全固废充填材料在高海拔寒区矿山应用研究

为了解决高寒高海拔地区矿山尾矿处置成本高、处置率低带来的安全和环境问题,研究了“钢渣—矿渣—脱硫石膏—精炼渣”四元固废充填材料在高海拔寒区矿山的适用性。以西藏某铜矿充填采矿为案例,通过实验研究全固废充填材料低温下固结的技术可行性,通过分析原料成本、运输成本、环境收益和充填工艺成本等估算经济可行性。研究结果表明,全固废充填材料5℃条件下养护28d的单轴抗压强度可达1.22～1.46MPa,塌落度达到192～225mm,满足高寒高海拔地区矿山充填需求;全固废胶凝材料成本为193元/t,运输成本210元/t,环境效益106元/t。在胶砂比1:8情况下,采用全固废胶凝材料进行尾砂处置的成本可达50元/t,是水泥处置尾砂成本的1/3。首次研究了“钢渣-矿渣-脱硫石膏-精炼渣”四元固废基胶凝体系在高寒地区矿山充填的应用,研究成果可为降低高海拔寒区尾砂处置成本提供指导。     

钒钛矿渣制备全固废胶凝材料的初步研究

为大宗利用钒钛冶金渣，减少废弃物堆存及资源浪费。现利用承德钒钛矿渣、钢渣和脱硫石膏制备全固废胶凝材料，研究不同钒钛矿渣掺量、不同养护温度对胶砂试块抗压强度的影响，阐述钒钛矿渣-钢渣基胶凝材料的水化机理。结果表明：当水胶比为0.38，钒钛矿渣、钢渣、脱硫石膏分别占胶凝材料的58%、30%、12%时，制备的胶砂试块抗压强度最高。养护温度对胶砂试块早期抗压强度有明显影响，养护温度30 ℃时胶砂试块3 d抗压强度为养护温度45 ℃时3 d抗压强度的1.85倍。XRD、SEM、IR等分析表明：水化产物主要为钙矾石（AFt）和C-S-H凝胶；随着水化反应的进行，水化产物不断增多，C-S-H凝胶与AFt交错生长，结构致密，从而保证了胶砂试块抗压强度的增长。     

河钢矿山全固废充填胶结材料研究

简述了矿山充填胶凝材料发展与现状,研究河钢矿业研发的矿尾粉充填胶结材料的强度与工作特性,最后介绍了河钢矿山全固废充填胶结材料的研究与进展情况。结果表明,与水泥相比,矿尾粉充填胶结材料在力学性能和流动性能方面具有显著优势;利用钢渣、脱硫灰渣等低品质固废开发了全固废充填胶凝材料,可用于超细全尾砂似膏体充填。研发全固废充填胶结材料是充填采矿发展的必然趋势,不仅可以提高铁矿充填采矿的经济效益,而且还能探索出一条低品质固废资源综合利用的有效途径。     

基于数据决策的充填胶凝材料优选方法

胶凝材料是影响胶结充填体强度性能和控制充填成本的关键因素.为选择最优的充填用胶凝材料,以充填材料试验数据为基础,进行技术比较;以试验成果建立不同龄期对应下的强度和胶凝材料耗材关联模型,进行充填经济性比较;通过建立模糊数学和层次分析法相结合的胶凝材料优选综合评判模型,综合优选胶凝材料.构建的胶凝材料优选综合评判模型考虑了...     

低廉充填胶凝材料配合比试验

通过正交组合试验，开发了以炉渣、黄土、石灰为主要原料的低廉充填胶凝材料，不仅能实现无水泥或少量水泥胶结充填，而且能大幅度降低胶充成本。     

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。     

基于新型胶凝材料的超细铜尾矿充填试验及应用

沙溪铜矿尾砂属于超细粒度尾砂,通过对尾砂的物理化学特性进行分析,证实沙溪尾砂是一种很好的充填骨料.采用不同的浓度和灰砂比对充填体进行强度试验,对用水泥和新型胶凝材料配置的试块分别进行了强度测试和对比.推荐用新型胶凝材料的充填参数为:砂浆浓度介于68％～70％,灰砂比不低于1?6.现场钻孔取样数据表明,用新型胶凝材料混制的充填体强度在8～10 MPa,完全能满足矿山充填生产的需要.建议后期调整灰砂比,以降低充填成本.     

矿山充填技术与胶凝材料的选用

结合胶结充填技术发展,论证了充填技术与胶凝材料的紧密关系,介绍了国内矿山充填应用的主要胶凝材料,适应的充填技术和各自的优缺点。最后结合实际,提出了充填技术与胶凝材料选择应注意的一些问题,为用户论证和选择充填技术提供参考。     

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。     

利用钒钛渣开发矿山充填胶凝材料试验研究

针对承德钢铁公司的钒钛水淬渣,开展了开发矿山充填胶凝材料的试验研究,根据现场取样的化学成分、质量和特性评定,开展了酸性和碱性2类激发剂的配比试验研究。结果表明:酸性激发剂的28 d抗压强度均未超过1.0MPa,碱性激发剂的效果更差;进一步的优化激发试验后,28d抗压强度达到了3 MPa左右,能够满足充填体强度要求,但增加了充填成本。     

无熟料垃圾底灰胶凝材料研制

以垃圾底灰、粉煤灰、矿渣及脱硫石膏为主要原料,外掺少量复合激发剂,配制出力学性能符合32.5普通水泥要求的无熟料胶凝材料。首先对固体废渣的潜在活性进行测试,选取适合的激发剂配比进行试探性选择,再通过两组正交试验确定各材料对强度性能的影响,从而初步确定配合比。根据物理力学性质确定最终配合比,并且进一步研究了该配合比下的无熟料垃圾底灰胶凝材料的耐久性和环境安全性。     

