钠盐球磨协同活化铜尾矿及胶凝水化性能研究

为提高铜尾矿活性,制备全尾矿胶凝材料,本文进行了机械球磨、无水Na₂CO₃、Na₂SO₄与铜尾矿共磨提高铜尾矿反应活性实验研究。通过调整钠盐掺量、球磨时间,分析了机械化学球磨过程中粒度分布和矿物相变化;采用球磨活化铜尾矿胶凝材料28 d抗压强度表征活化效果,利用XRD、TG-DTG、FT-IR、SEM-EDS等表征方法,阐明了铜尾矿水化反应机理。研究结果表明：在Na₂CO₃、Na₂SO₄掺量分别为50%、25%,球磨时间分别为40 min、60 min时,铜尾矿活性激发效果最佳;进行钠盐球磨后,铜尾矿粒径减小,颗粒均质化,石英、白云母、叶绿石、钙硅氧化物等主要结晶矿物非晶化,钠盐球磨活性铜尾矿基胶凝材料(CCT样品和SCT样品)28 d抗压强度分别达到了55.4 MPa、30.7 MPa,相比机械球磨铜尾矿(CT),抗压强度分别提高了13倍、7倍;钠盐的掺加对铜尾矿水化反应产物种类无影响,活性铜尾矿经水化反应主要...     

金属尾矿碱熔活化制备充填胶凝材料

本文研究利用金属尾矿通过聚合反应制备矿物聚合材料作为充填采矿的胶凝材料,并且通过碱熔活化来提高金属尾矿在矿物聚合材料制备过程中的活性。通过正交试验优化可知,金属尾矿碱熔活化的最佳条件为：碱熔温度=650℃、NaOH用量=10%、碱熔时间=40min。以此条件下活化的金属尾矿作为胶凝材料在不同的灰砂比和料浆浓度下制备胶结充填材料,材料的28d抗压强度可以达到2.74-5.80MPa,可以满足充填采矿的要求。     

某选铁尾矿制备胶凝材料的研究

为了综合利用铁尾矿资源,试验以铁尾矿为一种掺料,制备出了能达到一定力学强度的胶凝材料,其强度能达到标号为32.5的通用硅酸盐水泥的强度要求。考虑各因素后确定的配比为:铁尾矿20%,高炉矿渣53.5%,水泥熟料20%,二水石膏6%,早强剂氯化钠0.5%。这种材料既可以替代低标号的水泥、混凝土,又可以作为采用充填法开采的铁矿矿山的胶结充填材料。     

活化钼尾矿制备地聚物胶凝材料的研究

以活化钼尾矿为主要原料,在碱激发作用下制备地聚物胶凝材料.考察了激发剂模数、硅铝摩尔比、液固比等因素对钼尾矿地聚物胶凝材料力学性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等检测手段对样品进行表征.结果表明,钼尾矿地聚物胶凝材料的最佳制备条件为:激发剂模数1.6,硅铝摩尔比2.8,...     

热-机械协同活化铜尾矿水化胶凝性能研究

铜尾矿是铜矿经过一系列工艺选矿完成后剩下的颗粒直径较小的沙粒,其堆存会带来诸多环境问题。铜尾矿结晶度高、活性低,许多研究人员探究激发活性后的铜尾矿作为混凝土等材料的辅料,但利用率较低。本文通过热-机械协同活化的方式激发铜尾矿的活性,分析活性铜尾矿水化胶凝性能,依据抗压强度、粒径分布及矿相成分微观结构变化分析水化反应效果。在此基础上,采用X射线衍射仪（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）和电子扫描电镜（SEM）对铜尾矿胶凝性能进行分析。研究结果表明：热-机械协同活化激发铜尾矿活性的力学性能有了很大提升,即铜尾矿在600℃、机械球磨时间80 min条件下,活性由5.60%上升至89.91%,抗压强度为10.87 MPa;XRD和FT-IR进一步分析出活化铜尾矿多处产生了水化C—S—H凝胶、N—A—S—H凝胶、钙矾石等胶凝物质,其形状多呈现絮凝状、棉团状及短棒状。本文研究为铜尾矿的进一步利用提供理论支撑。     

