泥漿固化礦山充填材料的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、目前，礦山主要采用硅酸鹽水泥或高水材料作為膠結(jié)劑構(gòu)筑充填體來提高礦產(chǎn)資源的回采率。硅酸鹽水泥凝結(jié)時(shí)間過長，而高水材料則成本較高、易風(fēng)化且后期穩(wěn)定性差。針對這些不足，本文采用高水材料和礦渣基膠結(jié)材料復(fù)合膠結(jié)泥漿制備泥漿固化礦山充填材料。研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　第一，成功制備了高水和超高水材料。結(jié)果表明：高水材料單組份漿體24 h內(nèi)可不沉淀、不凝結(jié)，漿體混合后強(qiáng)度發(fā)展很快，水灰比為2.0時(shí)，高水材料固化體2 h的抗壓強(qiáng)度為2.

2、56 MPa，7 d時(shí)高達(dá)6.65 MPa；水灰比為11.0的超高水材料固化體須1 d后才硬化，其3 d的抗壓強(qiáng)度達(dá)到0.08 MPa。
　　第二，研究了以石膏-石灰、水玻璃-燒堿及兩者復(fù)合激發(fā)體系制備的礦渣基膠結(jié)材料。結(jié)果表明：在水灰比為0.75，礦渣:石膏:石灰為1:0.125:0.375時(shí)，石膏-石灰激發(fā)體系對礦渣活性的激發(fā)最佳，其膠砂試塊3 d的抗壓強(qiáng)度為20.90 MPa，28 d的抗壓強(qiáng)度達(dá)37.50 MPa；水玻璃-

3、燒堿激發(fā)體系的膠砂試塊的早強(qiáng)性好，水灰比為0.273、礦渣:水玻璃:燒堿為1:0.43:0.053礦渣基膠砂試塊3 d的抗壓強(qiáng)度達(dá)到41.70 MPa；以抗壓強(qiáng)度為衡量標(biāo)準(zhǔn)，水玻璃-燒堿與石膏-石灰體系混合激發(fā)的效果不如單一的激發(fā)體系。
　　第三，在高水材料和礦渣基膠結(jié)材料實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用正交實(shí)驗(yàn)法研究了硅灰/高水材料、粘土/高水材料、礦渣/高水材料及（水玻璃+燒堿）/礦渣對泥漿固化效果的影響。結(jié)果表明：泥漿固化體早期（3 d和

4、7 d）強(qiáng)度較高，后期（28 d）強(qiáng)度穩(wěn)定增長；粘土/高水材料對泥漿固化體各齡期強(qiáng)度的影響最大，水玻璃與燒堿能提高泥漿固化體的早期強(qiáng)度，但導(dǎo)致后期強(qiáng)度略有降低，礦渣和硅灰均能提高泥漿固化體的后期強(qiáng)度；對泥漿固化體早期（3 d和7 d）抗壓強(qiáng)度的影響程度為：粘土/高水材料>硅灰/高水材料>（水玻璃+燒堿）/礦渣>礦渣/高水材料；對后期（28 d）抗壓強(qiáng)度的影響程度為：粘土/高水材料>礦渣/高水材料>硅灰/高水材料>（水玻璃+燒堿）/礦渣。

5、在泥漿中摻入粉煤灰對提高泥漿固化體強(qiáng)度的效果不理想。
　　第四，運(yùn)用掃描電鏡（SEM）和 X射線粉末衍射（XRD）對各種充填材料固化體的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：泥漿固化礦山充填材料中生成高含結(jié)晶水的鈣礬石晶體和無定形的水化鋁酸鈣（C-A-H）與水化硅酸鈣（C-S-H）等膠凝性物質(zhì)，前者可將泥漿中大量的水分轉(zhuǎn)化為結(jié)晶水并提供了泥漿固化充填材料的早期強(qiáng)度，后者包裹鈣礬石晶體和粘土顆粒，阻止其風(fēng)化和水化，并使泥漿固化充填材料