高硫尾砂胶结充填试验研究

普通硅酸盐水泥广泛用于高硫尾砂的胶结充填,但因硫酸盐侵蚀会导致充填体早期强度低而后期膨胀、开裂以及强度倒缩。本研究以矿渣为主要材料辅以少量激发剂配制成KL固化剂取代水泥固化高硫尾砂,相同条件下,试样7d和60d强度是水泥试样的2.3倍和6.0倍,早期强度高,后期强度不倒缩。KL固化剂中的低碱环境使得适量钙矾石在早期形成,不破坏水化硅酸钙凝胶结构,还能充当骨架降低孔隙率使试样更密实。综上可知,与水泥相比,KL固化剂固化高硫尾砂具有更好的强度和耐久性。     

钢渣与矿粉复掺固化铁尾矿的力学特性及机理研究

为探究钢渣与矿粉替代部分水泥固化铁尾矿的力学特性及固化机理,通过宏观强度试验和微观试验手 段,得到钢渣与矿粉复掺固化铁尾矿形成复合材料的强度发展规律及微观特征。 结果表明:水泥掺量>5%的情况下, 通过添加钢渣与矿粉用来固化铁尾矿的效果有明显改良。 水泥-钢渣-矿粉固化铁尾矿较单掺水泥固化铁尾矿提高了 强度,失稳破坏后仍具有较高的承载强度。 较活性较差的钢渣,增加水泥或矿粉的掺量能够提高复合材料的强度,而 钢渣的增加具有抑制作用;水泥-钢渣-矿粉固化铁尾矿的结构更为致密,水泥水化反应激活了矿粉的潜在水化活性, 致使强度较低的 Ca(OH) 2 晶体完全参与水化反应生成 C—S—H 和部分 C3S、C2S,其中钢渣主要起骨架作用。     

黏土水泥浆中水泥初始水化历程研究

利用水泥水化热测量系统(直接法),研究黏土水泥浆的初始水化历程。通过对不同配比浆液的测试,分析各因素对黏土水泥浆中水泥水化的影响。试验结果表明:黏土水泥浆中水玻璃对水泥水化的促进作用主要发生在最初的24h内。由高密度黏土浆配成的黏土水泥浆液中,水泥水化速率略小。理论分析得出黏土颗粒中,活性物质与水泥水化产物氢氧化钙的反应,一定程度促进水泥水化和结石体强度的增长。     

粉煤灰-水泥基胶结充填体早期强度及水化机理研究

针对粉煤灰降低胶结充填体早期强度的问题,对不同粉煤灰掺量的充填试块早期强度进行测试,并采用电镜扫描和进行能谱分析,从宏观、微观上研究粉煤灰胶结体早期强度及水化反应.结果表明:粉煤灰掺量会不同程度地降低胶凝充填体早期强度.粉煤灰掺量代替10％的水泥时,胶结体早期强度降幅最大达到48.5％.随着粉煤灰掺量比例提高,充填体试块内部紧密程度降低,针状钙矾石(AFt)不能错落相叉形成网状紧密结构,整体上充填体试块内部孔隙增多,不能组成致密结构,在物化角度说明了粉煤灰-水泥基胶凝充填试块早期强度低的原因,对提高粉煤灰胶结充填材料早期强度具有一定的理论意义.     

细粒铁尾矿固化造块及其机制的研究

以工业固体废弃物X及其激发剂Y、Z为固化剂,固化细粒铁尾矿,经压制成型制备固化块。考察了固化剂原料配比、用量、成型压力和养护龄期对固化块力学和耐水性能的影响,并采用X射线衍射、压汞测孔法和电镜扫描研究了其高强和耐水机制。结果表明,制备所得的尾矿固化块综合性能优良,当固化剂和尾矿掺量分别为12.7%和87.3%,成型压力为50MPa,自然养护7d后,所得尾矿固化块抗压强度和吸水饱和抗压强度分别为12.4MPa和3.4MPa,符合矿山填充要求。理论分析表明,增大成型压力,减小了固化块的平均孔径,促进了水化反应,有利于生成起粘结作用的水化硅酸钙和钙矾石晶体加固结构,从而提高固化块强度和耐水性能。该尾矿固化技术用于矿山充填塌陷区是经济可行的,具有实用价值。     

