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全尾砂胶凝材料激发剂配比试验研究 0 新型胶凝材料激发剂配比确定 在传统的填充法中，水泥被用作粘合剂。一方面, 由于全尾砂中含有大量细泥, 采用水泥作为胶结剂的全尾砂胶结充填体强度低;另一方面, 水泥成本较高, 从而使铁矿充填法开采的采矿经济效益面临严峻挑战。所以, 大部分矿山采用分级尾砂或与其他充填料混合充填。但这又增加了充填工艺处理细泥的困难。因此, 开展低成本和高强度的适应铁矿全尾砂充填料的新型胶凝材料的研究开发与应用显得至关重要。大量试验研究表明, 基于水淬渣开发的新型胶凝材料不仅适应含泥量较高的充填材料, 而且能够提高充填体强度, 降低水灰比, 提高经济效益。而新型充填胶凝材料的全尾砂充填体强度取决于胶凝材料激发剂的种类和配比。本文根据司家营铁矿采用的嗣后充填采矿法对28 d充填体强度的要求, 以司家营铁矿全尾砂作为充填料, 采用石膏和石灰作为主要激发剂, 进行不同配比的全尾砂充填料的胶砂试验, 并与水泥进行了对比试验。在此基础上, 对试验数据的统计分析, 并利用DPS数据分析系统建立28 d强度与激发剂配比的回归方程, 确定了新型胶凝材料激发剂的最优配方。试验表明, 采用该激发剂配方方案, 与32.5水泥胶凝材料相比, 胶砂比是1:5和1:8的28 d的新型胶凝材料的充填体强度, 分别是水泥材料的5倍和8倍左右。 1 测试 1.1 s95级矿渣、唐山陡河电厂的石膏、因地制宜的二水脱硫石膏、唐山陡河电厂的全尾砂 本次试验主要材料有唐山唐龙新型建材有限公司的S95级矿渣微粉、唐山陡河电厂的二水脱硫石膏、滦县当地生产的普通建筑石灰、冀东水泥以及司家营铁矿全尾砂。所用材料的粒径分析结果如表1所示。 1.2 水泥胶砂试验装置、养护试验研究 由于此次试验的目的在于寻求激发剂的最佳配比, 考虑到砂浆浓度和灰砂比对其材料的配比选择影响不大, 所以在此确定试验的胶砂比为1:5和1:8两种, 在砂浆浓度为68%的条件下, 进行不同激发剂配比的胶砂试验研究。 试验按照国标GB 177—1985《水泥胶砂试验方法》进行, 使用水泥胶砂搅拌机, 将胶凝材料、水、全尾砂搅拌180 s制成胶砂, 将其倒入7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm三联试模中;然后立即用水泥胶砂试体成型振实台进行振实成型, 将做好编号的三联试模放入温度为 (20±1) ℃, 湿度≥90%的标准恒温恒湿养护箱中标准养护48 h, 再进行脱模、编号;然后继续放养护箱养护, 直至达到养护期龄;最后参照GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法》, 在SANS数显固定位移压力机上分别测试试块3 d、7 d、28 d的单轴抗压强度作为评价指标。 1.3 试验结果 此次共进行56组试验, 选择强度较高的前10组试验方案进行分析 (见表2) 。 2 试验结果的分析 2.1 单轴抗压强度 根据试验结果分析, 表3分别给出了胶砂比为1:5和1:8条件下新型胶凝材料前十组最优配比方案平均强度值、水泥强度值以及两者的比值。 以上试验结果表明, 胶砂比为1:5的试验方案中的最优配方, 28 d的单轴抗压强度最高达到7.24 MPa, 10组方案的3 d、7 d和28 d的平均值分别是水泥的5倍左右, 而胶砂比为1:8的试验方案中的最优配方, 28 d的单轴抗压强度最大达到3.38 MPa;10组方案的3d、7 d和28 d的平均值分别达到水泥的6倍左右。显然, 与水泥胶凝材料相比, 以石膏、石灰为主要激发剂基于水淬渣开发的新型胶凝材料更适合含泥量较大的司家营全尾砂。 2.2 充填体配方优化试验 图1分别给出了胶砂比为1:5和1:8新型胶凝材料10组胶砂试验配方中激发剂材料百分含量与28 d强度的关系。图2分别给出了两种变化规律下充填体的平均强度值。 (1) 由图1可见配方中的激发剂材料含量, 无论是1:5还是1:8的胶砂比, 激发剂材料水泥、石灰、石膏遵循小、小、大和小、大、小两种变化规律。 (2) 对于1:5的胶砂比, 10组优化方案, 其中有7组的材料配方遵循小小大规律, 3组遵循小大小规律。由图2可知7组小小大的优化配方的3 d和28 d的单轴抗压强度均优于小大小的优化配方方案, 但7 d的强度略小。对于1:8的胶砂比试验方案也显示出十分相似的变化规律。 (3) 综合上述分析结果可见, 激发剂材料水泥、石灰、石膏配方按照小小大的配方, 所获得的胶砂充填体强度较好, 从而获得了司家营铁矿全尾砂新型胶凝材料的配方取值范围。水泥、石灰、石膏的取值范围分别为: 2.3 dps数据处理验证 针对司家营铁矿嗣后开采对充填体28 d强度值的要求, 利用DPS数据优化系统对1:8胶砂比28 d强度值进行回归分析, 建立强度值与激发剂配比的回归方程, 水泥、石灰、石膏含量分别用X1、