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。     

胶结剂对全尾砂固结材料孔隙结构的影响

通过掺入一定比例粉煤灰和矿渣代替水泥,用AutoPoreⅣ9500型全自动压汞测孔仪测量不同胶结剂、不同龄期的全尾砂固结材料孔结构,表征胶结剂的胶结性能。结果表明,15%掺量的矿渣的孔结构参数比15%掺量的粉煤灰的孔结构参数更优。水泥、矿渣、粉煤灰三者水化活性活依次降低。随着养护龄期的增加,三种全尾砂试块的孔隙率、平均孔径、孔隙量均减小,分形维数、孔总面积均增大,抗压强度增加。工业试验验证,掺入一定量矿渣与粉煤灰的胶凝剂对水泥的可替代性,且具有成本优势。     

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。     

高强度新型胶凝材料在全尾砂胶结充填中的应用研究

为了在满足充填强度的要求下降低充填成本,研制了 一种廉价的新型胶凝材料,并采用单轴抗压强度试验,对比 分析４２．５＃ 普通硅酸盐水泥和新型胶凝材料对尾砂固结特 性的影响.试验结果表明:宝山矿尾砂属于超细尾砂,在灰 砂比、料浆质量分数一定的条件下,新型胶凝材料充填体试 块单轴抗压强度明显高于水泥充填体试块,其中养护龄期为 ７d时,新型胶凝材料充填体试块单轴抗压强度为水泥充填 体试块的３~５倍.因此,采用新型胶凝材料作胶凝剂,更有 利于尾砂的综合利用.     

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。     

全尾砂胶结充填胶砂比优化研究与应用

为了提高充填体的强度并降低充填成本,马坑铁矿研究开发了新型胶凝材料,其性能大大优于水泥,参照原水泥的胶砂比进行新型胶凝材料的充填,强度富裕较多,造成了强度过剩,浪费了胶凝材料.为了进一步优化充填胶砂比,降低充填成本,进行了全尾砂胶结充填胶砂比试验,结合马坑铁矿现场充填强度测试结果,通过强度配比实验室试验和结果分析,在保证充填强度满足设计的前提下,提出胶砂比优化技术方案,并开展了现场工业试验.试验结果表明:相较于原方案,采用优化的胶砂比可节约充填成本12元/m3.     

全尾砂胶结充填多组分胶凝材料精准添加技术研究与应用

马坑铁矿采用阶段空场嗣后充填采矿法开采,充填系统实际使用过程中,尾砂与 PO42.5 普通硅酸盐水泥胶凝性低,充填体的强度难以达到采矿方法要求,若进一步提高充填料浆浓度或提高灰砂比将造成料浆输送困难和充填成本大幅增加,解决问题的最好办法就是开发高效胶结剂并添加至现有充填系统。本研究在总结以往经验的基础上,通过试验开发出了矿渣微粉+激发剂按特定比例组合而成的高效胶结剂,采用该高效胶结剂代替水泥制备充填料浆不但能够使充填体强度满足采矿方法的要求,而且还会大幅度降低充填成本;结合充填系统的现状,研究新增了矿渣微粉制浆添加系统,可将矿渣微粉和激发剂精准添加至搅拌机。矿渣微粉制浆添加系统建设投资 360 万元,而采用该工艺 2020 年可节省胶凝材料费用 3 448 万元,投资不到 2 个月即可收回,具有良好的经济效益。     

全尾砂胶结充填多组分胶凝材料精准添加技术研究与应用

马坑铁矿采用阶段空场嗣后充填采矿法开采,充填系统实际使用过程中,尾砂与 PO42.5 普通硅酸盐水泥胶凝性低,充填体的强度难以达到采矿方法要求,若进一步提高充填料浆浓度或提高灰砂比将造成料浆输送困难和充填成本大幅增加,解决问题的最好办法就是开发高效胶结剂并添加至现有充填系统。本研究在总结以往经验的基础上,通过试验开发出了矿渣微粉+激发剂按特定比例组合而成的高效胶结剂,采用该高效胶结剂代替水泥制备充填料浆不但能够使充填体强度满足采矿方法的要求,而且还会大幅度降低充填成本;结合充填系统的现状,研究新增了矿渣微粉制浆添加系统,可将矿渣微粉和激发剂精准添加至搅拌机。矿渣微粉制浆添加系统建设投资 360 万元,而采用该工艺 2020 年可节省胶凝材料费用 3 448 万元,投资不到 2 个月即可收回,具有良好的经济效益。     

不同形状尺寸充填试样强度研究

通过开展不同形状、尺寸充填试样单轴抗压试验,进行全尾砂胶结充填体强度尺寸效应研究,探究全尾砂胶结充填体尺寸效应现象及不同形状与尺度充填试样间的强度换算。研究表明:在料浆砂灰比和浓度相同条件下,大尺寸充填试样抗压强度高于小尺寸充填试样;各形状及尺寸充填试样强度呈幂函数关系,强度间换算关系与砂灰比及料浆浓度无关,可由同一函数表达。     

分级细尾砂胶结充填强度和料浆流变性能试验研究

以某黄金矿山分级细尾砂为研究对象,在对充填材料基本物理化学性质检测分析的基础上,开展了强度试验和料浆流变特性试验。结果表明:新型胶凝材料固化分级细尾砂效果好,充填体早期强度较传统胶凝材料高,有利于缩短采矿周期。添加新型胶凝材料的分级细尾砂料浆流变曲线符合Herschel-Bulkley(H-B)流变模型,随尾砂浆浓度增加,料浆屈服应力呈指数增长,而塑性黏度缓慢增加;料浆屈服应力随新型胶凝材料掺量增加不断增大,塑性黏度则先增大后降低。     

