新型水淬渣基尾矿胶结材料的制备与应用研究

论文摘要

胶结材料是矿山胶结作业的核心,它既是决定胶结体强度的关键因素,又是影响工艺成本的最重要因素。因此,开发低成本、性能优良的新型尾矿胶结材料成为国内外矿业学者广泛关注和研究的热点。本文主要探讨以炼铁水淬渣为原料,通过添加激发剂和早强剂,制备新型尾矿胶结材料,用于胶结充填。主要从新型尾矿胶结材料的配方、胶结机理以及应用性能三个方面进行研究,旨在开发出一种性能较传统水泥胶结材料更优良的新型尾矿胶结材料。针对鲁新炼铁水淬渣和莱芜炼铁水淬渣,筛选了合适的激发剂和和早强剂,并确定了对应的最佳添加量,提出了新型水淬渣基尾矿胶结材料的优化配比。对于实验用两水淬渣,CaO是合适的激发剂,CaCl2是合适的早强剂。在安徽诺普铁尾砂对应砂浆实验中,鲁新炼铁水淬渣和莱芜炼铁水淬渣对应的CaO最佳添加量分别为水淬渣质量的15%和10%,对应的CaCl2最佳添加量均为所CaO添加量的1%。对水淬渣基新型尾矿胶结材料胶结机理的研究表明该胶结材料的水化产物主要为无定型的水化硅酸钙凝胶（C-S-H）和水化硅铝酸钙凝胶（C-S-A-H）,以及少量钙矾石（AFt）和其它结晶物。通过测试单轴抗压强度、凝结时间、塌落度等指标,发现该尾矿胶结材料的具有良好的应用性能,其指标值要优于传统水泥胶结材料。在尾矿浓度70%、灰砂比20%条件下胶结安徽诺普铁尾砂,鲁新水淬渣基尾矿胶结材料和莱芜水淬渣基尾矿胶结材料对应砂浆的3天单轴抗压强度分别为1.304MPa和2.030MPa。而同条件下,普通硅酸盐水泥对应砂浆的3天单轴抗压强度仅为0.762MPa。将新型水淬渣基尾矿胶结材料用于胶结不同种类和不同粒度的骨料,发现其对不同种类和不同粒度的骨料具有良好的适应性。其中,在尾矿浓度70%、灰砂比20%条件下胶结诺普尾砂、高阳尾砂和济宁粉煤灰,所得试体3天单轴抗压强度分别达1.304 MPa、0.931MPa和1.375MPa。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 尾矿胶结材料国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 尾矿胶结材料存在的主要问题
• 1.4 本论文的研究目的及主要研究内容
• 2 实验设备及测试方法
• 2.1 实验仪器设备
• 2.2 主要测试方法和表征手段
• 3 新型水淬渣基尾矿胶结材料的制备工艺研究
• 3.1 实验用原料的性质
• 3.2 激发剂的筛选
• 3.3 早强剂的筛选
• 3.4 新型水淬渣基尾矿胶结材料的配方研究
• 3.5 本章小结
• 4 新型水淬渣基尾矿胶结材料的胶结机理研究
• 4.1 碱激发水淬渣的反应机理
• 4.2 水化产物的XRD分析
• 4.3 水化产物的DSC分析
• 4.4 水化产物的SEM—EDS分析
• 4.5 本章小结
• 5 新型水淬渣基尾矿胶结材料的应用研究
• 5.1 单轴抗压强度
• 5.2 标准稠度需水量、凝结时间、长龄期体积和质量
• 5.3 砂浆析水量
• 5.4 塌落度及塌落扩展度
• 5.5 针对不同骨料的应用实验
• 5.6 本章小结
• 6 主要结论
• 致谢
• 主要参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况