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。     

养护条件对胶结充填体早期力学性能及微观结构的影响机制

为揭示不同矿山充填环境下胶结体力学性能的影响机制及微观结构演化规律,研究采用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)和扫描电子显微镜分析(SEM)等检测方法,分别对恒温恒湿标养(SC)、套袋密封标养(BSC)、不拆模标养(DDSC)、35 ℃水浴湿养(WBC)、自然养护(NC)5种养护条件下,水化产物的物相组成、结构特征、水化热机理、微观形貌进行阐述。研究结果表明：不同养护条件下,水化产物均以钙矾石和C-S-H凝胶为主,产物组成无较大差异,但微观结构孔径分布及致密程度不同。经DDSC养护条件下,胶结体内部水分不易散失而形成结合水膜,阻碍了水化反应离子交换进程,不利于胶结体强度的发展。相较于DDSC,在WBC养护条件下,升高温度增加了胶凝材料水化活性,矿渣玻璃体解聚、溶解速度加快,早期水化产物相互交织形成致密的网络结构,使得浆体结构密实度增加,为胶凝体系提供了强度支撑。     

泵送剂对膏体抗压强度的影响试验研究及机理分析

泵送剂能有效改善膏体料浆流动性能,然而其对膏体料浆凝结性能的影响机理尚未明确.针对这一问题,本文进行泵送剂的抗压强度试验和环境扫描电镜观察.强度试验结果表明:泵送剂可有效改善膏体料浆凝结性能,泵送剂掺量越高不同龄期的膏体凝结性越好.环境扫描电镜观察结果表明:泵送剂添加后,大尺寸絮团减少,料浆内孔隙减少,改变了膏体微观结构.基于应用计算机图像处理技术和分形理论,计算膏体微观结构计盒维数,量化分析膏体微观结构.最终对泵送剂改善膏体凝结性能的机理进行分析,认为泵送剂通过改变絮团大小和数量、孔隙率、水化反应等方面影响膏体凝结性能.      

充填尾矿絮凝沉降规律及参数优化

为考察全尾矿絮凝沉降规律,以尾矿料浆浓度、絮凝剂XT9020溶液浓度和XT9020用量为影响因素,单位面积处理量为评价指标进行试验。结果表明：单位面积处理量与尾矿料浆浓度、XT9020溶液浓度和XT9020用量都呈现出非线性关系;尾矿料浆浓度为15%、XT9020浓度为0.3%、XT9020用量为25 g/t时,单位面积处理量最佳,为3.15 t/（h·m2);各影响因素对单位面积处理量影响由强到弱依次为尾矿料浆浓度、XT9020浓度、XT9020溶液浓度。应用Design Expert软件进行絮凝沉降模型回归拟合,结果表明,尾矿料浆浓度为15%、XT9020用量为26.67g/t、XT9020溶液浓度为0.22%时,单位面积处理量最高,为3.26 t/(h·m2),试验值和预测值吻合程度较高。     

我国全尾砂料浆浓密研究进展与发展趋势

全尾砂料浆的高效和深度浓密是获得合格膏体浓度、决定膏体充填质量的关键.全尾砂高效絮凝是全尾砂料浆浓密的前提,全尾砂絮团的快速沉降决定全尾砂料浆浓密的效率,而全尾砂浓密床层的深度脱水决定全尾砂料浆浓密的效果.为此,本文对近20年来我国在全尾砂料浆浓密方面的研究方法和研究成果进行了分析与总结,详细分析了全尾砂絮凝行为及其动...     

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.     

超细全尾砂静态絮凝沉降规律及其在立式砂仓设计中的应用

针对超细全尾砂浆絮凝沉降速度慢、沉降后的底流质量分数低的问题,选取内蒙某金矿超细全尾砂,以絮凝剂类型、单耗,尾浆质量分数为影响因素,依次进行单因素5水平静态絮凝沉降试验。通过Origin软件对液面沉降高度和速度进行绘图分析;通过非线性拟合,描述尾浆质量分数数学模型,并根据尾浆质量分数极限值和现场经验对尾砂浓密效果进行评估;通过Doesresp函数和Matlab软件,分析高径比与压密尾浆质量分数的关系,对立式砂仓设计进行初步分析。结果表明,选择Rh1050型絮凝剂,单耗为20g/t,当超细尾浆质量分数为15%时,静态絮凝沉降效果最佳,初始沉降速度可达6mm/s。提出了底流质量分数压密预测模型和立式砂仓高径比为4的建议。     

泵送剂对膏体料浆流动性能作用的微结构模型

泵送剂是一种在混凝土工业中应用广泛的外加剂,近年也逐渐应用在矿山膏体充填中,因此研究泵送剂对膏体料浆的作用对膏体充填有着重要的意义。通过R/S型四叶桨式旋转流变仪测定不同浓度下新拌膏体料浆的屈服应力,揭示其流变特性随泵送剂掺量的变化规律,探讨泵送剂对膏体浆体的作用影响。以单粒径悬浮分散体系为前提假设,结合泵送剂的作用机理,建立新拌膏体浆体微结构模型,揭示膏体料浆中颗粒絮凝结构种类及其存在形式、水的存在形态。研究结果显示,泵送剂的加入有效改善了膏体料浆的流变性能,实质上是通过改变膏体中颗粒之间相互作用优化浆体微结构所致;泵送剂改善膏体料浆流动性是打破浆体中絮团结构释放出絮凝水的过程。通过环境扫描电镜观测新拌膏体微结构形貌,验证了模型的合理性。     

全尾砂无耙深锥稳态浓密性能分析

结合沉降和压滤实验, 对脱水性能数据进行曲线拟合获得连续网状结构形成浓度、压缩屈服应力和干涉沉降系数, 引入Usher提出的稳态浓密性能预测算法, 建立了无耙深锥浓密模型, 分析了絮凝剂单耗、底流中固相的体积分数、泥层高度等对固体通量和固体处理能力的影响规律.研究结果表明: 絮凝剂添加量对沉降区域影响大于压密区域, 20 g·t-1时浓密性能较好, 底流中固相的体积分数越大固体通量越小; 在沉降区域, 固体通量仅与浓度有关, 不受泥层高度影响; 在压密区域, 固体通量为浓度与泥层高度的方程; 模型参数范围内, 当泥层高度 < 3.5 m时, 固体处理能力为浓度与泥层高度的方程, 当泥层高度>3.5 m时, 固体处理能力与固体通量随底流中固相的体积分数变化规律一致.