减水剂与粉煤灰对全尾砂胶结充填料浆流变性能的影响

全尾砂胶结充填料浆流变性能直接影响其工作性能。采用Brookfield RST-SST型流变仪定量分析了聚羧酸(PC)、萘系(PNS)和三聚氰胺系(PMS)3种类型高效减水剂与粉煤灰单掺和复掺时对料浆流变性能的影响。结果表明:无论减水剂类型,掺入料浆后均可降低其屈服应力和塑性黏度且减水剂掺量越高降低幅度越大,料浆流变性能改善效果越好。3种类型减水剂对料浆流变性能改善程度存在差异,其中PC作用效果最好。减水剂的改性效果随着胶结料的持续水化而出现缓慢退化;随粉煤灰掺量的增加,料浆的屈服应力和塑性黏度呈整体降低趋势,其作用机理主要源于"形态效应";减水剂与粉煤灰两者在改善料浆流变性能方面具有协同效应,复掺后可显著改善料浆的流变性能,效果明显优于单掺改性效果。     

粉煤灰掺量对铁尾砂充填材料性能的影响

为了探究粉煤灰掺量对铁尾砂充填材料性能的影响,通过对正交试验样本的极差分析得到粉煤灰掺量的最优配比,并基于最优配比,采用单一变量法,研究不同粉煤灰掺量对试样的抗压强度和水化产物的影响,分析了粉煤灰掺量对充填材料力学性能的影响规律。研究结果表明,粉煤灰掺量对试样的力学性能影响显著,随着粉煤灰掺量的提高,试样的早期抗压强度逐渐降低,而后期抗压强度逐渐升高;随着粉煤灰掺量的提高,试样水化产物中的钙矾石和水铝钙石的丘状峰逐渐明显,氢氧钙石和石英的衍射峰逐渐减弱,说明在水化反应中,钙矾石和水铝钙石的生成以及氢氧钙石和石英的消耗为材料提供了强度来源。     

粉煤灰全尾砂胶结充填料

实验选取了Ⅰ级和Ⅱ级两种粉煤灰,以石灰和脱硫石膏为激发剂制备的胶凝材料完全取代传统的胶结剂水泥,以胶砂比为1∶4,水胶比为1∶1左右制备的粉煤灰全尾砂充填料在45±1℃下养护3 d,强度可达5.432 MPa,在20±1℃下养护28 d强度可达3～7 MPa,满足一般矿山对充填料的要求.根据料浆质量分数和坍落度关系曲线,得到了该材料制备成的可泵送膏体质量分数范围为80.5%～83.0%.通过X射线衍射和扫描电镜分析,胶凝材料的水化产物主要为凝胶类物质、钙矾石和方解石.     

超细全尾砂新型胶结充填料水化机理与性能

针对全尾砂含泥质量分数较高、粒度低的特点,根据充填体作用机理,实验制备出以水淬渣为主要胶凝组分的全尾砂胶结充填材料.利用X线(XRD)和扫描电镜(SEM)对该充填材料的水化产物和微观结构进行研究.研究结果表明:该新型充填料克服水泥全尾砂充填体强度低、充填砂浆黏度大以及成本高等技术难题,抗压强度R28=5.30 MPa是水泥胶结材料的4.7倍,满足矿山充填要求.所配制的充填料有良好的流动性,可以实现浆体自流输送.新型胶结材料的主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶.大量钙矾石在水化初期形成,是原材料具有较高早期强度的主要因素;钙矶石微观形貌特征为网状或针棒状结构,随着养护时间的增加,水化产物不断发育长大,孔隙逐渐被填充,浆体结构更加致密,具有良好的力学特性.     

烧结法赤泥全尾砂胶结充填料

为了解决全尾砂、赤泥大量堆积产生的环境问题,实验采用烧结法赤泥、全尾砂等固体废弃物制备矿山充填料.结果表明:胶结剂的优化配比为赤泥49.2%+矿渣32.8%+熟料10%+石膏8%;充填料强度随着全尾砂掺量的增加而急剧下降;试块在水化初期即出现钙矾石、C-S-H凝胶,这些水化产物对早期强度的提高有很大帮助;差式扫描-热重分析表明试块在水化初期即可固结大量水.烧结法赤泥全尾砂胶结充填料具有早期强度高、固结水量大以及大量利用废料等特点,可满足目前矿山充填的需要.     

