【摘要】：本文針對(duì)磷石膏堆存所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題,以及傳統(tǒng)充填材料和二水磷石膏充填技術(shù)存在充填成本高、水泥耗量大、固結(jié)體強(qiáng)度低等問題,依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“深井多場(chǎng)耦合作用下充填體強(qiáng)度演化規(guī)律及調(diào)控機(jī)制”(51674012)和橫向課題“CH半水磷石膏充填膠凝材料及應(yīng)用”,通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、室內(nèi)試驗(yàn)、機(jī)理分析和工業(yè)化應(yīng)用,開展半水磷石膏膠凝活性激發(fā)及礦井充填材料配比優(yōu)化與應(yīng)用技術(shù)研究,旨在為磷石膏的綜合利用與礦井安全探索新的途徑。本文完成的主要工作如下:(1)以半水磷石膏制備礦用充填復(fù)合材料為出發(fā)點(diǎn),系統(tǒng)分析了半水磷石膏的物化性質(zhì),探明了半水磷石膏的膠凝性性能及其關(guān)鍵影響因素,提出其膠凝活性的控制方法。(2)以單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)可視化方法進(jìn)行配比優(yōu)化,首次以半水磷石膏成功研制了系列快凝早強(qiáng)、性能可調(diào)的礦用充填復(fù)合材料,實(shí)現(xiàn)了3天達(dá)到3MPa的強(qiáng)度目標(biāo),將充填材料成本降低90%以上。(3)從半水石膏的水化反應(yīng)理論出發(fā),以溶解析晶理論為指導(dǎo),分析了半水磷石膏的水化反應(yīng)過程;從微觀角度分析了半水磷石膏基礦用充填復(fù)合材料的水化產(chǎn)物和原材料與惰性材料之間的相互作用;從化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、力學(xué)分析等研究了不同原材料對(duì)充填材料的影響機(jī)理;為半水磷石膏基礦用充填復(fù)合材料的應(yīng)用與推廣提供了必要的理論基礎(chǔ)。(4)確定了半水磷石膏基礦用充填復(fù)合材料管道輸送的層流臨界條件。獲得了層流條件下充填料漿管道輸送的解析解,探明了管道自流輸送中自流流速與管徑、充填倍線、表觀粘度等流變參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。開展了半水磷石膏基充填料漿流變?cè)囼?yàn)和管道試驗(yàn),基于方程3D可視化和平行坐標(biāo)法,系統(tǒng)分析了充填料漿的可輸送性能。(5)根據(jù)半水磷石膏基礦用充填復(fù)合材料特點(diǎn)及采空區(qū)充填要求,研制出半水磷石膏基礦用充填復(fù)合材料專用充填工藝系統(tǒng)。以半工業(yè)充填試驗(yàn)驗(yàn)證了半水磷石膏基礦用充填復(fù)合材料強(qiáng)度性能和輸送性能,證明了半水磷石膏基礦用充填復(fù)合材料已經(jīng)初步具備工業(yè)化應(yīng)用條件。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD87;TB33
【圖文】：

圖１－１論文技術(shù)路線逡逑

和顆粒粒徑的改變，在激光粒度儀中進(jìn)行粒度分析時(shí)不能用水作為分散介質(zhì)，逡逑因此本文利用ｗｉｍｉｅｒ２０００型激光粒度分析儀，采用無水乙醇作為試驗(yàn)介質(zhì)對(duì)逡逑半水磷石膏的粒徑分布與顆粒級(jí)配進(jìn)行了分析，結(jié)果見圖２－１和表２－４，可以逡逑看出半水磷石膏主要為粒徑小于ｌＯＯ＾ｒｎｉ的顆粒，其中７０－１０（＾ｍ的占多數(shù)，逡逑可用于井下充填，有利于料漿制備和采場(chǎng)充填脫水。從半水磷石膏的物理性逡逑質(zhì)來看，半水磷石膏比重、容重、細(xì)度與常見的礦山充填材料沒有太大的區(qū)逡逑另ＩＩ，具備制備充填材料的可行性。逡逑表２－３半水磷石裔物理性質(zhì)逡逑比重；￣松散容重／ｇｃｎ＾￣孔隙率／％邐滲透系數(shù)邐結(jié)晶水含量／％￣￣自由水含量／％逡逑２．６９邐１．２７邐５２．９５邐５．７１邋ｘｌ0－２ｃｍ／ｓ邐５．８４邐２３．５１逡逑表２－４激光粒度分析結(jié)果逡逑ＩＴ－！邐粒級(jí)組成化ｍ邐不均勾逡逑—邐邐Ｄｅｏ邐Ｄ９０邐Ｄａｖ邐系數(shù)邋Ｃｕ逡逑１０．３２邐２０．２０邐６５．２９邐９９．９５邐５９．１５邐３．２３逡逑１８邋，邐—邐逡逑１５－邐ｎ逡逑一邋卞５？水淲石

本文編號(hào)：2722341