超细粒级全尾砂胶固材料开发研究

高炉水淬渣作为钢厂的一种废弃物,具有潜在的胶凝活性,经过物理和化学联合激发的方式激发后,具有较强的胶凝性能,可用作矿山充填胶凝材料。研究用平均粒径仅为11.87μm的超细粒级全尾砂,采用开发的水淬渣胶凝材料(高炉水淬渣∶石膏∶水泥熟料70∶6∶24)胶全尾砂是32.5普通硅酸盐水泥胶全尾砂充填试块单轴抗压强度的2~5倍,显示出良好的适配性,能够满足采矿工艺对充填体强度的要求。水淬渣胶凝材料是一种制造成本低、性能好、来源广、绿色环保的材料,是解决超细粒级全尾砂胶凝难题的有效材料。     

鞍钢矿山全尾砂新型充填胶凝材料配方正交试验与优化

基于目前以水泥作为充填胶凝材料的铁矿充填法采矿面临严峻的经济效益问题,利用水淬渣和脱硫石膏等废弃物开发全尾砂充填胶凝材料,是降低充填采矿成本提高采矿经济效益的有效途径。以鞍钢水淬渣为主要原料,以水泥熟料、脱硫石膏和工业芒硝为复合激发剂开展充填胶凝材料配方的正交试验。试验结果表明,对充填体28d强度影响程度从大到小的顺序是:脱硫石膏工业芒硝水泥熟料。通过调整激发剂掺量进行胶凝材料配比优化试验,从而得到全尾砂充填胶凝材料的最优配比是:水泥熟料4%、脱硫石膏11%、工业芒硝0%和矿渣粉85%,其胶结充填体28d强度为3.79 MPa。是相同条件下水泥胶结充填体强度的2.7倍,但材料成本仅是水泥的45%~50%。     

碱激发铜镍水淬冶炼渣制备充填胶凝材料研究

为研究某铜镍矿产出的铜镍水淬冶炼渣大宗量处置技术,基于铜镍水淬冶炼渣制备充填胶凝材料的可行性和技术工艺,本研究开展了冶炼渣粉磨试验和激光粒度分析、基于冶炼渣的碱激发胶凝材料配比正交试验、充填体试块单轴抗压强度试验、充填体试块及胶凝材料净浆试块SEM测试,结果表明:该铜镍矿冶炼厂产出的铜镍水淬冶炼渣有一定的火山灰活性,但其火山灰活性较低;实验室配制的碱激发剂对该铜镍水淬冶炼渣激发作用不明显;该冶炼渣的最佳粉磨时间为50min,D(0.5)为28μm。在普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料的碱性充填料浆中,冶炼渣的掺入引起了钙矾石生成量的增加,随着粉磨冶炼渣粒径的减小,冶炼渣颗粒表面的溶蚀现象越来越明显。     

利用脱硫灰烧结渣制备新型充填胶凝材料的试验

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和方案实施;然后采用极差分析对数据进行处理和配比决策。最后根据阶段嗣后充填采矿对充填体的强度要求,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,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,烧结脱硫灰渣掺量达到10%时,3,7d及28d的胶结充填体强度不低于相同条件下的以32.5R早强水泥为胶凝剂的充填体强度,而其成本低于水泥材料。     

用于充填采矿的高性能水淬渣胶凝材料

介绍用于充填采矿的高性能水淬渣腔凝材料的性能及使用效果。结果表明。水淬渣腔凝材料不仅能完全替代水泥作为胶凝材料，而且在满足同等充填体强度的前提下，用量仅为普通水泥用量的一半左右，具有明显的技术经济效果。是理想的水泥替代品。     

矿渣胶凝材料激发剂配比的试验研究

胶结材料是矿山尾矿胶结充填工艺中料浆配制设计的核心,它既是决定充填体强度的关键指标,又是影响工艺成本的最重要因素。针对传统尾矿胶凝材料存在用量大、成本高及性能差等问题,探讨以高炉水淬渣及其激发剂为原料,开发低成本、性能优良的新型胶结材料。     

鞍钢全尾砂矿渣基充填胶凝材料试验研究

利用芒硝、脱硫石膏、水泥熟料等激发剂充分激发鞍钢水淬渣粉的胶凝活性,开发适用于鞍钢全尾砂的矿渣基胶凝材料。在鞍钢全尾砂物化特性分析的基础上,通过探索性正交试验与极差分析,初步获得满足矿山强度要求的胶凝材料配方。矿渣基充填胶凝材料的开发应用,不仅节约充填材料成本,而且可实现鞍钢铁矿的安全、低能耗开采。     