硅藻土对水泥铜尾矿粉胶凝材料性能的影响

针对铜尾矿粉-硅酸盐水泥力学强度差的问题,本文拟将硅藻土加入到该胶凝体系中,硅藻土以0.5%,1.0%,1.5%和2.0%等质量替代铜尾矿粉-水泥,测试了复合胶凝材料的流动度、凝结时间、吸水率、孔隙率、体积密度、力学性能和微观性能。结果表明,随着硅藻土掺量的增加,净浆的流动度降低,凝结时间缩短,吸水率和孔隙率减小,体积密度增大,砂浆的抗压强度和抗折强度增加。净浆养护28 d后,硅藻土的加入使得净浆中的SiO₂和Ca(OH)₂晶体含量减少,C-S-H(水化硅酸钙)凝胶增多,整体比较致密。      

机械力活化对钼尾矿胶凝性能的影响研究

利用机械力对钼尾矿进行活化,并掺入矿渣、熟料和脱硫石膏制备胶凝材料,并通过XRD、SEM研究机械力活化对钼尾矿胶凝性能的影响。结果表明:机械力活化能够有效改变钼尾矿颗粒粒度分布,激发钼尾矿颗粒的水化反应活性。所制备净浆试块28 d的抗折强度和抗压强度分别可以达到10.1 MPa和63.21 MPa,具有良好的胶凝活性。钼尾矿胶凝材料的水化产物主要是水化硅酸钙凝胶和钙矾石。胶凝材料中钼尾矿的总掺量达到70%,固体废弃物掺量达到87.5%,为固体废弃物的二次利用开拓了新思路。      

煅烧含伊利石尾矿制备充填胶凝材料试验研究

尾砂的大量堆存不但占用土地,而且对周围环境造成严重影响。受可塑性差、活性低等因素制约,我国尾砂利用面临着着产品附加值低、利用率低等共性难题。基于此,本文利用高温煅烧(600-1000℃)提高含伊利石尾矿的活性,将其应用于充填胶凝材料的制备。通过试验得知,含伊利石尾矿的活性随着煅烧温度的升高而增强。将1000℃条件下活化的含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料用于井下充填,当胶凝材料和尾砂质量比为1:6,料浆浓度为70%时,充填体3d和28d抗压强度分别为0.43 MPa和2.27 MPa。另一方面,与水泥基充填材料相比,利用含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料可节省约11.87%的充填成本。据此,利用含伊利石尾矿制备充填胶凝材料,一方面开辟了尾矿大宗资源化利用的新途径,同时也有利于降低充填成本,切实推进我国绿色矿山建设。     

石灰石矿山剥离尾矿活化作新型辅助胶凝材料研究

针对石灰岩开采中剥离而未利用的覆盖层和夹层,提出以其剥离尾矿为原料,将其进行煅烧活化处理并作为辅助胶凝材料。结合力学性能、基础性能(流动度、标准稠度用水量、凝结时间及安定性)的测试和同步热分析、X射线衍射(XRD)等测试方法。结果表明:石灰石矿山剥离尾矿质软,其化学组成和矿物组成近于硅铝质黏土矿物。煅烧过程中,剥离尾矿中碳酸盐分解、矿物失水活化,800℃煅烧温度下得到的活化剥离尾矿活性最高,28d活性指数为73%,且所形成的水泥基材料经压汞(MIP)测试发现,在800℃活化后的孔隙率较小,整体较为致密,因而显示出宏观强度较高,为尾矿利用提供了新思路。     

