尾礦與冶煉廢渣協(xié)同制備新型充填膠凝材料研究.pdf

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1、２０１５年第１２期（總第１６５期）江西建材尾礦的研究與發(fā)展尾礦與冶煉廢渣協(xié)同制備新型充填膠凝材料研究薛杉杉郭利杰（北京礦冶研究總院，北京１００１６０）摘要：采用物理與化學(xué)激發(fā)相結(jié)合的方式改良尾砂、冶煉廢渣的結(jié)構(gòu)及性能，能夠制備出符合礦山充填性能要求的膠凝材料。將其應(yīng)用于礦山充填，有利于提高礦產(chǎn)資源的綜合利用率，減少固廢中重金屬排放對環(huán)境造成的破壞，有效地降低充填成本，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。本文利用鉛鋅尾礦、鉛鋅冶煉廢渣協(xié)同制備出了滿足ＰＣ３２．５復(fù)合硅酸鹽水泥性能指標(biāo)的新型充填膠凝材料。其２８ｄ抗折、抗壓強度分別為６．４０ＭＰａ、３３．１

2、０ＭＰａ，消納鉛鋅尾礦、冶煉渣量分別可達２０ｗｔ％、４６ｗｔ％。關(guān)鍵詞：尾礦；冶煉渣；膠凝材料；強度圖書分類號：ＴＤ９８２文獻標(biāo)示碼：Ａ根據(jù)《中國資源綜合利用年度報告（２０１４）》統(tǒng)計重大的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，國內(nèi)有大量關(guān)于結(jié)果，截止到２０１３年底，我國尾礦累積堆存量達１４６采用尾礦、冶煉渣等礦冶固廢取代部分水泥制備膠凝［２－１０］億噸，廢石堆存量達４３８億噸；鋼鐵行業(yè)冶煉廢渣產(chǎn)生材料的研究報道。北京礦冶研究總院利用礦山量約４．１６億噸，有色行業(yè)冶煉廢渣產(chǎn)生量１．２８億廢料和冶金廢渣成功開發(fā)出可以替代水泥的礦山充填噸。目前我國對于尾礦的

3、綜合利用方式主要包括充填新型膠結(jié)材料，且成本低廉。礦山采空區(qū)和生產(chǎn)建筑材料。利用尾礦生產(chǎn)的建筑材物理激發(fā)方式通常為機械活化。機械力活化能料主要是建筑用砂、尾礦磚及砌塊類等，尾礦只是起到夠減小尾礦、冶煉渣的顆粒尺寸，提高其作為混凝土簡單的物理填充作用，這與將其用于充填采空區(qū)的原輔助膠凝材料的物理填充作用，與此同時，在粉磨機理相一致。冶煉廢渣主要化學(xué)成分為ＳｉＯ２、ＣａＯ、械力的作用下，其中石英礦物的結(jié)晶程度會有所降［１］［１１］Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯ，具備潛在的膠凝活性。通低，具有潛在的化學(xué)反應(yīng)活性。化學(xué)激發(fā)方式是過物理與化學(xué)激

4、發(fā)方式改良尾砂、冶煉廢渣的結(jié)構(gòu)及通過一些有機或無機的化學(xué)激發(fā)劑來激發(fā)原料活性能，能夠使其應(yīng)用于充填膠凝材料的制備，解決水泥性：通過在一定粒度級配的礦冶固廢中添加化學(xué)試作為常用充填膠結(jié)劑成本高的問題，從而具備更廣泛劑，促使其中的硅鋁網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解體、縮聚，最終形成的應(yīng)用價值和更高的綜合利用率，有利于礦冶企業(yè)的地質(zhì)聚合物。一般化學(xué)激發(fā)劑分為三種：堿激發(fā)、酸可持續(xù)發(fā)展，對節(jié)能、降耗、減少ＣＯ２等的排放，具有激發(fā)和水解呈堿性的鹽類激發(fā)。常用化學(xué)激發(fā)劑主１０８２０１５年第１２期（總第１６５期）江西建材尾礦的研究與發(fā)展要有堿性激發(fā)劑、硫酸鹽類激發(fā)劑、碳酸鹽類

5、激發(fā)劑料的比表面積。［１２］等。另外，如果原料活性較差，則可能需要通過高（３）膠凝材料膠砂試件制備及強度測試按照溫煅燒使固廢中的ＣａＯ、ＳｉＯ２等礦物成分活性增加，《水泥膠砂強度檢驗方法》（ＩＳＯ法，ＧＢ／Ｔ１７６７１－從而提高材料的膠凝活性，有利于發(fā)生水化反１９９９）規(guī)定的方法制作標(biāo)準(zhǔn)膠砂試件，然后脫模并放［１３，１４］應(yīng)。本文通過物理激發(fā)和化學(xué)激發(fā)相結(jié)合的方入（２０±１）℃、濕度為９０％以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室中養(yǎng)式，利用鉛鋅尾礦、冶煉廢渣協(xié)同制備出了一種新型護，利用長春新試驗機有限責(zé)任公司生產(chǎn)的微機控的復(fù)合充填膠凝材料，滿足礦山充填的性能指標(biāo)。

6、制電液伺服壓力試驗機測試抗壓、抗折強度。（４）膠凝材料細度、凝結(jié)時間測試按照《ＧＢ／Ｔ１實驗１３４５－２００５水泥細度檢驗方法》中規(guī)定的４５μｍ方１．１實驗原料及儀器孔標(biāo)準(zhǔn)篩的水泥細度篩析試驗方法測試制備的膠凝實驗原料：本試驗所用原料以某礦區(qū)生產(chǎn)排除材料細度。按照《ＧＢ／Ｔ１３４６－２０１１水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度的鉛鋅尾礦、鉛鋅冶煉渣為主，添加劑為本中心研發(fā)用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》測試膠凝材料產(chǎn)品。的凝結(jié)時間。所用儀器：ＳＭ－５００水泥試驗小磨，ＺＳ－１５水泥（５）膠凝材料微觀結(jié)構(gòu)測試利用日本Ｈｉｔａｃｈｉ膠砂振實臺，ＹＨ－４０Ｂ型全自動恒溫

7、恒濕標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護公司生產(chǎn)的Ｓ４７００型掃描電子顯微鏡觀察凈漿試塊箱，ＵＪＺ－１５型行星式水泥膠砂攪拌機，４０*４０*１６０的微觀相貌，結(jié)合Ｘ射線光電子能譜儀分析結(jié)果，分ｍｍ水泥膠砂模具，水泥抗折、抗壓夾具，李氏密度瓶。析材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，包括復(fù)合膠凝材料的水化反１．２實驗過程應(yīng)情況、結(jié)構(gòu)緊致性等。（１）原料基礎(chǔ)性質(zhì)測試分析利用馬爾文激光２結(jié)果與討論粒度測試儀分析鉛鋅尾礦粒級組成，測定其顆粒組成尺寸及含量。采用化學(xué)全元素分析法測試鉛鋅尾２．１原料基礎(chǔ)性質(zhì)測試礦、冶煉渣化學(xué)元素組成。利用荷蘭ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ公２．１．１粒度組成分析司生產(chǎn)的Ｘ’Ｐ

8、ｅｒｔＰＲＯＭＰＤ型Ｘ射線光電子能譜儀激光粒度測試結(jié)果得出，鉛鋅尾礦ｄ１０為分析鉛鋅尾礦、冶煉渣的礦物組成，測試參數(shù)為：管６０．８８８μｍ，ｄ５０為２００．６８２μ