提钛炉渣-铁基全尾砂-水泥胶结充填体配比实验研究

为研究提钛炉渣替换水泥全尾砂胶结充填体的最佳配比及力学性能,以提钛炉渣(TBS)、铁基全尾砂(IFT)和水泥(P.O 42.5R)为实验材料,在分析该提钛炉渣的粒径级配组成、成分等物理化学特性的基础上,制备灰砂比1∶4、1∶6、1∶8和提钛炉渣掺入替换比为40%、50%、60%、70%、80%的充填体试样,测定了养护龄期分别为7 d、14 d和28 d时的充填体单轴抗压强度。实验结果表明:充填体的抗压强度与养护期龄正相关;相同养护时间下,充填体的单轴抗压强度随着灰砂比的增大而增大;随提钛炉渣替换比增大,充填体28 d强度先增大后减小;当提钛炉渣替换比为50%时,灰砂比1∶8、1∶6、1∶4的充填体28 d抗压强度分别为1.8 MPa、2.5 MPa、4.0 MPa,均超过未添加提钛炉渣的试块强度,表明掺入提钛炉渣对充填体的28 d强度具有明显的提升作用。研究结果表明,提钛炉渣可开发为矿山充填胶凝材料,从而降低矿山充填成本。

铁尾砂基胶结剂制备及其性能研究

针对充填采矿法存在充填体强度较低、充填成本过高的问题,采用鞍钢某选矿厂铁尾砂作为原料,开展了新型铁尾砂基充填胶凝材料的研究。通过测定不同养护龄期、灰砂比和料浆浓度条件下的充填体抗压强度和料浆的流动性,对比分析P·S 32.5水泥和新型胶凝材料的充填体力学强度和流动性。结果表明:在相同条件下新型胶凝材料充填体强度略高于水泥,且在灰砂比和料浆浓度一定的条件下,铁尾砂基胶结剂料浆流动性高于水泥。同时利用SEM从微观层面对两种胶凝材料进行了对比分析,结果显示新型胶凝材料密实度更高。得出结论:采用鞍钢选矿尾砂制备的新型胶凝材料,其力学强度和流动性均满足矿山充填要求,可以替代水泥用于矿山充填,降低矿山充填成本。

高粘结冷态灌缝材料配合比对性能影响

研发了一种以乳化沥青和水泥为主要原料的高粘结冷态灌缝材料。研究了水灰比(W/C)、油石比(A/C)和砂灰比(S/C)对灌缝料性能的影响规律;确定出优化的高粘结冷态灌缝料配方。研究结果表明:W/C增大,灌缝料的流动性变好,可工作时间延长,但分离度变大,材料的均质性变差;A/C增大,流动性变差,可工作时间缩短,力学性能变差;S/C的选择应综合考虑可工作时间和力学性能。

全尾砂新型充填胶凝材料开发及其水化机理探讨

针对司家营铁矿全尾砂,利用石灰、脱硫石膏、矿渣等固体废弃物开展替代水泥的新型充填胶凝材料试验研究,并通过电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)分析,研究新型充填胶凝材料激发剂的水化机理,确定激发剂优化配比。研究表明,当料浆质量分数为68%、胶砂比为1∶8、石灰质量分数为3.5%、脱硫石膏质量分数为16.0%时能够满足司家营铁矿南区嗣后充填法采矿对充填体强度的要求。结果显示,新型充填胶凝材料胶砂体与水泥胶砂体相比,结构更致密、产状更粗大,水化产物主要为AFt晶体和无定型C-S-H凝胶,从而大幅度提高了新型充填胶凝材料胶砂体的龄期强度。

