矸石膏体流动与强度性能试验研究

目的:为了利用煤矸石制备膏体,探索煤矸石无废化源头处理技术。方法:通过室内实验研究了膏体制备参数、物料组成及掺量对膏体流动工作特性、强度特性的影响。结果:结果表明:随着粉煤灰替代水泥百分比增加,膏体塌落度和泌水率均先降低后增加,28 d强度却线性降低;低品质粉煤灰可作为细骨料改善膏体的级配,膏体的塌落度和泌水率随粉煤灰细骨料的增加分别线性增加和对数下降,当粉煤灰与煤矸石比例为1∶2时,具有最高28 d强度3.32 MPa,且满足自流输送要求;其余不变时,随水泥增加,膏体塌落度增加,泌水率降低,流动性增强,强度呈对数函数形式上升;固定水泥∶粉煤灰∶煤矸石=1∶3∶6,膏体的塌落度与泌水率均随着质量浓度的增加而线性降低;而强度随浓度的增加而线性增加。结论:研究可为煤矸石膏体充填的设计与工程应用提供理论依据与技术支撑。

分级添加矸石颗粒的充填浆料流变学特性研究

煤矸石是矿山开采后遗留的固体废物,传统的测坍落度已无法解决煤矸石基充填料浆泵送过程出现的离析、堵管等问题。为此,通过Herschel-Bulkley模型拟合流变曲线,对屈服应力、表观黏度和流变特征等进行系统分析,研究了Talbol连续级配下分级添加矸石颗粒的矸石充填料浆流变学参数变化规律及影响因素。结果表明:1)小粒径范围内连续级配浆料“絮网结构”承载性能更好,非连续级配中大颗粒的配位数比小粒径大,屈服应力更高;2)添加0.5、0.5~1 mm矸石颗粒后,料浆“絮网结构”存在一个临界最大值,是更大粒径矸石颗粒实现悬浮的基础;3)“絮网结构”的承载性能随矸石粒径的增大而减小,表观黏度随剪切速率变化呈现先减小再增加后趋于平缓;4)当γ<50 s^(-1)时,料浆状态呈现剪切稀化或近牛顿流体状态,更易于搅拌和输送。该研究为矿山矸石充填料浆管道输送提供了借鉴。

杨家沟铝土矿充填材料配比优化研究

为了充分回收铝土矿资源和保护地表村庄安全,杨家沟铝土矿拟采用条带进路充填法回采矿石。结合矿山周边固废情况,探讨了煤矸石尺寸、粉煤灰和脱硫灰渣掺量对充填料浆流动性和充填体强度的影响。研究结果表明,粉煤灰的"滚珠"效应能够改善充填料浆的流动性,但在大掺量情况下主要起填充作用,表现为充填体强度随掺量的增加而降低;单一增大煤矸石尺寸导致料浆极易离析,脱硫灰渣掺入后能够增加料浆的黏聚性,适合长距离泵送;充填体强度与煤矸石尺寸呈正相关,但早期强度增长较慢,各龄期增长幅度为3.06%~20%。通过类比相似矿山及结合室内试验结果,推荐充填配比:1步骤配比为水泥∶粉煤灰∶煤矸石∶灰渣=1∶1∶6.4∶1.6,料浆质量浓度80%,该配比28 d强度为3.28 MPa,坍落度为26.2 cm;2步骤配比为水泥∶粉煤灰∶煤矸石∶灰渣=1∶2∶14.4∶3.6,料浆质量浓度80%,该配比28 d强度为0.76 MPa,坍落度为25.7 cm。