2018年硫酸盐添加量对膏体充填料浆流变特性的影响研究.pdf

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1、北京矿冶研究总院 硫酸盐添加量对膏体充填料浆流变特性的影响研究 2018年年10月月24日日 第七届黄金科学技术论坛 BGRIMM 提纲 一、研究背景 二、试验方案 三、试验数据分析 四、结论与展望 BGRIMM 北京矿冶研究总院 一、研究背景 1 定义：膏体充填通常指利用人工制备得到的膏体充填料浆充填采场采空区的一种工程实践。膏体料浆的制备：如右图所示，膏体料浆主要由骨料（通常是尾砂）、胶凝材料（通常是水泥）、水以及改性添加剂经搅拌混合后获得。膏体料浆的特点：目前在充填采矿领域普遍认为，膏体料浆具有少泌水、不离析、结构相对稳定的特点。膏体充填的优势：能够充分利用矿山尾矿，将其充填致采场采空区

2、，从而改善采空区的稳定性并提高后续采矿作业的安全性。1图片来自于Panchal,S.,Deb,D.,&Sreenivas,T.(2018).Variability in rheology of cemented paste backfill with hydration age,binder and superplasticizer dosages.1、膏体充填相关概念简介 BGRIMM 北京矿冶研究总院 2、膏体料浆相关研究简介 导热性 水化产热等 热力学 特性 热力学 特性 胶凝材料成分分析 水化机理分析 水化产物分析 胶凝材 料特性 胶凝材 料特性 流变模型研究 流变参数研究 动力学特性

3、等 流变 特性 流变 特性 环境温度的影响 胶结材料种类的影响 水化过程及相关添加剂的影响 2 本课题主要针对该类影响开展 2图片来自于Wu,D.,Fall,M.,&Cai,S.J.(2013).Coupling temperature,cement hydration and rheological behaviour of fresh cemented paste backfill.一、研究背景 BGRIMM 北京矿冶研究总院 3、研究问题的提出 长链高分子与有机塑化剂以及多种盐类化合物，例如NaCl（常在高寒地区作为膏体充填料浆的抗冻剂使用）已被证实能够影响膏体充填料浆的流变特性。然而目

4、前针对硫酸盐对膏体充填料浆流变特性影响的研究却很难找到。硫酸盐的可能来源：含硫尾矿氧化产生的硫酸盐 选矿过程中引入的硫酸盐 胶凝材料中引入的硫酸盐 充填用水中引入的硫酸盐 本课题的目的：针对上述情况，为了更加准确地了解硫酸盐对膏体流变特性的影响，为膏体充填实践提供参考，开展了硫酸盐对膏体充填料浆流变特性的影响研究。一、研究背景 BGRIMM 北京矿冶研究总院 二、试验方案 1、试验材料 01020304050607080901000.010.1110100100010000Finer percent(%)Particle size(m)STNT9 Mines 试验用尾砂：某矿山多金属尾砂（NT

5、）人工磨制硅砂（ST）胶凝材料：I型普通波特兰水泥（PCI）添加剂：硫酸亚铁（FeSO4 7H2O）充填用水：蒸馏水 尾砂类型 矿物组成 石英 钠长石 白云石 方解石 绿泥石 磁铁矿 黄铁矿 滑石 磁黄铁矿 尖晶石 其他 合计 ST(wt%)99.8-0.2 100 NT(wt%)15 32.8 15 4.2 16.1 2.4 1 7 2.1 1.8 2.6 100 BGRIMM 北京矿冶研究总院 2、试验测试方案 2.1 物料配比 尾砂种类 水灰比 水泥添加量(wt.%)硫酸盐添加量（mg/l）Curing Time(h)养护温度（）测试内容 NT 7.5 4.5 0;5000;15000;

6、25000 0;0.25;1;2;4 20 屈服应力；表观粘度 ST 7.5 4.5 0;5000;15000;25000 0;0.25;1;2;4 20 屈服应力；表观粘度 2.2 测试方案 将硫酸亚铁加入充填用水中配置成浓度分别为0、5000、15000以及25000mg/L的溶液作为料浆用水。分别利用两类尾砂（ST与NT）按照水泥添加量4.5%（质量浓度）和水灰比7.5的配比进行搅拌混合，制备成待测膏体料浆。将上述料浆倒入密封的养护容器中并置于室温下（20）养护。对养护时长分别为0、0.25、1、2、4小时的料浆利用相关仪器进行流变特性测试（包括屈服应力以及表观粘度测试）。二、试验方案