尾砂胶结材的配合比设计及其对铅锌尾砂的固化效果

通过水泥净浆强度试验,选出具有较高早强发展速度和稳定后期强度的尾砂胶结材的适宜配合比(简记为ASGL),同时通过水泥-尾砂固化体强度试验检验了尾砂胶结材对铅锌尾砂的固化效果。试验结果表明,当胶结材配合比为硫铝酸盐水泥∶矿渣粉∶无水石膏∶生石灰=30∶45∶20∶5时,净浆1d,3d,7d和28d抗压强度分别可达23.9,26.6,38.7和47.3MPa。当浆体固含量相同的情况下,ASGL-尾砂固化体强度发展高于PC32.5R水泥-尾砂固化体,早期强度尤其明显,特别适用于回填速度要求较高的尾砂回填作业场合。     

红黏土综合浆水化进程及结石体微观形貌研究北大核心

为研究西南乌蒙山区红黏土所配制红黏土综合浆的水化进程和结石体微观形貌,采用直接法测定了红黏土综合浆的水化热特征,并采用扫描电镜分析了红黏土水泥浆水化产物的微结构特征,研究了水泥和结构添加剂对红黏土综合浆水化产物的影响。根据红黏土综合浆等温放热曲线,可将红黏土综合浆的水化进程分为加速期、减速期和稳定期,并通过回归分析获得了浆液水化动力学方程。观察不同龄期红黏土综合浆结石体的扫描电镜图片,发现3 d龄期结石体骨架结构较为蓬松,形成部分小块C-S-H凝胶;7 d龄期时形成大量C-S-H凝胶,结石体趋向形成1个整体;28 d时结石体各水化产物已基本形成,相互搭接形成整体结构。研究表明:水泥是浆液水化反应的基础;结构添加剂的加入提高了水泥的水化反应速度,从而提高了浆液的早期强度;过高原浆密度会降低水泥水化速度。     

金矿全尾矿胶结材料及工艺的实验室研究

分别采用普通水泥和高水单浆料为胶结材料对山东某金矿全尾矿进行了胶结对比试验。根据对不同的养护期、料浆浓度及灰砂比下胶结体抗压强度的测定结果,分析了养护期、料浆浓度及灰砂比对各龄期抗压强度影响。结果表明,高水单浆料与水泥相比具有用量少、试块早期强度高的特点,适用于金矿全尾胶结。最后采用方差分析的方法,分析了影响高水单浆料胶结效果的主要影响因素,得出了适宜该金矿全尾矿胶结的工艺参数。     

超细粒级铁尾砂胶结充填材料试验

针对超细粒级铁尾砂胶结固化难题,采用尾矿物理化学特性试验、管道输送试验、尾砂胶结固化材料对比试验对超细粒级铁尾砂充填进行研究.试验结果表明:全尾砂平均粒级11.87μm,渗透系数1.71×10?7 cm/s,为超细骨料,保水性好.其与普通硅酸盐水泥胶结固化性能差,不能满足强度需求;试验采用开发的水淬渣基胶结剂与尾砂开展胶结固化试验,灰砂比1:4时90 d强度达到4.93 MPa,灰砂比1:12时90 d强度达到1.29 MPa,能够完全满足采矿对充填体强度的需求.     

