减水剂对磷尾矿胶结充填料浆输送流动性能影响研究

采用贵州某磷尾矿为骨料、粉煤灰和水泥为胶凝材料,制备了胶结充填料浆。采用扩展度法、流动度法及L型管法研究了聚羧酸系和萘系减水剂对磷尾矿充填料浆流动性能的影响。结果表明,聚羧酸系减水剂添加量为1.2%时对充填料浆流动性能的改变较大,萘系减水剂添加量为8%时料浆流动性可达到较好的效果;二者相比,聚羧酸系减水剂优于萘系减水剂。同时聚羧酸系减水剂对磷尾矿充填料浆具有较强的分散作用,能改变水泥絮凝结构,提高充填料浆的流动性能。     

减水剂对全尾砂胶结膏体充填料浆中粉状组成分散程度的影响试验

针对减水剂对全尾砂胶结膏体充填料浆中粉状组成的分散程度进行试验研究。试验中选择五种粉状组成(水泥、矿渣粉、粉煤灰、石灰石粉和尾砂粉)和四种减水剂(聚羧酸系、萘系、氨基系和脂肪族系)作为研究对象,采用浆体流动度试验测定五种粉状组成的浆体流动度分别随四种减水剂掺量增加的变化规律。试验结果表明,对于水泥、矿渣粉和粉煤灰浆体,聚羧酸系高效减水剂是分散效果最好的减水剂;对于石灰石粉和尾砂粉浆体,脂肪族高效减水剂是分散效果最好的减水剂。由于脂肪族高效减水剂的单价约为聚羧酸系高效减水剂单价的1/4,因此,脂肪族高效减水剂将是制备全尾砂胶结膏体充填材料性价比最高的减水剂。     

减水剂对全尾砂胶结膏体充填料浆中粉状组成分散程度的试验研究

针对减水剂对全尾砂胶结膏体充填料浆中粉状组成的分散程度进行了试验研究,试验中选择了五种粉状组成（水泥、矿渣粉、粉煤灰、石灰石粉和尾砂粉）和四种减水剂（聚羧酸系、萘系、氨基系和脂肪族系）作为研究对象,采用浆体流动度试验测定了五种粉状组成的浆体流动度分别随四种减水剂掺量增加的变化规律。试验结果表明：对于水泥、矿渣粉和粉煤灰浆体,聚羧酸系高效减水剂是分散效果最好的减水剂;对于石灰石粉和尾砂粉浆体,脂肪族高效减水剂是分散效果最好的减水剂。由于脂肪族高效减水剂的单价约为聚羧酸系高效减水剂单价的1/4,结论是脂肪族高效减水剂将是制备全尾砂胶结膏体充填材料的性价比最高的减水剂。     

含气量对全尾砂膏体胶结充填料浆性能的影响

在掺入由聚羧酸系超塑化剂和引气剂复合而成的泵送剂的情况下,通过改变复合泵送剂中引气剂的用量来调整全尾砂膏体胶结充填料浆中的含气量,研究含气量对全尾砂膏体胶结充填料浆各项性能(坍落度、分层度、泌水率,硬化后的抗压强度等)的影响。结果表明:料浆中含气量的增加可以明显改善料浆的分层度和泌水性,并提高料浆的坍落度;但同时引气含量过高则会导致料浆硬化后的抗压强度的急剧下降。采用文中的原材料和泵送剂,全尾砂膏体胶结充填料浆最佳含气量为7.5%~9.5%。     

减水剂类型对细尾砂充填料浆流动性及强度的影响

采用聚羧酸、三聚氰胺以及萘系三种类型的减水剂，开展了减水剂在不同掺量下细尾砂充填料浆流动度、流变及强度试验，研究了减水剂类型和掺量对充填料浆流动度、屈服应力、塑性粘度、表观粘度、触变性及充填体强度的影响规律。研究表明:减水剂的掺入可以显著提高料浆流动度，降低屈服应力和表观粘度。减水剂对料浆塑性粘度的影响相对较小。此外，料浆触变性随减水剂掺量的增加呈现出先增强后减弱的变化趋势。相比三聚氰胺、萘系减水剂，聚羧酸减水剂对料浆流动性能的改善效果更优。一定充填浓度下，减水剂的掺入会降低充填体早期强度，但对充填体中后期强度影响较小，甚至略有提高。     

