某铅锌矿膏体胶结充填材料特性试验研究

针对某铅锌矿目前分级尾砂充填尾砂利用率低,尾矿库压力大等问题,通过开展塌落度试验、L 管试验及充填材料强度配比试验,研究了全尾砂不同配比和不同龄期、不同灰砂比、有无添加剂等条件下的充填料浆流动性和充填体强度变化规律。结果表明:充填料浆质量浓度为 70%~74%时,塌落度均大于 26 cm,可实现自流输送;在添加剂掺量为水泥的 2.13%的基础上,全尾砂充填料浆在灰砂比为 1:4,质量浓度为 72%~74%时,充填体强度能满足采场浇面充填体强度 R_(3)≥3 MPa;灰砂比 1:6,质量浓度为 72%~74%时非浇面充填体强度 R_(28)≥3 MPa;充填管道内径为 125 mm,充填能力约为 80 m^(3)/h,灰砂比为 1:4,质量浓度为 70%~74%时,实际充填倍线 5.46 可满足理论要求的自流输送充填倍线范围 4.9~6.5。

石灰石粉对胶结膏体充填材料性能的影响

为满足矿山对质优价廉、不同粒度分级尾砂胶结充填材料的需求，以粗、细两种分级尾砂胶结充填材料为对象，研究了外掺粗、细、超细石灰石粉对胶结充填材料性能的影响。结果表明：固体质量浓度为65％的细粒尾砂胶结充填料和固体质量浓度为75％的粗粒尾砂胶结充填料外掺15％的超细石灰石粉，均可制成胶结膏体充填材料，其充填料的坍落度均超过200mm、脱水率均低于2％、28d硬化体的抗压强度在0．3～1．2MPa、28d硬化体沉缩率均低于2％；继续增加超细石灰石粉的掺量，充填料的坍落度和脱水率下降，28d硬化体的抗压强度略有提升、沉缩率进一步下降。如何提高28d硬化体的抗压强度是今后研究的重点。

早强剂对尾砂胶结膏体充填材料早期强度的影响

通过单掺法和复掺法来探究若干无机早强剂对尾砂胶结膏体充填材料的早期强度的影响规律,并解释其早强机理。研究结果表明,碱性早强剂和硫酸盐类早强剂均可提高尾砂胶结充填材料的早期强度;碱性早强剂的早强效果要强于硫酸盐类早强剂,但Na_2O·1.5SiO_2作用效果除外;复掺硫酸盐和碱性早强剂的作用效果均优于单掺的早强效果;经对比,早强效果最好的是Na_2SO_4和NaOH以5%∶5%的比例复掺,使全尾砂胶结膏体充填料3d强度较未掺组提高73.5%,7d强度提高63.8%,28d强度提高25.7%。

胶结剂种类及掺量对尾砂胶结膏体充填材料性能的影响

对三种胶结剂的不同掺量对粗、细尾砂胶结膏体充填材料性能的影响规律进行了试验研究,并对部分硬化体进行了扫描电镜分析。试验结果表明,无论尾砂是粗或细,均随胶结剂外掺量增加,硬化体7d和28d抗压强度增加,但对料浆析水率影响不大;对于细尾砂,在5%胶结剂掺量下,矿渣基复合胶结剂的胶结强度比纯硅酸盐水泥(包括复合硅酸盐水泥)强;对于粗尾砂,在30%胶结剂掺量下,矿渣基复合胶结剂的胶结强度比硅酸盐水泥弱。扫描电镜分析表明,在胶结膏体充填材料中矿渣基复合胶结剂水化产物比纯硅酸盐水泥水化产物分布均匀,前者比后者显微结构更密实。对胶结膏体充填材料的增强机理分析表明,增加充填集料之间的胶结连结、晶体连结能有效提高充填硬化体强度。结论是要制备低胶结剂掺量的胶结膏体充填材料,分散胶结剂水化产物是有效措施。

煅烧硬质高岭土对铅锌矿溢流尾砂胶结膏体充填材料抗压强度的影响

对煅烧硬质高岭土对铅锌矿溢流尾砂胶结膏体充填材料抗压强度的影响进行了研究。研究结果表明:当胶结剂中煅烧硬质高岭土(Calcined Hard Kaolin,CHK)取代水泥率从0增加到30%时,胶结膏体充填材料(Cemented Paste Backfill,CPB)28d抗压强度基本保持不变;当CHK取代水泥率从30%增加到80%时,CPB的28d抗压强度急剧降低;当CHK取代水泥率低于50%的CPB养护到28d或56d后,其抗压强度大幅度降低;当CHK取代水泥率为50%的CPB养护到180d时,其抗压强度呈增长趋势。CPB抗压强度损失与其内部形成膨胀性物质(石膏)有关。当CHK取代水泥率为50%时,由于降低了胶结剂中水泥熟料的量,CHK中偏高岭土(Metakaolin,MK)和水泥水化产物氢氧化钙的火山灰反应解除或减少了膨胀性二水石膏的形成,结果CPB的180d抗压强度呈增长趋势。

减水剂对全尾砂胶结膏体充填材料性能的影响研究

对减水剂对全尾砂胶结膏体充填材料性能的影响进行了研究,采用压汞测孔仪(AutoporeⅣ9500)测定了固化体的总孔隙率和孔径分布。试验结果表明:当料浆坍落度为180mm且水泥掺量分别为3%、5%和7%(以总固体质量计)时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能使料浆的固体浓度分别提高4.3%、3.9%和4.1%,能使固化体28d抗压强度分别提高52%、81%和106%。当料浆坍落度为180mm、水泥掺量为5%并且养护龄期为7d、14d和28d时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能使固化体抗压强度分别提高46%、90%和81%。结合固化体压汞测孔和抗压强度结果,得出结论:当保持料浆坍落度、水泥掺量和养护龄期相同时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能降低固化体的总孔隙率和减小固化体的平均孔径,这可能是减水剂分散了料浆中的水泥和降低了料浆水灰比的复合作用的结果(并且水泥掺量越高或养护龄期越长,复合作用越显著),从而增加了固化体中骨料与骨料之间的黏结程度,因此提高了固化体的抗压强度。