探究矿渣胶凝材料胶结矿山尾砂充填性能及机理研究

目前,我国很多矿山胶结充填过程中应用的胶凝材料都是水泥,这种胶结材料对于充填料的粒度要求较高,而且凝结的时间较长,成本较高.而利用工业生产排放的矿渣进行矿山充填胶凝材料,不仅具有良好的效果,还能实现节能减排环保的目的.本文就对矿渣胶凝材料胶结矿山尾砂充填性能及其机理进行了详细的探讨,仅供参考.     

超细全尾砂似膏体绿色胶凝充填关键技术研究

针对中关铁矿超细全尾砂存在脱水速度慢、溢流易跑浑、黏度大和充填体强度低等问题,开展了全尾砂粒度测试和化学成分分析、全尾砂自然沉降试验、絮凝沉降试验、选充工艺协同匹配衔接、钢渣基胶凝材料研发及超细全尾砂似膏体充填工艺配置等研究工作。经现场系统调试运行,该超细全尾砂似膏体绿色胶凝充填技术及工艺合理,充填体强度在2.8～2.9 MPa,满足井下充填体强度要求。     

固废基充填胶凝材料配比分步优化及其水化胶结机理

充填体强度对安全高效采矿至关重要,而胶凝材料是获得高强度充填体的关键.本文以工业固废为原料,首先借助D-optimal设计方法通过建立强度回归模型和因素影响分析得到矿渣激发剂最佳配比,然后通过矿渣掺量优化试验获得最佳矿渣掺量,进而获得胶凝材料完整配比;并以水泥为参照,借助X射线衍射仪和扫描电镜从水化产物和充填体微观结构揭示充填体强度形成机制.结果表明：（1）激发剂各组分对矿渣敏感顺序为：氢氧化钠﹥熟石灰﹥脱硫石膏﹥硫酸钠,且相互之间存在不同程度的交互作用;（2）在最佳质量配比（矿渣85.00%,熟石灰8.03%,硫酸钠3.96%,脱硫石膏1.85%,氢氧化钠1.16%）下,可获得超过单一水泥3.5倍的早期(1～3 d)强度和2倍的后期(7～28 d)强度;（3）高强度充填体的形成主要与水化产物钙矾石（AFt）和C–S–H有关,钙矾石在早期快速成核与生长,形成有效物理填充作用是形成较高早期强度的主要原因,后期强度则得益于不断累积的C–S–H的包裹黏结作用,使充填体结构进一步致密化.使用该固废基胶凝材料有助于矿山安全采矿;工业固废质量占比86.85%,协同解决了尾砂、矿渣、脱硫石膏等固废;...     

钢渣-矿渣-钡渣基胶凝材料水化过程强化

针对钢渣(SS)矿渣(GBFS)钡渣(BS)复合胶凝材料水化硬化慢的问题,提出一种活性激发晶种强化的方法,以加速水化硬化过程.通过正交试验设计得到活性激发剂配比(质量分数)为煅烧脱硫石膏11％、铝酸钙3％、元明粉0.75％.利用含该激发剂的胶凝材料快速预水化制备复合晶种,能够显著促进胶凝材料水化结晶过程,提高早期强度,...     

低品质固废协同制备绿色充填胶凝材料

随着国家对环境保护要求日趋严苛,水泥价格逐年提高,以水泥作为充填胶凝材料的充填采矿成本不断提高,利用低品质固废开发低成本绿色充填胶凝材料替代水泥,对于提高矿山经济效益具有重要的现实意义。以邯邢地区某磁铁矿选矿全尾砂为骨料,利用周边固废资源进行矿渣基胶凝材料配比优化试验研究,获得矿渣基胶凝材料的配比：盐激发剂13%+碱激发剂11%+矿渣粉76%。胶砂比1∶4、料浆浓度66%的全尾砂矿渣基胶凝材料胶结充填体7d、28d强度分别为3.42 MPa和4.50 MPa,分别为42.5水泥强度的3.1倍和2.5倍,成本约为42.5水泥成本的70%。在此基础上,进一步利用钢渣固废,开展钢渣基全固废绿色充填胶凝材料的配比试验研究,获得钢渣基胶凝材料的配比：33%钢渣微粉+14%硫酸盐激发剂+53%矿渣微粉。胶砂比1∶4、料浆浓度66%的全尾砂钢渣基胶凝材料胶结充填体7d、28d强度分别为3.28 MPa和4.50 MPa,分别为42.5水泥强度的3.2倍和2.5倍,成本约为42.5水泥的60%。研究结果可为低成本绿色胶凝材料研发提供新思路。     

铅锌矿全尾砂胶结充填材料的强度研究

现代采矿技术日益发展,利用新型科技手段能够提升采矿工艺水平,给铅锌矿开采带来更多可能.中国有不少铅锌矿的开采已历经数年,同时,很多废弃的尾矿砂堆积,采空区塌陷也常常发生,铅锌矿矿业企业研究充填技术,将浇凝材料与废弃的尾矿砂均匀搅拌,该技术的普及为矿业企业带来了跟好的经济效益,而且也大大改善了矿山周围环境效益.文章探讨如...     

充填胶凝材料的发展与应用

胶结材料是充填采矿技术中最为重要的因素,胶结材料的变化有时会引起采矿方法的变革;胶结剂作为胶结充填材料的主要材料之一,在矿山充填采矿工艺中占有重要地位.文中对主要的几种矿山充填胶凝材料(如高水固结材料、赤泥胶结材料、矿渣胶结材料、全砂土固结材料、矿山尾砂固结材料等)进行了详细阐述.胶凝材料将向缩短凝固时间、低成本、高强度、易输送、易生产、工艺简单等方向发展,胶凝材料具有广阔的研究、发展和应用前景.     

