莱西金矿分级尾砂胶结性能实验研究

针对莱西金矿地质条件复杂、现有采矿方法安全形势严峻的问题,开展了分级尾砂胶结充填技术研究.矿山充填可限制地表塌陷,实现矿山无废开采,提高矿石回收率,降低贫化率.试验选取莱西金矿分级尾砂为骨料,C料为胶结剂进行配比试验.针对影响充填体强度的影响因素进行试验.根据试块单轴抗压强度数据,分析得出料浆浓度、灰砂比及龄期这三个因素与充填体强度呈正相关.以试验数据为强度选择标准确定莱西金矿合理的充填配比,为莱西金矿选取充填采矿参数提供有益的依据.     

莱西金矿分级尾砂胶结性能试验研究

针对莱西金矿地质条件复杂、现有采矿方法安全形势严峻的问题,开展了分级尾砂胶结充填技术研究。矿山充填可限制地表塌陷,实现矿山无废开采,提高矿石回收率,降低贫化率。试验选取莱西金矿分级尾砂为骨料,C料为胶结剂进行配比试验。针对影响充填体强度的影响因素进行试验。根据试块单轴抗压强度数据,分析得出料浆浓度、灰砂比及龄期这三个因素与充填体强度呈正相关。以试验数据为强度选择标准确定莱西金矿合理的充填配比,为莱西金矿选取充填采矿参数提供有益的依据。     

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。     

全尾砂固废基充填材料胶凝特性与纤维强化效应研究

针对某金矿全尾砂超细颗粒含量高导致充填体强度不足的问题,选用矿山固废制备碱激发胶凝材料,加入不同长 度聚丙烯纤维(3~18 mm)作为增强剂,研究其对充填材料流动性和抗压强度的影响,并借助SEM 从微观结构揭示材 料胶凝特性和纤维强化效应.结果表明:(1)全尾砂中超细颗粒表面极易形成水膜,导致黏结力下降,这是造成充填体 强度偏低的主要原因;(2)随着纤维长度增加,充填料浆坍落度、流动度、稠度均降低,泌水率先降低再增大;(3)充填体抗压强度随纤维长度增加先升高后降低;当纤维长度为12 mm 时,3 d抗压强度和28 d抗压强度达最大值,分别为3.12 MPa和8.05 MPa,较同龄期未掺纤维试块分别增加了254.55％和41.48％;(4)纤维在基体中发挥桥接和锚固作用,有效抵抗和传递外界荷载,增加充填体抗压强度,但纤维过长易造成团簇和缠结而形成弱面,导致其强度削减.     

早强剂对全尾砂胶结充填材料强度发展的影响

本文对水泥工业中常用的早强剂在全尾砂胶结充填材料中的作用进行了试验研究。结果表明 ,Na2 SO4、Na2 CO3、CaCl2 、NaOH在全尾砂胶结充填材料中都没明显的早强作用 ;NaOH对全尾砂胶结充填料有塑化作用。     

大尹格庄金矿全尾砂胶结性能试验研究

矿山全尾砂胶结充填技术可以有效地保护矿山有限的土地面积,降低尾矿库的库容压力,与此同时,也可以提高矿石回收率,降低损失率和贫化率,实现矿山无废排放。本次试验采用取自大尹格庄金矿的全尾砂为骨料,普通325#水泥为胶结剂进行相似材料试验,针对影响充填体强度的灰砂比、料浆浓度和龄期这三个因素进行沉降试验、塌落度试验和黏度试验。根据180个试块的抗压强度试验数据,分析得到充填体强度与以上三个因素的正相关关系,依据7d充填体的强度数据确定大尹格庄金矿的合理充填配比,为大尹格庄金矿充填采矿系统提供理论依据。     

