用粗磷尾矿制备胶结充填材料

为解决湖北三宁矿业挑水河磷矿选厂重介质作业尾矿直接堆存存在的污染环境和土地占用等问题,在对该尾矿进行性能测定的基础上,开展了将其作为胶结材料用于充填采矿的可行性试验。结果表明：磷尾矿颗粒表面粗糙,有害元素含量低,可以作为胶结材料;磷尾矿为骨料制备的充填体不同龄期抗压强度均随灰砂比和料浆浓度增加而增强,但料浆浓度对充填体抗压强度影响相对较大;充填料浆坍落度、坍落扩散度和稠度均随灰砂比和料浆浓度增大而增大。为进一步降低胶结材料成本,还进行了粉煤灰部分替代水泥作为胶结材料的可行性正交试验。结果表明：粉煤灰的添加有利于充填体强度的增高,尤其是后期强度的增长;充填料浆坍落度随灰砂比、料浆浓度和粉煤灰掺量增大均先增后减,且影响程度由强到弱依次为灰砂比>料浆浓度>粉煤灰掺量。由于粉煤灰颗粒粒度细,且部分颗粒呈球形,使其在料浆中可以发挥滚珠轴承效应,减小了磷尾矿颗粒之间的摩擦力,进而提高了料浆的和易性;粉煤灰内部空隙多,随着粉煤灰掺量的增加,需水量也随之增大,导致充填料浆的黏稠性增大,阻碍了料浆中骨料的移动,进而使得坍落度和稠度随粉煤灰掺量增加呈现先增后降的规律。试验确定的胶结材料最佳配比为灰砂比0.250、料浆浓度80%、粉煤灰掺量1.00。利用粉煤灰和粗磷尾矿进行胶结充填具有显著的经济、环境和社会效益。     

粉煤灰—石膏—钢渣复掺充填料浆制备与性能研究

针对水泥作为胶结材料会增大充填采矿成本的问题,采用钢渣、粉煤灰及石膏作为材料开展粉煤灰—石膏—钢渣基胶结材料研究,并对充填体强度进行了分析。研究表明:充填体强度随着粉煤灰掺量增加表现出先增大后减小的趋势,并且都在粉煤灰掺量为15%时达到最大值,说明单掺粉煤灰存在最佳掺量现象;充填体的强度随着钢渣掺量增加也表现出先增大后减小趋势,并且都在钢渣掺量为30%时达到最大值,说明单掺钢渣也存在最佳掺量值;当石膏掺量从0增加至8%时,单掺粉煤灰或钢渣下的充填体抗压强度随着石膏掺量增加表现出不断增大趋势,并且石膏掺量增加更有利于提高充填体的早期抗压强度;复掺粉煤灰和钢渣情况下,充填体的抗压强度得到了显著提高,并且复掺粉煤灰和钢渣的充填体强度均要高于单掺粉煤灰或钢渣的充填体强度。     

矸石-废弃混凝土胶结充填材料配比的试验研究

为解决充填开采原材料不足的问题,以废弃混凝土为骨料制备胶结充填材料。系统研究了废弃混凝土细骨料和粗骨料对充填材料流动性能及力学性能的影响,确定了废弃混凝土细骨料和粗骨料在充填材料中的添加比例,最后运用响应面分析法得出了矸石-废弃混凝土胶结充填材料的合理配比。结果表明:1)随着废弃混凝土细骨料替代率的增加,充填材料扩展度大体呈增长趋势,坍落度先略有减小后基本稳定,而随着废弃混凝土粗骨料替代率及水泥掺量的增加,充填材料坍落度及扩展度在逐渐减小,充填材料抗压强度随水泥掺量的增加而增大,随废弃混凝土骨料替代率的增加呈先增大后减小的变化趋势;2)废弃混凝土细骨料或粗骨料可分别替代充填材料中30%~70%的细矸石或粗矸石;3)试验条件下矸石-废弃混凝土胶结充填材料合理配比为:废弃混凝土细骨料替代率、粗骨料替代率及水泥掺量分别为37%,49%,156 kg/m~3。     

再生砂制备干混砌筑砂浆的试验研究

采用再生砂作为砂浆组成材料中的细骨料,掺入一定量的粉煤灰替代水泥制备干混砌筑砂浆,系统研究了粉煤灰掺量及胶砂比对其基本性能和力学性能的影响。结果表明,干混砌筑砂浆的分层度、表观密度和含气量与粉煤灰掺量及胶砂比均呈线性关系,并且其抗压强度随着胶砂比的减小而逐渐降低;当胶砂比为1∶3,且粉煤灰掺量为10%时,其后期抗压强度达到最高,相比早期增大幅度达65.9%;最后,根据再生骨料干混砌筑砂浆抗压强度与粉煤灰掺量的关系曲线回归拟合出不同胶砂比条件下砂浆的抗压强度公式,以制备M10~M30不同强度等级的干混砌筑砂浆。     

