在礦產(chǎn)分選作業(yè)中,將目標(biāo)組分含量較低而無(wú)法用于生產(chǎn)的部分稱為尾礦,這些尾礦由于各種經(jīng)濟(jì)與技術(shù)原因被長(zhǎng)期擱置,不僅占用土地資源,也對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生污染。目前處理尾礦的主要方式是將水泥與尾礦制備成采空區(qū)充填體,這種充填體的成本高,且部分性能不能滿足工程需求。因此,礦山急需一種兼具經(jīng)濟(jì)環(huán)保與高性能的新型膠凝材料充填體。本文使用硫酸鈉激發(fā)膠凝材料,制備出了一種能夠處理鉛鋅尾礦的經(jīng)濟(jì)環(huán)保型充填體。研究了激發(fā)劑摻量、礦粉摻量、水灰比對(duì)硫酸鈉激發(fā)膠凝材料的宏觀性能與微觀結(jié)構(gòu)的影響。對(duì)硫酸鈉激發(fā)的分級(jí)尾礦充填體進(jìn)行了工作性能、力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)上的測(cè)試與分析,使用合理的配方制備出了滿足工程要求的尾礦充填體。在此基礎(chǔ)之上,進(jìn)一步研究了細(xì)尾礦的摻入對(duì)尾礦充填體的影響,通過調(diào)整配方與外加劑,制備出了一種能使用細(xì)尾礦完全替代分級(jí)尾礦的新型充填體,該充填體能夠滿足工程需求,且在成本上較分級(jí)充填體更低。最后,本文對(duì)鉛鋅尾礦的有害離子溶出行為,以及硫酸鈉激發(fā)膠凝材料制備的充填體的離子固化能力進(jìn)行了研究,并分析了不同的固化劑在鉛鋅尾礦充填體中的適用性,通過膠凝材料與固化劑的共同作用,使尾礦充填體的有害離子溶出降低到限制... 

【文章來(lái)源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

硫酸鈉激發(fā)純礦粉的水化產(chǎn)物XRD[24]

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4BaiY[26]研究了硫酸鈉激發(fā)膠凝材料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性與機(jī)械穩(wěn)定性。其研究表明硫酸鈉是一種有效的礦渣激發(fā)劑，其濃度對(duì)材料的工作性影響較大。與普硅水泥相比，硫酸鈉激發(fā)礦渣在600°C下仍有較高的殘余強(qiáng)度，具備耐火材料的潛質(zhì)，其強(qiáng)度變化如圖1-2所示。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過800°C高溫后，硅酸鹽水泥中的C-S-H凝膠會(huì)分解形成-C2S與C3S相，而在硫酸鈉激發(fā)礦渣體系中則會(huì)形成鎂黃長(zhǎng)石、鎂硅鈣石以及鈣黃長(zhǎng)石相。圖1-2硫酸鈉激發(fā)礦粉在高溫下強(qiáng)度的變化[26]上述研究中硫酸鈉激發(fā)膠凝材料雖具備較好的機(jī)械性能，但其必須經(jīng)過40°C的升溫養(yǎng)護(hù)，除赤道附近的地區(qū)外，大部分地區(qū)常年平均氣溫在15-25°C之間，對(duì)于建筑的養(yǎng)護(hù)條件更接近于25°C標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，而關(guān)于硫酸鈉激發(fā)膠凝材料在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的研究目前還較少。ProvisJL[25]研究了標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)18個(gè)月齡期內(nèi)硫酸鈉激發(fā)膠凝材料的結(jié)構(gòu)演變，并探討了其在核廢料固化中的潛在應(yīng)用。該研究表明在25°條件下，硫酸鈉激發(fā)膠凝材料的溶解-沉淀時(shí)期長(zhǎng)達(dá)5天左右，但材料能夠凝結(jié)、硬化，并形成一定的強(qiáng)度。此外，通過XRD和NMR的測(cè)試手段，該研究還發(fā)現(xiàn)在18個(gè)月的養(yǎng)護(hù)齡期內(nèi)，礦粉反應(yīng)程度在不斷增加，其反應(yīng)產(chǎn)物C-A-S-H與鈣礬石的含量也隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間增加而增加。對(duì)于大多數(shù)建筑材料而言，凝結(jié)時(shí)間與早期強(qiáng)度都是較為重要的指標(biāo)，對(duì)于使用氫氧化鈉、硅酸鈉等強(qiáng)堿激發(fā)膠凝材料，由于其較高的pH值,使得前驅(qū)體礦粉、粉煤灰的水化速率快，能夠滿足建筑材料的早期需求，而對(duì)于硫酸鈉激發(fā)膠凝材料，如果只使用礦粉作為前驅(qū)體，其凝結(jié)時(shí)間與早期強(qiáng)度往往達(dá)不到建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)。如果在硫酸鈉激發(fā)礦粉體系中添加硅酸鹽水泥，能夠顯著改善材料的早期性能。DengY[27]研究了堿金屬硫