三山岛金矿盐卤水对胶结充填体早期强度的影响

以往的研究表明,水中盐卤成分较高时,将对尾砂胶结充填体的强度有负面影响,而有时为提高胶结充填体的早期强度,会添加少量的早强剂如硫酸钠、氯化钠等。为了解三山岛金矿盐卤水对尾砂胶结充填体强度的影响,研究了分别拌合盐卤水和普通自来水的尾砂胶结试块和水泥净浆试块的强度,并对2种拌合水的水泥净浆试块进行了XRD分析。结果表明,三山岛金矿的盐卤水可提高尾砂胶结试块和水泥净浆试块的早期强度。其原因是拌合水成分不同,试块内部的水化反应也不同,盐卤水水泥净浆试块中生成的氢氧钙石和C-S-H凝胶更多;对试件强度有负面影响的钙矾石的量虽然也有所增加,但就早期强度而言,C-S-H凝胶和氢氧钙石的积极影响更明显。该盐卤水对尾砂胶结充填体长期强度的影响将有待后期试验研究。     

“水泥-黏土-粉煤灰-生石灰”固化浆液性能试验

介绍了“水泥－黏土－粉煤灰－生石灰”固化浆液的配方选择,分析了浆液配制的工艺过程及反应机理,通过对其性能测试,找出了合理配比。固化破碎煤体的试验表明,固化后能有效提高固化体的强度。此外,此浆液具有一定的流变性。     

钼尾矿粉对水泥基材料强度和微观结构影响研究

为减少钼尾矿堆积造成的土地占用、污染环境问题,提高其在建筑领域资源化利用的效率,制备了钼尾矿粉-水泥胶砂试样,从掺量、细度、养护时间、活性贡献率等方面分析了钼尾矿粉对水泥基材料抗压强度的影响,利用XRD和SEM分析了水泥基材料水化产物和微观结构。结果表明:标准养护下,钼尾矿粉掺量与强度呈线性递减关系,掺量不宜超过20%,此时90 d水化活性贡献率4.633%,掺量增加导致硬化浆体中存在大量孔隙,对强度增长不利;钼尾矿粉细度减小,能够提高试样抗压强度和早期活性贡献率,但对后期强度增长不利,适宜粉磨时间为20 min;水泥基材料前期强度增长速度较快,14 d抗压强度发展系数超过80%,后期强度增长逐渐趋于稳定;掺钼尾矿水泥基材料水化产物主要为Ca(OH)2、水化硅酸钙、钙矾石及未反应的尾矿颗粒。     

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。     

镁水泥与钾石盐尾矿胶结充填材料试验研究

针对钾石盐矿实现无发废开采的尾矿处理问题进行了研究,通过实验室镁水泥与钾石盐尾矿胶结强度试验,给出了满足嗣后充填和上向分层充填采矿法充填体强度的镁水泥添加量,并通过SEM研究镁水泥在钾石盐尾矿充填中的胶凝机理。     

化学激发水泥-粉煤灰充填膏体胶凝性实验研究

为提高粉煤灰在矿山膏体充填中的利用率,采用控制变量法及力学分析法,分别研究了掺量为2%、4%和6%的硫酸钠和硅酸钠对水泥-粉煤灰基充填膏体的标准稠度用水量、初终凝时间以及各龄期单轴抗压强度的影响效果,使用扫描电镜分析激发后胶结体的微观结构。结果表明,两种激发剂都能增加胶凝体系的标准稠度用水量;硫酸钠可促进胶结体的早凝,且其后期强度提升显著,掺量为4%时效果最佳;硅酸钠的早凝作用优于硫酸钠,其对胶结体强度的提升主要表现在早期,最佳掺量为2%。扫描电镜结果显示,掺硫酸钠的胶结体反应前期水化产物以水化硅酸钙为主,后期针状钙矾石产量增多,充填在胶结体孔隙中;掺硅酸钠的胶结体水化前期生成大量絮状水化硅酸钙,后期基本没有新的物质产生。     

