金川二礦磷石膏-礦渣基新型膠凝材料開發(fā)試驗研究.pdf

1、金川礦山作為中國的貴金屬礦山，一直在使用下向分層充填采礦法進(jìn)行開采，礦山主要使用河砂作為充填骨料，水泥作為膠凝材料，充填成本一直居高不下。且隨著礦山的開采深度加大，相對應(yīng)的深部地壓活動變得劇烈，且采場地壓也增大，對充填體的強(qiáng)度要求越來越高(3天強(qiáng)度高于1.5MPa；7天強(qiáng)度高于2.5MPa；28天強(qiáng)度高于4MPa；)。為了在降低充填成本的前提下保證礦山安全高效生產(chǎn)，開發(fā)低成本和高強(qiáng)度的新型充填膠凝材料是非常有必要的。開發(fā)新型膠凝材料不僅

2、可以降低成本，還可實現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用，從而實現(xiàn)礦山的綠色開采。
　　甘肅甕福集團(tuán)與金川礦山相鄰，每年在生產(chǎn)磷肥的過程中排出大量的磷石膏廢渣。磷石膏作為固體廢棄物，全部實行堆放處理。每年占用大批量的土地以及堆放維護(hù)費用，并且會產(chǎn)生揚塵污染。因此磷石膏的資源化利用關(guān)系到磷肥行業(yè)與社會、環(huán)境之間的和諧、可持續(xù)發(fā)展。
　　本文使用河砂作為充填體的充填骨料，用復(fù)合激發(fā)劑、磷石膏和礦渣來進(jìn)行磷石膏-礦渣基新型膠凝材料的開發(fā)，用以

3、取代金川礦山使用的高價膠凝材料水泥。
　　試驗采用正交試驗方法，設(shè)定膠砂比為1:4，料漿的濃度為78％。首先根據(jù)就近原則，采用包鋼渣粉來進(jìn)行試驗，但是包鋼渣粉的活性不能滿足試樣強(qiáng)度要求。然后采用活性高于包鋼渣粉的唐鋼渣粉來進(jìn)行試驗，得到原始試驗結(jié)果。采用 XRD、微觀分析方法對膠凝材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，驗證了磷石膏基充填膠凝材料的水化產(chǎn)物主要為鈣礬石和C-S-H凝膠。通過對試驗結(jié)果采用DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行回歸分析和 M

4、atlab建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化決策，得到了生石灰、磷石膏、NaOH和芒硝的添加量對充填體各時期強(qiáng)度的影響曲線，并獲得了最佳方案。在最優(yōu)配比下，3天單軸抗壓強(qiáng)度為1.532MPa，7天單軸抗壓強(qiáng)度為3.099MPa，28天單軸抗壓強(qiáng)度為4.157MPa，全部滿足金川礦山對強(qiáng)度的要求。
　　最后，通過市場調(diào)查各因素的價格，新型膠凝材料的成本遠(yuǎn)低于水泥的成本。因此在金川礦山，使用磷石膏-礦渣基新型膠凝材料取代水泥來進(jìn)行充填采礦完全可