基于响应面法的超细矿渣粉-水泥胶凝材料开发及配比优化研究

针对某金矿超细尾砂胶结充填采用水泥胶凝材料经济效益低、充填效果差、充填体无法接顶等问题,利用当地成本低廉的粉煤灰、矿渣、脱硫石膏等工业固废开发低成本矿山充填胶凝材料。首先,在分析原材料物理化学性质的基础上,基于响应曲面法为依据的Box-Behnken试验设计,开展17组配比优化试验;其次,构建以充填体28 d抗压强度为响应目标的二次多项式预测模型,结合方差分析和响应曲面考察各试验因素对响应目标的影响主次关系,以优化胶凝材料最优配比;最后,借助X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、扫描电镜分析(SEM)等微观检测手段,阐明复合胶凝体系中水化产物的类型及强度发展规律。试验结果表明：充填体抗压强度不仅受单一因素的影响,而且受多因素交互作用的影响。水泥与粉煤灰的交互作用影响显著,水泥与脱硫石膏的交互作用影响次之, 粉煤灰与脱硫石膏的交互作用影响不显著。胶凝材料最优配比为水泥添加量27%,粉煤灰添加量48%,矿渣添加量23%,脱硫石膏添加量2%,水玻璃添加量3.5%,芒硝添加量为1.5%,此条件下,充填体28 d抗压强度为3.58 MPa,满足矿山充填采矿要求。复合胶凝体系主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,随着水化反应的进行,二者交错黏结构筑成稳固的空间网络体系,使充填体保持较高的强度性能。     

矿渣尾矿制备矿山充填胶结材料工艺条件的研究

本试验主要以矿渣和尾矿为原料,氢氧化钠为激发剂,工业液体硅酸钠作结构模板剂制备了矿山充填胶结材料。通过试验得出了胶结材料的最佳物料配比:当矿渣与尾矿掺入量为1.25、NaOH用量为50%、水玻璃用量为50%、水灰比0.22、常温条件下养护7d,最终可以制得抗压强度为52.3MPa的矿山充填胶结材料。     

碳酸盐激发胶凝材料性能优化及其在铅锌矿尾砂胶结充填中的应用研究

胶结充填有助于推动绿色矿山建设。然而,作为胶结充填的主要胶凝材料,水泥的高成本限制了的胶结充填的应用,因此亟待开发研究新型的充填胶凝材料。基于此,本文利用添加剂优化改性Na2CO3激发高炉矿渣作为胶凝材料用于胶结充填。通过探索不同添加剂对胶凝材料水化特性、反应产物以及对胶结充填样品流动性、抗压强度和重金属固化效率的影响,得出适合于铅锌矿尾砂胶结充填的胶凝材料配比。试验结果表明,当添加5 wt% 煅烧白云石以及1 wt%碱式碳酸镁时,样品性能最优。当胶凝材料和尾砂质量比为1:6,料浆浓度为76%时,充填体3d和28d抗压强度分别为1.41 MPa和3.89 MPa,并且重金属的浸出量符合国家相关标准。     

基于正交设计的某矿超细全尾砂膏体材料配比试验研究

针对我国膏体充填的技术现状,结合某铁矿的生产实践情况,以超细全尾砂、废石与水泥混合制成膏体,运用正交设计的试验方法确定了各影响因素对超细全尾砂膏体各性能指标的影响程度。结果表明:由于超细尾砂的强吸水性,质量浓度对控制膏体塌落度具有主导的控制作用;对于充填体的前期强度(3 d和7 d),抗压强度的影响程度从大到小依次为质量浓度、灰砂比、尾废比,而对于后期强度(28 d)来说,其影响程度从大到小依次为灰砂比、尾废比、质量浓度;确定质量浓度为78%,尾废比为9∶2,灰砂比为1∶25时,膏体的各项性能指标均能达到实际生产和成本控制的要求。此研究可以为同类型的铁矿膏体充填提供一定的理论与技术支持。     

钨矿全尾砂充填料的固化性能和机理研究

钨矿选矿后将产生大量的钨矿尾砂,为了更经济合理地固化钨矿尾砂,进行采空区充填,本文开展了碱激发胶凝材料和硫铝酸盐水泥作为充填胶结材料固化钨矿全尾砂的试验研究。采用不同絮凝剂含量和不同的养护方式进行试验,结果表明:絮凝剂使试体3d抗压强度提高了0.93 MPa;试体随着时间延长其质量变化越稳定,抗压强度越高,最高达5.03MPa;在水中长期养护的试体抗压强度比室内空气环境养护的提高了2.58MPa。从固化试体的微观结构分析可知,增加充填胶结材料含量和水中养护均可增加充填胶结材料水化产物的生成量,从而提高了固化试体的抗压强度。     

