ＳｅＪｕｒｉｎｅｅｓꢀＮ２ｏ０． １４００８ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０总１０第年 ４第０８６期期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ＭＥＴＡＬ ＭＩＮＥ 尾砂胶结材的配合比设计及其 对铅锌尾砂的固化效果 １ １ ２ 翟 雯 婷 ꢀ 潘 志 华 ꢀ 王 方 汉 （ １． 南 京 工 业 大 学 ； ２． 江 苏 银 茂 控 股 集 团 有 限 公 司 ） 摘 ꢀ 要 ꢀ 通 过 水 泥 净 浆 强 度 试 验 ， 选 出 具 有 较 高 早 强 发 展 速 度 和 稳 定 后 期 强 度 的 尾 砂 胶 结 材 的 适 宜 配 合 比 简 记 为 ＡＳＧＬ） ， 同 时 通 过 水 泥 － 尾 砂 固 化 体 强 度 试 验 检 验 了 尾 砂 胶 结 材 对 铅 锌 尾 砂 的 固 化 效 果 。 试 验 结 果 表 明 ， （ 当 胶 结 材 配 合 比 为 硫 铝 酸 盐 水 泥 ∶ 矿 渣 粉 ∶ 无 水 石 膏 ∶ 生 石 灰 ＝ ３０∶ ４５∶ ２０∶ ５ 时 ， 净 浆 １ ｄ， ３ ｄ， ７ ｄ 和 ２８ ｄ 抗 压 强 度 分 别 可 达 ２３． ９， ２６． ６， ３８． ７ 和 ４７． ３ ＭＰａ。 当 浆 体 固 含 量 相 同 的 情 况 下 ， ＡＳＧＬ － 尾 砂 固 化 体 强 度 发 展 高 于 ＰＣ３２． ５Ｒ 水 泥 － 尾 砂 固 化 体 ， 早 期 强 度 尤 其 明 显 ， 特 别 适 用 于 回 填 速 度 要 求 较 高 的 尾 砂 回 填 作 业 场 合 。 关 键 词 ꢀ 胶 结 材 ꢀ 尾 砂 ꢀ 回 填 ꢀ 固 化 Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ Ｔａｉｌｉｎｇ Ｂｉｎｄｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ Ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ Ｌｅａｄｚｉｎｃ Ｔａｉｌｉｎｇｓ １ １ ２ Ｚｈａｉ Ｗｅｎｔｉｎｇ ꢀ Ｐａｎ Ｚｈｉｈｕａ ꢀ Ｗａｎｇ Ｆａｎｇｈａｎ （ １． Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ２． Ｊｉａｎｇｓｕ Ｙｉｎｍａｏ Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ． ， Ｌｔｄ． ） Ａｂｓｔｒａｃｔꢀ Ａ ｎｅｗ ｐｒｏｐｅｒ ｂｉｎｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｎａｍｅｄ ａｓ ＡＳＧＬ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｂｉｎｄｅｒ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｅａｒｌｙ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｅｖｅｌｏｐ ｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｔｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｔｅｓｔｓ， ａｎｄ ｉｔｓ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｅｆ ｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｆｏｒ ｌｅａｄｚｉｎｃ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｗａｓ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｔｅｓｔｓ ｏｎ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇｔａｉｌｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅｓ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｂｉｎｄｅｒ ｃａｎ ｂｅ ２３． ９， ２６． ６， ３８． ７ ａｎｄ ４７． ３ ＭＰａ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｗｈｅｎ ＡＳＧＬ ｏｆ ｂｉｎｄｅｒ ｉｓ ｕｎｄｅｒ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｕｌｐｈａｔｅａｌｕｍｉｎａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ ３０％ ， ｇｒａｎｕｌａｔｅｄ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ ４５％ ， ｎａｔｕｒａｌ ａｎｈｙｄｒｉｔｅ ２０％ ａｎｄ ｌｉｍｅ ５％ ａｔ １ ｄ， ３ ｄ， ７ ｄ ａｎｄ ２８ ｄ． Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｐａｓｔｅ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＡＳＧＬｔａｉｌｉｎｇｓ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ＰＣ３２． ５Ｒ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ａｔ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｓｔａｇｅ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｉｔ ｉｓ ｍｕｃｈ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃａｓｅ ｏｆ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｂａｃｋ ｆｉｌｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓꢀ Ｂｉｎｄｅｒ， Ｔａｉｌｉｎｇｓ， Ｂａｃｋ ｆｉｌｌｉｎｇ， Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ꢀ ꢀ 在 地 下 矿 山 开 采 的 实 践 中 ， 充 填 采 矿 方 法 是 一 有 被 广 泛 采 用 。 目 前 ， 硅 酸 盐 水 泥 由 于 其 方 便 易 得 仍 然 是 矿 山 尾 砂 回 填 中 采 用 最 多 的 胶 结 材 之 一 。 但 是 ， 这 种 做 法 受 浆 体 流 动 性 和 回 填 固 化 体 强 度 的 限 制 比 较 大 ， 尤 其 是 对 尾 砂 固 化 体 早 期 强 度 要 求 比 较 高 时 需 要 大 幅 度 增 加 水 泥 用 量 。 种 应 用 广 泛 的 有 效 方 法 。 它 有 利 于 保 护 地 表 铁 路 及 河 流 湖 泊 等 ， 并 能 防 止 和 缓 和 矿 山 地 压 活 动 ， 保 护 矿 山 环 境 与 生 态 平 衡 。 尾 砂 胶 结 充 填 是 充 填 采 矿 方 法 的 重 要 类 型 之 一 ， 旨 在 获 得 经 济 上 的 利 益 和 形 成 一 个 耐 久 的 有 足 够 强 度 的 充 填 体 。 