粉煤灰全尾砂胶结充填料研究.pdf

2 0 1 1N O 5粉煤灰综合利用F L YA S HC o M P R E H E N S EU T I L I Z A T I O N粉煤灰全尾砂胶结充填料研究R 髂朗r c h 仰t w I l d e-伽i n 蓼C|釉e I n t e d 砌i n gM 酏e r i a k 喇mn yA 曲王立宁1，张闯2(1 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京1 0 0 0 8 3；2 大庆油田工程有限公司环境监测评价技术研究所，黑龙江大庆1 6 3 4 5 3)摘要：研究了以粉煤灰为主要组分的胶结充填料，得到粉煤灰作为胶结充填材料的最佳配合比，其强度和工作性能满足矿山开采充填使用要求。粉煤灰胶结充填材料的强度主要由以未反应的粉煤灰微粒为骨架，团簇状和无定形丝状凝胶类物质充填到骨架中，片状氢氧化钙和丝状物彼此交叉搭接，使得整个体系具有一定强度。关键词：粉煤灰；激发剂；充填料；强度中图分类号：T D 8 5 3 3 4+3文献标识码：B文章编号：1 0 0 5-8 2 4 9(2 0 1 1)0 5 舶3 4 0 3近三四十年来，胶结充填料因其能最大限度地回填各种复杂地质条件下的矿体而得到广泛应用。但目前采用胶结充填法开采的地下矿山中，其充填成本约占采矿总成本的5 0 左右，其中水泥的使用成本就占到了充填成本的一半以上。粉煤灰是火力发电的产物，2 0 0 9 年粉煤灰产生量为3 7 5 亿t【2】，2 0 1 0 年预计产生量达4 亿t，如何处理如此大量的粉煤灰是环境所面临的压力。为了能降低胶结充填料的成本，同时又能大量利用粉煤灰，开展了粉煤灰和尾矿等废料作为矿井充填料的研究。1 试验原材料和试验方法1 1 试验原材料(1)试验使用级粉煤灰，取自山东枣庄某电厂。1 5 时，钙离子的提取效果最理想，考虑到钢渣中的钙含量一般为4 0 5 0，钙离子大部分已经溶出来了。当甲酸与钢渣的比例为l：2，酸处理时间为1 0 d，酸浓度为l O 时，铁离子的提取量最少。(3)用甲酸浸泡钢渣的方法可以提取钙离子，通过甲酸对钢渣的处理以达到回收利用钢渣的目的。当甲酸与钢渣的比例为l：2，反应时间为l d，甲酸浓度为1 5 时，试验结果最理想，钙离子溶出比率为4 3 3 3，而铁离子的溶出比率仅为O 4 2，即钢渣中钙离子溶出量相对较多，同时铁离子的溶出量较少。第一作者：王立宁(1 9 8 2 一)，男。硕士研究生，主要从事固体废弃物利用。E n l a i l：哪蛳r I g 1 6 3 嘲收稿日期：2 0 l l 彤-2 23 4 参考文献 1】舒型武钢渣特性及其综合利用技术 J 有色冶金设计与研究，2 0 0 7，2 8(5)：3 l 出 2 张树青，杨全兵钢渣的粉磨特性及其复合技术研究 c 第十届全国水泥和混凝土化学及应用技术会议论文，2 0 0 7。1 1 3 李婕浅谈钢渣的综合利用与资源化 J 山西冶金，2 0 0 5，(3)：3 2 0 4 4 王强，鲍立楠。阎培渝转炉钢渣粉在水泥混凝土中应用的研究进展 J 混凝土，2 0 0 9，(2)：5 3 5 6 5 程绪想，杨全兵钢渣的综合利用 J 粉煤灰综合利用。2 0 l O，(5)：4 6 4 8 6】正交设计(M，人民教育出版社粉煤灰综合利用F L YA S HC o M 咿R E H E N S I v EU T l L I z A l 0 N2 0 l lN o 5化学成分见表1，x R D 分析如图1。可看出级粉煤灰的主要矿物相是石英、氧化钙、钙黄长石和硬石膏。(2)脱硫石膏取白北京石景山电厂的湿法脱硫排出的工业废料，用李氏瓶法测得密度为2 3 5 9 c m 3，其主要化学组成是c a s 0。2 H 2 0，也含少量的c a c O，和氯化物。(3)试验所用的石灰为化学纯，c a O 含量9 8。(4)尾矿渣为密云铁尾矿，化学成分见表1。可以看出，尾矿渣的主要化学成分是s i 0：、A l：O，和F e 2 0，s i 0：达6 9 5 2，属高硅型铁尾矿。对尾矿渣做分级筛分，9 7 左右的尾矿颗粒粒径小于0 6 3 m m，2 l 左右的尾矿颗粒粒径小于0 0 8 m m，介于O 0 8 m m 一0 6 3 m m 粒径的尾矿颗粒占7 5 8。表l 粉煤灰、尾矿的化学成分川。j 止。i 一。、。2 I (”)图l 级粉煤灰的x R D 图1 2 试验方法先将粉煤灰和脱硫石膏分别粉磨至比表面积为5 2 0 m 2 k g 和4 0 0 c m 2 k g，再将粉煤灰、石灰、石膏配制成胶结剂，加水和全尾矿混合搅拌后注模，试件尺寸为4 0m m 4 0m m 1 6 0 m m。试件在温度4 5、湿度9 0 以上条件下养护，1 d 后脱模，再将试件移至