基于响应面法的充填体强度增长规律分析

为了研究充填体强度形成过程中水泥、细矸率和减水剂用量对充填体力学性能的影响,在对煤矸石、粉煤灰等充填材料物化性能分析的基础上,采用中心复合实验法研究了水泥、细矸率和减水剂用量对充填体的不同龄期强度特性影响规律,建立各个养护龄期的充填体强度响应面回归模型,为现场不同龄期的充填体强度预测提供了一个科学的方法。结果表明：在整个养护龄期内,充填体强度随着水泥、减水剂的掺量增大而增大,随着细矸率的增加而降低,但降幅不大。充填体的早期强度不仅受水泥、细矸率、减水剂的单一因素影响,而且三因素间的交互作用影响显著,其中1 d强度特性回归模型为二阶响应面,3 d强度为三元二次式。充填体中后期强度受水泥、细矸率、减水剂的单一因素影响,三因素间交互作用不明显,其对强度的影响顺序为:水泥＞减水剂＞细矸率。     

全尾砂充填性能试验研究

针对拟使用充填法将深部矿产资源采出的某矿山,为研究充填性能,取其尾砂进行试验,通过探索充填料浆性能在灰砂比和质量浓度有差异时的变化情况,判断灰砂比和质量浓度对充填料浆性能的影响。采用极差分析法获取两者影响充填料浆性能的主次关系,明确充填料浆配比的适合范畴,随之建立代表料浆性能参数和两因素之间的回归方程。由试验可得:在灰砂比1∶4～1∶12、料浆浓度66%～74%的情况下,料浆流动性能受质量浓度的影响较灰砂比大,但影响充填体强度的关键要素还是灰砂比。根据该矿山的生产需要及室内试验,再联系灰砂比、浓度与充填料浆性能参数间的回归方程,推荐选择最佳参数,灰砂比1∶8,料浆浓度72%。     

云南某矿山尾矿库分级尾砂用于矿山充填试验研究

为研究矿山尾矿库分级尾砂用于矿山充填,主要从尾矿库分级尾砂的物理化学性质、粒级组成进行了分析研究,进行分级尾砂的沉降性试验、坍落度试验和强度试验。试验结果表明,尾矿分级尾砂充填料浆的灰砂比1∶4～1∶8、料浆浓度68%～72%时料浆具有较好的流动特性、可泵性和充填体单轴抗压强度,论证了尾矿库分级尾砂可用于矿山充填,提升了矿山充填生产能力和固废物处置能力,有效解决了矿山采充平衡问题,可为同类矿山提供参考借鉴。     

从铜老尾矿中综合回收有价元素的研究

针对某堆积老尾矿有价矿物种类繁多、嵌布粒度细,解离困难,含泥高的特性,制定了磨矿擦洗—先硫后氧原则技术方案,通过优化浮选条件及筛选药剂等措施克服不利因素,实现了目的矿物有效回收,实验室试验获得总铜精矿铜品位11.35%、铜回收率为51.42%,并回收了金银等有价元素,该研究为难选堆积铜尾矿综合利用提供了技术支撑。     

某铁矿全尾砂胶结充填体力学性能研究

安徽某铁矿山针对西部矿区-370 m以上的矿体,以及前期预留的矿柱拟采用分段空场嗣后充填采矿法进行回采。利用该矿选场产生的全尾砂作为井下充填骨料,不仅可以减少尾矿长期堆存而产生的各种问题,节约筑坝、防灾和防洪等的工程建设费用,还能改善尾矿对环境造成的污染,为企业取得一定的社会、经济和环境效益。本文从该矿山全尾砂的物化性能入手,通过对全尾砂的物理性质测试和化学元素分析,充填体的单轴抗压强度测试、抗剪强度测试和承压变形试验,获得了不同充填料浆浓度和砂灰比与全尾砂胶结充填体力学性能的关系,为全尾砂作为矿山充填骨料提供了数据支持及理论依据。