新型充填胶结材料的制备与性能研究.pdf

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1、新材料与应用lNE3NMATERIALSANDAPPLICATION新型充填胶结材料的制备与性能研究伊爱焦1李国忠2(1250316山东省济南市山东圣翰财贸职业学院建筑工程学院；2250022山东省济南市济南大学材料科学与工程学院)【摘要】采用熟料、矿渣等材料为主要原料，添加一定量的专用外加剂配制成一种自密实胶凝材料。该材料为粉剂．使用方便．可作为新型金矿回填胶结材料。对比现在金矿上使用的回填胶结材料，不但降低充填成本，而且具有更高的早期强度。【关键词】胶结料；充填采矿；强度；比表面积【中图分类号】TU502【文献标志码1A【文章编号】1003—1

2、324(2011)一09—0078-02自20世纪80年代起，随着矿产资源开采深度的不断加深．充填井下采空区消耗了数以万吨计的水泥”I。据统计，充填成本占采矿成本的1／3左右，充填材料又占充填成本的80％以上，昂贵的充填成本不仅给矿山造成很大的经济压力，而且严重制约了充填采矿技术的应用和发展，因此原有的充填工艺已经不能够满足回采工艺和进一步降低采矿成本或环境保护的需要。采用新工艺新技术。开发与研制新型充填胶凝材料，在不降低充填体强度的情况下，降低水泥单耗量或寻求水泥代用品，是充填技术的主攻方向4“1。新型充填胶结材料不但可以降低充填成本，而其可以拓

3、展全尾砂的适应范围”⋯．因而新型胶结材料(包括化学添加剂)的研究开发与推广应用将越来越受到重视，具有广阔的发展前景。根据这一现状，本课题研制开发了一种新型矿井回填歧结材料。该种回填胶结材料是以熟料、矿渣为主要原料．外加一定的专用外加剂配合而成。不但解决了矿渣难以处理所引起的环境问题，变废为宝，达到了资源收稿日期2011-07—1178圄i擀端的综合利用，同时能够减少水泥的用量，达到节能减排的效果。1实验该实验是在山东大元实业有限公司实验室操作完成的。新型胶结料主要由水泥熟料、矿渣、钢渣、氯化钠、元明粉、工业石膏、专用外加剂等混磨而成。为了检验该新型

4、歧结料的性能．我们对该产品和莱,Jq、l焦家金矿现在正在使用的回填胶结料做了一系列对比试验．重点研究了灰砂比、比表面积、氯化钠、矿渣激发剂等对新型胶结料抗压强度的影响。2实验结果与分析21不同龄期抗压强度结果分析图1为新型胶结料与焦金胶结料在灰砂比1：20条件下，不同龄期的抗压强度结果。由图1可以看出：在1：20的灰砂比条件下，新型胶结料在各个龄期都比焦金胶结料具有更高的强度，且新型胶结料的强度在早期增长更快．在相同的施工条件下．新型胶结料既能保证了回填施工强度要求，叉能够节约施工时间，能够缩短工期，值得推广应用。2．2不同灰砂比强度结果分析372

5、2压型謦期，d图1灰砂比1：20时两种胶结料抗压强度5453525l5O¨n∽n呲n¨n∽日t毛鼍茸睡0．12仉10．080．060．0‘0．02O仉611．5仉4n3仉2n101：201：211：231：25灰砂比图2不同灰砂比对胶结料抗压强度的影响羹盒歧结科l●样(396)喇￥(456)嘲￥(伽)材料名称图3比表面积对抗压强度的影响图2为新型胶结料和焦金胶结料的不同灰砂比对3d抗压强度的影响。由图2可知，随着灰砂比的增大．两种不同材料的3d抗压强度均出现降低的趋势。在相同的灰砂比条件下，新型胶结料都要比焦金胶结料具有更高的强度。在不同灰砂比条件

6、下．新型胶结料在灰砂比1：23H,寸的3d抗压强度就同焦金胶结料在灰砂比为1：20时的强度相当。因此新型胶结料在满足强度要求的条件下，就能够胶结更多的尾矿砂，从而加快矿井回填施工进度．提高矿井回填质量。23比表面积对抗压强度的影响图3为在灰砂比1：20的条件下．比表面积对3d抗压强度的影响。由图3可以看出。比表面积对新型胶结料的抗压强度影响很明显．比表面积越大．强度越大．反之越小．即比表面积对新型胶结料的胶结性能起着重要的作用。因此。为了使新型胶结料具有良好的胶结性能．应该保证其具有较大的比表面积。2．4外加氯化钠对抗压强度的影响图4为在灰@bLl

7、：10的条件下，氯化钠对3d抗压强度的影响。由图4可以看出，外加一定量(2％)的氯化钠之后，新型胶结料的强度有了一定的提高，说明在新型胶结料的组分中．氯化钠起着激发和早强的作用．但效果不明显，可能是成型中水流失太多所致。2．5矿渣激发剂对强度的影响结果分析图5为新型腔结料原配比中加人一定量(2哟的矿渣激发剂。分别按照1：10和1：20的灰砂比与焦金胶结料的抗压强度。由图5可以看出，加入一定量(2蜘的矿碴激发荆之后．新型胶结料的强度并没有发生明显的变化．说明在新型胶结料中．矿渣的活性已经得到较大程度的激发．考虑到材料成本等问题，因此不必再加人矿渣激发

8、剂。3结论(1)在相同灰砂比条件下．新型胶结料比焦金胶结料具有更高的强度．而且早期强度增长更缺，具有更好的胶结性能。(2)