石人沟铁矿全尾砂充填胶凝材料配比优化试验

河北钢铁集团石人沟铁矿三期工程采用全尾砂胶结充填采矿法开采,以水泥为胶凝材料时充填成本高。为考察采用固体废弃物开发低成本和高性能的新型充填材料的可行性,以水淬渣为胶凝材料,进行了不同原料配比对充填体强度的影响试验。结果表明：石灰掺量对充填体强度的影响大于石膏掺量;料浆浓度为68%、胶砂比为1∶5条件下,石灰掺量为3%、石膏掺量为16.0%时,得到的充填体强度最高,7 d强度为2.42 MPa,28 d强度为5.87 MPa,可以满足石人沟铁矿充填采矿对充填体强度的要求。试验结果可以为石人沟铁矿实现低成本全尾砂胶结充填开采提供技术依据。     

全尾砂新型胶凝材料激发剂配比试验与综合决策

抽样检测结果表明,金川选厂全尾砂为中性材料,没有胶结活性,其物理化学性质可满足金川矿山充填材料的选型条件,可用于矿山充填。选取金昌铁厂水淬矿渣为主要原料,石灰加脱硫灰渣为复合激发剂,添加少量芒硝和NaOH制成全尾砂新型胶凝材料,进行了胶砂比为1∶4和料浆浓度为78%的胶砂充填体强度试验。试验采用设计4因素3水平的正交试验,并通过人工神经网络建模分析对全尾砂充填材料的激发剂配方进行预测研究,综合分析生石灰、脱硫灰渣及其他添加量对全尾砂新型胶凝材料充填体强度的影响,从而获得了制备全尾砂新型胶凝材料充填体强度的最优配合比。     

矿山新型胶结充填材料的试验研究

充填法采矿已成为控制地质灾害、实现无废开采的重要途径。为此,开展了以高炉水淬渣为主要原料的胶凝材料试验研究,包括充填骨料物理性能测定和新型胶结充填材料配比试验。开发的新型胶凝材料具有成本低、强度高,比尾砂胶结性能好等特点,可大幅度降低充填成本,具有良好的经济效益和社会效益。     

铬渣、矿渣复合硅酸盐水泥研究

：研究了铬渣、矿渣复合硅酸盐水泥物理性能和含铬渣水泥试样中水溶性Ｃｒ６＋ 浸出浓度。结果表明,掺入铬渣对复合硅酸盐水泥早期强度有利,而矿渣对复合硅酸盐水泥后期强度的贡献优于铬渣。生产４２５Ｒ早强型铬渣、矿渣复合硅酸盐水泥最佳配合比为：铬渣１０％ ,矿渣２０％ ,石膏４％ ,熟料６６％ 。此外,含铬渣水泥试样水溶性Ｃｒ６＋ 的浸出浓度小于０．５ｍ ｇ／Ｌ。     

高硫尾砂胶结充填试验研究

普通硅酸盐水泥广泛用于高硫尾砂的胶结充填,但因硫酸盐侵蚀会导致充填体早期强度低而后期膨胀、开裂以及强度倒缩。本研究以矿渣为主要材料辅以少量激发剂配制成KL固化剂取代水泥固化高硫尾砂,相同条件下,试样7d和60d强度是水泥试样的2.3倍和6.0倍,早期强度高,后期强度不倒缩。KL固化剂中的低碱环境使得适量钙矾石在早期形成,不破坏水化硅酸钙凝胶结构,还能充当骨架降低孔隙率使试样更密实。综上可知,与水泥相比,KL固化剂固化高硫尾砂具有更好的强度和耐久性。     

赤泥-矿渣少熟料体系制备全尾砂胶结充填料试验研究

试验研究了赤泥对矿渣少熟料全尾砂膏体胶结充填料性能的影响。结果表明赤泥能有效激发该体系的活性,解决了矿渣少熟料全尾砂膏体胶结充填料早期强度低的问题,赤泥的优化掺量为24%(占胶凝材料总量),1 d抗压强度约为3.6 MPa是不掺赤泥的抗压强度的6.5倍,3 d与7 d强度分别能达到5.3,7.2 MPa,满足矿山充填的要求。     

人工鱼礁用钢渣混凝土胶凝材料的水化特性

以鞍钢-0.088 mm热闷法钢渣和鞍钢高炉矿渣为胶凝材料的主要组分,以鞍钢0.088~19 mm热闷法钢渣为骨料,制备出了具有较高强度的人工鱼礁用钢渣混凝土。通过X射线衍射分析、场发射扫描电镜分析、差热分析和红外吸收光谱分析对胶凝材料的水化特性进行研究,结果表明：该胶凝材料在水化初期生成大量低碱度水化硅酸钙凝胶和少量钙矾石,水化硅酸钙凝胶是混凝土早期强度的主要来源;而随着水化进程的延续,水化硅酸钙凝胶的继续发展和不断增多、长大的钙矾石对体系空隙的充填则共同使混凝土的后期强度得到进一步的提高。     