大尹格庄金矿全尾砂胶结性能实验研究

矿山全尾砂胶结充填技术,可以有效地保护矿山有限的土地面积,降低尾矿库的库容压力,与此同时,也可以提高矿石回收率,降低损失贫化率,实现矿山无废排放。本次实验研究采用取自大尹格庄金矿的全尾砂为骨料,普通325#水泥为胶结剂进行相似材料实验,针对影响充填体强度的灰砂比、料浆浓度和龄期这三个因素进行沉降实验、塌落度实验、黏度实验,根据180个试块的抗压强度实验数据,分析得到充填体强度与以上三个因素的正相关关系,依据7d充填体的强度数据确定大尹格庄金矿的合理充填配比,作为大尹格庄金矿充填采矿系统的理论依据。     

尾砂胶结充填体的水泥含量测定试验研究

矿山充填普遍存在充填料浆离析,导致采场充填体均匀性差和充填体强度降低等问题,目前关于充填料浆离析的研究大都局限在定性描述,尚无定量评价方法,主要原因是还无法准确测定尾砂胶结充填体中水泥的含量。为此,通过试验研究系统分析了充填体龄期和充填料浆质量浓度对EDTA滴定法的影响,论证了EDTA滴定法测尾砂胶结充填体水泥含量的有效性,探索出一种新的充填料浆离析和充填体不均性定量评价方法,提出了矿山原位采场充填质量评估的指标。     

减水剂对全尾砂胶结膏体充填材料性能的影响研究

对减水剂对全尾砂胶结膏体充填材料性能的影响进行了研究,采用压汞测孔仪(AutoporeⅣ9500)测定了固化体的总孔隙率和孔径分布。试验结果表明:当料浆坍落度为180mm且水泥掺量分别为3%、5%和7%(以总固体质量计)时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能使料浆的固体浓度分别提高4.3%、3.9%和4.1%,能使固化体28d抗压强度分别提高52%、81%和106%。当料浆坍落度为180mm、水泥掺量为5%并且养护龄期为7d、14d和28d时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能使固化体抗压强度分别提高46%、90%和81%。结合固化体压汞测孔和抗压强度结果,得出结论:当保持料浆坍落度、水泥掺量和养护龄期相同时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能降低固化体的总孔隙率和减小固化体的平均孔径,这可能是减水剂分散了料浆中的水泥和降低了料浆水灰比的复合作用的结果(并且水泥掺量越高或养护龄期越长,复合作用越显著),从而增加了固化体中骨料与骨料之间的黏结程度,因此提高了固化体的抗压强度。     

基于活性材料的全尾砂胶结充填技术

为解决尾砂地表堆积危害,全尾砂充填细泥含量多、水泥离析严重及NPA药剂絮凝成团所造成的全尾砂胶结充填采场脱水难、固结体强度偏低、水泥单耗大、充填成本较高等难题,将粉煤灰和炉渣(活性材料)应用于全尾砂胶结充填,研究了其物化性能、胶结作用机理、优化配比及全尾砂胶结充填系统。结果表明,粉煤灰、水淬炉渣胶凝活性明显,大大减少水泥离析,提高充填强度;推荐水泥:活性材料:全尾砂配比为1:2:8充填料充填,1:2:6的充填料胶面,质量浓度均为70%;充填材料胶结过程包括水化期、水硬期和强度期;设计的全尾砂胶结充填系统简便、灵活,采场充填效果理想,尾砂利用率达100%。     

胶结剂性质对全尾砂胶结充填材料抗压强度的影响

针对胶凝材料性质对全尾砂胶结充填材料抗压强度的影响进行了试验研究,采用压汞测孔仪（Autopore Ⅳ9500）测定了固化体的总孔隙率和孔径分布。试验结果表明：当料浆固体浓度分别为70%、78%和86%并且胶凝材料掺量10%（以总固体质量计）时,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体抗压强度分别提高了151%、127%和90%;当料浆固体浓度为86%并且胶凝材料掺量5%、养护龄期分别为7、14和28 d时,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体抗压强度分别提高了68%、97%和141%;当料浆固体浓度为86%并且胶凝材料掺量分别为5%、10%、20%、30%和40%时,掺矿渣水泥比掺水泥的28 d固化体抗压强度分别提高了127%、89%、10%、-12%和-21%。结合压汞测孔数据和固化体抗压强度结果,得出结论：在高水胶比材料（即水胶比大于065）中,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体中孔径更细（即水化产物更多或更分散）,导致固化体中骨料（包括填料）的黏结面积增加而增加固化体抗压强度;在低水胶比材料中,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体中总孔隙率大幅度增加,导致固化体中骨料的黏结强度降低而降低固化体抗压强度。     

