銅礦全尾砂新型膠凝材料試驗

銅礦全尾砂新型膠凝材料試驗徐剛;李品杰【摘要】針對銅礦全尾砂含泥量高、顆粒細的特點，試驗制備出一種通過復合激活劑激活工業(yè)廢料的新型膠凝材料.充填體強度測試結果表明，充填料漿總濃度為65%時新型膠凝材料膠砂比1:6充填體28d強度是水泥膠砂比1:3充填體的1.44倍高達3.9MPa,新型膠凝材料膠砂比1:8充填體28d強度為2.5MPa,接近水泥膠砂比1:3充填體強度2.7MPa,滿足礦山要求充填料漿的沉降試驗和坍落度試驗結果表明，新型膠凝材料充填料漿保水性能好,流動性能滿足礦山充填輸送要求.新型膠凝材料具有較好的市場推廣價值.【期刊名稱】《現(xiàn)代礦業(yè)》【年(卷)，期】2016(000)010【總頁數(shù)】3頁(P181-183)【關鍵詞】銅礦全尾礦;膠凝材料;抗壓強度;沉降濃度;坍落度【作者】徐剛;李品杰【作者單位】銅陵有色股份銅山礦業(yè)有限公司;銅陵有色股份銅山礦業(yè)有限公司【正文語種】中文尾礦是選礦作業(yè)的副產(chǎn)物，其目標成分的含量極低，是礦山最主要的固體廢棄物。—般對尾礦采用入庫處置，不僅浪費資源，并且存在安全隱患，污染生態(tài)環(huán)境，嚴重制約礦山的可持續(xù)發(fā)展［1］。目前有色金屬礦山大多采用尾礦井下充填，膠凝材料成為決定尾礦充填技術經(jīng)濟效益的主要因素［2］。膠凝材料主要有水泥(普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥等）、以高水基材料為主體的膠凝材料和以爐渣、粉煤灰等活性廢料為主要原料的新型膠凝材料［3］。銅山礦全尾砂含泥量高、顆粒細，導致水泥充填料難以固化，后期強度低。實際充填采用顆粒粗的分級尾礦和提高灰砂比解決這些技術難題，導致充填成本變高。在較低灰砂比條件下，一種新研制的膠凝材料處理全尾砂的試驗取得了很好的效果。新型膠凝材料由3種工業(yè)料A、B、C按照一定比例混合制成。其中，A、B為取自某廠的2種不同的工業(yè)粉狀廢料，C為復合激發(fā)劑（堿類、鹽類和早強助磨劑）。銅山礦目前使用P.C32.5復合硅酸鹽水泥（簡稱水泥），試驗選用此水泥作為對比樣。試驗用尾砂取自銅山礦全尾砂，密度為2.9t/m3,比表面積為6810cm2/g，全尾砂粒徑-37pm含量為62.74%,-10pm含量為43.87%，屬于超細全尾砂，全尾砂主要化學成分為SiO2、SO3和Fe2O3，含硫較高，對后期強度增長不利。尾砂粒徑分布和化學成分見表1、表2。膠砂比為固化劑與全尾砂（干砂）之比，總濃度為固化劑和全尾砂（干砂）在整個充填料漿中的質量濃度?？倽舛葹?5%時，新型膠凝材料膠砂比為1:6和1:8，水泥膠砂比為1:3,共3組，固化劑（含新型膠凝材料和水泥）加水和尾砂混合均勻后按照GB177-85水泥膠砂試驗方法進行攪拌，注入70.7mmx70.7mmx70.7mm標準三聯(lián)試模中，放入養(yǎng)護箱中，設定溫度為（20±1）°C,濕度為92%以上,24h脫模后繼續(xù)養(yǎng)護，到規(guī)定齡期后用QJ-2110電子萬能試驗機測定試樣的單軸抗壓強度，測定3個平行試樣，取平均值為實測值。期間行沉降試驗和坍落度試驗的結果測定。銅山礦采用嗣后尾砂膠結充填，要求28d充填體抗壓強度不小于2MPa。各試塊28d抗壓強度見表3?？芍?，總濃度為65%時，新型膠凝材料充填體膠砂比1:6的28d強度是水泥充填體在1:3時的1.44倍，高達3.9MPa;新型膠凝材料充填體膠砂比1:8的28d強度為2.5MPa，接近膠砂比為1:3時水泥充填體強度2.7MPa，滿足礦山要求。充填料漿攪拌混合開始處于飽和狀態(tài)，之后自然沉降，慢慢脫水，充填料漿體積將隨之減小。根據(jù)礦山實際充填情況，設計并配制膠砂比為1:6、起始總濃度為65%的新型膠凝材料充填料漿。取1000mL量筒，質量為434g，倒入料漿，料漿體積為985mL，料漿質量為1692g。充填料漿沉降試驗結果見表4,沉降濃度曲線見圖1?？梢钥闯?，銅山礦全尾砂充填料漿沉降試驗前5min充填料漿較為混濁，難以觀察清楚沉降料漿與沉降水的界面，隨著時間推移，料漿與水界面逐漸清晰，240min時最大沉降濃度為67.1%，最大沉降密度為1.758g/cm3。由此可得，充填料漿沉降速度不快，沉降過程中料漿總量變化不大，泌出的清水量不斷增加，料漿量隨著沉降而不斷減少，清水凈增量先增大后減小，240min內沉降料漿濃度和密度都在緩慢增加。充填料漿的坍落度可反映其流動性、黏聚性和保水性。良好的流動性保證充填料漿順利輸送至井下充填區(qū)。料漿分層和離析現(xiàn)象反映黏聚性。良好的保水性不致產(chǎn)生嚴重的泌水現(xiàn)象。坍落度愈大表示拌合物的流動性愈大，但同時還要綜合觀察料漿的黏聚性、保水性的情況［4］。充填料漿坍落度試驗結果見表5，坍落度曲線見圖2?？梢钥闯觯S著料漿不斷被稀釋，料漿坍落度不斷增大［5］。當料漿濃度為74%以上時，坍落度小于23cm，料漿流動性差，管道輸送阻力大，難以實現(xiàn)自流輸送。當料漿濃度為72%~68%時，坍落度為25.5~28cm,料漿流動性明顯改善。但隨著不斷被稀釋，濃度達到64%時，料漿保水性能降低，此時的坍落度為29cm,雖無明顯的離析脫水現(xiàn)象，但表觀濃度已經(jīng)很低，所以可將充填料漿制備輸送濃度確定為64%~68%，相應的坍落度為28~29cm。新型膠凝材料能夠很好地膠結細顆粒銅礦全尾砂，充填體28d抗壓強度對比水泥高出很多，而且用量只有水泥的一半，不僅滿足礦山充填體強度性能要求，而且大