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-3四種減水劑的對(duì)尾礦充填體的流動(dòng)性影響[36]尾礦充填體的抗壓強(qiáng)度主要受以下幾個(gè)因素影響[37]：（1）膠凝材料的抗壓強(qiáng)度（2）料將濃度（水灰比與灰砂比）（3）尾礦的化學(xué)成分和粒徑分布（4）養(yǎng)護(hù)環(huán)境和養(yǎng)護(hù)時(shí)間。KesimalA[38]研究了用沉積法分級(jí)尾礦對(duì)充填體強(qiáng)度的影響，實(shí)驗(yàn)對(duì)細(xì)尾礦（＜20μm）含量分別為52%與54%的尾礦A和B進(jìn)行了沉積分級(jí)處理，使細(xì)尾礦含量分別降到30%、25%、20%與15%，并對(duì)不同細(xì)尾礦含量的尾礦充填體進(jìn)行了無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度（USC）測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1-4所示。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，降低細(xì)尾礦的含量有助于提高充填體的強(qiáng)度，在細(xì)尾礦含量為25%時(shí)，充填體具有最高的抗壓強(qiáng)度。此外，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)B型尾礦制備的充填體在同樣細(xì)顆粒含量下的強(qiáng)度始終低于A型，這是由于其較高的保水性所致。周科平[39]使用灰色關(guān)聯(lián)分析研究了尾礦粒徑分布對(duì)充填體強(qiáng)度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明粒徑低于20μm的細(xì)尾礦對(duì)充填體的抗壓強(qiáng)度貢獻(xiàn)最小，粒徑在20-100μm的中尾礦對(duì)充填體的抗壓強(qiáng)度貢獻(xiàn)一般，而粒徑在100-248μm的粗尾礦對(duì)抗壓強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大。圖1-4不同細(xì)砂含量下兩種尾礦充填體的USC結(jié)果[38]由于礦山采空區(qū)被回填后，需承受來(lái)自周圍土壤的長(zhǎng)期壓力，因此尾礦充填體的耐久性能同樣需要被考慮。高含硫量的尾礦（8-20wt%）對(duì)充填體的耐久性能有顯著影響，這種影響主要是硫酸鹽對(duì)硅酸鹽水泥的侵蝕造成的[17]。由于充填

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]化學(xué)激發(fā)水泥-粉煤灰充填膏體膠凝性實(shí)驗(yàn)研究[J]. 崔博強(qiáng),劉音,李浩,郭皓,路瑤.  礦業(yè)研究與開發(fā). 2018(03)
[2]合成條件對(duì)鈣礬石形貌的影響[J]. 張文生,張金山,葉家元,王宏霞,張建波,劉錦成.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2017(05)
[3]我國(guó)金屬礦尾礦微晶石材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化[J]. 張金青.  金屬礦山. 2016(09)
[4]礦渣堿激發(fā)膠凝材料早期性能的響應(yīng)曲面研究[J]. 高原,許金余,張國(guó)喜,范建設(shè).  建筑材料學(xué)報(bào). 2016(02)
[5]全尾砂膏體料漿流動(dòng)性影響因素的試驗(yàn)研究[J]. 鄭娟榮,呂杉杉,趙振波.  金屬礦山. 2013(09)
[6]中國(guó)金屬尾礦資源綜合利用現(xiàn)狀研究[J]. 劉戀,郝情情,郝梓國(guó),張金青,費(fèi)紅彩.  地質(zhì)與勘探. 2013(03)
[7]全尾砂膏體料漿的流變特性研究[J]. 翟永剛,吳愛祥,王洪江,陳琴瑞,李航空,嚴(yán)佳龍.  金屬礦山. 2010(12)
[8]我國(guó)膠結(jié)充填工藝發(fā)展的技術(shù)創(chuàng)新[J]. 于潤(rùn)滄.  中國(guó)礦山工程. 2010(05)
[9]國(guó)內(nèi)外鐵尾礦的綜合利用現(xiàn)狀[J]. 肖力光,伊?xí)x宏,崔正旭.  吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào). 2010(04)
[10]堿礦粉無(wú)機(jī)聚合物混凝土的制備及性能研究[J]. 付亞偉,蔡良才,曹定國(guó),吳永根.  建筑材料學(xué)報(bào). 2010(04)



本文編號(hào)：3334517