全尾砂充填采矿低成本新型充填胶凝材料研究与发展方向

全尾砂充填法采矿是创建绿色矿山和实现清洁生产的重要途径之一。降低充填采矿成本,提高充填采矿的经济效益、环保效益和安全效益,是充填采矿研究与技术发展永久追求的目标。首先,概述了低成本全尾砂充填胶凝材料的研究进展,包括利用固废作为水泥掺合料的混合胶凝材料、高水充填胶凝材料以及近数十年来利用冶金工业固废开发的低成本新型充填胶凝材料;然后,概述了全固废胶凝材料研究与关键技术,在分析全固废胶凝材料需求的基础上,提出了全固废胶凝材料研发路线和主要研究内容。在上述分析的基础上,明确指出了低成本全固废新型充填胶凝材料的研究与发展方向。结果表明:①在分析全固废胶凝材料研究现状的基础上,全固废胶凝材料研发应由钢渣基向多固废低成本绿色充填胶凝材料方向发展,注重全固废胶凝材料复合水化机理研究以及胶凝材料配比优化决策方法研究;②重视与全尾砂充填矿山采矿方法与充填工艺密切结合,走技术、产品和商品化的全固废胶凝材料的新产品研发路线,以创建全固废充填材料和低成本充填采矿技术和工艺的示范矿山为突破口,全面推进低成本全固废新型充填胶凝材料在技术研发和工业化应用方面取得新进展。

单轴压缩下尾砂胶结充填材料次声波特性试验研究

尾砂胶结充填体常作为地下矿山重要承载单元,其稳定性对矿山的安全开采十分重要。近年来,国内外学者对岩石变形破坏过程中的次声波信号开展了试验研究,但对尾砂胶结充填体变形破坏过程中次声波信号的研究却鲜有报道。为此,开展了尾砂胶结充填材料的次声波试验研究。制备了3种不同灰砂比的尾砂胶结充填材料试件,在RMT-150C岩石力学试验加载系统上进行了单轴压缩次声波试验。首先,研究了不同灰砂比尾砂胶结充填材料试件破坏过程力学特性;其次,着重研究了不同灰砂比的尾砂胶结充填材料试件破坏过程中的次声波信号能率、累计能率、能率关联分形维数、主要频率、频带能量等特征。试验结果分析表明:①随着灰砂比的增加,充填材料试件屈服强度点的相对应变水平和峰值应力呈增大趋势,屈服强度点的相对应力水平和峰值应变呈减小趋势;②不同灰砂比的充填材料试件在单轴压缩破坏全过程均有次声波信号产生,在屈服强度点附近次声波信号能率均出现明显的突增现象。灰砂比越小的试件,次声波信号能率突增点所对应的相对应力水平越高;③采用G-P算法得到不同灰砂比充填材料试件次声波信号能率的关联维数,表明进入屈服强度点后次声波信号能率的关联维数快速降低至最小值,灰砂比越小的试件,次声波信号能率关联维数最小值所对应的相对应力水平越高;④次声波信号的主要频率与灰砂比没有相关性,峰值应力前主要频率集中在0~4 Hz,不同灰砂比充填材料试件出现的次声波信号主要频段(0~1.25,1.25~2.50,2.50~3.75 Hz)能量占比变化规律具有一致性,峰值应力前,0~1.25 Hz频段次声波信号能量占比上升至最大值,2.50~3.75 Hz频段能量占比则降至最小值。

充填采矿用全尾砂胶结材料流变特性研究

充填料浆的流变特性是反映料浆流动性和稳定性的重要指标。为实现全尾砂胶凝料浆的自流稳定输送,在石人沟铁矿现场开展了水泥全尾砂料浆的试验研究。通过对水泥全尾砂料浆流变特性的分析,揭示影响全尾砂胶凝料浆流变性的因素,并建立砂浆流动性和稳定性分别与影响因素的关系,为充填工艺提供理论依据。

