采礦活動逐漸往深部轉(zhuǎn)移以及環(huán)保的要求使全尾砂膠結(jié)充填廣泛應用,選礦尾砂越來越細顯著提高了充填成本;鋼鐵行業(yè)排放的礦渣應用廣泛價格高昂,而鋼渣尚未得到有效利用。為了大幅降低充填膠凝材料成本,本文以鋼渣為主要原料,開發(fā)高性能低成本礦用膠結(jié)劑,研究充填料漿的流變規(guī)律,為深埋高應力和大水等難采礦體安全、高效和低成本充填奠定基礎(chǔ),同時也為鋼渣等固廢實現(xiàn)規(guī)�；透吒郊又道锰剿饕粭l有效途徑。本文開展以下研究工作:首先,針對鋼渣膠凝活性低的特點,摻加礦渣、脫硫石膏及氟石膏進行激發(fā),開展鋼渣膠凝材料配比試驗,獲得了鋼渣/氟石膏/礦渣配比為35/20/45時（SFG）充填體強度遠超水泥;利用微觀實驗與水泥對比分析揭示了 SFG的主要水化產(chǎn)物,提出了雙重耦合激發(fā)機理,活性成分得到充分激發(fā),多重耦合激發(fā)還消耗了鋼渣中的膨脹性物質(zhì)f-CaO和f-MgO,解決了鋼渣膨脹性問題,并從長期體積及強度監(jiān)測實驗得到了驗證。然后,以福建龍巖的馬坑鐵礦為工程背景,開展兩種鋼渣基礦用膠結(jié)劑,在不同膠砂比、質(zhì)量濃度及骨料變化下的適用性試驗。結(jié)果表明,膠結(jié)充填體強度穩(wěn)定性好,安全儲備高,滿足嗣后充填的多種強度需要;流動性上研究了... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 選題背景及目的
    1.2 研究內(nèi)容
    1.3 技術(shù)路線
2 文獻綜述
    2.1 鋼渣概述
        2.1.1 鋼渣的產(chǎn)生歷史
        2.1.2 鋼渣的種類
    2.2 鋼渣的主要特性研究綜述
        2.2.1 鋼渣的主要化學成分
        2.2.2 鋼渣的礦物成分
        2.2.3 鋼渣的體積不穩(wěn)定性
        2.2.4 鋼渣的膠凝特性
        2.2.5 鋼渣膠凝活性評價方法
        2.2.6 鋼渣的活性激發(fā)方式
    2.3 鋼渣的處理及利用現(xiàn)狀綜述
        2.3.1 鋼渣的預處理
        2.3.2 全球鋼渣利用概況
        2.3.3 鋼渣的主要應用
        2.3.4 鋼渣利用的制約因素
    2.4 高濃度充填料漿流變特性綜述
        2.4.1 高濃度全尾砂漿輸送特性與關(guān)鍵技術(shù)
        2.4.2 高濃度料漿流變模型
        2.4.3 高濃度充填砂漿粘度特性
        2.4.4 料漿管道輸送中沿程阻力的計算
3 試驗原材料物化特性分析
    3.1 典型鋼鐵廠可利用固體廢棄物分析
        3.1.1 鋼渣微粉
        3.1.2 礦渣微粉
        3.1.3 脫硫石膏
        3.1.4 氟石膏
    3.2 選礦全尾砂充填骨料
        3.2.1 選礦全尾砂
        3.2.2 干拋粗尾砂
    3.3 本章小結(jié)
4 全固廢鋼渣基充填膠凝材料配比試驗研究
    4.1 脫硫石膏-鋼渣-礦渣膠凝材料配比實驗
        4.1.1 實驗材料與實驗方法
        4.1.2 實驗方案及結(jié)果分析
        4.1.3 驗證實驗及分析
    4.2 氟石膏-鋼渣-礦渣膠凝材料配比實驗
        4.2.1 試驗方案
        4.2.2 試驗結(jié)果與分析
    4.3 本章小結(jié)
5 鋼渣基膠凝材料的多重耦合激發(fā)機理及膨脹性
    5.1 水化產(chǎn)物及多重耦合激發(fā)
        5.1.1 微觀實驗方法
        5.1.2 主要水化產(chǎn)物
        5.1.3 多重耦合激發(fā)
        5.1.4 微觀結(jié)構(gòu)驗證
    5.2 鋼渣基-全尾砂膠結(jié)充填體的膨脹性
        5.2.1 鋼渣基材料膨脹的必要條件
        5.2.2 本材料與鋼渣混凝土膨脹差異性
    5.3 充填體膨脹性宏觀驗證實驗
        5.3.1 實驗材料及方案
        5.3.2 實驗過程及現(xiàn)象
        5.3.3 實驗結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
6 鋼渣基充填膠凝材料在馬坑鐵礦應用研究
    6.1 工程背景
    6.2 全尾砂骨料膠結(jié)充填普適性實驗
