矿渣尾矿制备矿山充填胶结材料工艺条件的研究

本试验主要以矿渣和尾矿为原料,氢氧化钠为激发剂,工业液体硅酸钠作结构模板剂制备了矿山充填胶结材料。通过试验得出了胶结材料的最佳物料配比:当矿渣与尾矿掺入量为1.25、NaOH用量为50%、水玻璃用量为50%、水灰比0.22、常温条件下养护7d,最终可以制得抗压强度为52.3MPa的矿山充填胶结材料。     

矿渣胶凝材料激发剂配比的试验研究

胶结材料是矿山尾矿胶结充填工艺中料浆配制设计的核心,它既是决定充填体强度的关键指标,又是影响工艺成本的最重要因素。针对传统尾矿胶凝材料存在用量大、成本高及性能差等问题,探讨以高炉水淬渣及其激发剂为原料,开发低成本、性能优良的新型胶结材料。     

鞍钢矿山全尾砂新型充填胶凝材料配方正交试验与优化

基于目前以水泥作为充填胶凝材料的铁矿充填法采矿面临严峻的经济效益问题,利用水淬渣和脱硫石膏等废弃物开发全尾砂充填胶凝材料,是降低充填采矿成本提高采矿经济效益的有效途径。以鞍钢水淬渣为主要原料,以水泥熟料、脱硫石膏和工业芒硝为复合激发剂开展充填胶凝材料配方的正交试验。试验结果表明,对充填体28d强度影响程度从大到小的顺序是:脱硫石膏工业芒硝水泥熟料。通过调整激发剂掺量进行胶凝材料配比优化试验,从而得到全尾砂充填胶凝材料的最优配比是:水泥熟料4%、脱硫石膏11%、工业芒硝0%和矿渣粉85%,其胶结充填体28d强度为3.79 MPa。是相同条件下水泥胶结充填体强度的2.7倍,但材料成本仅是水泥的45%~50%。     

细粒铁尾矿胶结充填体性能试验研究

对金山店铁矿全尾矿进行胶结充填试验,试验采用以工业粉状废料配制的无水泥固结剂L为胶凝材料,细粒铁尾矿为充填骨料。结果表明,与325水泥相比,胶凝材料用量相同时,胶结体单轴抗压强度增加84%以上。此外,考察了三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、水玻璃、硫酸钠5种激发剂单掺、复掺时对胶结体抗压强度的影响。结果表明,单掺三乙醇胺的技术经济指标最好,当三乙醇胺掺加量为固结剂的0.05%时,胶结体7d抗压强度增加20%左右。当灰砂比为1∶5.5,三乙醇胺掺加量为固结剂的0.05%时,胶结体7d抗压强度达到1.65 MPa,成本约为33.64元/t尾矿,为细粒铁尾矿井下充填提供了经济适用的技术。     

利用工业废渣制备充填材料的实验研究

通过对吉林地区工业废渣和充填技术的发展现状与特点进行分析,指出了用粒化高炉矿渣、脱硫石膏、水泥熟料和外加剂为胶凝材料,以金矿石粉、电厂粉煤灰、铁矿尾砂为骨料配合而成的混合物料用于金矿井下充填的可行性。详细分析了原材料的化学成分对充填性能的影响,并通过工业废渣充填材料与水泥充填材料充填体强度的对比,证明了利用工业废渣制备充填材料的优越性。     

某选铁尾矿制备胶凝材料的研究

为了综合利用铁尾矿资源,试验以铁尾矿为一种掺料,制备出了能达到一定力学强度的胶凝材料,其强度能达到标号为32.5的通用硅酸盐水泥的强度要求。考虑各因素后确定的配比为:铁尾矿20%,高炉矿渣53.5%,水泥熟料20%,二水石膏6%,早强剂氯化钠0.5%。这种材料既可以替代低标号的水泥、混凝土,又可以作为采用充填法开采的铁矿矿山的胶结充填材料。     

高炉水渣在张马屯铁矿充填中的应用

在矿山胶结充填中，传统的胶结材料是水泥，一般占充填成本的60％～80％。济钢第三炼铁厂的高炉水渣的室内试验表明：该厂的高炉水渣磨细具有较好的胶结性能，完全可替代部分水泥进行胶结充填。工业试验证明：高炉水渣可以替代40％～50％的水泥，充填成本可降低19．4％～24.2％。本文介绍了高炉水渣在张马屯铁矿的试验情况，描述了其工艺流程及可望取得的效益。     

矿山废石全尾砂充填研究现状与发展趋势

矿产资源开发过程中产生的废石、尾砂和冶炼渣,等占我国工业固体废料排放量的85％左右.大量矿山固体废料堆放地表,易造成严重污染,诱发泥石流、尾矿溃坝事故.固体废料充填工艺是解决矿山废尾排放的最有效途径.本文介绍了低浓度分级尾砂充填、全尾砂高浓度充填、膏体似膏体充填、块石胶结充填工艺的研究与应用现状,并分析了矿山废石全尾砂充填技术的研究与发展方向.     