胶 结 材 是 充 填 技 术 中 最 为 重 要 的 因 素 之 一 ， 胶 结 材 的 改 变 会 引 起 充 填 技 术 的 改 变 ， 也 能 引 起 采 矿 方 法 的 变 革 。 充 填 体 固 化 时 间 及 强 度 是 影 响 采 矿 周 期 及 损 失 贫 化 的 重 要 因 素 ， 充 填 成 本 的 高 低 直 接 影 响 着 矿 山 经 济 效 益 。 所 以 研 究 开 发 新 的 适 合 于 矿 山 充 填 的 胶 结 材 是 国 内 外 采 矿 界 一 直 共 同 关 注 和 研 究 的 课 题 。 相 继 出 现 过 多 种 尾 砂 胶 结 材 １２］ ， 但 都 因 充 填 成 本 过 高 ， 或 基 建 投 资 较 大 ， 或 胶 结 材 用 量 大 、 尾 砂 充 填 率 低 等 因 素 而 没 本 研 究 利 用 硫 铝 酸 盐 水 泥 和 高 铝 水 泥 强 度 增 长 快 ， 早 期 强 度 高 的 特 点 ， 研 制 一 种 既 具 有 较 高 早 期 强 度 发 展 ， 又 具 有 稳 定 后 期 强 度 ， 同 时 综 合 成 本 与 硅 酸 盐 水 泥 相 当 的 新 型 尾 砂 胶 结 材 （ 以 下 简 称 ＡＳＧＬ） ， 并 就 这 种 胶 结 材 对 铅 锌 尾 砂 的 固 化 效 果 进 行 了 实 验 室 试 验 ， 为 其 在 矿 山 尾 砂 回 填 工 程 中 的 应 用 提 供 试 ［ 翟 雯 亭 （ １９８５— ） ， 女 ， 南 京 工 业 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ， 硕 士 研 究 生 ， ２１０００９ 江 苏 省 南 京 市 新 模 范 马 路 ５ 号 。 · ３４· ꢀ ꢀ ꢀ 翟 雯 婷 等 ： 尾 砂 胶 结 材 的 配 合 比 设 计 及 其 对 铅 锌 尾 砂 的 固 化 效 果 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１０ 年 第 ６ 期 验 基 础 。 ４４５ ｍ２ ／ ｋｇ， ４５ μｍ 方 孔 筛 筛 余 量 １． ２％ 。 表 ３ꢀ 矿 渣 粉 的 化 学 成 分 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ％ １ ꢀ 试 验 原 料 及 试 验 方 法 １ ． １ꢀ 试 验 原 料 元 ꢀ 含 ꢀ 素 量 ＣａＯ ３６． ５２ ＳｉＯ ３３． ４２ ２ Ａｌ １５． ６２ ２ Ｏ ３ Ｆｅ ０． ８９ ２ Ｏ ３ ＭｇＯ ９． ８５ （ １） 尾 砂 。 由 江 苏 银 茂 控 股 集 团 公 司 南 京 栖 霞 山 铅 锌 银 矿 提 供 ， 系 铅 锌 矿 尾 砂 。 原 料 尾 砂 为 粉 状 物 质 ， 密 度 为 ３． ０９ ｇ ／ ｃｍ３ ， ０． ０８ ｍｍ 方 孔 筛 筛 余 量 ꢀ ꢀ （ ４） 生 石 灰 。 将 破 碎 石 灰 石 经 磨 机 磨 细 （ ８０ μｍ 筛 筛 余 量 ４． ３％ ） 后 煅 烧 制 得 ， 煅 烧 温 度 为 ９５０ ℃， 保 温 ２ ｈ。 ４ ４． ８１％ 。 化 学 成 分 分 析 结 果 和 ＸＲＤ 测 定 结 果 分 别 示 于 表 １ 和 图 １。 可 见 ， 铅 锌 尾 砂 的 化 学 成 分 主 要 （ ５） 石 膏 。 为 市 售 二 水 石 膏 ， 化 学 纯 ， 经 研 钵 磨 为 ＳｉＯ 和 ＣａＯ， 占 大 约 ６０％ ， 同 时 含 有 少 量 的 ２ 细 （ ８０ μｍ 筛 筛 余 量 ３． ３％ ） 。 Ａｌ Ｏ ， ＭｇＯ， Ｆｅ Ｏ 和 ＭｎＯ， 还 有 少 量 Ｓ； 矿 物 组 成 主 ２ ３ ２ ３ （ ６） 无 水 石 膏 。 系 天 然 无 水 硬 石 膏 ， 经 球 磨 机 磨 细 （ ８０ μｍ 筛 筛 余 量 ４． ６％ ） 。 