新型固化剂对铜矿全尾砂充填体抗压强度的影响

针对铜矿全尾砂颗粒细及胶结充填成本高问题,进行了新型固化剂对铜矿全尾砂充填抗压强度影响的研究。研究结果表明：当充填总浓度分别为65%、68%、70%,灰砂比为1∶8时,使用新型固化剂试块的28 d抗压强度达到2.556、3.333、3.842 MPa,比使用水泥时提高了650%、520%、461%;当总浓度为70%,灰砂比为1∶8,养护龄期为3、7、28 d时,使用新型固化剂试块的强度分别为1.454、2.983、3.842 MPa,比使用水泥提高了516%、665%、461%;当总浓度为70%,养护龄期为28 d,灰砂比为1∶10、1∶9、1∶8时,使用新型固化剂试块的分别为2.076、2.738、3.842 MPa,比使用水泥时提高了382%、449%、461%。该新型固化剂满足矿山生产要求,克服了水泥全尾砂充填体强度低及充填成本高等技术难题。     

尾砂胶结充填体力学性能与微观结构研究

胶凝材料水化产物的种类、数量及其微观结构将直接影响尾砂胶结充填体的宏观力学性能。本文采用XRD、TG-DSC、SEM等研究方法,建立了尾砂胶结充填体宏观力学性能(单轴抗压强度)与胶凝材料水化产物种类和数量之间的关系。研究结果表明,随着灰砂比和养护龄期的增长,尾砂胶结充填体内钙矾石等水化产物的含量随之增多,尾砂胶结充填体的单轴抗压强度σc与胶结体中钙矾石的含量x呈一次直线正相关关系,即σc=2.0126x+0.5295,相关性系数为0.9610;增加充填体中AFt的含量有助于提高其单轴抗压强度。     

低温高寒环境下尾砂胶结充填体强度特性研究

研究了低温高寒环境下尾砂胶结充填体的强度特性, 并采用灰色关联分析方法探究了充填体强度对灰砂比、料浆质量浓度和养护时间等强度控制因素变化的敏感程度。结果表明, 低温高寒环境下, 充填体强度随着灰砂比、料浆质量浓度和养护时间的增大而增大, 影响充填体强度的最主要因素为灰砂比, 其次为养护时间, 再次为料浆质量浓度。     

减水剂对全尾砂胶结充填料浆流变性的影响

以全尾砂胶结充填料浆为研究对象,采用桨式旋转流变仪定量分析了聚羧酸(PC)、萘系(PNS)和三聚氰胺系(PMC)三种高效减水剂对料浆流变性能(屈服应力与塑性黏度)和触变性的影响。结果表明:掺入减水剂的料浆流变行为符合Bingham模型;三种类型减水剂掺入料浆后均能降低屈服应力、塑性黏度和触变环面积,且掺量越高降低幅度越大,料浆流变性改善效果越好。三种类型减水剂对料浆流变性改善程度存在差异,其中PC作用效果最好。随着养护龄期的增加,料浆的屈服应力、塑性黏度和触变环面积随之增大,减水剂对料浆流变性的作用效果减弱。     

全尾砂和废石联合胶结充填体最佳配比及应用

针对红岭铅锌矿分级充填骨料来源不足、地表废石堆积污染环境的情况,提出将该矿选厂产生的全尾砂和地表废石作为充填骨料的联合胶结充填方案。分别测试了全尾砂和地表废石的物理化学性质,验证了碎石和全尾砂作为联合充填骨料的可行性。通过充填配比试验,分析了不同配比全尾砂废石充填体强度特性,得出了最佳充填配比。结果表明,充填试块的强度随灰砂比减小而减小,随养护龄期增加呈增大趋势,随充填料浆质量浓度增大而增大,最佳配比为: 胶结充填灰砂比1∶8、普通充填灰砂比1∶12,全尾砂∶废石配比4∶6,质量浓度78%。根据研究结果,在红岭铅锌矿进行了全尾砂废石充填技术工业应用,证实该技术可行。     

新型胶凝结构下全尾砂充填体配比决策模型

为改进全尾砂胶结充填体配比决策思路,选用新型胶凝材料制备试块,完成力学试验并进行理论分析。设置6组梯度配比全尾砂胶结充填体试块进行单轴压缩,依据试验力学参数及应力-应变关系曲线,建立全尾砂胶结充填体非线性强度模型。基于充填体配比及充填体压缩比能的关联,依据采场充填体与围岩能量匹配原则,建立全尾砂胶结充填体强度配比决策模型。实例验证表明,模型深度关联岩体参数及埋深,且与现场应用及客观规律相吻合,能便捷实现充填体配比的精细决策。     

块石尾砂胶结充填体割线模量特征分析

为了研究块石尾砂配比对块石尾砂胶结充填体割线模量的影响,制备了不同块石尾砂配比的充填体试件,分析试验中块石尾砂胶结充填体割线模量的特征。结果表明：随着块石尾砂配比的提高,充填体割线模量呈现出先增大后减小的趋势,当块石尾砂配比为7∶3时,块石尾砂胶结充填体的割线模量达到最高。之后,随着块石尾砂配比的继续增加,充填体的割线模量开始减小。当块石尾砂配比小于7∶3时,分析得出割线模量增强因子与块石尾砂配比之间呈现指数型函数的关系。