粉煤灰充填胶凝材料及其应用.doc

粉煤灰充填胶凝材料及其应用 陈贤树1 杨春保2 1 中国新型建材设计研究院，杭州31003； 2 合肥水泥研究设计院，合肥230051 摘要：如何降低充填成本、提高充填质量是使用胶结充填采矿法的矿山亟待解决的问题之一。利用粉煤灰具有的火山灰活性，制备的矿山充填胶凝材料，部分或全部替代水泥，可以降低充填成本，提高充填体强度。同时通过具体的生产实践，取得了良好的经济效益和社会效益。 关键词：粉煤灰；活性；充填胶凝材料；尾砂 Fly Ash Backfilling Cementitious Materials and Application Chen Xianshu1 Yang Chunbao2 1.China New Building Materials Design Research Institute ，Hangzhou 31003 2.Hefei Cement Research Design Institute，Hefei 230051 Abstract：How to reduce the cost and improve the quality of backfilling is the problem of mine used cemented backfilling to be solved.Used of fly ash has pozzolanic activity, produce mining backfilling cementitious materials to replace all or part of cement can reduce costs, improve filling body strength. Meanwhile through specific production practices, and achieved good economic and social benefits. Key words：Fly ash；Activity；Backfilling cementitious materials；Tailings 由于粉煤灰固有的火山灰活性和自硬性，在常温常压下能与石灰等碱性物质生成具有胶凝特性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而产生强度。在尾矿胶结充填过程中，加入一定量的粉煤灰或者以粉煤灰为主的充填胶凝材料，既可以增加充填体的龄期强度，又可以提高充填体的抗渗性和耐久性。此外，由于粉煤灰在充填体中具有超出火山灰活性的特殊物理功能，例如粉煤灰的减水功能、增加浆体的体积功能、填充浆体粗骨料空隙功能、调节胶凝量和胶凝过程的功能，以及与水泥整体的协和功能等，起到了使充填体性能改善和质量提高的作用。 1 粉煤灰作充填胶凝材料 目前，国内外矿山胶结充填中大都用水泥作为唯一或主要胶固剂[1]，以尾矿(全尾砂或分级尾砂)或其它废石(煤矸石、碎石等)作骨料和水拌合成可管道输送的混合料（料浆浓度65%~80%)。理论和实践证明：影响这种混合料(胶结充填体)强度的因素主要是胶固剂用量、充填浓度和尾矿或废石的细度（粒度）。因此，减少水泥用量、提高胶固剂固结能力、尽可能提高充填浓度、合理配置尾矿或者废石的细度或粒度是降低矿山充填成本的重要途径，其中水泥或者胶固剂的用量是影响成本的主要因素之一。如何降低充填成本，尽可能降低水泥或胶固剂的用量是能否大面积推广胶结充填采矿法的关键。据统计，我国目前采用胶结充填法开采的地下矿山，其充填成本占采矿总成本的40%左右，其中水泥或者胶固剂几乎占充填成本的一半。目前过高的水泥价格及用量对大面积推广胶结充填采矿法十分不利，同时由于水泥在水化过程中产生大量的水化热，使用水泥胶结充填后，在大体积充填体内部热量无法释放，热量聚集到一定程度后，充填体内部开始膨胀，并使充填体产生裂纹，从而影响充填体的强度和充填效果。因此寻找价格低廉，性能优异的水泥代用品，以减少胶固剂用量和提高充填质量是推广充填采矿法的主要途径。 采用粉煤灰为主要原料生产的矿山充填胶凝材料，部分替代水泥或全部代替水泥，以降低充填成本，提高充填体质量，曾是国家“九五”科技攻关项目，并取得了一定的成果，在国内部分矿山开始使用。以电厂粉煤灰作为水泥替代品代替部分水泥或全部水泥用于尾矿胶结充填，通过分析其物理与化学特征及水化反应机理，以及与水泥胶结充填的大量对比试验和在金属矿山尾矿充填的实际使用，证明粉煤灰是一种良好的充填胶固剂原料，用于矿山胶结充填时明显降低胶固剂的用量，同时改善了充填体的质量。 1.1.主要充填材料物理、化学性能 粉煤灰和尾砂是矿山充填体的两大主要原料，其物化性质和粒度对充填体的性能有主要影响。为了准确掌握充填体的实际性能参数，需要充分了解粉煤灰和尾砂的具体物理化学性能。下面是对