超细尾砂新型胶凝材料开发及配比优化

为解决山东某金矿尾砂粒径细、含泥量高导致的充填体早期强度低的问题,以该金矿尾砂为主要原料,石膏和生石灰作为复合激发剂,添加少量芒硝开发新型胶凝材料。试验结果显示:当水泥添加量为25%,生石灰添加量为15%,石膏添加量为1.5%,芒硝添加量为4%和矿渣添加量为54.5%时,充填体3,7,14d抗压强度分别为0.51,0.62,0.75MPa。在成本控制范围内,为进一步提高充填体早期强度,挖掘最优配比,配比优化试验获得超细尾砂新型胶凝材料最优配比为水泥∶生石灰∶石膏∶芒硝∶矿渣=30∶20∶1.5∶4∶44.5,充填体3,7,14d抗压强度分别为0.58,0.72,0.86MPa,满足矿山充填采矿要求。     

新型充填胶凝材料影响因素分析及配比优化

为解决山东某金矿充填成本高、早期强度低、二步骤回 采时充填体早期强度要求高等问题,将该金矿全尾砂作为充 填骨料,以水泥、石膏、生石灰和矿渣为胶结剂制备充填料 浆.在分析材料物化特性的基础上,开展３因素５水平正交 试验,借助 Designexpert软件分析充填体早期强度影响因 素的敏感性排序.试验结果表明:影响充填体强度最显著性 因素为水泥掺量,在龄期为３d和１４d时,石膏对充填体强 度的敏感性大于生石灰;龄期为７d时,生石灰对充填体强 度影响高于石膏.通过方差分析及回归优化,获得新型充填 胶凝 材 料 最 优 配 比 为 石 膏 ∶ 水 泥 ∶ 生 石 灰 ∶ 矿 渣 ＝ １．５∶５０∶４０∶８．５,充填体３d、７d、１４d强度可达０．８４MPa、 ２．４６MPa、２．６MPa,可满足该金矿开采的要求.     

生石灰调控碱激发胶结料早期水化作用的机理

为阐明生石灰调控碱激发胶结料早期水化作用的机理,以矿渣、钢渣、脱硫石膏为主要原料制备碱激发胶凝材料。基于料浆质量分数为70%,砂灰比为6,矿渣∶钢渣∶脱硫石膏∶生石灰=42∶40∶12∶6的探索性最优试验条件,开展净浆试验,借助X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜等微观分析手段探讨了生石灰调控矿渣-钢渣-石膏复合胶凝体系的早期水化作用的机理。研究结果表明:不同龄期的矿渣基碱激发胶凝材料水化产物均以钙矾石和C—S—H凝胶为主,生石灰为水化体系提供较高的pH,在OH~-极性作用下矿渣持续水解,随着水化反应的进行,水化产物的结晶度及交联密实度不断增加,充填体早期强度持续增长。     

某金矿全尾砂充填体早期强度性能分析

针对某金矿以水泥为主要胶凝材料造成的充填成本高、早期强度低的问题,以该金矿全尾砂为骨料,选用生石灰、石膏、水淬矿渣、水泥为辅料,在分析全尾砂物化性质的基础上,采用全面法试验设计,制备料浆质量浓度为70%、72%、74%、76%和灰砂比1∶4,1∶6,1∶10和1∶20的充填料浆,测定养护龄期为1,3,7,14d时抗压强度。结合Design-Expert软件筛选并评估影响全尾砂充填体早期强度的显著性因素。试验结果表明:料浆质量浓度和养护龄期一定时,充填体早期强度与灰砂比表现为正比关系;控制养护龄期和灰砂比不变,随着料浆质量浓度的增大,充填体强度增长越明显;在灰砂比和料浆质量浓度相同的条件,充填体强度与养护龄期呈正相关,对充填体早期强度影响敏感性顺序为灰砂比养护龄期料浆质量浓度。通过试验可知,在灰砂比1∶4,料浆质量浓度76%时,充填体1d强度可达0.76MPa,3d强度可达1.19 MPa,7d强度可达2.09 MPa,14d强度可达2.21 MPa。将试验结果应用于工程实践,可为矿山充填提供理论依据和数据参考。     

利用矿渣替代水泥开发矿山新型胶凝材料试验研究

针对山东某金矿以水泥作为胶结剂进行矿山充填面临的经济效益问题,利用矿渣替代部分水泥作为主要原料制备新型胶凝材料,是降低充填采矿成本的关键技术。通过考察充填原材料物理化学性质,建立正交设计筛选各试验因素最优组合配比,为探明不同早强剂对胶结体早期强度的影响规律,开展了早强剂优选试验和耦合作用试验。试验结果表明:工业芒硝和甲酸钙对胶结体早期强度作用显著,能够有效激发矿渣活性,改善胶结体早期抗压强度;碳酸钠、氯化钙和硫酸镁对胶结体早期强度作用不显著。当芒硝添加量为2%,甲酸钙添加量为1.5%时,早强剂耦合作用效果达到最佳,胶结体3d和7d抗压强度分别提高110%和102.3%,确定新型胶凝材料最优组合配比为水泥∶石膏∶生石灰∶矿渣∶芒硝∶甲酸钙=30∶2∶10∶54.5∶2∶1.5。