基于重复正交试验的风积砂膏体充填材料配比

为找到适合陕北沙沟岔煤矿充填开采需要的高质量、低价格的膏体充填材料,选用风积砂作为充填骨料,以(粉煤灰、水泥、风积砂)掺量及料浆质量浓度4种因素为对象,每个对象取3个水平,采用重复正交试验研究其对充填材料坍落度、泌水率以及7 d和28 d抗压强度的影响。结果表明:料浆质量浓度对坍落度和泌水率影响最为显著,其余因素影响较小,当选取74%和76%的料浆质量浓度时均符合坍落度和泌水率要求;通过极差和方差分析得出,对充填体7 d和28 d抗压强度影响最显著的因素是水泥掺量,其次是粉煤灰的掺量,再次是风积砂掺量,但当风积砂掺量大于45%,不同龄期抗压强度则逐渐降低,最后料浆质量浓度对抗压强度影响最小。综合分析得到最优配比:粉煤灰为440 kg/m~3,水泥为220 kg/m~3,风积砂为45%,质量浓度为76%。     

冶炼铜选尾渣对废石粗骨料充填料浆特性 改性研究

针对废石粗骨料高浓度自流充填料浆离析、充填体分层严重,及冶炼铜渣污染大、处理难的矿山实际难 题,本研究以铜渣尾砂作为细骨料对废石粗骨料充填料浆进行改性为指导思想,通过强度试验、塌落扩展度、分层度及 泌水率试验研究了铜渣尾砂对废石高浓度充填的影响。结果表明,添加铜渣尾砂细骨料对充填体的早期强度几乎没 有影响,但能大幅提高充填体的中后期强度;可使用扩展度代替塌落度表征自流高浓度料浆的流动特性,整体上铜渣 细骨料增加了料浆黏度从而流动性降低,但合适的掺量下能使料浆达到均质状态从而使影响降到最低;分层度受铜渣 及水化的影响;铜渣尾砂掺量在20%~25%时料浆的泌水率在5%~10%的理想范围内,形成了具有良好保水性、稳定性 及不离析的均质流体状态。     

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...     

基于正交试验的全尾砂胶结充填材料配比优化

以某矿山全尾砂为骨料、水泥和粉煤灰为胶凝材料制作胶结充填材料,采用正交试验探讨了料浆质量浓度、灰砂比和掺灰量对充填材料泌水率、7 d和28 d抗压强度的影响程度,并确定了最佳的全尾砂胶结充填材料配比方案。研究结果表明:料浆质量浓度是影响充填料浆泌水率的主要因素,料浆质量浓度为71%和74%时泌水率小于15%可满足工艺要求;灰砂比对充填材料7 d和28 d抗压强度的影响最大,掺灰量次之,料浆质量浓度最小;确定的最佳配比方案为料浆质量浓度74%、灰砂比1∶4、掺灰量10%。     

某多金属矿新型充填胶凝材料性能及微观结构研究

采用矿渣新型胶凝材料为胶结剂,细尾砂为骨料,开展充填料浆流动度、泌水率和充填配比试验,研究浓度、灰砂比对料浆流动性、泌水率、充填体抗压强度的影响,以及不同养护龄期下充填体抗压强度的发展规律。结果表明：充填浓度对料浆流动度、泌水率的影响较大,随着浓度的提高,料浆流动度和泌水率显著降低;灰砂比的影响相对较小,随着灰砂比的降低,料浆流动度、泌水率略有提高;充填体抗压强度随浓度的增加而提高,随灰砂比的减小而降低,新型胶凝材料充填体在养护早期3 d强度发展较为缓慢,7 d后强度开始明显提高,28 d后强度仍能持续增长,且养护60 d强度相比28 d提高约20%;矿渣微粉在水泥、石膏等激发作用下生成纤维状C-S-H、针棒状钙矾石等水化产物是充填体产生强度的主要原因。     

废弃混凝土粗骨料对充填膏体性能的影响

为解决废弃混凝土长期堆放占用土地资源,破坏周围生态环境的问题,利用废弃混凝土粗骨料替代煤矸石制备充填膏体,分别测定了其初始坍落度与扩展度、流变性能,以及静置2 h后的坍落度与扩展度、泌水率及单轴立方体抗压强度。结果表明：废弃混凝土粗骨料对初始流动性能的影响显著,随着废弃混凝土粗骨料替代率的增加,初始坍落度由25 cm逐渐减小到22 cm,而对充填膏体的静置流动性能影响较小;随着废弃混凝土粗骨料替代率的增加,屈服应力及塑性黏度均呈上升趋势;废弃混凝土粗骨料对充填膏体的泌水有很好的抑制作用,随废弃混凝土粗骨料替代率的增加,泌水率由5.56% 逐渐减小到4.61%;随着废弃混凝土粗骨料替代膏体矸石量的增加,废弃混凝土充填膏体试件的抗压强度先增大后减小,综合分析选取了废弃混凝土粗骨料替代矸石量的合理范围。     

