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。     

苯丙乳液改性水泥基充填胶凝材料性能研究

为解决某金矿采用细粒级尾砂充填造成的料浆泌水率高、和易性差、充填体质量低等问题,研究采用苯丙乳液作为改性剂,对比分析了不同掺量的苯丙乳液对水泥基充填胶凝材料性能的影响.研究发现,随着苯丙乳液掺量的增加,充填料浆流动度、坍落度、稠度及各龄期抗压强度均呈先上升后降低的趋势,泌水率呈先降低后上升的趋势.苯丙乳液掺量为２％是其性能变化拐点,此条件下,充填料浆流动度、坍落度、稠度分别提高了２０％、１７．１４％、５．１％,泌水率降低了２８．０４％,充填体１d、３d、７d、２８d抗压强度分别增加２５％、１８．６８％、２４．２３％、２４．６８％,充填料浆和易性和力学性能均满足矿山采场充填需求.借助SEM 扫描电子显微镜观察不同掺量苯丙乳液改性下充填体微观结构形貌,研究发现,充填体主导水化产物为针棒状钙矾石和团絮状水化 C—S—H 凝胶,当水化体系中未掺加苯丙乳液时,微观结构形貌呈交联蜂窝状,相邻产物间的大孔洞数量较多;随着苯丙乳液掺量的增加,乳液 中 的 活 性 集 团 与 液 相 中 游 离 的 Ca２＋ 、Si４＋ 和Al３＋ 结合形成新化学键,增加了结构聚合度,微观形貌由稀疏的蜂窝状结构转变为堆积密实度较高的层状,钙矾石与C—S—H 凝胶交错搭接将骨料颗粒联结成整体,使充填体具有较高的力学性能。     

氟石膏基充填胶凝材料试验研发

针对氟石膏作为胶凝材料用于矿山充填的技术问题,开展了以氟石膏为胶结剂的充填材料试验研究。通过氟石膏化学激发试验,得出氟石膏∶激发剂为2∶1时28d强度激发效果最佳。试验采用密封饱水的方法模拟充填体在井下采场的养护条件,开展了氟石膏、激发剂和全尾砂的固结试验,当激发剂∶氟石膏∶全尾砂=1∶2∶6、充填料浆浓度78%时,充填体28d强度达到2.629 MPa,满足充填采矿法强度要求,实现了氟石膏尾废的资源化利用。     

磷石膏基充填胶凝材料试验研究

磷石膏属于一种固体废渣,占用土地资源,污染环境。开发磷石膏充填胶凝材料,治理采空区可达到“一废治两害”的目标。为此,以磷石膏、矿渣、生石灰、芒硝、氢氧化钠为试验原料制备磷石膏基胶凝材料,通过单因素试验分析各材料掺量与磷石膏基充填胶凝材料抗压强度的关系,通过多因素试验分析各材料掺量的最优配比。试验结果表明：试块抗压强度与氢氧化钠含量呈正比;随着生石灰含量的增加,试块抗压强度先增长后降低,当生石灰含量达到6%时,试块抗压强度最大;芒硝的含量不利于试块晚期强度的增长,当芒硝含量达到1.5%时,试块早期抗压强度较大,晚期强度较为理想;磷石膏不利于试块强度的发展。各材料掺量对试块抗压强度影响的强弱程度依次为氢氧化钠＞生石灰＞芒硝＞磷石膏。当生石灰含量6%、氢氧化钠含量2.5%、芒硝含量1%、磷石膏含量35%,试块抗压强度最高,3,7,28 d抗压强度分别为1.86,2.35,4.49 MPa。结果可为类似磷石膏充填胶凝材料制备提供参考。     

新型胶凝材料对充填体强度的影响

为使充填体达到所需强度,采用胶固粉代替水泥作为胶凝材料,以克服传统水泥在充填过程中表现出的早期强度低、成本高等缺点。利用吉林某铁矿的全尾砂进行了一系列的充填配合比试验。试验分别采用水泥及胶固粉单独作为充填胶凝材料,改变其掺量,并测量充填体的28 d单轴抗压强度。试验结果表明:采用胶固粉代替水泥作为充填胶凝材料可使充填体的28 d单轴抗压强度提高3~5倍,且胶固粉掺量每增加3%可使充填体的28 d单轴抗压强度提高4~9 MPa。充填体强度与胶固粉掺量和料浆浓度成正比,可通过适度减少胶固粉掺量而提高浓度的方法优化充填体力学性能,并有效降低生产成本,提高经济效益。     

水胶比和细度对矿渣粉煤灰胶凝材料性能的影响

利用XRD、SEM等方法,研究了不同比表面积的矿渣和不同水胶比制备的矿渣粉煤灰胶凝材料的水化产物,对其力学性能、物相组成、微观结构及形貌特征进行了探讨。结果表明,随着矿渣比表面积的增加,矿渣粉煤灰胶凝材料强度呈上升趋势;随着水胶比的增大,胶凝材料强度先增大后减小。当矿渣比表面积为500 m²/kg,水胶比为0.44时,矿渣粉煤灰胶凝材料可获得较好抗压强度和抗折强度。     

碱激发高炉矿渣-粉煤灰制备充填胶凝材料

以河南某材料公司的高炉矿渣和粉煤灰为原料,NaOH溶液为碱激发剂,对山东某金属矿山的尾砂进行胶结充填体强度试验。结果表明,在高炉矿渣与粉煤灰的质量比为4,NaOH浓度为8 mol/L,液固质量比为0.5情况下,充填材料试件3 d、28 d的抗压强度分别为2.12和6.84 MPa,满足充填要求。SEM分析表明,高炉矿渣和粉煤灰在碱激发后生成大量的凝胶相,是充填材料试件产生强度的主要原因;XRD和FTIR分析表明,碱激发材料中出现了水化硅酸钙的晶相峰,Si（Al）-O-Si在碱激发作用下发生解聚后又重新聚合形成［SiO₄］,以及碱激发后的材料体系吸收空气中的CO2生成碳酸盐矿物,是净浆试件强度的主要来源。     

