全尾砂充填料浆活化搅拌机理研究

全尾砂充填料浆活化搅拌机理研究

0充填料浆活化搅拌机理有效填补和制备填充材料是实现高质量填充的关键。均匀激活的料末可以提高填充强度、流动性和完整性。本文通过理论分析结合试验研究，分析了活化搅拌机理，确定充填料浆活化搅拌质量影响因素及影响关系，确定出较优的活化搅拌参数。1激活搅拌固体1.1流变学中剪切速率的确定活化搅拌其最终作用在于加强水泥的水化作用，其通过活化搅拌机产生的强力机械作用，使得对介质颗料的机械冲击力大于分子之间的粘着力，混合物料的固体颗料丧失而连成一整体介质的水膜，颗粒之间的粘着力迅速减少，成团物料松散开来，液化成溶胶体状为研究搅拌转速对充填料浆搅拌质量的影响，引入流变学中剪切速率物理量，以比较不同搅拌条件下的剪切强度。剪切效率与角速度成正比、与叶片半径和槽体半径的平方差成反比，计算公式为：式中，γ当叶片由原来的静止到移动距离S，位于剪切流中的水泥聚集体，厚度为r式中，H为叶片之间间隔；θ为剪切变形角；γ为剪切应变；θ=arcsin(r当搅拌的剪切速率增大，剪切变形S也随之增加。剪切变形量S超过其粘弹性承载极限时，颗粒聚集体发生永久变形，甚至破裂。在剪切变形增大时，θ→0，此时sinθ≈tanθ，则：由式（3）可知，在剪切流作用下，变形后水泥颗粒聚集体尺度r1.2充填灰砂比对充填体强度的影响灰砂比是指水泥与尾砂的比例，水泥遇水发生水化反应，形成水泥浆，黏结尾砂，凝结形成具有一定强度的固体，而尾砂则起着形成强度、承载载荷、节约水泥和限制水泥硬化收缩的作用。在充填搅拌料中，灰砂比过大，则水泥完全包裹住尾砂，充填体强度减弱，而且还增加成本；灰砂比过小，则尾砂包裹水泥，充填体无法凝结，也形成不了强度，因此灰砂比应适中才能形成具有一定的强度且成本经济的充填体1.3活化搅拌对于水的要求活化搅拌提高了水泥的活性，而水泥的活性本质是水泥与水的水化反应，因此水泥活性增加导致水泥与水的反应程度增加，需要更多的水参与反应，因此活化搅拌对于水要求更多，即充填体初始的物料中，水的比例加大，物料浓度降低。即与一般情况相比时，较低的物料浓度，对于活化搅拌时有利的。1.4颗粒的保水性能尾砂浆体中的水大部分被颗粒吸附在孔隙内以及颗粒表面，其余水量则以自由水的形式泌出。吸附在孔隙中和颗粒表面的水量体现了颗粒的保水性能，且这种吸附作用是物理吸附和化学吸附综合作用的结果。尾砂级配越细，则与水泥发生握裹反应的颗粒越多，对活化反应的要求越高，越需要活化搅拌。因此尾砂越细，越需要活化搅拌，活化搅拌同时也可以起到降低水泥用量，进而降低成本的作用。2活力搅拌试验2.1尾砂-20m颗粒分布试验材料是由尾砂、胶凝材料、生产水拌和形成的充填料浆。尾砂为胶东地区某金矿选厂浮选全尾砂，其基础性质如表1所示。尾砂颗粒形状不规则，偏细，分布不均匀，粒径分布如图1所示。该尾砂-20μm颗粒累计含量为25%，可以很好地增加料浆的悬浮性，与胶凝材料结合后易形成“结构流”体；另外，尾砂物相组成比较单一，主要是石英和云母，化学成分主要为SiO胶凝材料基本性质如表2所示，其+80μm含量为8.96%，初凝时间6h，终凝时间8h，比表面积657m拌合水为矿区生产用水，pH为7.2，悬浮物120mg/L，化学需氧量10.01mg/L，氨氮、铜、铅、锌未检出。2.2试验材料：土壤塌落度和3d强度配置灰砂比为1∶4、浓度为74%的充填用水泥尾砂料浆。设置不同的搅拌速率和搅拌时间进行试验研究，每组取样3次测试料浆塌落度和3d强度。第一组设置搅拌机变频电机频率分别为15Hz、20Hz、25Hz、30Hz、35Hz，计算得到对应的剪切速率分别为297s第二组设置搅拌时间为30s、60s、90s、120s、150s，剪切速度为396s2.3搅拌时间对试验结果的影响搅拌剪切速率试验结果如图2所示。结果表明，剪切速率与充填料浆的流动性存在明显正相关的关系，充填料浆塌落度大于25cm时具有较好的流动性，即当剪切速率大于396s搅拌时间影响试验的试验结果如图3所示。由试验结果可以看出，在搅拌时间较短时，料浆的流动性和强度均较差，且试验过程中可以观察出搅拌时间不足时，混合料仍有明显的分层，无法满足需求。充填料浆的质量随着搅拌时间增加先上升，在120s之后趋于稳定不变，可以认为在120s时达到最佳搅拌效果。3物料浓度不适宜，活化搅拌本文通过充填料浆活化搅拌机理分析及搅拌质量影响因素研究，主要得到如下结论。(1）物料灰砂比较小、物料浓度较低时，对于活化搅拌有利；另外，尾砂越细，越需要活化搅拌，活化搅拌同时也可以起到