喀拉通克铜镍矿充填胶凝材料基本性能研究

针对矿山存在大量固体废弃物冶炼渣及尾砂的情况,结合矿山充填特点,提出利用工业冶炼废渣等固体废弃物制备新型胶凝材料的技术思路。本文采用XRD对冶炼渣进行物相分析,并结合化学元素分析法进行冶炼渣基本活性分析,结果表明试验用冶炼渣活性较低、活性激发难度较大。根据试验冶炼渣特性,开展不同激发剂对冶炼渣活性激发的可行性试验,并结合试验结果选取适宜的激发剂类型。同时通过粉磨试验确定最佳粉磨时间为40～50min。在此基础上,开展与尾砂的骨料适应性试验及充填体强度测试分析,最终推荐基于冶炼渣与硅酸盐水泥协同制备适用于矿山充填的新型胶凝材料配方。     

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。     

新型胶结剂-细粒级尾砂充填料浆性能研究

为探寻用新型尾砂胶结剂和PO42.5R水泥作充填料浆的性能差异,选取合理的充填材料配比,对尾砂胶结剂和PO42.5R水泥胶结细粒级尾砂的充填材料的物化性质、固结强度、流动性、毒性等性能开展研究。首先分析了两种胶凝材料在胶凝机理上的差异,对二者的性能进行了检测;其后对凡口铅锌矿细粒级尾砂粒径及化学成分进行了测定;此外,开展了尾砂固结、扩展度、毒性浸出试验。研究结果表明:尾砂胶结剂及PO42.5R水泥均能满足现场需要,但尾砂胶结剂材料活性高于PO42.5R水泥;同等灰砂比及浆体浓度条件下,尾砂胶结剂充填材料的强度、流动性、重金属元素固化性能均明显优于PO42.5R水泥。     

钢渣基复合充填胶凝材料开发及配比优化

由于钢渣具有难磨、活性低、体积膨胀性等特性,目前尚未得到充分利用。为提高钢渣利用率,以某铁矿选矿全细尾砂为骨料,利用矿山周边的钢渣、矿渣、脱硫石膏等固废资源协同开发新型低成本充填胶凝材料,并进一步优化配比。首先,对试验材料进行物化分析,在此基础上进行胶凝材料配比试验及配比优化试验,确定充填胶凝材料配比;其次,进行充填体胶砂强度验证试验和料浆稳定性测试,以分析强度、泌水率和分层度的影响规律;最后,进行二次多项式逐步回归分析,并以充填成本为优化目标建立料浆配比优化函数关系式,得到细尾砂骨料钢渣基复合充填胶凝材料优化配比为钢渣粉∶脱硫石膏∶矿渣粉=4∶1∶5,当料浆浓度为64%、胶砂比为1∶5时,其胶结体强度远高于PO.42.5水泥,成本低于PO.42.5水泥约35%。研究成果可为冶金矿山绿色清洁生产提供新的途径。     

某铁矿充填胶凝材料优化研究

安徽某铁矿采用充填采矿法开采,采场阶段高达60 m,一步骤充填体质量要求较高,整体灰砂比1∶5.5,年消耗P.O42.5水泥21.2万t,导致充填费用居高不下。通过利用矿企废弃的炉底渣对胶凝材料进行优化,对不同炉底渣添加量的改良胶凝材料进行强度测试,最终确定添加75%水泥熟料、5%石膏和20%炉底渣的5#改良胶凝材料性能最佳。将5#胶凝材料与尾砂混合,按正常充填浓度调配充填料浆,灌模制备成试块测试其强度。通过分析发现,5#胶凝材料能将充填平均灰砂比降低至1∶9,虽然价格较P.O42.5水泥有所提高,但整体仍能为矿企节省574万元/a,为类似矿山提供借鉴。     

低胶凝性尾砂充填高效胶结剂研究

某矿山原采用崩落法开采,后改为充填采矿法开采,由于尾砂性质发生变化,即使采用PO42.5水泥,其1∶4灰砂比充填体强度仍无法满足采矿方法的要求,为此提出了2种可行的高效胶结剂配方方案,并进行了试验研究。结果表明,无论采用何种胶结剂配方,其在最佳配合比例时的充填体强度均大大优于PO42.5水泥,分析确定的高效胶结剂配方为矿渣微粉∶激发剂A=80∶20;经济分析表明,采用高效胶结剂做胶凝材料进行充填,不但能满足采矿方法对充填体强度的要求,而且还可以节约充填费用3448万元/a,具有明显的经济效益。     