利用烧结脱硫灰渣制备新型充填胶凝材料试验

烧结脱硫灰渣是半干法脱硫排放的废弃物.灰渣含有亚硫酸钙和飞灰等不稳定矿物成分,使得该废弃物利用面临困难.针对铁矿全尾砂胶结充填法采矿对廉价的胶凝材料的需求,采用烧结脱硫灰渣和水淬渣,开展了制备全尾砂充填胶凝材料试验研究.以生石灰作为碱激发剂,硫酸盐作为辅助激发剂,对矿渣微粉活性实施复合激发.首先采用正交设计进行试验方案设计;然后采用极差分析对数据进行处理和配比决策,最后以阶段嗣后充填采矿对其强度要求,建立并求解全尾砂新型充填胶凝材料的优化模型,获得了充填胶凝材料的优化配比.结果显示,当胶砂比为1∶8、料浆浓度为68%时,以生石灰和烧结脱硫灰渣作为水淬渣复合激发剂制备的新型充填胶凝材料,烧结脱硫灰渣比例达到10%时,3d、7d及28d的胶结充填体强度不低于相同条件下的32.5R早强水泥,而胶凝材料成本低于水泥材料.

全尾砂胶结充填材料配合比及性能研究

以矿渣、水泥、半水石膏、脱硫石膏与生石灰作为胶凝材料,并且加入少量萘系高效减水剂,制备全尾砂胶结充填材料。采用正交试验,进行极差分析和方差分析,分析出影响3 d抗压强度与膨胀性能的最主要因素为半水石膏与脱硫石膏的比例,影响流动性最主要因素为生石灰掺量,其次为半水石膏和二水石膏比例和石膏总掺量,确定出最佳配合比为A3B2C3。结果表明,采用最佳配合比,全尾砂胶结充填材料3 d抗压强度可达到0.75 MPa,28 d抗压强度可达到2.92 MPa,料浆流动性为173 mm,充填体高度为64.47 mm。

铁矿全尾砂新型充填胶凝材料的开发及应用研究

全尾砂充填法采矿是未来铁矿石开采的发展趋势,降低采矿成本是铁矿充填法采矿的必由之路。以水淬渣粉作为主要原料,采用碱和盐复合激发剂激发,获得了一种全尾砂新型充填胶凝材料—矿山尾砂固结粉(简称矿尾粉,代号为KWF)。与水泥材料相比,矿尾粉成本低、强度高,对含泥量高的全尾砂充填料优势更显著。采用矿尾粉替代水泥用于铁矿充填法采矿,不仅能够降低充填采矿成本,而且还能够实现固体废弃物资源化利用,从而保护环境和无废开采。矿尾粉新型充填胶凝材料已在唐龙新型建材有限公司工业化生产,在东凯矿业公司铁矿山应用,获得了显著的经济效益和社会效益;为在建设中的司家营地区大型贫铁矿充填法采矿奠定了基础。

基于正交试验的全尾砂胶结充填材料配比优化

以某矿山全尾砂为骨料、水泥和粉煤灰为胶凝材料制作胶结充填材料,采用正交试验探讨了料浆质量浓度、灰砂比和掺灰量对充填材料泌水率、7 d和28 d抗压强度的影响程度,并确定了最佳的全尾砂胶结充填材料配比方案。研究结果表明:料浆质量浓度是影响充填料浆泌水率的主要因素,料浆质量浓度为71%和74%时泌水率小于15%可满足工艺要求;灰砂比对充填材料7 d和28 d抗压强度的影响最大,掺灰量次之,料浆质量浓度最小;确定的最佳配比方案为料浆质量浓度74%、灰砂比1∶4、掺灰量10%。

新型尾砂胶结材料在应用中的几个问题

对焦家新型尾砂胶结材料在矿山充填中所存在的几个问题进行了探讨,指出了新型尾砂胶结材料在充填中与传统胶结剂的不同特点,提出了解决建议。

利用铜矿尾砂研制低强度可控性填料

利用铜矿尾砂、粉煤灰、水泥以及加气剂等,混合搅拌成泥浆体,振动成型,制备出低强度可控性填料（CLSM）。试验表明：以水泥12.9%、铜矿尾砂（细集料）22.6%、加气剂3.2%、粉煤灰12.9%等工业废弃物,加水48.4%,固液比控制在（14-15）：（15-16）之间,制得的CLSM制品,抗压强度0.35-2.00 MPa,28 d抗压强度达0.5 MPa,具有低强度、高流动性的特点,可用于市政工程、路基填料、矿井回填等,比传统填料更有科学实用性,同时减少尾砂的环境污染,达到废弃物资源化的目的。