        6.2.1 實驗目的及方案
        6.2.2 實驗結(jié)果
        6.2.3 膠砂比的影響
        6.2.4 料漿質(zhì)量濃度的影響
    6.3 混合充填骨料膠結(jié)充填普適性實驗
        6.3.1 實驗方案
        6.3.2 膠砂比對混合骨料充填體強度的影響
        6.3.3 濃度對混合骨料充填體強度的影響
        6.3.4 骨料粗細比對充填體強度的影響
        6.3.5 膠凝材料工業(yè)應用總結(jié)分析
    6.4 鋼渣基充填體強度模型
        6.4.1 選取變量
        6.4.2 變量表征方法
        6.4.3 強度模型的建立及驗證
    6.5 經(jīng)濟可行性分析
        6.5.1 膠凝材料用量估算
        6.5.2 成本估算與效益分析
    6.6 本章小結(jié)
7 鋼渣膠結(jié)充填料漿的流變特性研究
    7.1 充填料漿流變特性測試方法
        7.1.1 流變儀測試流變參數(shù)的復雜性
        7.1.2 實驗儀器及過程
        7.1.3 料漿觸變性分析
        7.1.4 擬合參數(shù)點的選擇
    7.2 流變特性測試結(jié)果及分析
        7.2.1 試驗方案
        7.2.2 膠砂比對流變參數(shù)的影響
        7.2.3 質(zhì)量濃度比對流變參數(shù)的影響
        7.2.4 粗細尾砂添加比對料漿流變參數(shù)的影響
    7.3 SFG-CPB料漿的管輸阻力預測
        7.3.1 管輸阻力計算流程
        7.3.2 馬坑鐵礦充填料漿阻力計算
    7.4 本章小結(jié)
8 充填料漿長距離管輸中流變參數(shù)的時變演化
    8.1 實驗材料及方案
        8.1.1 實驗材料
        8.1.2 實驗方案
        8.1.3 料漿制備
    8.2 測試方法
        8.2.1 黏度測試
        8.2.2 十字剪切法測量屈服應力
        8.2.3 微觀實驗
        8.2.4 pH及Zeta電位測試
        8.2.5 電導率、體積水容量、吸力監(jiān)測
    8.3 膏體流變參數(shù)的時變規(guī)律
    8.4 膏體料漿配比對流變參數(shù)時變規(guī)律的影響
        8.4.1 膠結(jié)劑參量的影響
        8.4.2 膠結(jié)劑中礦渣摻比的影響
        8.4.3 硫酸鹽濃度的影響
        8.4.4 攪拌水含鹽量的影響
    8.5 溫度對膏體流變參數(shù)時變規(guī)律的影響
    8.6 本章小結(jié)
9 結(jié)論與展望
    9.1 主要結(jié)論
    9.2 創(chuàng)新點
    9.3 展望
參考文獻
作者簡歷及在學研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]中國膏體技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 吳愛祥,楊瑩,程海勇,陳順滿,韓悅.  工程科學學報. 2018(05)
[3]鋼渣泡沫混凝土的保溫性能及三相導熱系數(shù)模型[J]. 趙亮,陳德鵬,高恒昌,呂忠.  武漢大學學報(工學版). 2017(06)
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[5]鋼渣的體積安定性問題及穩(wěn)定化處理的國內(nèi)研究進展[J]. 趙計輝,閻培渝.  硅酸鹽通報. 2017(02)
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[7]大摻量鋼渣-尾礦蒸壓磚水化過程的強化[J]. 李鵬冠,趙風清.  鋼鐵. 2016(10)
[8]鋼渣瀝青混凝土研究進展[J]. 劉國威,朱李俊,金強,韓甲興.  礦產(chǎn)綜合利用. 2016(02)
[9]鐵礦全尾砂新型充填膠凝材料的開發(fā)及應用研究[J]. 楊志強,蘇林,高謙,楊嘯.  金屬礦山. 2015(08)
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碩士論文
[1]尾砂充填料流變特性和高濃度料漿輸送性能研究[D]. 鄭伯坤.長沙礦山研究院 2011



本文編號：3197995