铅锌冶炼废渣和尾矿制备地聚合物的研究

以铅锌冶炼废渣、尾矿为主要硅铝原料制备了地聚合物,首先对冶炼废渣和尾矿进行预粉磨,以提高其活性,再与复合激发剂水玻璃和脱硫石膏混合后粉磨,通过压制成型工艺制得地聚合物试样。实验结果表明:当水玻璃掺量为14%,脱硫石膏掺量为8%时,所制得的地聚合物胶凝材料3d、7d和28d龄期抗压强度均最高,分别达到24.67MPa、27.69MPa、32.81MPa。SEM、XRD和FT-IR分析表明:以铅锌冶炼废渣和尾矿制得的地聚合物,其微观结构致密性好,无定形的凝胶与未反应的原料颗粒界面黏结牢固,并有针状钙矾石穿插其中,从而有助于强度的提高。     

高效金属矿用胶结材料的研制及其性能

以粒化高炉矿渣为主要材料,熟料与脱硫石膏作为复合激发剂,添加少量外加剂,制备了新型高效金属矿用胶结材料,探讨了胶结材料的胶结原理以及不同掺量原料对充填体强度的影响规律,确立了切实可行的实验方案。结果表明,胶结材料在适当的配比条件下,其充填体强度对比利用水泥进行充填,28 d抗压强度达到P.O 42.5水泥的3.43倍、P.S.A 32.5水泥的3.82倍,远远优于使用水泥进行充填,同时,用高效胶结料替换水泥,增加了尾矿等废料的掺加比例,降低了充填成本。     

包钢尾矿配加瓦斯灰微波磁化焙烧—磁选试验

包钢选矿厂的尾矿铁品位为17.84%,包钢炼铁厂的高炉瓦斯灰铁品位为31.90%、碳含量为29.18%,为了探索这2种工业固体废渣高效综合利用的途径,以瓦斯灰中的活性焦炭为还原剂,以尾矿和瓦斯灰中的赤铁矿为被还原对象,进行了微波加热还原焙烧工艺条件研究,并对焙烧产物进行了磨选工艺条件优选。结果表明:粒度均为74~0μm的尾矿与高炉瓦斯灰按质量比100∶25混合,在570℃下微波磁化焙烧10 min,焙烧产物磨至33~0μm后进行弱磁选(80 kA/m),可获得铁品位为54.50%、铁回收率为83.20%的铁精矿。因此,包钢的这2种工业固体废渣可进行资源化利用,其经济社会价值巨大。     

磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度和水化特性研究

为实现磷石膏、磷渣固废材料的再生利用,提高工业固废的利用率,以磷石膏、磷渣作为主要原料,采用水玻璃、水泥熟料和磷石膏共同激发磷渣活性制备磷石膏—磷渣基复合胶凝材料。分别探讨磷石膏掺量、水玻璃掺量和磷渣粉磨制度对磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度的影响;并运用SEM、XRD分析磷石膏—磷渣基胶凝材料硬化体的微观结构及组成形貌。结果表明:磷石膏掺量低于50%时,复合胶凝材料各龄期强度与磷石膏掺量成反比;当m(磷石膏)∶m(磷渣)∶m(熟料)=20∶72∶8,水玻璃掺量为1.5%时,胶凝材料28 d抗压、抗折强度均达到最大值,分别为43、6.3 MPa;较单独粉磨磷渣与水泥熟料而言,混合粉磨制度会产生“微介质效应”,有利于提高复合胶凝材料强度;复合胶凝材料主要水化产物为C—S—H凝胶与钙矾石,钙矾石与未溶解的磷石膏作为骨架被生成的C—S—H凝胶包裹、充填、交织在一起,形成致密结构;复合胶凝材料用于替代水泥作为矿区充填材料时推荐磷石膏掺量为20%～40%。     

钢渣基固结粉胶凝材料开发与应用研究

针对中关铁矿高泥尾砂,利用钢渣、矿渣和脱硫石膏等 固废资源,开展替代水泥的钢渣基固结粉胶凝材料研究。首 先进行全尾砂及活性胶凝材料物化及粒径分析,然后开展钢 渣基固结粉胶结充填体强度试验。根据正交试验极差分析 及回归分析,确定钢渣基固结粉优化配方为钢渣35%、脱硫 石膏18%和矿渣微粉47%;其尾砂胶结充填体强度约是水 泥强度的1.5倍,材料成本仅为42.5普通硅酸盐水泥成本的 40%左右。工业试验结果表明,尾砂胶结充填体7d、28d抗 压强度超过工业充填设计指标,钢渣基尾砂充填固结粉满足 矿山充填采矿要求。     

利用尾矿制备井下胶结充填材料的研究

采用单因素试验和正交试验对硫化矿浮选全尾矿制备井下胶结充填材料配方和外加剂种类、用量进行了优化。结果表明,充填材料的最优配方为:灰砂比为0.25,水灰比为0.4,充填剂中水泥、石膏和石灰的用量比为6∶3∶1,并加入占充填剂总质量2.5%的早强剂MNC-A1,水玻璃140 g/t尾砂,充填材料浓度为70%。在此条件下,所制得的充填材料3 d的抗压强度达到了1.668MPa,可满足矿井下充填材料抗压强度大于1 MPa的要求。     