磷石膏基新型胶凝充填材料试验研究

以磷肥生产过程中的副产品磷石膏为开发材料,加适量矿渣作为胶凝材料,添加几种改性材料,开发出一种新型矿用胶凝材料,新型胶凝材料要满足以河砂为骨料的充填体7 d抗压强度>2.5 MPa。通过正交试验与极差分析得出最优配比,同时通过扫描电镜和XRD分析其水化强度机理。新型胶凝材料的开发,可以解决瓮福集团磷石膏的应用问题,同时降低了充填采矿成本。     

建筑垃圾基浆体膨胀充填材料胶凝机理

对建筑垃圾制备浆体膨胀充填材料进行了可行性分析。运用XRD、SEM、TG-DSC等微观手段分析了建筑垃圾基浆体膨胀充填材料的前期水化产物主要是钙矾石,而后期多是一些硅铝凝胶类物质。并结合硅酸盐水泥、石灰、石膏的有关水化反应理论,分析出此类材料胶凝的主要原因是由于建筑垃圾粉料CaO-SiO2-Al2O3系统的不稳定玻璃体结构被打破,Si-O、Al-O键发生断裂而造成,并建立了建筑垃圾基浆体膨胀充填材料水化反应物理模型。     

矿山充填胶凝材料评述

本文对矿山充填胶凝材料即硅酸盐水泥，高铝水泥及天然或人工火山灰物料的使用进行了评述，指出针对矿山充填的工程特点，为了降低充填成本，提高充填质量，用火山灰质材料代替水泥是今后重要的发展方向。     

矿山充填胶凝材料评述

本文对矿山充填胶凝材料即硅酸盐水泥、高铝水泥及天然或人工火山灰物料的使用进行了评述，指出针对矿山充填的工程特点，为了降低充填成本、提高充填质量，用火山灰质材料代替水泥是今后重要的发展方向。     

新一代矿山充填胶凝材料

利用工业固体废弃物发展绿色高性能充填胶凝材料已成为资源开采领域一个新的热点。根据材料科学发展与水泥工业最新成就,结合矿山充填特点要求,介绍了三种以粉煤灰、矿渣为主要原材料配制生产的新型水泥作为充填胶凝材料。与传统的普通硅酸盐水泥相比,新材料具有高铝质废渣用量多、生产能耗低、加工工艺简单、成本低廉、凝结硬化速度快、固水固砂强度高、水化产物持久稳定等特点。     

粉煤灰胶凝性能的探讨

详细分析了粉煤灰的物理性质、化学性质及物理化学性质对其胶凝性能的影响，并从热力学及水化反应机理等多方面对其胶凝性能进行了较详细的探讨，得出了粉煤灰确实具有较高活性和较强水化反应能力的结论，为粉煤灰利用、特别是为粉煤灰取代部分水泥用作矿山充填胶凝剂提供了理论基础。     

粉煤灰巷旁充填胶凝材料的制备与机理分析

巷旁充填材料的性能对沿空留巷充填支护效果影响显著。文章通过单因素试验研究了石膏、石灰对粉煤灰巷旁充填胶凝材料早期及后期强度的影响;对胶凝材料硬化体进行了综合热分析和扫描电镜分析,探讨了粉煤灰巷旁充填胶凝材料的水化机理。通过试验研究发现粉煤灰胶凝材料中石膏、石灰均存在一个最佳掺量,制备出的胶凝材料早期强度高,后期强度稳定,适合作为巷旁充填材料的胶凝材料。     

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。     

粉煤灰对矿渣胶结充填材料性能的影响

针对粉煤灰具有来源广、价格低廉和能改善砂浆施工性能的特点,研究了粉煤灰对矿渣胶结充填材料强度和流动性的影响。结果表明：在以石灰和脱硫石膏为激发剂制备的矿渣胶凝材料中,随着粉煤灰添加量的不断增大,充填体的抗压强度逐渐下降,每添加1%的粉煤灰,7 d强度平均降低1.82%,28 d强度平均降低1.61%;但是充填料的屈服应力和塑形黏度却在不断降低,说明粉煤灰的添加能够很好地改善充填料浆的流变性,实现砂浆高浓度自流输送。综合考虑强度和流变性的影响效果,粉煤灰的最优掺量范围为10%~20%。     

化学激发剂对铜渣粉基胶凝材料性能的影响

为研究化学激发剂对铜渣粉-水泥复合胶凝材料性能的影响,测试了铜渣粉掺量为30％、45％,激发剂掺量为0.5％、1.0％、2.0％时铜渣粉复合水泥胶体的抗压强度,采用抗压强度比定量分析激发剂对铜渣粉复合水泥胶体的激发效果,利用扫描电镜观察激发剂作用下铜渣粉复合水泥胶体水化产物的微观形态.结果表明,随着铜渣粉掺量的增加,水...     

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。     

鞍钢全尾砂矿渣基充填胶凝材料试验研究

利用芒硝、脱硫石膏、水泥熟料等激发剂充分激发鞍钢水淬渣粉的胶凝活性,开发适用于鞍钢全尾砂的矿渣基胶凝材料。在鞍钢全尾砂物化特性分析的基础上,通过探索性正交试验与极差分析,初步获得满足矿山强度要求的胶凝材料配方。矿渣基充填胶凝材料的开发应用,不仅节约充填材料成本,而且可实现鞍钢铁矿的安全、低能耗开采。