用Füller和Talbol最大密实度曲线理论对粗磷尾矿自然级配和不同破碎粒度磷尾矿级配进行研究;最后采用正交试验设计法及多元非线性回归法对充填料浆和易性规律进行研究。结果表明,粗磷尾矿和粉煤灰物理性能较差,但前者化学特性稳定,后者具有较强火山灰特性;-5 mm粒度破碎磷尾矿具有较优密实度;充填料浆坍落度均随胶砂比、质量浓度和水泥/粉煤灰增大而先增后减,其中胶砂比的影响程度最大;坍落扩散度均随胶砂比、水泥/粉煤灰增大而增大,随质量浓度增大而先增后减,其中质量浓度的影响程度最大;稠度均随胶砂比、质量浓度增大而减小,随水泥/粉煤灰增大而先增后减,其中质量浓度的影响程度最大,且坍落度、坍落扩散度和稠度与各因子之间存在显著非线性关系。

粗磷尾矿胶结充填级配及抗压强度分析

利用粗骨料进行高浓度胶结充填是矿业工程中的研究难点。为高效利用粗磷尾矿以消除其环境污染、土地占用以及采空区诱发的地质灾害等问题,以粗磷尾矿和粉煤灰为主要充填材料,首先通过SEM、ICP-MS&ICPOES、XRD、激光粒度分析以及其他标准测试手段对主要充填材料的物理特性、化学成分和矿物成分进行分析;然后利用最大密实度级配曲线理论对粗磷尾矿自然级配和不同破碎粒度磷尾矿级配进行研究;最后采用正交试验设计法和多元非线性回归法对充填体无侧限抗压强度的变化规律进行研究,并对胶结充填材料经济、环境和社会效益进行分析。结果表明:粗磷尾矿和粉煤灰物理性能较差,但粗磷尾矿化学特性稳定,粉煤灰具有较强火山灰特性;-5mm粒度破碎磷尾矿具有较优密实度;充填体无侧限抗压强度后期强度增长较快,同时随胶砂比、质量浓度和水泥/粉煤灰的增大而增大,其中胶砂比的影响程度最大,且无侧限抗压强度与因子之间存在显著非线性关系;利用粗磷尾矿和粉煤灰进行胶结充填具有显著的经济、环境和社会效益。

高浓度粗磷尾矿胶结充填参数优化研究

为优化高浓度粗磷尾矿胶结充填材料的性能,采用正交试验方法分析料浆质量分数、灰砂比、粉煤灰、减水剂对充填体流动性、稳定性和抗压强度的影响,并确定充填材料的最优配合比。试验结果显示:灰砂比和质量浓度是影响充填料浆流动性的主要因素;4个因素对充填料浆的稳定性和28d抗压强度都有显著的影响。根据实验结果,高浓度粗磷尾矿胶结充填最优参数为灰砂比1/5,质量浓度85%,水泥/粉煤灰5/5,减水剂1.0%。该组参数料浆的坍落度为22.25cm,稠度为9.08cm,分层度为0.76cm,泌水率为0.91%,28d抗压强度为7.00 MPa。