流态胶凝材料胶结铁尾矿的充填性能研究

为实现用原状固废(钛石膏)的流态胶凝材料替代粉末胶凝材料进行铁尾矿胶结充填,简化胶凝材料制作流程,降低充填成本,采用流动度试验、强度试验和吸水率试验研究了两种胶凝材料胶结铁尾矿试样的宏观物理性能,并利用XRD和SEM对其胶结铁尾矿的固化机理进行了分析。研究结果表明:在尾矿固含量为70%、胶尾比为1∶10时,粉末胶凝材料胶结试样的3 d抗压强度(0.87 MPa)比流态胶凝材料约高出0.3 MPa,但两种胶凝材料胶结试样的7 d抗压强度差别在减小,28 d抗压强度并无明显差别。加入流态胶凝材料的充填尾矿流动度较加入粉末胶凝材料的充填尾矿提高了7.4%,既有利于泵送充填又不影响试样28 d的尾矿胶结体力学性能。XRD和SEM分析表明,流态胶凝材料的水化反应更有利于胶结体中钙矾石的生长。     

电石渣制备石膏晶须关键因素研究

以工业废渣电石渣为原料,水热法制备石膏晶须.用SEM对石膏晶须进行表征.电石渣制得石膏最佳方法是先用盐酸对电石渣进行预处理,然后与硫酸反应生成石膏,该石膏蒸汽养护过程中,取蒸压温度120～126℃、压力0.12～0.14MPa、料浆初始pM值等于5、料浆浓度10%时,以水作为介质合成石膏晶须习性最优,产品石膏晶须长度80～250μm,直径1～4μm,平均长径比95,--110,优于文献中由卤渣、柠檬酸废渣等工业废渣为原料制得的石膏晶须.     

高炉水渣在张马顿铁矿充填中的应用

在矿山胶结充填中，传统的胶结材料是水泥，一般占充填成本的６０％＿８０％，济钢第三炼铁厂的高炉水渣的室内试验表明，该厂的高炉水渣磨细具有较好的胶结性能，完全可替代部分水泥进行胶结充填。     

基于磷石膏的多骨料充填体强度演化规律研究

针对湖北宜昌某磷矿重选尾矿产出量远远低于充填骨料需求量及磷石膏堆放造成环境污染的问题,在磷石膏及重选尾砂物理化学性质分析的基础上,进行了基于磷石膏和重选尾砂的多骨料配比试验,探究了不同养护龄期下充填体的强度演化规律;并利用电镜扫描(SEM)呈现了磷石膏胶结充填体的微观结构,揭示了磷石膏胶结充填体作用机理。研究结果表明:单独采用磷石膏作为骨料时,早期强度较低,添加重选尾矿可明显加快充填体的固结速度,同时充填体的早期及中期强度也相应增大,灰砂比1∶10、磷石膏∶重选尾矿为3∶2,质量浓度70%状态下,试块的7d强度可达1.35MPa,28d强度可达2.67 MPa。基于磷石膏和重选尾砂的多骨料充填体的早期强度增长平稳,增长较快,且强度较高,中期强度可达到后期强度的50%左右,多骨料充填体的强度增长相对稳定。     

利用钼尾矿制备胶凝材料的水化反应机理研究

以钼尾矿为主要原料,辅以高炉渣、石膏等原料,制备多固废胶凝材料,研究了钼尾矿掺量、养护工艺对净浆试样力学性能的影响,并利用XRD、DTA-TG和SEM等方法对钼尾矿胶凝材料的水化反应机理开展了基础研究。结果表明,当m(钼尾矿)∶m(矿渣)∶m(熟料)∶m(石膏)为30∶50∶10∶10时,60 ℃养护试样的性能相对较好,28 d抗压强度可以达到48.4 MPa。钼尾矿废渣胶凝材料的水化产物主要是AFt和C-S-H凝胶,随着龄期的增加,其水化产物也逐渐增多。多种水化产物相互交织、穿插和填充,促进试样强度的不断增长。      

工业固废开发充填胶凝材料概述与应用展望

从材料和研究方法角度总结了利用固废开发充填胶凝材料的研究现状,将工业固废划分为潜在活性材料及惰性激发材料两个部分;固废应用于矿山充填,主要机理是以矿渣为基本组分,通过添加其他固废材料或激发剂,促使其水化反应,生成主要胶凝物质钙矾石与凝胶;选取不同工业副产石膏,开展了钢渣-矿渣-石膏全固废超细全尾充填胶结体强度试验,结果表明,石膏种类对充填体强度及体积膨胀率影响不大,钢渣掺量40%,石膏掺量12%以上时,充填胶结体强度均达到2.5 MPa以上,钢渣-矿渣-石膏全固废胶凝材料可应用于超细全尾砂胶结充填。