冶金渣基胶凝材料固化生活垃圾焚烧飞灰的性能研究

以矿渣、钢渣、脱硫灰和磷酸淤渣为原材料,优化4种原料的配合比,制备出冶金渣基胶凝材料,考察其对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化性能。结果表明：当m（矿渣）：m（钢渣）：m（脱硫灰）：m（磷酸淤渣）=36%：32%：12%：20%时,冶金渣基胶凝材料净浆试块的抗压强度达35.2 MPa。随着垃圾焚烧飞灰掺入量从10%增加到80%,固化体的强度不断下降;但是,当垃圾焚烧飞灰掺量高达到80%时,固化体抗压强度仍达2.2 MPa,Pb、Zn、Cr、Hg和As的固化率仍超过99%,垃圾焚烧飞灰固化体的抗压强度和重金属浸出浓度均满足《生活垃圾卫生填埋场污染控制标准（GB 16889—2008）》的要求。     

利用工业废渣制备充填胶凝材料的研究

为了降低矿山充填成本,以钢渣、矿渣等工业废渣为主要胶凝组分制备充填胶凝材料,研究了电石渣对其性能的影响。借助XRD、SEM测试手段分析了胶凝材料化产物的矿物组成和微观形貌。实验结果表明向充填胶凝材料中单掺15%的电石渣时,充填胶凝材料3、28 d抗压强度分别达到了16.3、38.6 MPa,与未掺电石渣的试样相比,3、28 d抗压强度分别提高了34.7%、26.3%;用25%的矿渣等量取代钢渣时,充填胶凝材料3、28 d抗压强度分别达到了26.4、48.3 MPa,与未掺矿渣的试样相比,3、28 d抗压强度分别提高了63.9%、28.5%,凝结时间缩短。     

固体废弃物膏体充填料浆质量的神经网络研究

固体废弃物膏体充填在我国煤炭系统是一种新的胶结充填模式.充填料浆质量的研究至关重要.它是一典型的多输入、多输出、非线性的模糊模型.一方面,运用神经网络结合遗传算法构造了膏体充填料浆质量的隐式模型,建立该模型的方法以神经网络为基础,用遗传算法来学习神经网络的权系数,既保留了遗传算法的强全局随机搜索能力,又具有神经网络的鲁棒性和自学习能力.该模型具有较强预测能力,为优化固体废弃物膏体充填料浆质量的影响因素提供了理论依据.另一方面,利用已训练好的膏体充填料浆质量模型获得遗传算法,对充填料浆质量的影响因素进行优化,该法在配比设计时,可在较少的试验次数下获得较好的配比.     

基于改进遗传算法的智能组卷系统的设计与实现

在建立智能组卷的数学模型的基础上,通过分段整数编码和改进的遗传算子,实现了1个智能组卷系统。实验证明,与简单遗传算法相比该算法具有较高的效率和较好的搜索效果,具有一定的实用价值。     

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,...     

尾矿渣复合胶凝材料制备研究

以铁尾矿和铜矿渣为原料,成功制备了尾矿渣复合胶凝材料。通过分析球磨时间、胶砂比、料浆浓度、矿渣用量、碱激发剂、水泥熟料、养护条件与胶凝材料力学性能的关系,探讨矿渣胶凝体系制备过程影响因素,确定矿渣胶凝材料制备工艺条件。当矿渣胶凝体系配比为铜矿渣∶石灰∶石膏=80%∶4%∶16%、矿渣胶凝体系球磨时间25min,充填体中矿渣胶凝体系∶水泥熟料∶氢氧化钠∶铁尾矿=20%∶5%∶0.5%∶74.5%、料浆浓度为75%时为充填材料的最好配比,在此条件下,5%水泥填料,试块28d抗压强度为3.62MPa。试验中尾矿渣复合胶凝材料制备研究满足矿山充填胶凝材料的需求。     

煤矿固体充填物料垂直投放系统研究与应用

矸石、粉煤灰等固体充填物料从地面运输至井下是综合机械化固体充填采煤技术实施的基础,为实现固体充填物料高效连续化运输,采用从地面至井下垂直开掘投料井输送固体充填物料的技术,并设计出包括投料管、维护硐室和储料仓3部分的垂直投料井结构,同时研究得出投料管合理的直径。基于固体充填物料投放中产生冲击问题,设计了锥形缓冲器。同时,为了保证工作面正常生产,研究了垂直投料降尘、高压气流导排、垂直投料防堵仓、储料仓清理等安全保障技术,该技术已在五沟煤矿井进行了成功应用。     

全固废胶凝材料协同固镉的试验研究

以钢渣、矿渣等固废为原料制备胶凝材料,研究其固镉性能和反应机理.结果表明,在Cd2+质量浓度不高于30 mg/kg时,胶凝材料具有较强的固镉性能,30℃养护有助于提高胶凝材料早期固镉能力;Cd2+能进入钙矾石(AFt)晶格和弗里德尔(Friedel)盐,再加上水化硅酸钙(C-S-H)对镉的吸附作用,协同促使Cd2+实现...     

高放废物处置库预选缓冲/回填材料液塑限测定试验研究

深地质处置被国际上公认为处置高放废物的最有效可行的办法。缓冲/回填材料是高放废物深地质处置中非常重要的一道人工屏障。经过筛选,内蒙古高庙子钠基膨润土被确定为我国高放废物深地质处置的首选基料。通过对该钠基膨润土的落锥式和碟振动式两种液塑限测定方法的比较,确定利用碟振动式仪法测试更合理,测得液限为310%,塑限值为39.0%,塑性指数为271.0%。结果表明,内蒙古高庙子钠基膨润土具有高的水容量、荷重下的高致密性、低渗透性、较高的强度和较强的水稳定性。