新型尾砂固結(jié)材料制備及其應(yīng)用的研究.pdf

1、尾砂是井下開采礦石經(jīng)浮選后排出的固體廢棄物，如果將尾礦濃縮處理后全部回填到井下采空區(qū)，不僅可以節(jié)省地表尾砂庫的建設(shè)投資，而且可避免環(huán)境污染，同時(shí)可以有效地控制礦山開采造成的環(huán)境壓力，保證采礦的正常進(jìn)行，提高礦物回采率，因此在技術(shù)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)等方面具有重要意義。
　　 在本課題主要就激發(fā)劑對(duì)礦渣的激發(fā)效果和堿礦渣水泥對(duì)尾砂的固化效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究，并通過與PO32.5水泥對(duì)尾砂的固化效果相比較，來評(píng)價(jià)堿礦渣水泥對(duì)尾砂的固化性能

2、。
　　 就硅酸鹽水泥對(duì)尾砂固化效果的研究表明，影響水泥-尾砂-水體系漿體流動(dòng)性的主要因素是漿體濃度，與水泥摻量的關(guān)系不大。漿體的流動(dòng)性隨著漿體濃度的減小而提高，水泥-尾砂固化體強(qiáng)度隨漿體濃度的提高、水泥摻量的增加和養(yǎng)護(hù)齡期的延長而提高，采用高等級(jí)水泥固化效果優(yōu)于低等級(jí)水泥。
　　 通過堿礦渣水泥制備的研究得到，以水玻璃為激發(fā)劑制備的堿礦渣水泥具有較高的強(qiáng)度，水玻璃M=1.2，摻量為12％的堿礦渣水泥的3天、7天和28天

3、的強(qiáng)度分別是66.4MPa、73.1MPa.和83.0MPa。水玻璃的最優(yōu)摻量隨著水玻璃模數(shù)的不同而變化。適量鋁酸鈉與水玻璃的復(fù)合添加，不但可以提高堿礦渣水泥的強(qiáng)度，還可以在一定程度上延長水泥的凝結(jié)時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果顯示，水玻璃M=1.2，摻量為14％，鋁酸鈉摻量為0.5％的堿礦渣水泥3天、7天和28天的強(qiáng)度分別是70.2MPa、70.4MPa和99.8MPa，初凝時(shí)間為38min，終凝時(shí)間為51min，而水玻璃M=1.2，摻量為12％的堿

4、礦渣水泥初凝時(shí)間為28min，終凝時(shí)間為42min。
　　 對(duì)堿礦渣水泥對(duì)尾砂的固化效果的研究發(fā)現(xiàn)，堿礦渣水泥作為尾砂膠結(jié)材時(shí)比PO32.5水泥.尾砂漿體流動(dòng)性好，在同樣流動(dòng)性條件下，堿礦渣水泥-尾砂-水體系漿體濃度要比PO32.5水泥-尾砂-水體系的漿體濃度高2-3個(gè)百分點(diǎn)；以堿礦渣水泥作為膠結(jié)材時(shí)，固化體強(qiáng)度的發(fā)展速度比PO32.5水泥-尾砂固化體強(qiáng)度發(fā)展快；在水泥摻量，漿體濃度一樣的情況下，兩者的早期強(qiáng)度相當(dāng)，但是前者具有

5、較高的后期強(qiáng)度。在水泥摻量、漿體流動(dòng)性一樣的情況下，堿礦渣水泥-尾砂固化體強(qiáng)度比PO32.5水泥-尾砂固化體強(qiáng)度高。堿礦渣水泥-尾砂固化體早期強(qiáng)度除了受本身強(qiáng)度影響外還和水泥的凝結(jié)時(shí)間有關(guān)，在堿礦渣水泥本身強(qiáng)度相同的情況下，凝結(jié)時(shí)間快的固化體早期強(qiáng)度較高。
　　 根據(jù)堿礦渣水泥水化硬化漿體的綜合熱分析，水玻璃激發(fā)礦渣所生成的水化產(chǎn)物主要是水化硅酸鈣，而以生石灰和碳酸鈉為激發(fā)劑的水化產(chǎn)物除水化硅酸鈣外，還摻有部分CaCO3。根據(jù)堿

6、礦渣水泥水化硬化漿體的27Al-NMR分析，激發(fā)劑種類和激發(fā)劑摻量以及養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)鋁氧存在的形態(tài)不造成影響。以水玻璃為激發(fā)劑，29Si-NMR譜峰表現(xiàn)為Q0-Q2的裂解寬化譜峰，M=1.0和M=1.2時(shí)，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長，晶形趨向完整，M=1.5時(shí)，則晶形趨向多樣化。以生石灰和碳酸鈉為激發(fā)劑時(shí)，29Si-NMR譜峰表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)主峰化學(xué)位移為-70ppm的寬化譜峰，為Q0-Q2的硅氧四面體聚合存在形態(tài)。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長，峰形趨向尖銳，說明