碱激发粉煤灰基胶凝材料的水化过程及力学性能

为分析碱激发粉煤灰胶凝材料的力学性能,在实验室开展了不同碱激发条件下粉煤灰胶结充填体的抗压强度试验,系统分析了激发剂类型、激发剂掺量及粉煤灰掺量对充填体强度的影响规律。结果表明:当粉煤灰掺量为10%～20%时,粉煤灰基胶结充填体抗压强度均随着粉煤灰含量增加而不断增大,并且添加碱性激发剂能有效提高强度指标;添加了激发剂的粉煤灰基胶结充填体强度在各龄期段的增长速率明显高于未添加激发剂的充填体强度增长速率;粉煤灰基胶结充填体抗压强度随着激发剂掺量增加均表现出先增大后减小的趋势,并且在激发剂掺量为3%时达到最大值;此外,添加Na OH的充填体强度明显高于添加Na2Si O3的充填体抗压强度,并且对28 d抗压强度的改善效果优势更为突出;随着养护时间增加,水化反应生成的凝胶物质也逐渐增多,水化产物填充了孔隙结构从而促使充填体具有较好的承载性能。     

细粒铁尾矿胶结充填体性能试验研究

对金山店铁矿全尾矿进行胶结充填试验,试验采用以工业粉状废料配制的无水泥固结剂L为胶凝材料,细粒铁尾矿为充填骨料。结果表明,与325水泥相比,胶凝材料用量相同时,胶结体单轴抗压强度增加84%以上。此外,考察了三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、水玻璃、硫酸钠5种激发剂单掺、复掺时对胶结体抗压强度的影响。结果表明,单掺三乙醇胺的技术经济指标最好,当三乙醇胺掺加量为固结剂的0.05%时,胶结体7d抗压强度增加20%左右。当灰砂比为1∶5.5,三乙醇胺掺加量为固结剂的0.05%时,胶结体7d抗压强度达到1.65 MPa,成本约为33.64元/t尾矿,为细粒铁尾矿井下充填提供了经济适用的技术。     

某矿全尾矿胶结充填材料和充填工艺选择

为解决选矿尾砂的流向问题和井下充填材料的来源问题,某矿设计以选厂尾砂作为充填骨料的全尾砂胶结充填系统,通过工艺比较,采用添加粉煤灰的普通水泥全尾砂胶结充填工艺,充填系统设计推荐采用立式砂仓工艺方案.     

提钛炉渣-铁基全尾砂-水泥胶结充填体配比实验研究

为研究提钛炉渣替换水泥全尾砂胶结充填体的最佳配比及力学性能,以提钛炉渣(TBS)、铁基全尾砂(IFT)和水泥(P.O 42.5R)为实验材料,在分析该提钛炉渣的粒径级配组成、成分等物理化学特性的基础上,制备灰砂比1∶4、1∶6、1∶8和提钛炉渣掺入替换比为40%、50%、60%、70%、80%的充填体试样,测定了养护龄期分别为7 d、14 d和28 d时的充填体单轴抗压强度。实验结果表明：充填体的抗压强度与养护期龄正相关;相同养护时间下,充填体的单轴抗压强度随着灰砂比的增大而增大;随提钛炉渣替换比增大,充填体28 d强度先增大后减小;当提钛炉渣替换比为50%时,灰砂比1∶8、1∶6、1∶4的充填体28 d抗压强度分别为1.8 MPa、 2.5 MPa、4.0 MPa,均超过未添加提钛炉渣的试块强度,表明掺入提钛炉渣对充填体的28 d强度具有明显的提升作用。研究结果表明,提钛炉渣可开发为矿山充填胶凝材料,从而降低矿山充填成本。     

促凝剂在粉煤灰基新型充填胶凝材料中的应用

金川矿床采用下向分层进路胶结充填采矿法,应用棒磨砂骨料和水泥胶凝材料进行高灰砂比、高浓度充填。针对金川降低充填成本、提高早期强度,试验选取酒钢渣粉为主要原料,添加促凝剂、生石灰和脱硫灰渣等复合激发剂制成粉煤灰基新型胶凝材料。通过正交试验考察了促凝剂、粉煤灰和生石灰等的添加量对新型胶凝材料充填体强度的影响,获得了粉煤灰基新型胶凝材料的最佳配合比,减少至少20%的水泥掺量,既降低了充填成本,又充分利用了固体废弃物,获得了显著的经济效益和社会效益。     