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。     

铜矿全尾砂新型胶凝材料试验

针对铜矿全尾砂含泥量高、颗粒细的特点,试验制备出一种通过复合激活剂激活工业废料的新型胶凝材料。充填体强度测试结果表明,充填料浆总浓度为65%时,新型胶凝材料胶砂比1∶6充填体28 d强度是水泥胶砂比1∶3充填体的1.44倍,高达3.9 MPa,新型胶凝材料胶砂比1∶8 充填体28 d强度为2.5 MPa,接近水泥胶砂比1∶3充填体强度2.7 MPa,满足矿山要求;充填料浆的沉降试验和坍落度试验结果表明,新型胶凝材料充填料浆保水性能好,流动性能满足矿山充填输送要求。新型胶凝材料具有较好的市场推广价值。     

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。     

冶炼渣活性优选及低成本胶凝剂研究

攀钢钒钛磁铁矿经高炉冶炼后会产生粒状或块状高炉废渣,采用氯化方法对其进行钛资源提取处理后可得到一种新型工业提钛渣.为降低充填成本,探索用冶炼渣制备新型胶凝剂的可行性,开展了高炉渣和提钛渣的抗折抗压强度活性试验.通过以水泥、生石灰作为激发剂,辅以活性剂揭示了提钛渣 全尾砂充填试块强度的发展规律.并进一步进行了胶材料与水泥的技术经济对比分析.结果表明:高炉渣活性较差,而提钛渣２８d活性强度可达到７８％,具备用作胶凝剂的条件;生石灰对提钛剂激发效果不佳,而使用４０％水泥、掺入比例为６０％提钛渣时,３d强度较纯水泥强度提高１２．７８％,７d强度相当;充填料浆质量浓度为７４％、灰砂比为１∶８时,使用纯水泥和使用该新型胶凝材料制作的试块,２８d强度分别为１．３５ MPa、１．４３ MPa,均能满足采矿方法所 要 求 的 强 度.使 用 该 新 型 胶 凝 材 料 较 水 泥 可 节 省５３．９％的成本,年均节省６１５．８万元.     

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。     

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。     

金川全尾砂新型充填胶凝材料激发剂配比与力学特性研究

针对金川全尾砂充填料,采用石灰、脱硫灰渣、芒硝和NaOH复合激发矿渣微粉,开展全尾砂新型充填胶凝材料试验。首先进行全尾砂物化特性分析,然后开展胶结充填体强度正交试验,最后以试验数据为学习样本,利用神经网络模型进行胶凝材料激发剂配比学习,获得充填胶凝材料激发剂配比的隐含知识。在此基础上,进行不同激发配比胶结充填体强度预测分析,由此揭示充填体强度和激发剂的关系,获得了激发剂最优配比。结果表明,在相同条件下,全尾砂充填胶凝材料胶结充填体强度是32.5R水泥强度的2倍以上,而成本仅为水泥的2/3。但金川矿山采用下向分层胶结充填法开采,全尾砂充填胶凝材料仍不能满足充填体1.5MPa的3d设计强度,有待于进一步开展其早强特性试验研究。     

某铜矿全尾砂充填体强度研究

结合浙江某铜矿全尾砂强度试验可知：除了与全尾砂的物理性质、化学成分和粒度分布有关,充填体强度的形成机理还与浓度、灰砂比、龄期和胶凝材料种类有关。不同标号和种类的水泥,对充填体强度的形成促进作用各不相同,PO42.5水泥对充填体强度的贡献明显好于PC32.5水泥,在充填材料配合比强度试验过程中,应选择不同标号和种类的水泥进行试验,从而在满足强度的基础上为矿山充填提供最经济合理的胶凝材料。     