胶结尾砂充填体渗流特性的试验与模拟

通过耦合水力学方程和热传递方程建立充填体的渗流数学模型,将其导入COMSOL Multiphysics软件中分析充填体在养护过程中的温度、孔隙水压力和渗水率随时间的演变规律。实验室的充填体渗流试验研究结果验证该模型的有效性和适用性。通过数值模拟研究不同的充填体初始温度、灰砂质量比和养护温度对充填体渗流特性的影响。结果表明:充填体的初始温度和养护温度越高,灰砂质量比越大,其渗水率越少,对环境的影响越小。研究结论对于充填体的制备和养护具有一定的指导意义。     

尾砂胶结充填法在康家湾矿的应用

康家湾矿在试生产期间，用尾砂胶结充填法在大型水体下顺利采出了９０余万ｔ矿石，取得了很好的经济效益和社会效益．本文主要介绍该法的适用条件、结构参数、采准方法、回采作业、充填技术以及技术经济指标．     

粉煤灰全尾砂胶结充填中活化剂的应用

在对柿竹园有色金属矿全尾砂及鲤鱼江发电厂粉煤灰的物理力学性质和化学成份分析的基础上,通过大量试验确定了粉煤灰全尾砂胶结充填中活化剂种类及其最佳掺加量(占粉媒灰的质量分数)为石灰3.0%、石膏2.0%、CaCl20.5%～1.5%.借助硬化体扫描电镜观测结果,揭示了活化剂的作用机理.     

镜铁山矿桦树沟铜矿全尾砂胶结充填物料性能研究

镜铁山矿桦树沟铜矿利用尾砂、水泥做为胶结材料充填采空区,通过对尾沙粒度、比重、塌落度、灰砂比,充填体性能等的参数研究,选择适宜矿山实际的参数,满足充填需要。     

粉煤灰全尾砂胶结充填中活化剂的应用

在对柿竹园有色金属矿全尾砂及鲤鱼江发电厂粉煤灰的物理力学性质和化学成份分析的基础上．通过大量试验确定了粉煤灰全尾砂胶结充填中活化剂种类及其最佳掺加量(占粉煤灰的质量分数)为：石灰3．0％、石膏2．0％、CaCl20．5％～1．5％．借助硬化体扫描电镜观测结果。揭示了活化剂的作用机理。     

尾砂胶固充填材料的力学性能

鉴于全尾砂物化性质的特殊性,为使充填体达到所需强度以便安全采矿、控制地压和保护环境等,通过对比试验的方法与生产实践,采用胶固粉代替水泥作为胶凝材料可大幅提高充填体强度,并满足空场嗣后和进路充填采矿法要求,胶固粉用量和料浆浓度与充填体强度成正比,可通过提高浓度而适量减少胶固粉用量的方式得到较优的充填体力学性能,并降低充填成本,适宜的浓度可减少采场脱排水量和料浆中胶凝材料的流失,可为充填体养护提供有利条件,从而获得较好的经济效益。     

尾砂胶结充填体变形及强度试验研究

对几种水泥尾砂配比的全尾砂胶结充填体进行了无侧限条件下的变形试验，并首次对其抗拉强度和抗挠强度进行了对比试验，发现尾砂胶结充填体在无侧限条件下无明显压密过程，具有较大的侧向膨胀能力，其抗挠强度远比抗拉强度大等特征，进一步证明了这种充填体具有较强的塑性．     

赤泥-矿渣-水泥基全尾砂胶结充填料的性能与微观结构

为了克服胶结充填成本高,解决尾矿、赤泥大量堆存而危害环境的问题,实验制备出以赤泥为主要胶凝组分的全尾砂胶结充填材料.该充填料试块在强度上优于用水泥制备的全尾砂胶结充填料试块,抗压强度达到R28=7 MPa,满足矿山充填要求.所配制的充填料有良好的流动性、保水性好、不泌水且成本大大低于水泥胶结充填材料.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对该充填材料的水化产物和微观结构进行了研究.结果表明,原料中的矿物相经水化反应后生成了大量的钙矾石和结晶程度低的复杂凝胶,它们交织在一起使体系结构致密,具有较好的力学性能.     