矿渣-粉煤灰基胶凝材料性能调控及其在铅锌矿尾砂胶结充填中的应用北大核心

尾砂胶结充填(Cemented Paste Backfill,CPB)是目前大规模消纳尾矿的主要方式,然而作为CPB中最常用的胶凝材料,普通硅酸盐水泥(Ordinary Portland Cement,OPC)的高成本限制了CPB的大规模推广应用,并且OPC大量使用不利于“双碳”目标的实现,因此需要研发新型的充填胶凝材料。利用煅烧层状双氢氧化物(CLDH)对Na_(2)CO_(3)激发高炉矿渣(Blast Furnace Slag,BFS)-粉煤灰(Fly Ash,FA)基胶凝材料进行改性,使其适用于铅锌矿尾砂胶结充填。一方面CLDH可以消耗反应体系中的CO^(2-)_(3),提高反应体系的pH值,进而促进反应,另一方面CLDH在重新水化过程中生成LDH,有利于对重金属的固化。通过研究胶凝材料的水化热、反应产物以及CPB样品的流动性、抗压强度和重金属固化效果,得出胶凝材料的最优配比。研究结果表明,样品B50FA50-CL5-Ca5具有最佳的综合性能。当胶凝材料和尾砂重量比为1∶6、料浆浓度为70 wt%时,充填体3 d和28 d抗压强度分别为1.21 MPa和2.77 MPa,并且重金属的固化效果符合国家相关标准。     

高硫尾砂胶凝材料试验研究

某选厂高硫尾砂采用普通硅酸盐水泥作胶凝材料时,其充填体抗压强度在后期出现衰减。针对该高硫尾砂,研制出了2种胶凝材料,并将该2种胶凝材料与普通硅酸盐水泥进行抗压强度、坍落度、泌水性等对比试验,结果表明,2种新胶凝材料灰砂比为1∶8的胶结试块的后期强度持续增加,90 d抗压强度可分别达到3.21 MPa和2.95 MPa,较42.5普通硅酸盐水泥增加了1~3倍,且充填料浆的坍落度、泌水性等指标无明显变化。     

高浓度全尾砂结构流胶结充填材料试验研究

对中钢集团山东矿业有限公司进行了充填材料试验研究,以确定合理的充填料浆制备输送参数及充填料配比,实现高浓度尾砂结构流胶结充填工艺。研究结果表明:该公司采场充填尾砂粒级分布较好、级配较均匀,尾砂沉降速度较快;水泥-尾砂充填料浆制备输送浓度为68%~72%时的管道流动输送性能较好,保水性能良好,基本不产生离析、沉降等不良现象;不同灰砂比的充填试块凝固硬化正常,后期强度增长稳定,试块强度总体较好,在一定条件下,多加水泥提高料浆浓度有利于充填体强度的提高。     

煅烧硬质高岭土对铅锌矿溢流尾砂胶结膏体充填材料抗压强度的影响

对煅烧硬质高岭土对铅锌矿溢流尾砂胶结膏体充填材料抗压强度的影响进行了研究。研究结果表明:当胶结剂中煅烧硬质高岭土(Calcined Hard Kaolin,CHK)取代水泥率从0增加到30%时,胶结膏体充填材料(Cemented Paste Backfill,CPB)28d抗压强度基本保持不变;当CHK取代水泥率从30%增加到80%时,CPB的28d抗压强度急剧降低;当CHK取代水泥率低于50%的CPB养护到28d或56d后,其抗压强度大幅度降低;当CHK取代水泥率为50%的CPB养护到180d时,其抗压强度呈增长趋势。CPB抗压强度损失与其内部形成膨胀性物质(石膏)有关。当CHK取代水泥率为50%时,由于降低了胶结剂中水泥熟料的量,CHK中偏高岭土(Metakaolin,MK)和水泥水化产物氢氧化钙的火山灰反应解除或减少了膨胀性二水石膏的形成,结果CPB的180d抗压强度呈增长趋势。     