会宝岭铁矿全尾砂胶结充填最优配比试验研究

会宝岭铁矿拟采用全尾砂骨料和水泥胶凝剂进行嗣后充填,对料浆流动性及充填体强度开展全尾砂胶结充填料配比试验。采用回归正交组合设计方法对全尾砂料浆的坍落度、充填体养护28天和90天的强度性能进行了研究。结果表明:料浆浓度在70%~75%时可泵性较好;充填体养护28天和90天的抗压强度、弹性模量、内聚力随着料浆重量浓度、水泥用量的增加有增大的趋势;强度性能回归分析得出充填浓度75%、水泥用量10.5%的情况下,全尾砂胶结充填体达到满足该矿生产需要的最佳强度性能。     

充填料浆沉缩性能试验研究

沉缩率是矿山充填工程的一项重要指标,严重制约着充填接顶的质量。以保山金厂河铅锌矿的全尾砂为试验材料,研究了全尾砂的泌水沉缩特性与规律,分析了不同料浆浓度、水泥添加量对沉缩性能的影响。结果表明：①胶结充填料浆沉缩率小于非胶结充填料浆。②在胶结充填料浆中,随着料浆浓度增大,料浆沉缩率会逐渐减小。③在充填料浆浓度为60%～68%范围中,随着灰砂比增大,料浆沉缩率会逐渐减小;在料浆浓度达到70%时,料浆沉缩率变化幅度很小,基本没有沉缩。     

用粗磷尾矿制备胶结充填材料

为解决湖北三宁矿业挑水河磷矿选厂重介质作业尾矿直接堆存存在的污染环境和土地占用等问题,在对该尾矿进行性能测定的基础上,开展了将其作为胶结材料用于充填采矿的可行性试验。结果表明：磷尾矿颗粒表面粗糙,有害元素含量低,可以作为胶结材料;磷尾矿为骨料制备的充填体不同龄期抗压强度均随灰砂比和料浆浓度增加而增强,但料浆浓度对充填体抗压强度影响相对较大;充填料浆坍落度、坍落扩散度和稠度均随灰砂比和料浆浓度增大而增大。为进一步降低胶结材料成本,还进行了粉煤灰部分替代水泥作为胶结材料的可行性正交试验。结果表明：粉煤灰的添加有利于充填体强度的增高,尤其是后期强度的增长;充填料浆坍落度随灰砂比、料浆浓度和粉煤灰掺量增大均先增后减,且影响程度由强到弱依次为灰砂比>料浆浓度>粉煤灰掺量。由于粉煤灰颗粒粒度细,且部分颗粒呈球形,使其在料浆中可以发挥滚珠轴承效应,减小了磷尾矿颗粒之间的摩擦力,进而提高了料浆的和易性;粉煤灰内部空隙多,随着粉煤灰掺量的增加,需水量也随之增大,导致充填料浆的黏稠性增大,阻碍了料浆中骨料的移动,进而使得坍落度和稠度随粉煤灰掺量增加呈现先增后降的规律。试验确定的胶结材料最佳配比为灰砂比0.250、料浆浓度80%、粉煤灰掺量1.00。利用粉煤灰和粗磷尾矿进行胶结充填具有显著的经济、环境和社会效益。     

基于正交实验的废石-磷尾砂充填材料配比优化研究

为改善磷矿山固废物的赋存问题,采用正交实验法,开展了废石、磷尾砂充填配比研究。基于SPSS多元非线性回归分析,研究充填体单轴抗压强度、泌水率及坍落度的影响因素,确定较优配比并开展半工业实验进行可靠性分析。实验结果表明:当废石尾砂比为6∶4时,充填性能达到较优;当充填料浆的质量浓度为78%、水泥掺量为280 kg/m3时,充填体泌水率达到较优并满足高流态的泵送要求,符合矿山充填工艺要求。      

基于正交试验充填体力学性能及配比优化研究

针对矿山充填开采成本较高、尾砂和废石等固废处置困难等问题,以废石、尾砂为实验材料,通过正交试验法确定质量浓度、灰砂比及废石掺量对粗骨料胶结充填体流动性及力学性能的影响规律,并确定出合理的配比参数。结果表明：质量浓度、废石掺量及灰砂比均为充填料浆坍落度的显著性影响因素,其中质量浓度的影响最为关键;方差分析结果表明,质量浓度、灰砂比能够对充填体3d及28d抗压强度有显著性影响,而当废石掺量为5%~20%时,废石掺量对粗骨料充填体抗压强度无显著性影响;多元线性回归模型能够准确的反映出粗骨料胶结充填体抗压强度及坍落的变化规律,且构建三维可视化模型能够直观反映出质量浓度、灰砂比及废石掺量的复合作用对充填体性能的影响;基于建立的充填体配比参数寻优模型可得出一组合理的配比参数为：灰砂比为1:9.5,质量浓度为80%,废石掺量为20%。     

