全尾砂膠凝材料激發(fā)劑配比試驗研究

全尾砂膠凝材料激發(fā)劑配比試驗研究

0新型膠凝材料激發(fā)劑配比確定在傳統(tǒng)的填充法中，水泥被用作粘合劑。一方面,由于全尾砂中含有大量細(xì)泥,采用水泥作為膠結(jié)劑的全尾砂膠結(jié)充填體強度低;另一方面,水泥成本較高,從而使鐵礦充填法開采的采礦經(jīng)濟效益面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。所以,大部分礦山采用分級尾砂或與其他充填料混合充填。但這又增加了充填工藝處理細(xì)泥的困難。因此,開展低成本和高強度的適應(yīng)鐵礦全尾砂充填料的新型膠凝材料的研究開發(fā)與應(yīng)用顯得至關(guān)重要。大量試驗研究表明,基于水淬渣開發(fā)的新型膠凝材料不僅適應(yīng)含泥量較高的充填材料,而且能夠提高充填體強度,降低水灰比,提高經(jīng)濟效益。而新型充填膠凝材料的全尾砂充填體強度取決于膠凝材料激發(fā)劑的種類和配比。本文根據(jù)司家營鐵礦采用的嗣后充填采礦法對28d充填體強度的要求,以司家營鐵礦全尾砂作為充填料,采用石膏和石灰作為主要激發(fā)劑,進行不同配比的全尾砂充填料的膠砂試驗,并與水泥進行了對比試驗。在此基礎(chǔ)上,對試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,并利用DPS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)建立28d強度與激發(fā)劑配比的回歸方程,確定了新型膠凝材料激發(fā)劑的最優(yōu)配方。試驗表明,采用該激發(fā)劑配方方案,與32.5水泥膠凝材料相比,膠砂比是1:5和1:8的28d的新型膠凝材料的充填體強度,分別是水泥材料的5倍和8倍左右。1測試1.1s95級礦渣、唐山陡河電廠的石膏、因地制宜的二水脫硫石膏、唐山陡河電廠的全尾砂本次試驗主要材料有唐山唐龍新型建材有限公司的S95級礦渣微粉、唐山陡河電廠的二水脫硫石膏、灤縣當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的普通建筑石灰、冀東水泥以及司家營鐵礦全尾砂。所用材料的粒徑分析結(jié)果如表1所示。1.2水泥膠砂試驗裝置、養(yǎng)護試驗研究由于此次試驗的目的在于尋求激發(fā)劑的最佳配比,考慮到砂漿濃度和灰砂比對其材料的配比選擇影響不大,所以在此確定試驗的膠砂比為1:5和1:8兩種,在砂漿濃度為68%的條件下,進行不同激發(fā)劑配比的膠砂試驗研究。試驗按照國標(biāo)GB177—1985《水泥膠砂試驗方法》進行,使用水泥膠砂攪拌機,將膠凝材料、水、全尾砂攪拌180s制成膠砂,將其倒入7.07cm×7.07cm×7.07cm三聯(lián)試模中;然后立即用水泥膠砂試體成型振實臺進行振實成型,將做好編號的三聯(lián)試模放入溫度為(20±1)℃,濕度≥90%的標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕養(yǎng)護箱中標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護48h,再進行脫模、編號;然后繼續(xù)放養(yǎng)護箱養(yǎng)護,直至達到養(yǎng)護期齡;最后參照GB/T17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法》,在SANS數(shù)顯固定位移壓力機上分別測試試塊3d、7d、28d的單軸抗壓強度作為評價指標(biāo)。