要 包 括 含 镁 方 解 石 （ （ Ｍｇ ０． ０６４， Ｃａ ０． ９３６） （ ＣＯ ） ） 、 ３ 石 英 （ ＳｉＯ ） 和 少 量 的 硫 铁 矿 （ ＦｅＳ ） 、 菱 锰 矿 （ Ｍｎ ２ ２ １． ２ꢀ 试 验 方 法 ＣＯ ） 、 镁 菱 锰 矿 （ Ｃａ（ Ｍｎ， Ｍｇ） （ ＣＯ ） ） 等 。 由 此 可 ３ 知 ， 铅 锌 尾 砂 应 当 属 于 水 硬 惰 性 物 质 。 ３ ２ （ １） 水 泥 净 浆 强 度 试 验 。 水 泥 净 浆 强 度 试 验 采 用 ２０ ｍｍ × ２０ ｍｍ × ２０ ｍｍ 的 立 方 体 ， 成 型 水 灰 比 为 ０． ３， 净 浆 搅 拌 机 搅 拌 ， 装 模 后 人 工 振 动 ３０ 次 。 表 １ꢀ 铅 锌 尾 砂 的 化 学 成 分 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ％ 元 含 素 量 ＣａＯ ＳｉＯ ２ Ｆｅ ２ Ｏ ３ Ａｌ ２ Ｏ ３ ＭｇＯ Ｓ ＭｎＯ ２． ６７ ６． ４５ １４． ０３ （ ２０ ± ２） ℃， ＲＨ ＞ ９０％ 湿 空 气 环 境 养 护 ２４ ｈ， 脱 模 ３６． ９５ ２２． ８５ ９． ６２ ４． ５７ 后 （ ２０ ± １） ℃水 中 养 护 至 预 定 养 护 龄 期 。 每 个 龄 期 ６ 个 试 块 ， 测 得 ６ 个 破 坏 载 荷 数 据 ， 剔 除 最 大 值 和 最 小 值 ， 取 剩 余 ４ 个 数 据 的 平 均 值 作 为 被 测 试 样 的 破 坏 载 荷 ， 再 按 下 式 计 算 被 测 试 样 的 抗 压 强 度 ： Ｒ ＝ Ｐ ／ Ｓ， （ １） 式 中 ， Ｒ 为 被 测 试 样 的 抗 压 强 度 ， ＭＰａ； Ｐ 为 抗 压 试 验 破 坏 载 荷 平 均 值 ； Ｓ 为 抗 压 试 验 时 试 体 受 压 面 积 。 （ ２） 固 化 体 强 度 试 验 。 ① 水 泥 － 尾 砂 浆 体 制 备 ： 将 尾 砂 浆 体 和 所 需 水 泥 倒 入 搅 拌 锅 内 ， 慢 速 搅 拌 图 １ꢀ 铅 锌 尾 砂 的 ＸＲＤ 图 谱 ◇  ◆ — 石 英 ； — 镁 方 解 石 ； — 黄 铜 矿 ； — 菱 锰 矿 ５ ｍｉｎ 后 停 机 ， 制 成 水 泥 － 尾 砂 浆 体 ， 备 用 。 ② 水 泥  － 尾 砂 固 化 体 制 备 及 强 度 测 定 ： 圆 柱 形 试 块 模 具 尺 （ ２） 水 泥 。 试 验 用 水 泥 有 ３ 种 ， 即 硫 铝 酸 盐 水 寸 为  ５０ ｍｍ × １００ ｍｍ， 准 备 好 的 水 泥 － 尾 砂 料 浆 分 ２ 次 装 入 模 具 之 中 ， 装 填 一 半 和 结 束 时 分 别 振 捣 模 具 １０ 次 ； 密 封 ， 带 模 在 （ ２０ ± １） ℃， ＲＨ ＞ ９０％ 条 件 下 养 护 ２４ ｈ； 脱 模 后 试 块 再 次 密 封 ， 在 （ ２０ ± １） 泥 （ ＳＡＣ） 、 高 铝 水 泥 （ ＨＡＣ） 和 硅 酸 盐 水 泥 （ ＰＣ ３ ２． ５Ｒ） 。 ３ 种 水 泥 的 基 本 物 理 性 能 列 于 表 ２。 表 ２ꢀ 试 验 用 水 泥 的 基 本 物 理 性 能 标 准 稠 度 初 凝 时 间 ／ ｍｉｎ 终 凝 时 间 ３ ｄ 强 度 ２８ ｄ 强 度 水 泥 种 类 代 号 ／ ＭＰａ ／ ＭＰａ ℃ ， ＲＨ ＞ ９０％ 条 件 下 继 续 养 护 ， 直 至 预 定 龄 期 。 当 试 块 养 护 到 预 定 龄 期 后 取 出 ， 用 ＹＳＨ － ２ 型 ／ ％ ／ ｍｉｎ 抗 折 抗 压 抗 折 抗 压 硫 铝 酸 盐 水 泥 ＳＡＣ ２５． ３ ２８． ５ １９ ５０ ９６ ２４ ９３ ６． ３ ３８． ０ ７． ５ ４０． １ ８． ０ ６７． ７ ８． ８ ６９． ７ ３． １ １４． ２ ６． １ ３７． ６ 石 灰 土 无 侧 限 压 力 仪 测 定 固 化 体 的 抗 压 强 度 。 