鞍钢大型铁矿全尾砂胶凝材料与高浓度料浆流变特性研究

发布时间：2018-04-11 23:40

  本文选题：铁矿山 + 全尾砂充填　； 参考：《北京科技大学》2017年博士论文

【摘要】：随着大型露天矿陆续转入地下开采以及我国对环境与生态保护越加严格,作为一种绿色、环保充填采矿法,广泛应用于有色、黄金等贵金属矿山,并逐步在铁矿及煤矿矿山应用。目前充填法矿山主要采用水泥胶凝材料,其尾砂胶结充填体强度低、料浆阻力大,充填采矿成本高,由此给铁矿充填法开采带来巨大经济压力。目前国际钢铁市场持续低迷,铁矿充填采矿技术应用面临巨大经济效益压力。本文以鞍钢集团“大型地下矿山充填核心材料研究与应用”重大科研项目为依托,开展以下研究:(1)利用鞍钢及周围可以利用的矿渣、钢渣、脱硫石膏、脱硫灰渣等工业废弃物,研究开发铁矿山全尾砂充填采矿新型充填胶凝材料。(2)针对鞍钢矿山全尾砂浆物化特性,研究全尾砂浆浓密机理,探索低成本和高效全尾砂浆浓密技术,为鞍钢矿山低成本安全高效充填法开采和固体废弃物资源化利用奠定基础。(3)针对鞍钢矿山全尾砂料浆,开展砂浆浓密试验和胶结充填料浆流变特性及管道输送特性的L管试验,为鞍钢矿山全尾砂高浓料浆管输系统优化设计提供理论支撑。本文研究工作所获得的主要研究成果如下:(1)鞍钢矿渣和钢渣的质量及活性满足胶凝材料开发利用要求,但钢渣微粉粉磨成本高以及潜在的微膨胀性,作为活性材料在应用中受到限制。(2)利用鞍钢地区矿渣微粉作为主要材料,以A(碱)、B(盐)和C(早强剂)作为激发剂材料,开发出盐基和碱基两种复合激发剂胶凝材料。盐基复合激发剂配方为:A(碱)4%,B(盐)19%,C(早强剂)0.5%,渣粉76.5%;碱基复合激发剂配方为:A(碱)11%,B(盐)4%,C(早强剂)0%,渣粉 85%。(3)通过矿渣-钢渣“A(碱)-B(盐)-C(早强剂)”三组分复合激发剂配方正交试验,获得了矿渣-钢渣混合基胶凝材料最优配方。在此基础上,利用试验数据作为学习样本,建立BP神经网络模型进行不同配比的胶结体强度预测与优化决策,由此获得最优配比为:A(碱)12%、B(盐)4%、C(早强剂)1%和钢渣微粉26%,其胶结充填体强度满足阶段嗣后充填采矿要求。(4)针对鞍钢矿山全尾砂浆物化特性,开展全尾砂浓密技术及机理研究。选择阴离子型絮凝剂作为此次研究的絮凝剂,通过试验确定其分子量、单耗、浓度为:当全尾砂浆浓度为20%时,使用阴离子型分子量为1500万絮凝剂,絮凝剂单耗38～40g/t,浓度为0.34%,沉降速率为20.5cm/min即12.3m/h,底流极限浓度为70.8%,临界压缩质量分数为57.3%;当全尾砂浆浓度为35%时,使用阴离子型分子量仍为1500万絮凝剂,絮凝剂单耗103～107g/t,絮凝剂浓度为0.32%,沉降速度为4.17cm/min即2.5m/h,底流极限浓度为71.12%,底流平均浓度为63.3%。(5)针对全尾砂浆采用流变仪和L管试,测试和研究全尾料浆流变参数和管输阻力,其结果为:在胶砂比可选择的1:10～1:6范围内,当料浆浓度为66%～72%时,新型充填胶凝材料全尾砂浆较水泥砂浆粘度低,流动性好,有利于提高充填料浆浓度;采用新型胶凝材料的全尾砂浆,胶砂比和浓度对料浆屈服应力和粘度系数以及输送阻力均产生影响,其中料浆浓度影响最显著,胶砂比次之。在料浆浓度相同的情况下,随着胶砂比增加,料浆流动性增大效果相对于降低料浆浓度来说十分有限。因此,通过提高胶砂比来改善充填料浆的流动性并不经济。一般情况下,根据矿山采矿对胶结充填体的强度要求确定合理的胶砂比。
[Abstract]:Based on the research and application of large - scale underground mine filling core material research and application , this paper studies the research and development of full - tailing mortar in Anshan Iron Mine , which is based on the research and application of large underground mine filling core material . ( 2 ) Based on the orthogonal test of slag - steel slag " A ( base ) 4 % , B ( salt ) 19 % , C ( early strength agent ) 0 . 5 % and slag powder ( 76.5 % ) , the optimum formula of cement - based cementing material for slag - steel slag was obtained by orthogonal test of the three - component composite excitant formulation of slag - steel slag " A ( base ) - B ( salt ) - C ( early strength agent ) . ( 4 ) For the properties of full - tail mortar in Anshan Iron and Steel Mine , the technology and mechanism of full - tail mortar were studied . The molecular weight , the single consumption and the concentration of the new filling cementing material were as follows : when the concentration of the whole tailing mortar was 20 % , the concentration of the new type filling cementing material was 1 鈭，

本文编号：1738214