含混杂纤维尾砂胶结充填体静态力学性能试验研究

为探究钢纤维（SF）与聚丙烯纤维（PF）混杂后对尾砂胶结充填体静态力学性能及破坏模式的影响,采用电子万能试验机和扫描电镜分别对含混杂纤维尾砂胶结充填体进行单轴压缩试验和微观测试。结果表明：混杂纤维的掺入对充填体破坏模式有显著影响,无纤维充填体（CTB）最终以单斜面剪切破坏为主,呈明显的脆性破坏,而掺混杂纤维充填体（SP-FRB）因内部纤维的桥连和阻滞效应,最终破坏以较多的微小次生裂纹为主,试件整体裂而不断,表现出明显的延性变形;混杂纤维的掺入能够提高充填体的单轴抗压强度,但纤维含量存在最佳值;CTB及SP-FRB的应力-应变曲线均存在孔隙压密、线弹性变形、塑性屈服和破坏后四个阶段;微观测试结果表明,充填体内部初始孔隙的数量和大小是其破坏失稳的重要因素,钢纤维和聚丙烯纤维能够在充填体内保持较高完整性,并分别通过与基体间的黏结力和自身疲劳断裂阻滞裂缝的扩展。     

充填采矿用全尾砂胶结材料流变特性研究

充填料浆的流变特性是反映料浆流动性和稳定性的重要指标。为实现全尾砂胶凝料浆的自流稳定输送,在石人沟铁矿现场开展了水泥全尾砂料浆的试验研究。通过对水泥全尾砂料浆流变特性的分析,揭示影响全尾砂胶凝料浆流变性的因素,并建立砂浆流动性和稳定性分别与影响因素的关系,为充填工艺提供理论依据。     

基于RSM-BBD的废石-全尾砂胶结充填体强度试验研究

为探究废石-全尾砂混合骨料下胶结充填体的强度特性,探明废石掺量、浓度、灰砂比等因素对胶结充填体强度的影响规律,基于RSM-BBD,采用正交试验对问题进行了研究。研究发现灰砂比对混合骨料充填体早期强度的影响明显,料浆浓度对晚期强度影响明显;研究结果证实,混合骨料充填体强度不仅受到灰砂比、料浆浓度以及废石掺量单个因素的影响,而且受到三因素交互作用的影响,料浆浓度和灰砂比的交互作用对充填体早期强度影响明显,废石掺量和灰砂比的交互作用对充填体晚期强度影响明显。     

含混杂纤维尾砂胶结充填体静态力学性能试验研究北大核心

为探究钢纤维(SF)与聚丙烯纤维(PF)混杂后对尾砂胶结充填体静态力学性能及破坏模式的影响,采用电子万能试验机和扫描电镜分别对含混杂纤维尾砂胶结充填体进行单轴压缩试验和微观测试。结果表明:混杂纤维的掺入对充填体破坏模式有显著影响,无纤维充填体(CTB)最终以单斜面剪切破坏为主,呈明显的脆性破坏,而掺混杂纤维充填体(SP-FRB)因内部纤维的桥连和阻滞效应,最终破坏以较多的微小次生裂纹为主,试件整体裂而不断,表现出明显的延性变形;混杂纤维的掺入能够提高充填体的单轴抗压强度,但纤维含量存在最佳值;CTB及SP-FRB的应力-应变曲线均存在孔隙压密、线弹性变形、塑性屈服和破坏四个阶段。微观测试结果表明:充填体内部初始孔隙的数量和大小是破坏失稳的重要因素,钢纤维和聚丙烯纤维能够在充填体内保持较高的完整性,并分别通过与基体间的黏结力和自身疲劳断裂阻滞裂缝的扩展。     

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%.