铜矿全尾砂新型胶凝材料试验

铜矿全尾砂新型胶凝材料试验徐刚;李品杰【摘要】针对铜矿全尾砂含泥量高、颗粒细的特点，试验制备出一种通过复合激活剂激活工业废料的新型胶凝材料.充填体强度测试结果表明，充填料浆总浓度为65%时新型胶凝材料胶砂比1:6充填体28d强度是水泥胶砂比1:3充填体的1.44倍高达3.9MPa,新型胶凝材料胶砂比1:8充填体28d强度为2.5MPa,接近水泥胶砂比1:3充填体强度2.7MPa,满足矿山要求充填料浆的沉降试验和坍落度试验结果表明，新型胶凝材料充填料浆保水性能好,流动性能满足矿山充填输送要求.新型胶凝材料具有较好的市场推广价值.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷)，期】2016(000)010【总页数】3页(P181-183)【关键词】铜矿全尾矿;胶凝材料;抗压强度;沉降浓度;坍落度【作者】徐刚;李品杰【作者单位】铜陵有色股份铜山矿业有限公司;铜陵有色股份铜山矿业有限公司【正文语种】中文尾矿是选矿作业的副产物，其目标成分的含量极低，是矿山最主要的固体废弃物。—般对尾矿采用入库处置，不仅浪费资源，并且存在安全隐患，污染生态环境，严重制约矿山的可持续发展［1］。目前有色金属矿山大多采用尾矿井下充填，胶凝材料成为决定尾矿充填技术经济效益的主要因素［2］。胶凝材料主要有水泥(普通硅酸盐水泥、矿渣水泥等）、以高水基材料为主体的胶凝材料和以炉渣、粉煤灰等活性废料为主要原料的新型胶凝材料［3］。铜山矿全尾砂含泥量高、颗粒细，导致水泥充填料难以固化，后期强度低。实际充填采用颗粒粗的分级尾矿和提高灰砂比解决这些技术难题，导致充填成本变高。在较低灰砂比条件下，一种新研制的胶凝材料处理全尾砂的试验取得了很好的效果。新型胶凝材料由3种工业料A、B、C按照一定比例混合制成。其中，A、B为取自某厂的2种不同的工业粉状废料，C为复合激发剂（碱类、盐类和早强助磨剂）。铜山矿目前使用P.C32.5复合硅酸盐水泥（简称水泥），试验选用此水泥作为对比样。试验用尾砂取自铜山矿全尾砂，密度为2.9t/m3,比表面积为6810cm2/g，全尾砂粒径-37pm含量为62.74%,-10pm含量为43.87%，属于超细全尾砂，全尾砂主要化学成分为SiO2、SO3和Fe2O3，含硫较高，对后期强度增长不利。尾砂粒径分布和化学成分见表1、表2。胶砂比为固化剂与全尾砂（干砂）之比，总浓度为固化剂和全尾砂（干砂）在整个充填料浆中的质量浓度。总浓度为65%时，新型胶凝材料胶砂比为1:6和1:8，水泥胶砂比为1:3,共3组，固化剂（含新型胶凝材料和水泥）加水和尾砂混合均匀后按照GB177-85水泥胶砂试验方法进行搅拌，注入70.7mmx70.7mmx70.7mm标准三联试模中，放入养护箱中，设定温度为（20±1）°C,湿度为92%以上,24h脱模后继续养护，到规定龄期后用QJ-2110电子万能试验机测定试样的单轴抗压强度，测定3个平行试样，取平均值为实测值。期间行沉降试验和坍落度试验的结果测定。铜山矿采用嗣后尾砂胶结充填，要求28d充填体抗压强度不小于2MPa。各试块28d抗压强度见表3。可知，总浓度为65%时，新型胶凝材料充填体胶砂比1:6的28d强度是水泥充填体在1:3时的1.44倍，高达3.9MPa;新型胶凝材料充填体胶砂比1:8的28d强度为2.5MPa，接近胶砂比为1:3时水泥充填体强度2.7MPa，满足矿山要求。充填料浆搅拌混合开始处于饱和状态，之后自然沉降，慢慢脱水，充填料浆体积将随之减小。根据矿山实际充填情况，设计并配制胶砂比为1:6、起始总浓度为65%的新型胶凝材料充填料浆。取1000mL量筒，质量为434g，倒入料浆，料浆体积为985mL，料浆质量为1692g。充填料浆沉降试验结果见表4,沉降浓度曲线见图1。可以看出，铜山矿全尾砂充填料浆沉降试验前5min充填料浆较为混浊，难以观察清楚沉降料浆与沉降水的界面，随着时间推移，料浆与水界面逐渐清晰，240min时最大沉降浓度为67.1%，最大沉降密度为1.758g/cm3。由此可得，充填料浆沉降速度不快，沉降过程中料浆总量变化不大，泌出的清水量不断增加，料浆量随着沉降而不断减少，清水净增量先增大后减小，240min内沉降料浆浓度和密度都在缓慢增加。充填料浆的坍落度可反映其流动性、黏聚性和保水性。良好的流动性保证充填料浆顺利输送至井下充填区。料浆分层和离析现象反映黏聚性。良好的保水性不致产生严重的泌水现象。坍落度愈大表示拌合物的流动性愈大，但同时还要综合观察料浆的黏聚性、保水性的情况［4］。充填料浆坍落度试验结果见表5，坍落度曲线见图2。可以看出，随着料浆不断被稀释，料浆坍落度不断增大［5］。当料浆浓度为74%以上时，坍落度小于23cm，料浆流动性差，管道输送阻力大，难以实现自流输送。当料浆浓度为72%~68%时，坍落度为25.5~28cm,料浆流动性明显改善。但随着不断被稀释，浓度达到64%时，料浆保水性能降低，此时的坍落度为29cm,虽无明显的离析脱水现象，但表观浓度已经很低，所以可将充填料浆制备输送浓度确定为64%~68%，相应的坍落度为28~29cm。新型胶凝材料能够很好地胶结细颗粒铜矿全尾砂，充填体28d抗压强度对比水泥高出很多，而且用量只有水泥的一半，不仅满足矿山充填体强度性能要求，而且大