利用钢渣微粉开发鞍钢矿山全尾砂充填胶凝材料研究

针对鞍钢集团冶金工业水淬渣、钢渣、脱硫灰渣以及鞍钢矿山周围的生石灰、水泥熟料和外加剂等激发剂材料,进行满足鞍钢铁矿山阶段嗣后充填法开采替代水泥的全尾砂充填胶凝材料试验研究。探讨了硫酸盐类、碱类、盐类等不同类型激发剂及不同掺量对钢渣活性的激发效果,并研究了水泥熟料掺量、钢渣掺量对全尾砂胶凝材料性能的影响。结果表明,当水泥熟料为12%、脱硫石膏为2%、工业芒硝为1%、钢渣微粉掺量为20%,矿渣微粉为65%时,70%浓度灰砂比1∶6的全尾砂充填体28d强度可达到2.78MPa,满足阶段嗣后充填采矿要求,实现了钢渣废弃物的资源化利用。     

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%。     

矿渣基胶凝材料开发和充填体强度与流变特性研究

针对中关铁矿高泥尾砂充填骨料,开展了矿渣基胶凝 材料试验研究.通过矿渣基胶凝材料胶结体强度试验,获得 复合激发剂配比为熟料１０％、脱硫石膏１５％,矿渣基胶凝材 料激发剂与矿渣微粉之比为１∶３.利用该新型胶凝材料, 分别采用１∶４和１∶８两种胶砂比,进行尾砂胶结体强度验 证试验.结果表明,胶砂比为１∶４的全尾砂胶结体２８d强 度大于２．５MPa,可满足中关铁矿一步骤采场的充填体强度 的要求;胶砂比为１∶８的全尾砂胶结体强度大于１．５ MPa, 可以满足二步骤矿柱采场的充填体强度要求.最后针对中 关铁矿高泥尾砂,开展了不同胶砂比和料浆浓度的胶结充填 体强度和充填料浆的流变特性试验,满足揭示了矿渣基胶凝 材料胶结体强度和料浆流变特性的变化规律,为新型胶凝材 料在中关铁矿应用奠定了基础.     

钢渣基固结粉胶凝材料开发与应用研究

针对中关铁矿高泥尾砂,利用钢渣、矿渣和脱硫石膏等 固废资源,开展替代水泥的钢渣基固结粉胶凝材料研究。首 先进行全尾砂及活性胶凝材料物化及粒径分析,然后开展钢 渣基固结粉胶结充填体强度试验。根据正交试验极差分析 及回归分析,确定钢渣基固结粉优化配方为钢渣35%、脱硫 石膏18%和矿渣微粉47%;其尾砂胶结充填体强度约是水 泥强度的1.5倍,材料成本仅为42.5普通硅酸盐水泥成本的 40%左右。工业试验结果表明,尾砂胶结充填体7d、28d抗 压强度超过工业充填设计指标,钢渣基尾砂充填固结粉满足 矿山充填采矿要求。     

深井矿山低成本尾矿充填胶凝材料开发实验

为了增加矿山井下供矿量,降低充填采矿成本,围绕河北东部某矿山全尾砂、钢厂高炉矿渣和添加激发剂展开新型充填胶结材料配比实验,先后开展探索性实验、净浆实验和胶砂配比实验。结果表明：新开发的充填胶凝材料1∶7胶砂比胶结强度是同配比42.5R水泥的3倍,其价格比普通硅酸盐水泥降低了60%~70%,完全满足矿山充填工艺的要求,能够达到提高矿山经济效益、节约生产成本的目的,同时对改善环境治理起到良好的促进作用。     

全尾砂新型充填胶凝材料在月山铜矿的应用研究

根据月山铜矿的充填胶凝材料选择和充填料配比参数设计,开展了全尾砂新型胶凝材料胶结充填体和水泥胶结充填体的强度对比试验。通过研究全尾砂的基本物理力学特性,并在此基础上采用全面试验法测试了不同灰砂比、不同料浆浓度全尾砂充填体试块单轴抗压强度。结果表明:该铜矿全尾砂的中值粒径为d50=0.0426mm,大于0.074mm的尾砂占36.8%,全尾砂颗粒细;灰砂比1∶6、浓度70%、28d养护龄期的水泥胶结试块抗压强度为1.32MPa,而相同条件下新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块的3.53倍即4.66 MPa。因此,提出了适合矿山的胶结充填参数:推荐充填料浆浓度68%~70%,新型胶凝材料与全尾砂之比为1∶6~1∶8进行工业充填试验。工业试验结果表明,1#和2#钻孔充填体试样强度均能够满足月山铜矿对充填技术和充填质量的要求,且强度仍有富余,建议矿山进一步优化充填料配比,减少胶凝材料用量,从而节约充填成本。