全尾砂新型充填胶凝材料在南洺河铁矿的应用

针对冀东铁矿全尾砂充填料,已经开发出适用于铁矿山全尾砂胶结充填法采矿的矿山尾砂固结粉(简称尾矿粉)。通过矿山工程应用表明,该种全尾砂新型胶凝材料不仅胶结充填体强度高,而且成本低,具有良好的性价比。为此开展了矿尾粉新型胶凝材料在南洺河铁矿推广应用的试验研究。现场全尾砂取样的物化特性分析结果显示,南洺河铁矿全尾砂充填料不仅颗粒细(dav=0.361mm),含泥量高,而且级配差(不均匀系数53.4),属于级配严重不良的全尾砂充填料。为此,作者进行了胶砂比为1∶8和料浆浓度为73%的胶砂充填体强度试验。28d胶砂充填试块强度可以达3.024 MPa,是相同条件下32.5R早强水泥的2.77倍,满足了南洺河嗣后充填采矿对充填体强度的要求。

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。

粉煤灰基多元复合胶结剂在全尾砂充填中的应用

简述了粉煤灰基多元复合胶结剂的生产工艺过程,及其在矿山全尾砂胶结充填中的应用。实践表明,粉煤灰基多元复合胶结剂性能良好、生产成本低廉,完全替代水泥用于矿山全尾砂充填,可用超低的灰砂比,有更好的流动输送性能,更低的充填成本。

山东某细粒全尾砂胶结充填技术研究

以中钢集团山东富全矿业有限公司尾矿为原料,开展细粒全尾砂胶结充填技术研究。通过尾矿性质分析、尾矿胶结试验、料浆流动性试验等试验研究,查明了该尾矿基本性质,确定出适宜的胶凝材料种类、胶结工艺参数和输送工艺条件,同时对尾矿浓缩充填工艺进行了优化研究。

全尾砂全水速凝胶结充填法的应用研究

论述了全水速凝胶结充填新材料的特点及全尾砂胶结充填在凤凰山铜矿的工业试验。

利用尾矿制备井下胶结充填材料的研究

采用单因素试验和正交试验对硫化矿浮选全尾矿制备井下胶结充填材料配方和外加剂种类、用量进行了优化。结果表明,充填材料的最优配方为:灰砂比为0.25,水灰比为0.4,充填剂中水泥、石膏和石灰的用量比为6∶3∶1,并加入占充填剂总质量2.5%的早强剂MNC-A1,水玻璃140 g/t尾砂,充填材料浓度为70%。在此条件下,所制得的充填材料3 d的抗压强度达到了1.668MPa,可满足矿井下充填材料抗压强度大于1 MPa的要求。

细粒级全尾砂膏体充填材料性能调控研究

针对传统胶凝材料在细粒级全尾砂膏体充填中存在的充填成本高、充填效果差等问题,研究新型胶结媒介作用下细粒级全尾砂膏体充填材料性能的变化规律。试验结果表明:在新型胶结媒介体系下,尾砂越细,相同条件下膏体充填材料抗压强度越高;细尾砂膏体充填材料在料浆浓度高的情况下,不同灰砂比下抗压强度几乎相同;全尾砂中Al_(2)O_(3)和SiO_(2)含量越高,相同条件下膏体充填材料抗压强度越高;新型胶结媒介用量的变化对膏体充填材料抗压强度影响很小;新型胶结媒介作用下颗粒表面生成针状物质彼此搭接,使膏体充填材料结构密实,产生强度,生成物为钙矾石和含硅化合物。