胶结剂种类及掺量对尾砂胶结膏体充填材料性能的影响

对三种胶结剂的不同掺量对粗、细尾砂胶结膏体充填材料性能的影响规律进行了试验研究,并对部分硬化体进行了扫描电镜分析。试验结果表明,无论尾砂是粗或细,均随胶结剂外掺量增加,硬化体7d和28d抗压强度增加,但对料浆析水率影响不大;对于细尾砂,在5%胶结剂掺量下,矿渣基复合胶结剂的胶结强度比纯硅酸盐水泥(包括复合硅酸盐水泥)强;对于粗尾砂,在30%胶结剂掺量下,矿渣基复合胶结剂的胶结强度比硅酸盐水泥弱。扫描电镜分析表明,在胶结膏体充填材料中矿渣基复合胶结剂水化产物比纯硅酸盐水泥水化产物分布均匀,前者比后者显微结构更密实。对胶结膏体充填材料的增强机理分析表明,增加充填集料之间的胶结连结、晶体连结能有效提高充填硬化体强度。结论是要制备低胶结剂掺量的胶结膏体充填材料,分散胶结剂水化产物是有效措施。     

充填开采复合胶结材料理化与力学性能试验研究

根据水泥复合化原理,采用试验配比的方法,选取常用的复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和二水石膏进行配比试验,研究复合胶结材料的水化机理、水化产物特征和主要指标性能,得到复合胶结材料的最优配比。研究结果表明,复合胶结材料水化早期生成钙矾石,起到早强快凝作用,中期及后期产物以水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙凝胶为主,且与钙矾石交织成致密结构,增加材料抗压性能;复合胶结材料的标准稠度用水量随硫铝酸盐水泥和石膏掺量的增加而增加,凝结时间随硫铝酸盐水泥掺量的增加而缩短,其抗压强度均高于基础组分复合硅酸盐水泥的强度;复合胶结材料最优配比为硫铝酸盐水泥掺量不宜超过15%,二水石膏掺量不宜超过10%。采用复合胶结材料制成的膏体材料各项指标满足工程的需要。     

高盐卤矿山提高尾砂胶结充填体强度的研究

从分子结构层次研究了盐卤成分对尾砂胶结充填体的破坏机理及粉煤灰、硅灰提高高盐卤矿山尾砂胶结充填体强度的作用机理.通过正交试验,证明了掺用适量粉煤灰、硅灰,既可节约水泥、降低胶结充填成本,又能提高高盐卤矿山尾砂胶结充填体的力学性能和耐腐蚀性,对降减和消除高盐卤矿山尾砂胶结充填体的腐蚀、膨胀、崩解及后期强度下降具有理论意义和实用价值.     

膏体—地聚物协同效应的铀尾矿井下充填处置体系构建

铀尾矿井下充填处置是铀矿“协同开采”理念的重要技术支撑,但铀尾矿复杂的物理化学性质影响了胶结充填体的固结固化特性,进而制约了铀尾矿骨料胶结充填技术的应用。基于膏体和地聚物特性的协 同效应,针对铀尾矿地表堆置和常规井下充填处置存在的问题,提出了基于地聚物分割包裹—膏体稳固协同固化的铀尾矿井下充填设想。铀尾矿井下胶结充填体的技术指标包括机械强度、化学稳定、抗浸出性、氡析 出率和增容特性,物料组成包括铀尾矿骨料、地聚物基材、矿黏合剂、外加剂、功能矿物和水等,制备与充填过程的关键工艺为铀尾矿颗粒级配重构、充填材料多元复配以及充填质量的原位监测与动态调整技术。以 某铀尾矿库尾砂、复配冶炼矿渣等材料为研究对象进行了验证试验,当水固比为0.25、灰砂比为1:4时,充填体试件在（20±1）℃、湿度≥95%条件下养护28 d后,试件的最大单轴抗压强度为17.65 MPa,表明基于地 聚物的铀尾矿膏体充填体制备具备可行性。该充填体系的构建对于促进膏体充填技术在低或极低放射性固体废弃物处置领域的应用具有一定的意义。     

粉煤灰对注浆材料性能的影响

介绍了粉煤灰对水泥－水玻璃浆液凝胶时间和固结体抗压强度的试验方案及结果。文中指出，适量掺加粉煤灰可提高水泥－水玻璃浆液结石体的后期强度，其早期强度虽受影响但可采取一定的措施加以补偿；大量掺加时该浆液仍具有结石率高、凝胶时间可调等特性，并可大幅度降低浆液成本。