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。     

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。     

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。     

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。     

柠檬酸对磷尾矿胶结充填泌水及减阻性能影响

以贵州某磷尾矿为骨料,粉煤灰和水泥为胶凝材料制备胶结充填料浆,研究柠檬酸添加量对充填料浆泌水中SO₄2-、F-以及泌水率的影响。采用扩展度法、流动度法及L型管法来研究柠檬酸对磷尾矿充填料浆流动性能的影响。结果表明:柠檬酸的加入导致料浆泌水中SO₄2-含量升高、F-含量降低,但对泌水率的影响较小。柠檬酸对充填料浆具有缓凝效果,能改善料浆流动性能。      

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。     

减水剂对充填料浆流动性能的影响分析

本文针对萘系减水剂和BF高效减水剂这两类矿山常用减水剂,通过分析减水剂添加方式与种类对料浆流变性能的影响,研究了减水剂在充填料浆流动过程中的作用。试验结果表明采用后掺法添加减水剂配得的料浆流动性相对较好,添加减水剂后的分级尾砂料浆流动性显著提高,相同条件下,料浆屈服应力与表观黏度均有所下降。相比于BF高效减水剂,萘系减水剂对于某铜矿充填料浆的作用效果明显,更有利改善料浆的流动性能。     

安庆铜矿高浓度充填料浆减阻试验

在矿山充填系统中,通过添加减水剂可以改变充填料浆流变特性,改善其在管道输送中的流动性能,是地下矿山实现高浓度大倍线自流充填的有效途径。针对安庆铜矿马头山矿段充填倍线大无法实现高浓度自流输送开展充填料浆减阻试验。结果表明,在高浓度料浆中添加减水剂能够有效改善充填料浆的流动性,扩散直径提高10%~30%,流动过程中的黏聚力大幅降低,降低10~30 Pa。     

超塑化剂对微细粒料浆流动性的影响

全尾膏体胶结充填地下采空区成为建设环境友好、资源高效利用型地下矿山的必然选择。为解决尾矿砂粒度变细带来的全尾膏体流动性及浓度下降的问题,探索了聚羧酸系及萘系超塑化剂对水泥和微细尾砂净浆流动度的影响,并对试验产品的絮网结构进行了显微分析。结果表明：聚羧酸系超塑化剂能显著提高水泥和微细尾砂净浆的流动度;萘系超塑化剂对水泥净浆流动度也有明显提高,但对微细尾砂净浆流动度提高的幅度十分有限;显微镜下水泥和微细尾砂净浆在未掺超塑化剂时具有相似的絮网结构,由于微细尾砂粒度更细,因而其絮网结构更小、结合力更大;与基于静电斥力效应的萘系超塑化剂相比,基于空间位阻效应的聚羧酸系超塑化剂能打开结合力较强的絮网结构,释放更多自由水,使料浆流动度增大。因此,聚羧酸系超塑化剂将是制备全尾砂膏体胶结充填料浆的潜在优良外加剂。     

石灰石粉对胶结膏体充填材料性能的影响

为满足矿山对质优价廉、不同粒度分级尾砂胶结充填材料的需求,以粗、细两种分级尾砂胶结充填材料为对象,研究了外掺粗、细、超细石灰石粉对胶结充填材料性能的影响。结果表明：固体质量浓度为65%的细粒尾砂胶结充填料和固体质量浓度为75%的粗粒尾砂胶结充填料外掺15%的超细石灰石粉,均可制成胶结膏体充填材料,其充填料的坍落度均超过200 mm、脱水率均低于2%、28 d硬化体的抗压强度在0.3～1.2 MPa、28 d硬化体沉缩率均低于2%;继续增加超细石灰石粉的掺量,充填料的坍落度和脱水率下降,28 d硬化体的抗压强度略有提升、沉缩率进一步下降。如何提高28 d硬化体的抗压强度是今后研究的重点。     

铀尾砂膏体充填材料的流动性能研究

对不同灰砂比、膏体浓度、减水剂含量的铀尾砂膏体充填材料进行了坍落度试验和粘度试验, 并结合CFD方法对铀尾砂膏体充填材料流动性能进行了数值模拟研究。试验结果表明, 铀尾砂膏体充填材料满足管道输送的最优配比为:质量浓度75%、灰砂配比1∶5、减水剂含量0.6%~4.4%; 最优配比下屈服应力53.96~131.38 Pa, 塑性粘度0.866~1.325 Pa·s。数值模拟结果表明, 铀尾砂膏体充填材料的管道阻力损失随质量浓度增加呈非线性增大, 随流速增加呈线性增大, 随管径增加呈非线性减小, 随管道弯曲半径增加呈非线性减小。     

尾砂充填料浆泌水特性及其对充填体影响研究

通常认为充填配比固定时,尾砂充填料浆浓度决定充填体强度,但该观点未考虑料浆泌水对充填体的影响.利用测试模具,测试并分析了不同配比与粒级组成的尾砂料浆泌水特性及其对充填体的影响.研究发现:1)少量水泥添加即可显著抑制料浆泌水,采用微胶充填可实现充填采场泌水控制.2)料浆泌水会显著降低不同初始浓度料浆间的浓度差.但泌水后各...     