全尾砂充填材料配比及输送特性试验研究

某地下矿山采用分段空场嗣后充填采矿法回采,选用全尾砂膏体泵送充填系统。针对该矿山生产现状,开展了充填材料配比和输送特性试验研究,通过物理化学性质分析,获得了全尾砂的物理特性、化学组成和粒级组成;通过配比试验、剪切试验、坍落度和流变特性测试,得到了充填体在不同浓度、灰砂比和养护龄期条件下的单轴抗压强度、内摩擦角、内聚力、坍落度和流变特性,为矿山充填材料配比选择和充填体力学分析提供了依据。     

全尾砂胶结充填技术在张马屯铁矿的应用与探讨

本文简述了济钢张马屯铁矿基本概况及全尾砂胶结充填系统的基本工艺流程以及在该矿的初步应用情况。应用全尾砂胶结充填技术后，矿石回采率由６３％提高到８０％以上。     

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,3 d、7 d及28 d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.     

全尾砂膏体充填技术规范制定研究

针对全尾砂膏体充填技术标准现状,提出了全尾砂膏体充填技术规范制定的原则、技术路线和标准构架,阐述了标准制定的要点问题。标准符合充填采矿和尾砂充填资源化利用产业技术需求,能够有效支撑绿色矿山建设发展。     

低成本钢尾渣-矿渣基矿山充填料的优化开发

 为实现多固废协同利用、降低充填成本,在矿渣基全粒级细尾砂胶结充填料基础上,以流动性和抗压强度为表征,利用热闷钢渣磁选尾渣(钢尾渣)替代部分矿渣作为胶凝材料,脱硫灰和水泥熟料替代部分专用添加剂作为外加剂,采用正交试验探寻掺量规律,优化固体填充料配比,开发钢尾渣-矿渣基软性矿山充填料,并研究了外加剂与胶材比、灰砂比等因素的影响。对比分析了矿渣基准组、钢尾渣-矿渣基准组(B1)、强度最优外加剂组分钢尾渣-矿渣组(B7)等3组充填料的微观形貌及XRD图谱以探究其水化机理。结果表明,钢尾渣替代矿渣量增加、外加剂与胶材比减小,充填料浆流动性改善,但充填体抗压强度下降。强度正交试验结果表明,钢尾渣掺量大小决定强度低高,脱硫灰掺量宜高于水泥熟料。进一步调整外加剂组分配比,在灰砂比为1∶6、钢尾渣替代矿渣为20%条件下,找出B7组外加剂组分为脱硫灰、水泥熟料分别替代30%、20%专用添加剂,B7组料浆扩展度为143 mm,充填体形貌为富铁绿泥石胶结假方体钙硅灰石,28 d抗压强度达2.13 MPa,较基准组低0.19 MPa,较B1提高0.26 MPa。该替代方案满足现场充填C2级强度的要求,改善流动性并显著降低了充填成本。优化的外加剂组分配比在灰砂比为1∶4条件下同样具有强度优化作用,但较灰砂比为1∶6条件下低。     

钢渣作为钾盐矿充填料胶结剂的固化机理

以有效解决钾盐矿尾盐和尾液导致的环境污染、资源浪费、安全隐患等问题为出发点,以改善钾盐矿充填料流动度和强度为目的,利用钢渣水化反应缓慢持久的特点,制备了以钢渣为胶结剂的钾盐矿充填料,初步证明钢渣细度和养护温度对充填料的性能有较大影响.所制备的充填料8 h内流动度保持在200 mm以上,28 d抗压强度可达2 MPa,满足充填料的性能要求.本文着重从微观角度分析了其固化机理,X射线衍射技术、扫描电子显微镜、热重分析、红外分析等分析结果表明:钢渣粉与钾盐矿尾液水化反应的产物主要为C-S-H凝胶、水铝钙石(或称费里德尔盐)、类水滑石等,在水化反应过程中水化产物之间相互穿插包裹使体系结构的致密度和强度不断增长.在微观结构呈层状的水铝钙石和类水滑石中出现类质同象代替现象,Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺,Fe³⁺、Al³⁺和Si⁴⁺都可相互取代而使得OH^-和Cl^-参与其中,这对体系中的杂质离子起到固定作用,对充填料的稳定性有利.该研究结果初步表明钢渣具有充当钾盐矿充填料胶结剂的潜力.     

马钢2号2500m3高炉渣处理工艺优化与创新

针对INBA法渣处理工艺在马钢1号高炉上应用存在的问题，分析研究了水渣颗粒度对冲制工艺的影响。水渣冲制颗粒的大小，决定了设备的正常、稳定运行，而冲渣水压是影响水渣颗粒大小的决定性因素，因此优化改进INBA冲制工艺的突破口就是如何调整和控制水压。据此，对马钢2号高炉渣处理工艺系统进行了优化与创新，取得了良好的效果。     

攀钢含钛高炉渣湿法提钛工艺

酸浸法提钛工艺可以获得较高TiO2含量的产物,但是该工艺所产生的酸浸液存在难回收的问题.采用碱浸法可以避免酸浸液回收的问题,但是该工艺流程比较复杂,钠盐的回收成本较高.酸碱法在理论上可以将含钛高炉渣转化为富钛料,然而该工艺流程相对复杂,工业应用还需要不断深入研究与完善.针对采用湿法工艺从攀钢含钛高炉渣中提钛的各项技术,从技术、经济、环保等方面进行对比分析,指出需要将湿法工艺与火法工艺联合,同时将一些外场冶金技术引入到含钛高炉渣的提钛分离过程中,从而有望高效、综合利用攀钢含钛高炉渣.