基于正交试验的全尾砂胶结充填材料配比优化

以某矿山全尾砂为骨料、水泥和粉煤灰为胶凝材料制作胶结充填材料,采用正交试验探讨了料浆质量浓度、灰砂比和掺灰量对充填材料泌水率、7 d和28 d抗压强度的影响程度,并确定了最佳的全尾砂胶结充填材料配比方案。研究结果表明:料浆质量浓度是影响充填料浆泌水率的主要因素,料浆质量浓度为71%和74%时泌水率小于15%可满足工艺要求;灰砂比对充填材料7 d和28 d抗压强度的影响最大,掺灰量次之,料浆质量浓度最小;确定的最佳配比方案为料浆质量浓度74%、灰砂比1∶4、掺灰量10%。     

某铁矿胶固粉与水泥胶结充填体强度对比试验

针对某铁矿的充填胶凝材料选择和配比参数设计,开展了全尾砂胶固粉胶结充填体与水泥胶结充填体的强度对比试验。先考察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设计试验,测试了不同灰砂比、不同质量浓度全尾砂充填体试块单轴抗压强度。结果显示：该铁矿山全尾砂的加权平均粒径为d_av=0.21 mm,大于0.074 mm的尾砂占53.82%,全尾砂较粗;灰砂比1∶10、浓度70%、28 d养护龄期的水泥胶结试块抗压强度为1.13 MPa,相同条件下胶固粉胶结试块抗压强度是水泥胶结试块的2.33倍即2.63 MPa;胶固粉胶结试块强度平均是水泥胶结试块的2.93倍即2.79 MPa。水泥胶结试块不仅强度相对较低,而且增大灰砂比,其强度增长率小于胶固粉胶结试块;降低灰砂比,水泥胶结试块强度不稳定。以上结果表明胶固粉的胶结强度高,成本也低于水泥,是较优的胶凝材料。     

影响细粒胶结充填料强度的各种因素

加拿大和澳大利亚金属矿山广泛采用胶结充填。在大多数情况下,采用细粒水砂充填,即用浮选尾矿作骨料,加入硅酸盐水泥作胶凝剂。通过加入冶炼炉渣的方法,可以减少水泥用量。影响充填料强度的因素有:骨料粒级配比、水泥、水以及添加剂(如絮凝剂)的含量等。此外,充填料强度还与养护期龄和环境条件、特别是温度有关。测定充填料强度的方法,有单轴抗压强度试验、三轴抗压强度试验和现场测试。除了充填料强度、聚合力和内摩擦力以外,充填料的渗滤性对其脱水性能也有重要意义。除了细粒尾砂充填外,还采用粗粒碎石作骨料,加入水泥浆或水泥砂浆进行充填。碎石胶结充填料的强度与结构类型有关,影响其强度的因素同影响细粒尾砂胶结充填料强度的因素相似。     

高浓度胶结充填体强度影响因素试验研究

为得到煤矿高浓度胶结充填材料的合理配比,以水泥、粉煤灰、料浆浓度、养护时间为变化参数,采用正交试验法研究了不同养护龄期、水泥含量、粉煤灰含量和料浆浓度下四因素对胶结充填体强度的影响,以及不同水泥含量、粉煤灰含量和料浆浓度下三因素对胶结充填体坍落度的影响。结果表明:养护龄期对充填抗压强度影响最大,最不敏感的是粉煤灰含量;水泥含量对充填体坍落度的影响最大,最不敏感的是料浆浓度。同时表明运用正交试验优化胶结充填体强度的最佳条件,即水泥含量10%、粉煤灰含量20%、料浆浓度80%、养护时间为28 d,其单轴抗压强度为4.68 MPa,坍落度为243 mm,能够满足充填开采的要求。     

基于重复正交试验的风积砂膏体充填材料配比

为找到适合陕北沙沟岔煤矿充填开采需要的高质量、低价格的膏体充填材料,选用风积砂作为充填骨料,以(粉煤灰、水泥、风积砂)掺量及料浆质量浓度4种因素为对象,每个对象取3个水平,采用重复正交试验研究其对充填材料坍落度、泌水率以及7 d和28 d抗压强度的影响。结果表明:料浆质量浓度对坍落度和泌水率影响最为显著,其余因素影响较小,当选取74%和76%的料浆质量浓度时均符合坍落度和泌水率要求;通过极差和方差分析得出,对充填体7 d和28 d抗压强度影响最显著的因素是水泥掺量,其次是粉煤灰的掺量,再次是风积砂掺量,但当风积砂掺量大于45%,不同龄期抗压强度则逐渐降低,最后料浆质量浓度对抗压强度影响最小。综合分析得到最优配比:粉煤灰为440 kg/m~3,水泥为220 kg/m~3,风积砂为45%,质量浓度为76%。     