含气量对全尾砂膏体胶结充填料浆性能的影响

在掺入由聚羧酸系超塑化剂和引气剂复合而成的泵送剂的情况下,通过改变复合泵送剂中引气剂的用量来调整全尾砂膏体胶体充填料浆中含气量,研究了含气量对全尾砂膏体胶体充填料浆各项性能（坍落度、分层度、泌水率,硬化后的抗压强度等）的影响。结果表明：料浆中含气量的增加,可以明显改善料浆的分层度和泌水性,并提高料浆的坍落度;但同时引气含量过高则会导致料浆硬化后的抗压强度的急剧下降。因此,可以得出以下结论：采用本文的原材料和泵送剂,全尾砂膏体胶体充填料浆最佳含气量为7.5%~9.5%。。     

减水剂对煤矿胶结充填料浆输送性能影响研究

为了有效改善煤矿高浓度胶结充填料浆的输送性能,选用萘系和聚羧酸系2种高效减水剂,采用实验室试验的方法,借助流变仪对改性浆体的屈服应力、剪切应力等流变特性进行测试分析,并通过坍落度、扩展度和泌水率等因素对浆体的流动特性进行探究。结果表明:在充填料浆中添加掺量为1.5%萘系和0.4%聚羧酸系减水剂,浆体剪切屈服应力由634.4 Pa分别降低到301.6、314.7 Pa,塑性黏度由7.9 Pa·s分别提高到12.1、8.5 Pa·s;充填材料泌水率随减水剂掺量的增加不断增大,但聚羧酸减水剂泌水率更小,0.3%以下掺量时不泌水;结合环保要求考虑,建议优选聚羧酸系减水剂。     

高效减水剂对全尾砂充填料性能的影响

利用全尾砂作为集料制成全尾砂充填料对采空区进行充填,具有性能优、尾砂利用率高、能耗少、成本低等优点。根据某矿山现有充填工艺,采用全尾砂替代分级尾砂作为充填集料的技术,优化原有的胶结材料,并将尾砂充填料浆的固体浓度由68%提高到72%,结合使用减水剂来实现全尾砂充填料的自流输送。研究4种减水剂（萘系高效减水剂NSF、聚羧酸高效减水剂PC、氨基高效减水剂ASF以及脂肪族高效减水剂SAF）的不同掺量对全尾砂充填料浆的泌水率、流变性能和强度的影响。结果表明,减水剂的加入有效地提高了全尾砂充填料浆的流动性能,延缓了凝结时间,但却对充填体强度有不利的影响。综合4种减水剂的作用来看,在脂肪族减水剂掺量为1.6%时,既可以使料浆流动性增加幅度较大,又对充填体强度的不利影响较小。因此,选用脂肪族减水剂可以配制性能较优的自流型全尾砂充填材料。     

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。     

不同减水剂对某矿高浓度充填料浆输送性能影响研究

本文采用聚羧酸减水剂、萘系减水剂和三聚氰胺减水剂，通过实验分析不同减水剂及添加量对充填料浆塌落度及扩展度的影响，将测得的塌落度值与Murate模型理论相结合，计算料浆屈服应力。结果表明：当加入0.05%的聚羧酸减水剂，料浆的屈服应力从接近400 Pa降为小于60 Pa，有利于管道输送，继续增加聚羧酸减水剂为0.2%时，料浆开始发生离析；加入萘系减水剂的料浆，当添加量为0.5%时，料浆的屈服应力小于60 Pa，流动性达到最优，继续加入萘系减水剂对充填体强度带来负面影响。加入三聚氰胺减水剂的充填料浆，减水剂的最优添加量为0.5%，小于0.5%时，无法满足自流输送的要求，大于0.5%时，将影响高质量料浆的形成。综合三者的屈服应力及经济成本分析，聚羧酸减水剂的使用效果要优于萘系减水剂及三聚氰胺减水剂，更有利于改善料浆的流动性。     

絮凝剂和减水剂对尾砂浓密性能与充填体强度的影响

为提高溢流尾砂胶结充填效果,对溢流尾砂开展了添加和未添加减水剂沉降试验、湿堆密度测试、胶结料浆流变参数与抗压强度测试、胶结充填体总空隙率和微观结构测试,探究了絮凝剂与减水剂对溢流尾砂浓密性能和充填体强度的作用机理。研究表明：絮凝剂与减水剂具有“协同效应”,可提高尾砂浓密底流浓度,但效果与减水剂添加顺序和添加量相关。添加絮凝剂与减水剂使溢流尾砂湿堆密度增大,由0.559提高至0.591。絮凝剂添加使胶结充填体总空隙率与结构缺陷增加,造成充填体抗压强度降低;而含絮凝剂与减水剂的胶结充填体总空隙率降低,结构更致密,充填体抗压强度得到提高。尾砂浓密阶段添加减水剂可降低后续胶凝材料用量。相关研究成果可为优化尾砂高浓度胶结充填工艺提供借鉴。     