基于直剪试验的胶结充填体与岩石接触面力学特性研究

采场充填体与围岩接触面处的强度参数对研究采场充填体应力分布及其揭露稳定性具有重要意义。本文对全尾砂胶结充填体与花岗岩光滑面形成的充填体—岩石接触面试块进行了直剪力学试验研究,从充填体灰砂比（1:4、1:10和1:20）、养护龄期（7d和28d）及接触面法向应力（50kPa、100kPa和150kPa）、三个方面研究对比了接触面的剪切峰值强度和残余强度,探索了接触面的内摩擦角和黏聚力的相互关系。结果表明：充填体-岩石接触面的峰值剪切强度和残余剪切强度均随法向应力的提高而线性增加;接触面的峰值剪切强度随灰砂比、养护龄期的增加而显著提高,但接触面残余剪切强度随灰砂比和养护龄期的改变基本无敏感性;接触面的内摩擦角明显大于等配比和龄期充填体的内摩擦角,而接触面的黏聚力则小于等配比和龄期充填体的黏聚力,并得出了接触面内摩擦角和黏聚力分别与等配比和龄期充填体内摩擦角和黏聚力的线性相关换算关系。     

Apparent yield stress measurement in cemented paste backfill

The effect of specimen composition on the apparent yield stress of cemented paste backfill (CPB) is studied using a Brookfield rotational viscometer with vane geometry. The factors that are assessed include binder type and content, selected chemical admixtures (superplasticizers) and pore fluid chemistry (e.g. ionic concentration and pH). The difficulties associated with performing viscosity measurements on high solids content mixtures are addressed. Additionally, the zeta potential of the mine tailings is measured using an electroacoustic spectrometer. The data indicates that particle packing, electrostatic forces and hydration of the cement affect the flow behaviour of CPB.     

锡冶炼渣-全尾砂胶结充填体强度特性研究

充填体材料的选择以及强度特性的研究有助于解决矿山生产安全、环境破坏、充填成本等问题。为了将冶炼生产中的固体废渣二次利用,并与矿山尾砂胶结后将其运用于回填矿山采空区,本文选用锡冶炼渣-全尾砂作为充填试验材料,通过室内实验、逐步回归分析以及双因素交互作用分析的方法研究了不同锡冶炼渣掺量、质量浓度、灰砂比、养护龄期下充填体抗压强度的特性。实验结果表明：其他条件固定不变,充填体的单轴抗压强度随养护龄期的增加呈递增规律;同质量浓度及灰砂比条件下,充填体单轴抗压强度随锡冶炼渣掺量的增加呈递减的趋势;28 d养护龄期,质量浓度78%灰砂比1:4,,掺入30%锡冶炼渣强度降至7.04 MPa,与未掺锡冶炼渣强度值9.5 MPa相比,降幅为25.9%。低灰砂比、低质量浓度,掺入同量锡冶炼渣对充填体试件抗压强度影响较小。经逐步回归分析得出充填体单轴抗压强度回归方程以及影响充填体强度大小的因素排序。锡冶炼渣掺量与灰砂比交互作用对充填体的强度影响较为显著。     

煅烧硬质高岭土对铅锌矿溢流尾砂胶结膏体充填材料抗压强度的影响

对煅烧硬质高岭土对铅锌矿溢流尾砂胶结膏体充填材料抗压强度的影响进行了研究。研究结果表明:当胶结剂中煅烧硬质高岭土(Calcined Hard Kaolin,CHK)取代水泥率从0增加到30%时,胶结膏体充填材料(Cemented Paste Backfill,CPB)28d抗压强度基本保持不变;当CHK取代水泥率从30%增加到80%时,CPB的28d抗压强度急剧降低;当CHK取代水泥率低于50%的CPB养护到28d或56d后,其抗压强度大幅度降低;当CHK取代水泥率为50%的CPB养护到180d时,其抗压强度呈增长趋势。CPB抗压强度损失与其内部形成膨胀性物质(石膏)有关。当CHK取代水泥率为50%时,由于降低了胶结剂中水泥熟料的量,CHK中偏高岭土(Metakaolin,MK)和水泥水化产物氢氧化钙的火山灰反应解除或减少了膨胀性二水石膏的形成,结果CPB的180d抗压强度呈增长趋势。