高峰公司胶结充填材料的试验研究

在对充填骨料主要物理力学性质和化学成分测定分析的基础上,进行了充填材料优化配比试验.试验表明,用尾砂和跳汰砂混合料作骨科可获得好的充填效果;粉煤灰具有潜在的胶结性能,可用作胶结充填胶凝材料替代部分水泥.试验确定适合高峰公司胶结充填的材料配比为水泥:粉煤灰:混合骨料=1:2:6.按此配比充填,与不添加粉煤灰相比可减少水泥消耗量26.5%,节省单位充填材料费用lO%左右,且能有效提高充填体后期强度.     

黄土对风积砂质高浓度胶结充填材料性能的影响

为了探讨黄土对风积砂质高浓度胶结充填材料性能的影响,采用含水率试验、坍落度试验和单轴抗压强度试验研究了黄土掺量为0~29.4%的高浓度胶结充填材料各龄期结石体含水率、抗压强度和坍落度的变化规律。结果表明:充填材料结石体3、7、14 d龄期的含水率随着黄土掺量的增加而增加;黄土的添加不会显著降低风积砂质高浓度充填材料的强度,而且随着黄土含量的增加以及龄期的增长,充填材料的强度会逐渐增长,最终呈现少量的提高;添加0~11.8%的黄土对材料的流动性影响不大,但掺量超过11.8%时材料的流动性能急剧下降。     

全尾砂充填新型胶凝材料在铜山铜矿的应用研究

根据铜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。在研究全尾砂基本物理力学性质的基础上,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:新型胶凝材料不仅成本低于水泥,而且胶结强度高,在灰砂比1:8、浓度68%、28 d养护龄期的条件下,新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块抗压强度的8.2倍。因此,推荐充填料浆浓度68%～70%,新型胶凝材料与全尾砂比为1:8进行工业充填试验。采场充填体现场钻孔取样表明,新型胶凝材料充填体试样平均抗压强度为2.85 MPa,满足矿山对充填强度和充填质量的要求。     

废石尾砂胶结充填材料流动与强度性能的研究

为了解决极细全尾砂作为充填骨料制备充填料浆脱水困难、充填体强度偏低的问题,通过开展废石尾砂胶结充填试验,改善充填骨料粒级组成,研究废石掺量对充填料浆流动性能及充填体强度的影响规律。结果表明:相比较全尾砂胶结充填,掺入废石可以显著改善充填料浆的流动性能,提高充填料浆的输送浓度;在相同灰砂比和浓度情况下,废石尾砂胶结充填体强度高于全尾砂胶结充填体。因此,废石尾砂胶结充填体可以降低灰砂比,减少水泥用量,消纳地表废石。在云南金厂河矿山开展工业试验,确定了充填参数为浓度80%、灰砂比1∶8、废石掺量60%,原位取芯平均抗压强度为3.36MPa,满足采场充填体强度设计要求。     

不同水泥胶结充填体的压缩性能试验研究

为探究以不同水泥作为胶结剂对充填体强度的影响,进行以水泥类型、料浆灰砂比、质量浓度以及龄期为影响因素、以充填体单轴抗压强度为评价指标正交试验,通过极差分析和方差分析研究各因素对胶结充填体抗压强度的敏感程度.结果表明,对胶结充填体抗压强度的影响程度顺序为:水泥类型＞龄期＞灰砂比＞质量浓度,以PP·O52.5 水泥作为胶结...     

基于风积砂的膏体充填材料研制

以风积砂作为骨料的充填材料配制是一个新的研究课题。为给陕北某煤矿充填开采提供高质量、低价格的膏体充填材料配比依据,在24组单因素试验基础上,采用正交试验法研究了风积砂膏体充填材料坍落度、7d和28d抗压强度,并采用SEM对最优配比充填材料微观结构进行分析。结果表明:当粉煤灰的掺量小于380kg/m~3时,充填膏体坍落度呈现上升趋势,当掺量超过380kg/m~3时,膏体的坍落度呈下降趋势;随着粉煤灰掺量增加,充填膏体抗压强度随之增大,且7d变化较小,28d变化较明显;随着水泥掺量增加,充填材料坍落度缓慢下降,同龄期抗压强度也持续缓慢增加,但是同掺量7d和28d抗压强度相比,28d强度增加较大。综合分析,得出最优配比:粉煤灰掺量为440kg/m~3,水泥掺量为220kg/m~3,风积沙掺量为45%,质量浓度为76%。