全尾砂膏体料浆流动性影响因素的试验研究

采用电动跳桌仪对全尾砂膏体料浆流动性的影响因素进行了试验研究。结果表明：料浆浓度、细尾砂（-20 μm）掺量、超塑化剂掺量和粉煤灰品质及掺量均对全尾砂膏体料浆的流动性有显著影响;细尾砂对全尾砂膏体料浆流动性的影响在未掺和掺超塑化剂条件下有显著差异;在保持料浆流动性相同的条件下,掺适量超塑化剂可以提高料浆浓度4个百分点,或者提高细尾砂含量20个百分点。     

减水剂与磷建筑石膏基胶凝材料兼容性研究

以磷建筑石膏、粉煤灰、水泥、硅灰制备磷建筑石膏基胶凝材料。通过分析聚羧酸系减水剂(HC)、萘系减水剂(FDN)、木质素磺酸钙(MG)对磷建筑石膏基胶凝材料减水率、初凝时间、终凝时间、抗压强度、抗折强度、流动度经时损失等性能的影响,研究减水剂与磷建筑石膏基胶凝材料的兼容性。试验表明:萘系减水剂具有缓凝、增强的效果,与磷建筑石膏基胶凝材料兼容效果好;聚羧酸系减水剂在提高抗压强度、抗折强度方面有明显的优势;木质素磺酸钙具有促凝的效果,与磷建筑石膏基胶凝材料兼容效果较差。     

高效减水剂对含盐卤充填料浆输送特性的影响

三山岛金矿地质水文条件特殊,测得充填用水中富含盐卤离子,对料浆自流输送造成不利影响。本研究探索使用高效减水剂改善含盐卤料浆的输送特性,以实现高浓度自流输送。以分级尾砂、充填用水、水泥为原料,掺入不同类型、掺量的高效减水剂制备充填料浆,在量筒中静置并测试沉降速率和泌水率,使用R/S-SST流变仪测试流变特性。通过对比分析揭示出减水剂影响料浆沉降及流变特性的规律,得出结论：掺入0.5‰萘系减水剂料浆泌水率降幅最大,能够有效降低采场脱水压力;高灰砂比情况下掺入0.5‰萘系减水剂、低灰砂比情况下掺入0.5‰聚羧酸盐系减水剂,料浆沉降速率降幅最大;含盐卤充填料浆流变特性可用Bingham流型表征,0.5‰聚羧酸盐系减水剂掺量的料浆黏度系数和屈服应力均较低,输送效果最佳。减水剂能够增强含盐卤充填料浆的悬浮性,有效降低料浆黏度系数及屈服应力,减少管壁磨损。     

Effect of polyphosphate and naphthalene sulfonate formaldehyde condensate on the rheological properties of dewatered tailings and cemented paste backfill

The rheological properties of dewatered tailings and cemented paste backfill have been measured and subsequently altered using polymeric dispersants. Polyphosphate and naphthalene sulfonate formaldehyde condensate (NSF) were selected as potential candidates to reduce the yield stress (τ_B) of the two slurries. Adsorption isotherms, acoustophoresis, and rheology measurements indicate that the polymers adsorb onto the dewatered tailings, causing an increase in the particle zeta potential, accompanied by comparably low values of τ_B for both polymers. The reduction in τ_B was due to electrostatic repulsion (polyphosphates and NSF) and steric repulsion (NSF). However, the efficacy of the polymers in reducing the yield stress of the cemented paste is complicated by hydration reactions in the cement phase. Polyphosphate was found to be less effective in lowering the τ_B of the cemented paste than NSF. Rheology measurements performed on the cement phase alone in the presence of the dispersants indicate that cement plays a major role in the adsorption of both NSF and polyphosphate in the cemented paste backfill. This is in spite of the fact that cement makes up only a small fraction of the total solids content of the paste. Adsorption isotherms determined for the cement phase alone indicate that NSF adsorbs strongly, whereas polyphosphate was seen to form a precipitate with calcium ions, released due to cement hydration. Acoustophoresis measurements mirrored this result, with NSF alone causing charge reversal and subsequently increasing the negative charge present on the surface of the cement phase.