粉煤灰对碱激发高炉矿渣性能的影响

研究了掺加粉煤灰对碱激发高炉矿渣流动性、硬化时间、试件抗压强度及热稳定性与微观结构的影响。结果表明:1随着粉煤灰掺量的增加,料浆的塌落度上升,硬化时间延长。2粉煤灰的掺量越大,试块的抗压强度越低。3粉煤灰较低的反应活性,是造成掺粉煤灰的碱激发高炉矿渣试块硬化时间延长、抗压强度和热稳定性下降、孔隙率上升的原因。     

矿渣喷射混凝土胶结料研究

介绍矿渣喷射混凝土胶结料的研究结果，目的是探讨工业废料取代喷射混凝土中水泥的可能性，胶结料采用以下方法研制：原料烘干－粉磨－计量－混合－均化－性能测试－优化，并使之性能达到预定指标，胶结料的性能测试参照国家有关水泥、混凝土的标准进行，但做如下调整：凝结时间测定采用手工拌制净浆；胶砂强度试验加水量依流动度而定，试验结果表明，当矿渣碱度大于０．９６时可用于喷射混凝土中，并可完全取代水泥。     

不同掺合料及掺量下铀尾矿水泥固化体力学性能及氡析出率测量实验研究

铀尾矿水泥固化过程中，经常会遇到混合不均匀而导致强度较低、氡析出率高等问题。为了改善固化体的性能，在固化体中掺入一些其他固化材料，例如粒化高炉矿渣、粉煤灰和生石灰等。通过调整固化体中掺合料的种类、掺量和养护龄期，测试铀尾矿水泥固化体的饱和含水率、力学强度和氡析出率等性能。实验结果表明：单掺粒化高炉矿渣、粉煤灰和生石灰时，铀尾矿固化体7 d、14 d和28 d龄期抗压强度、抗拉强度和抗剪强度均有所提高；从力学性能考虑，效果最好的是养护28 d掺量为25%粒化高炉矿渣固化体，其饱和含水率也最低；掺量越大氡析出率越低，但是效果最好的是掺入25%的粒化高炉矿渣，其次是掺入25%的粉煤灰。该研究成果可为今后铀尾矿库退役治理提供理论参考和决策依据。     

钢渣矿渣掺合料对水泥性能的影响

研究了钢渣的掺入量对水泥浆体性能的影响,以及钢渣单掺和钢渣与矿渣复掺对水泥胶砂强度的影响。结果表明:钢渣的掺入可以改善水泥浆体的流动性,凝结时间随钢渣掺量增加而延长。单掺钢渣时,水泥胶砂强度下降明显。钢渣与矿渣复掺会相互激发、相互促进水化,水泥胶砂强度变化不大,且钢渣在复合粉中的比例为20%,替代水泥量为50%时,28 d强度已超过基准样。     

高炉冶金矿渣特性及其在ZTA陶瓷烧结中的作用

高炉渣是由炼铁高炉产生的一种工业废渣，其中含有CaO、Al₂O₃、SiO₂等硅酸盐成分和少量Fe₂O₃、TiO₂、ZrO₂等析晶形核剂。高炉渣在855℃热处理1 h，可形核析出1 μm左右的Ca₂Al₂SiO₇微晶，这表明高炉渣具有较高的析晶活性。向ZTA中添加质量分数为4%的高炉渣，1 550℃烧结30 min，低温下ZTA陶瓷的力学性能明显提升，抗弯强度和断裂韧性分别为650 MPa和6.03 MPa·m1/2，比相同温度下未添加高炉渣时分别提高了15%和14.2%，烧结温度降低了50℃以上。颗粒细化的高炉渣掺入ZTA陶瓷基体，烧结过程中高炉渣产生的液相促进了Al₂O₃棒晶的生长，受力过程中棒晶的拔出和裂纹的偏转有利于ZTA陶瓷力学性能的提升；高炉渣在高温下的析晶增强了ZTA陶瓷的晶界强度，进一步提高了材料的力学性能。      

尾砂胶结材的配合比设计及其对铅锌尾砂的固化效果

通过水泥净浆强度试验,选出具有较高早强发展速度和稳定后期强度的尾砂胶结材的适宜配合比(简记为ASGL),同时通过水泥-尾砂固化体强度试验检验了尾砂胶结材对铅锌尾砂的固化效果。试验结果表明,当胶结材配合比为硫铝酸盐水泥∶矿渣粉∶无水石膏∶生石灰=30∶45∶20∶5时,净浆1d,3d,7d和28d抗压强度分别可达23.9,26.6,38.7和47.3MPa。当浆体固含量相同的情况下,ASGL-尾砂固化体强度发展高于PC32.5R水泥-尾砂固化体,早期强度尤其明显,特别适用于回填速度要求较高的尾砂回填作业场合。