全尾砂高水固化胶结充填工艺前景展望

全尾砂高水固化胶结充填是最新发展起来的一种充填技术。分析了胶结充填工艺的现状,并对全尾砂高水固化胶结充填工艺的优点进行了阐述。     

微观尺度下含硫尾砂胶结充填体侵蚀机理

全尾砂作为采空区充填最常用的充填骨料之一,以其形成的胶结充填体必然含有一定量的硫化物或硫元素。针对硫元素对胶结充填体强度的影响问题,基于水泥水化单元模型及水泥的微观水化反应机理,建立了二维的含硫尾砂侵蚀水化单元模型。在此基础上,通过分析石膏与钙矾石在侵蚀过程中的作用,研究了硫酸根离子对水泥水化单元的侵蚀机理,以及硫酸根离子对水化单元微观结构变化的影响。同时,将含硫尾砂的侵蚀过程与水化单元微观结构的变化进行匹配和阶段划分,更加准确地分析了含硫尾砂胶结充填体侵蚀过程随时间发展变化规律。研究分析表明,模型预测结果与现有理论分析吻合,本文所建立的模型可以合理地解释含硫尾砂胶结充填体微观侵蚀过程的时变发展规律。     

动载下高浓度全尾砂胶结充填体的力学特性

为了研究动载下高浓度全尾砂胶结充填体(HTB)的力学性能,制备直径×长度为50 mm×25 mm的HTB试件,通过静态单轴压缩试验和分离式霍普金森杆(SHPB)单轴冲击试验,对试件的动静荷载下的力学性质进行比较,研究试件动态抗压强度、动态应变、强度增强因子、比能量吸收与平均应变率之间的关系。研究结果表明:HTB试件对弹性波传播有较强的阻尼作用;HTB试件临界破坏的平均应变率为103 s-1,最大应变率可达265 s-1;随着应变率增大,试件的动态抗压强度、动态强度增长因子、峰值应变随之增大,应变率越高,达到峰值强度历时越短;动载下HTB试件出现1~2次破坏-压实过程;在低应变率下,试件沿轴向呈现脆性劈裂破坏,在高应变率下,破坏形式为压碎破坏;随着入射能量增大,反射能、试块吸收能量及比能量吸收均呈线性增长趋势,由于波阻抗效应,透射能较小,试块具有较强的吸收和反射能特性。     

添加细菌对充填材料性能的影响

为研究细菌来源、细菌溶液体积分数以及黏结剂质量分数对充填材料性能的影响,采用正交设计实验方法,开展充填材料制备实验,考察实验过程中抗压强度、持水量、体积收缩率等参数的变化,分析细菌来源、细菌溶液体积分数以及黏结剂质量分数对充填材料性能的影响规律;对选定的黏结剂进行细菌接种实验,研究黏结剂对细菌群落的影响。研究结果表明：黏结剂对细菌群落无明显影响;各因素对充填材料性能的影响程度按由大到小顺序排列依次为黏结剂质量分数、细菌溶液体积分数和细菌来源;当细菌溶液体积分数为100%、黏结剂质量分数为30%、细菌来源为A时,充填材料的体积收缩率、塌落度以及抗压强度分别为4.09%,18.94 cm以及5.19 MPa,在此条件下,充填材料性能最佳;添加细菌溶液可使Fe²⁺快速转化为Fe³⁺,Fe³⁺浓度增大,促进Fe³⁺水解形成沉淀物质,减少充填材料内部裂纹数量,提高充填材料性能。     

全尾砂胶结充填体的强度敏感性及破坏机制

以大冶铁矿全尾砂为原材料,采用水泥为胶结材料制作全尾砂胶结充填体,采用单因素五水平设计试验,研究了全尾砂胶结充填体强度与料浆中固相质量分数、灰砂配比及龄期之间的关系,并对敏感性进行了分析.胶结充填体强度随着料浆中固相质量分数的增加遵循指数函数增长,随灰砂配比的增加呈线性增长,随龄期增加遵循指数函数的增长,其中胶结充填体强度对龄期的敏感性最高,料浆中固相质量分数次之,灰砂配比最弱.胶结充填体抗压破坏试验结果显示,充填体的破坏经历了四个阶段,分别为微裂隙闭合阶段、线弹性阶段、微裂纹扩展阶段及裂纹贯通破坏阶段.     

尾砂坝内不同位置尾砂对充填体强度的影响

以实验室尾砂物理性质分析和强度试验为基础，结合水口山矿务局廉家湾矿区实际充填资料，论证了尾砂坝内不同位五尾砂对充填体强度的影响，为实现全尾砂胶结充填提供了依据。