發(fā)布時間：2021-08-10 17:53

　　在礦產(chǎn)分選作業(yè)中,將目標組分含量較低而無法用于生產(chǎn)的部分稱為尾礦,這些尾礦由于各種經(jīng)濟與技術(shù)原因被長期擱置,不僅占用土地資源,也對周邊環(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)濟環(huán)保型充填體。研究了激發(fā)劑摻量、礦粉摻量、水灰比對硫酸鈉激發(fā)膠凝材料的宏觀性能與微觀結(jié)構(gòu)的影響。對硫酸鈉激發(fā)的分級尾礦充填體進行了工作性能、力學性能、微觀結(jié)構(gòu)上的測試與分析,使用合理的配方制備出了滿足工程要求的尾礦充填體。在此基礎之上,進一步研究了細尾礦的摻入對尾礦充填體的影響,通過調(diào)整配方與外加劑,制備出了一種能使用細尾礦完全替代分級尾礦的新型充填體,該充填體能夠滿足工程需求,且在成本上較分級充填體更低。最后,本文對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... 

【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

硫酸鈉激發(fā)純礦粉的水化產(chǎn)物XRD[24]

武漢理工大學碩士學位論文4BaiY[26]研究了硫酸鈉激發(fā)膠凝材料在高溫下的化學穩(wěn)定性與機械穩(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度，具備耐火材料的潛質(zhì)，其強度變化如圖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凝膠會分解形成-C2S與C3S相，而在硫酸鈉激發(fā)礦渣體系中則會形成鎂黃長石、鎂硅鈣石以及鈣黃長石相。圖1-2硫酸鈉激發(fā)礦粉在高溫下強度的變化[26]上述研究中硫酸鈉激發(fā)膠凝材料雖具備較好的機械性能，但其必須經(jīng)過40°C的升溫養(yǎng)護，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，對于建筑的養(yǎng)護條件更接近于25°C標準養(yǎng)護，而關于硫酸鈉激發(fā)膠凝材料在標準養(yǎng)護條件下的研究目前還較少。ProvisJL[25]研究了標準養(yǎng)護18個月齡期內(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-沉淀時期長達5天左右，但材料能夠凝結(jié)、硬化，并形成一定的強度。此外，通過XRD和NMR的測試手段，該研究還發(fā)現(xiàn)在18個月的養(yǎng)護齡期內(nèi)，礦粉反應程度在不斷增加，其反應產(chǎn)物C-A-S-H與鈣礬石的含量也隨養(yǎng)護時間增加而增加。對于大多數(shù)建筑材料而言，凝結(jié)時間與早期強度都是較為重要的指標，對于使用氫氧化鈉、硅酸鈉等強堿激發(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)時間與早期強度往往達不到建筑材料的標準。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

武漢理工大學碩士學位論文6圖1-3四種減水劑的對尾礦充填體的流動性影響[36]尾礦充填體的抗壓強度主要受以下幾個因素影響[37]：（1）膠凝材料的抗壓強度（2）料將濃度（水灰比與灰砂比）（3）尾礦的化學成分和粒徑分布（4）養(yǎng)護環(huán)境和養(yǎng)護時間。KesimalA[38]研究了用沉積法分級尾礦對充填體強度的影響，實驗對細尾礦（＜20μm）含量分別為52%與54%的尾礦A和B進行了沉積分級處理，使細尾礦含量分別降到30%、25%、20%與15%，并對不同細尾礦含量的尾礦充填體進行了無側(cè)限抗壓強度（USC）測試，實驗結(jié)果如圖1-4所示。該實驗結(jié)果表明，降低細尾礦的含量有助于提高充填體的強度，在細尾礦含量為25%時，充填體具有最高的抗壓強度。此外，實驗還發(fā)現(xiàn)B型尾礦制備的充填體在同樣細顆粒含量下的強度始終低于A型，這是由于其較高的保水性所致。周科平[39]使用灰色關聯(lián)分析研究了尾礦粒徑分布對充填體強度的影響，實驗結(jié)果表明粒徑低于20μm的細尾礦對充填體的抗壓強度貢獻最小，粒徑在20-100μm的中尾礦對充填體的抗壓強度貢獻一般，而粒徑在100-248μm的粗尾礦對抗壓強度的貢獻最大。圖1-4不同細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，需承受來自周圍土壤的長期壓力，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%）對充填體的耐久性能有顯著影響，這種影響主要是硫酸鹽對硅酸鹽水泥的侵蝕造成的[17]。由于充填

【參考文獻】：
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本文編號：3334517