充填配比方案优化的正交试验研究

为解决国内某铜矿充填分级尾砂供应量不足,充填料浆离析严重,充填体强度低的问题,应用正交试验展开了充填配比方案优化研究,试验以充填料浆质量浓度、灰砂比和细砂含量作为影响因素,以试块28 d单轴抗压强度、充填料浆泌水率和充填料浆扩散度作为试验指标,运用极差和方差分析法分析影响因素对试验指标影响的敏感性和显著性。试验结果表明：影响试块强度敏感性最强的因素是灰砂比,影响料浆泌水率和料浆扩散度敏感性最强的因素都是浓度;灰砂比对试块强度影响显著,浓度和细砂含量都对料浆泌水率影响显著（其中浓度影响最显著）,浓度对料浆扩散度影响显著。最终推荐充填配比方案为充填料浆浓度70%~72%,灰砂比1∶6~1∶8,细砂含量15%~20%;最优充填配比方案为充填料浆浓度72%,灰砂比1∶6,细砂含量15%。     

某金矿压滤尾砂膏体充填综合性能试验

某金矿使用+37 μm的粗尾砂进行高浓度胶结充填,并已成熟运用粗尾砂胶结充填技术。为最大限度使用尾砂,减少-37 μm的细尾砂堆存到尾矿库中,降低整个矿山开采成本和消除安全隐患,该金矿对压滤（全）尾砂膏体充填综合性能进行了试验研究。试验结果表明：压滤（全）尾砂膏体充填综合指标高于分级尾砂高浓度充填,质量浓度76%的料浆坍落度、扩展度、屈服应力、黏度和泌水率等综合指标最优,满足采矿方法的要求,并根据矿山生产实际,提出了压滤（全）尾砂膏体充填工艺方案。     

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。      

丁苯乳液改性水泥基充填料浆的性能与微观结构研究

为提高水泥基尾砂料浆的充填性能,采用丁苯乳液聚合物为外加剂制备水泥砂浆,通过实验分析了不同浓度的聚合物对料浆充填性能的影响规律,并采用扫描电镜得到的图像对不同浓度条件下充填体的微观形貌进行观察。实验结果表明,随着丁苯乳液浓度的增加,砂浆的流动性、稠度与强度指标呈先增后减的变化趋势,泌水率则呈先减后增的变化趋势；浓度为4 mol/L是改性料浆充填性能的最优浓度,该浓度条件下的砂浆和易性与强度性能均可满足实际充填采矿的工作要求；水化硅酸钙与钙矾石是充填体内部的主要水化产物,形成了凝胶体系；未掺聚合物的充填体样品微观结构表现为蜂窝状,颗粒间裂隙和孔洞较多；聚合物的掺入使得料浆中的活性物质数量增加,与游离的Ca_²⁺、Si_⁴⁺和Al_³⁺发生反应形成化学键,增强了料浆的黏聚力；随着丁苯乳液浓度提高,料浆结构的形貌由蜂窝状向着为排列紧密的层状结构过渡,大量水化硅酸钙和钙矾石将骨料连接聚合形成整体,进而促进强度性能的提升；当丁苯乳液浓度过大时,水化反应生成的钙矾石含量显著提高,水化硅酸钙含量有所降低,导致和易性与抗压强度有所下降。     

磷全尾砂胶结体强度规律的试验研究

以宜昌某磷矿山全尾矿为原料,设计了全尾砂充填胶结体的力学性质与料浆浓度、灰砂比和养护时间三因素关系间的试验方案,并制作灰砂比为1∶4~1∶10、料浆浓度为68%~75%的充填体试件,分别养护3、7、14和28d后进行单轴抗压强度试验,并通过线性、多项式和指数三种拟合方式探究强度与三因素间的定量关系。充填体强度与灰砂比表征出多项式函数关系,与料浆浓度表征出多项式函数关系,与养护时间表征出指数函数关系。强度随灰砂比减小而递减且递减趋势变缓,随料浆浓度增大而递增且递增趋势更明显,随养护时间增高而递增但递增趋势渐缓。该研究成果可为同类磷矿山全尾砂胶结充填物强度的确定提供参考。     

矿渣基胶凝材料充填试验及胶结体微观结构演化研究北大核心

采用矿粉-水泥复合胶凝材料作为胶结剂,细尾砂作为骨料,开展了不同浓度、砂灰比下充填流动度、泌水率、沉缩率及抗压强度试验。利用扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、压汞(MIP)对特定养护龄期下充填体中水化产物种类、分布及孔结构变化进行了表征。结果表明:充填浓度的提高,料浆流动度、泌水率及沉缩率明显降低,而砂灰比对其影响相对较小。充填浓度66%~72%时,料浆流动度为16.1~27.1cm,满足充填泵送及自流输送流动度要求;充填浓度74%时,料浆流动度仅为12.25~13.40cm,且泌水率及沉缩率均较小,不适宜于输送。充填体抗压强度随充填浓度的提高而增加,随砂灰比的提高而下降。养护早期(3d),充填体强度普遍较低,但后期强度发展较快,尤其是28~60d仍有一定幅度的增长。矿粉在水泥碱环境作用下持续发生火山灰反应并生成大量水化硅酸钙(C-S-H)、钙矾石(AFt)等产物细化了充填体内部孔径,增加了体系密实程度是导致充填体强度稳定增长的重要原因。