1.3試驗結(jié)果此次共進行56組試驗,選擇強度較高的前10組試驗方案進行分析(見表2)。2試驗結(jié)果的分析2.1單軸抗壓強度根據(jù)試驗結(jié)果分析,表3分別給出了膠砂比為1:5和1:8條件下新型膠凝材料前十組最優(yōu)配比方案平均強度值、水泥強度值以及兩者的比值。以上試驗結(jié)果表明,膠砂比為1:5的試驗方案中的最優(yōu)配方,28d的單軸抗壓強度最高達到7.24MPa,10組方案的3d、7d和28d的平均值分別是水泥的5倍左右,而膠砂比為1:8的試驗方案中的最優(yōu)配方,28d的單軸抗壓強度最大達到3.38MPa;10組方案的3d、7d和28d的平均值分別達到水泥的6倍左右。顯然,與水泥膠凝材料相比,以石膏、石灰為主要激發(fā)劑基于水淬渣開發(fā)的新型膠凝材料更適合含泥量較大的司家營全尾砂。2.2充填體配方優(yōu)化試驗圖1分別給出了膠砂比為1:5和1:8新型膠凝材料10組膠砂試驗配方中激發(fā)劑材料百分含量與28d強度的關(guān)系。圖2分別給出了兩種變化規(guī)律下充填體的平均強度值。(1)由圖1可見配方中的激發(fā)劑材料含量,無論是1:5還是1:8的膠砂比,激發(fā)劑材料水泥、石灰、石膏遵循小、小、大和小、大、小兩種變化規(guī)律。(2)對于1:5的膠砂比,10組優(yōu)化方案,其中有7組的材料配方遵循小小大規(guī)律,3組遵循小大小規(guī)律。由圖2可知7組小小大的優(yōu)化配方的3d和28d的單軸抗壓強度均優(yōu)于小大小的優(yōu)化配方方案,但7d的強度略小。對于1:8的膠砂比試驗方案也顯示出十分相似的變化規(guī)律。(3)綜合上述分析結(jié)果可見,激發(fā)劑材料水泥、石灰、石膏配方按照小小大的配方,所獲得的膠砂充填體強度較好,從而獲得了司家營鐵礦全尾砂新型膠凝材料的配方取值范圍。水泥、石灰、石膏的取值范圍分別為:2.3dps數(shù)據(jù)處理驗證針對司家營鐵礦嗣后開采對充填體28d強度值的要求,利用DPS數(shù)據(jù)優(yōu)化系統(tǒng)對1:8膠砂比28d強度值進行回歸分析,建立強度值與激發(fā)劑配比的回歸方程,水泥、石灰、石膏含量分別用X1、X2、X3表示?；貧w方程:相關(guān)系數(shù):R=0.963504最優(yōu)結(jié)果:X1=6.0%;X2=3.1%;X3=16.0%;Y=3.684根據(jù)預(yù)期的最優(yōu)配方分別按照膠砂比為1:5和1:8做了2組驗證性試驗,測得28d強度值分別為7.238MPa和3.355MPa,1:8膠砂比充填體強度值與回歸結(jié)果的相對誤差為8.9%,結(jié)果在誤差允許的范圍,因此通過DPS數(shù)據(jù)處理軟件建立的回歸方程是可靠的。因此確定=6.0%、石灰=3.1%、石膏=16.0%和礦渣=74.9%為激發(fā)劑最優(yōu)配方,兩種膠砂比充填體28d強度值分別達到同齡期水泥的5倍和8倍左右。3激發(fā)劑為復(fù)合泥量開尾砂新型膠凝材料配方(1)無論膠砂比是1:5還是1:8的新型膠凝材料,56組試驗前10組最優(yōu)配比方案3d、7d、28d的平均強度值,均達到了同膠砂比同濃度下水泥膠凝材料強度值的6倍左右,說明本研究以石膏、石灰為主要激發(fā)劑基于水淬渣開發(fā)的新型膠凝材料更適合含泥量較大的司家營全尾砂。(2)膠砂試驗配方中的激發(fā)劑材料含量,無論是1:5還是1:8的膠砂比,激發(fā)劑材料水泥、石灰、石膏遵循小、小、大和小、大、小兩種變化規(guī)律,且按照小小大的配方,所獲得的膠砂充填體強度較好。(3)綜合實驗結(jié)果分析,確定了滿足司家營鐵礦階段嗣后充填法開采全尾砂充填體強度的新型膠凝