尾矿与冶炼废渣协同制备新型充填胶凝材料研究.pdf

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1、２０１５年第１２期（总第１６５期）江西建材尾矿的研究与发展尾矿与冶炼废渣协同制备新型充填胶凝材料研究薛杉杉郭利杰（北京矿冶研究总院，北京１００１６０）摘要：采用物理与化学激发相结合的方式改良尾砂、冶炼废渣的结构及性能，能够制备出符合矿山充填性能要求的胶凝材料。将其应用于矿山充填，有利于提高矿产资源的综合利用率，减少固废中重金属排放对环境造成的破坏，有效地降低充填成本，具有良好的经济和社会效益。本文利用铅锌尾矿、铅锌冶炼废渣协同制备出了满足ＰＣ３２．５复合硅酸盐水泥性能指标的新型充填胶凝材料。其２８ｄ抗折、抗压强度分别为６．４０ＭＰａ、３３．１

2、０ＭＰａ，消纳铅锌尾矿、冶炼渣量分别可达２０ｗｔ％、４６ｗｔ％。关键词：尾矿；冶炼渣；胶凝材料；强度图书分类号：ＴＤ９８２文献标示码：Ａ根据《中国资源综合利用年度报告（２０１４）》统计重大的经济效益和社会效益。目前，国内有大量关于结果，截止到２０１３年底，我国尾矿累积堆存量达１４６采用尾矿、冶炼渣等矿冶固废取代部分水泥制备胶凝［２－１０］亿吨，废石堆存量达４３８亿吨；钢铁行业冶炼废渣产生材料的研究报道。北京矿冶研究总院利用矿山量约４．１６亿吨，有色行业冶炼废渣产生量１．２８亿废料和冶金废渣成功开发出可以替代水泥的矿山充填吨。目前我国对于尾矿的

3、综合利用方式主要包括充填新型胶结材料，且成本低廉。矿山采空区和生产建筑材料。利用尾矿生产的建筑材物理激发方式通常为机械活化。机械力活化能料主要是建筑用砂、尾矿砖及砌块类等，尾矿只是起到够减小尾矿、冶炼渣的颗粒尺寸，提高其作为混凝土简单的物理填充作用，这与将其用于充填采空区的原辅助胶凝材料的物理填充作用，与此同时，在粉磨机理相一致。冶炼废渣主要化学成分为ＳｉＯ２、ＣａＯ、械力的作用下，其中石英矿物的结晶程度会有所降［１］［１１］Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯ，具备潜在的胶凝活性。通低，具有潜在的化学反应活性。化学激发方式是过物理与化学激

4、发方式改良尾砂、冶炼废渣的结构及通过一些有机或无机的化学激发剂来激发原料活性能，能够使其应用于充填胶凝材料的制备，解决水泥性：通过在一定粒度级配的矿冶固废中添加化学试作为常用充填胶结剂成本高的问题，从而具备更广泛剂，促使其中的硅铝网络结构解体、缩聚，最终形成的应用价值和更高的综合利用率，有利于矿冶企业的地质聚合物。一般化学激发剂分为三种：碱激发、酸可持续发展，对节能、降耗、减少ＣＯ２等的排放，具有激发和水解呈碱性的盐类激发。常用化学激发剂主１０８２０１５年第１２期（总第１６５期）江西建材尾矿的研究与发展要有碱性激发剂、硫酸盐类激发剂、碳酸盐类

5、激发剂料的比表面积。［１２］等。另外，如果原料活性较差，则可能需要通过高（３）胶凝材料胶砂试件制备及强度测试按照温煅烧使固废中的ＣａＯ、ＳｉＯ２等矿物成分活性增加，《水泥胶砂强度检验方法》（ＩＳＯ法，ＧＢ／Ｔ１７６７１－从而提高材料的胶凝活性，有利于发生水化反１９９９）规定的方法制作标准胶砂试件，然后脱模并放［１３，１４］应。本文通过物理激发和化学激发相结合的方入（２０±１）℃、湿度为９０％以上的标准养护室中养式，利用铅锌尾矿、冶炼废渣协同制备出了一种新型护，利用长春新试验机有限责任公司生产的微机控的复合充填胶凝材料，满足矿山充填的性能指标。

6、制电液伺服压力试验机测试抗压、抗折强度。（４）胶凝材料细度、凝结时间测试按照《ＧＢ／Ｔ１实验１３４５－２００５水泥细度检验方法》中规定的４５μｍ方１．１实验原料及仪器孔标准筛的水泥细度筛析试验方法测试制备的胶凝实验原料：本试验所用原料以某矿区生产排除材料细度。按照《ＧＢ／Ｔ１３４６－２０１１水泥标准稠度的铅锌尾矿、铅锌冶炼渣为主，添加剂为本中心研发用水量、凝结时间、安定性检验方法》测试胶凝材料产品。的凝结时间。所用仪器：ＳＭ－５００水泥试验小磨，ＺＳ－１５水泥（５）胶凝材料微观结构测试利用日本Ｈｉｔａｃｈｉ胶砂振实台，ＹＨ－４０Ｂ型全自动恒温

7、恒湿标准养护公司生产的Ｓ４７００型扫描电子显微镜观察净浆试块箱，ＵＪＺ－１５型行星式水泥胶砂搅拌机，４０*４０*１６０的微观相貌，结合Ｘ射线光电子能谱仪分析结果，分ｍｍ水泥胶砂模具，水泥抗折、抗压夹具，李氏密度瓶。析材料内部结构特征，包括复合胶凝材料的水化反１．２实验过程应情况、结构紧致性等。（１）原料基础性质测试分析利用马尔文激光２结果与讨论粒度测试仪分析铅锌尾矿粒级组成，测定其颗粒组成尺寸及含量。采用化学全元素分析法测试铅锌尾２．１原料基础性质测试矿、冶炼渣化学元素组成。利用荷兰ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ公２．１．１粒度组成分析司生产的Ｘ’Ｐ

8、ｅｒｔＰＲＯＭＰＤ型Ｘ射线光电子能谱仪激光粒度测试结果得出，铅锌尾矿ｄ１０为分析铅锌尾矿、冶炼渣的矿物组成，测试参数为：管６０．８８８μｍ，ｄ５０为２００．６８２μ