测 定 时 ， 每 个 龄 期 需 要 ３ 个 试 样 ， 以 ３ 个 试 样 强 度 的 算 术 平 均 值 作 为 该 固 化 体 试 样 的 抗 压 强 度 试 验 结 果 。 高 铝 水 泥 ＨＡＣ 复 合 硅 酸 盐 水 泥 ＰＣ３２． ５Ｒ ２６． ５ １５５ ２ ꢀ 试 验 结 果 及 分 析 ꢀ ꢀ （ ３） 矿 渣 粉 。 由 安 徽 朱 家 桥 水 泥 有 限 公 司 提 ２． １ꢀ ＡＳＧＬ 胶 结 材 的 配 比 设 计 供 ， 化 学 成 分 见 表 ３。 矿 渣 粉 的 主 要 化 学 成 分 为 ＣａＯ， ＳｉＯ 和 Ａｌ Ｏ 及 少 量 的 ＭｇＯ。 计 算 可 知 ， 质 量 ＡＳＧＬ 胶 结 材 的 性 能 要 求 是 早 期 强 度 发 展 快 而 后 期 强 度 又 能 稳 定 持 续 发 展 ， 同 时 胶 结 材 的 综 合 经 济 成 本 仍 然 与 硅 酸 盐 水 泥 相 当 。 因 此 ， 配 合 比 的 设 计 中 考 虑 了 以 下 ２ 种 方 案 ， 即 高 铝 水 泥 － 矿 渣 － 石 膏 － 石 灰 体 系 和 硫 铝 酸 盐 水 泥 － 矿 渣 － 石 膏 － 石 灰 ２ ２ ３ 系 数 为 １． ８６， 碱 度 系 数 为 ０． ９５， 属 于 酸 性 矿 渣 ， 活 性 较 好 。 ＸＲＤ 图 谱 上 没 有 明 显 的 衍 射 峰 ， 说 明 矿 渣 粉 不 含 结 晶 相 ， 以 玻 璃 相 为 主 。 矿 渣 粉 比 表 面 积 为 · ３５· 总 第 ４０８ 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１０ 年 第 ６ 期 体 系 。 试 图 由 高 铝 水 泥 或 硫 铝 酸 盐 水 泥 提 供 早 期 强 度 ， 由 矿 渣 － 石 膏 － 石 灰 提 供 后 期 强 度 。 根 据 不 同 配 合 比 的 尾 砂 胶 结 材 的 净 浆 强 度 试 验 结 果 确 定 ＡＳ ＧＬ 胶 结 材 合 适 的 配 合 比 。 ２ 个 体 系 的 尾 砂 胶 结 材 的 配 合 比 及 其 净 浆 强 度 试 验 结 果 列 于 表 ４。 表 ４ꢀ 不 同 配 比 胶 结 材 的 净 浆 强 度 试 验 结 果 ꢀ ＳＡＣ － ꢀ ꢀ 胶 结 材 配 合 比 ／ ％ ꢀ ꢀ ꢀ 抗 压 强 度 ／ ＭＰａ 编 ꢀ 号 ＨＡＣ １５ １５ － 矿 渣 ６０ ６０ ４５ ５０ ５５ ４５ ５０ ５５ 无 水 石 膏 二 水 石 膏 生 石 灰 １ ｄ ５． ６ ３ ｄ ７ ｄ ２８ ｄ ３３． ４ ４８． ０ ３５． ４ ３２． ２ ２８． ９ ４７． ３ ４１． １ ３７． ６ Ｈ１１ － ２０ － ２０ － ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ １５． ３ ２５． ９ ２４． ５ １９． ７ １５． ３ ２６． ６ ２１． １ １７． ４ ２６． ５ ３６． ６ ２７． １ ２３． ９ ２０． ７ ３８． ７ ３３． ２ ２９． ４ Ｈ１２ Ｓ１１ Ｓ１２ Ｓ１３ Ｓ２１ Ｓ２２ Ｓ２３ － １０． ０ １８． １ １２． ０ ６． ３ ３０ ２５ ２０ ３０ ２５ ２０ ２０ ２０ ２０ － － － － － － ２０ ２０ ２０ ２３． ９ １５． ６ ８． ２ － － － － ꢀ ꢀ 从 表 ４ 可 知 ， 无 论 是 高 铝 水 泥 体 系 还 是 硫 铝 酸 盐 水 泥 体 系 ， 无 水 石 膏 的 效 果 优 于 二 水 石 膏 的 效 果 ； 硫 铝 酸 盐 水 泥 配 合 比 的 提 高 显 著 改 善 早 期 强 度 的 发 挥 。 综 合 考 虑 配 合 料 的 强 度 发 展 特 性 和 经 济 成 本 ， 选 取 Ｈ１２， Ｓ２１ 和 Ｓ２２ 等 ３ 个 配 合 比 进 行 固 化 体 试 验 ， 并 将 试 验 结 果 与 ＰＣ３２． ５Ｒ 的 固 化 效 果 比 较 。 ２ ． ２ꢀ 胶 结 材 对 铅 锌 尾 砂 的 固 化 效 果 固 化 效 果 试 验 中 模 拟 的 尾 砂 浆 体 以 自 流 填 充 为 图 ３ꢀ Ｓ２２ － 尾 砂 固 化 体 强 度 与 胶 结 材 掺 量 的 关 系 标 准 ， 根 据 江 苏 银 茂 控 股 集 团 有 限 公 司 南 京 栖 霞 山 铅 锌 银 矿 实 际 生 产 对 尾 砂 回 填 作 业 的 统 计 和 流 动 性 试 验 结 果 ３４］ ， 当 尾 砂 浆 体 含 量 为 ７０％ ～ ７３％ 时 ， 水 泥 － 尾 砂 混 合 料 浆 可 以 顺 利 完 成 自 流 输 送 。 因 此 ， 在 尾 砂 浆 体 含 量 为 ７３％ ， 胶 结 材 掺 量 为 ５％ ， １０％ ， ● ○ ▲ △ — １ ｄ； — ３ ｄ； — ７ ｄ； — ２８ ｄ ［ １ ５％ ， ２０％ 的 条 件 下 进 行 尾 砂 固 化 试 验 。 养 护 龄 期 为 １ ｄ， ３ ｄ， ７ ｄ 和 ２８ ｄ 的 固 化 体 抗 压 强 度 测 定 结 果 见 图 ２ ～ 图 ５。 图 ４ꢀ Ｈ１２ － 尾 砂 固 化 体 强 度 与 胶 结 材 掺 量 的 关 系 ● — １ ｄ； ○ — ３ ｄ； ▲ — ７ ｄ； △ — ２８ ｄ 图 ２ꢀ Ｓ２１ － 尾 砂 固 化 体 强 度 与 胶 结 材 掺 量 的 关 系 ● — １ ｄ； ○ — ３ ｄ； ▲ — ７ ｄ； △ — ２８ ｄ 从 图 ２ ～ 图 ５ 可 以 看 出 ， 就 某 一 种 胶 结 材 和 在 相 同 养 护 龄 期 下 ， 固 化 体 强 度 都 随 着 胶 结 材 掺 量 的 增 加 呈 上 升 趋 势 。 从 曲 线 的 斜 率 可 以 看 出 ， 当 胶 结 材 掺 量 低 时 ， 固 化 体 强 度 随 水 泥 掺 量 的 增 加 增 长 不 大 。 当 胶 结 材 掺 量 超 过 １０％ 时 ， 固 化 体 强 度 增 长 比 图 ５ꢀ ＰＣ３２． ５Ｒ － 尾 砂 固 化 体 强 度 与 胶 结 材 掺 量 的 关 系 ● — １ ｄ； 较 明 显 。 从 图 中 还 可 以 看 出 ， 在 胶 结 材 掺 量 一 定 时 ， ○ — ３ ｄ； ▲ — ７ ｄ； △ — ２８ ｄ 随 着 养 护 龄 期 的 延 长 ， 固 化 体 强 度 呈 增 长 趋 势 ； 水 泥 · ３６· ꢀ ꢀ ꢀ 翟 雯 婷 等 ： 尾 砂 胶 结 材 的 配 合 比 设 计 及 其 对 铅 锌 尾 砂 的 固 化 效 果 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１０ 年 第 ６ 期 掺 量 低 于 ５％ 时 ， 固 化 体 强 度 增 长 缓 慢 。 ４ꢀ 尾 砂 胶 结 机 理 分 析 硫 铝 酸 盐 水 泥 熟 料 的 主 要 矿 物 是 无 水 硫 铝 酸 钙 另 一 方 面 ， 在 相 同 养 护 龄 期 和 相 同 掺 量 条 件 下 ， ＡＳＧＬ － 尾 砂 固 化 体 的 强 度 都 明 显 高 于 ＰＣ３２． ５Ｒ － 尾 砂 固 化 体 的 强 度 。 胶 结 材 掺 量 越 高 ， 养 护 时 间 越 长 ， ＡＳＧＬ － 尾 砂 固 化 体 强 度 的 优 越 性 越 明 显 。 无 论 是 固 化 体 的 早 期 强 度 还 是 后 期 强 度 ， ＡＳＧＬ － 尾 砂 固 化 体 强 度 均 高 于 ＰＣ３２． ５Ｒ － 尾 砂 固 化 体 强 度 ， 说 明 ＡＳＧＬ 胶 结 材 比 ＰＣ３２． ５Ｒ 水 泥 对 铅 锌 尾 砂 的 固 化 有 更 好 的 效 果 。 在 实 际 充 填 工 程 中 ， 当 需 要 赶 超 工 期 或 追 求 快 速 开 采 时 ， 采 用 ＡＳＧＬ 胶 结 材 料 显 示 出 明 显 的 优 越 性 。 换 言 之 ， 如 果 要 求 尾 砂 固 化 体 达 到 相 同 设 计 强 度 ， 使 用 ＡＳＧＬ 胶 结 材 可 以 减 少 胶 结 材 用 量 ， 增 加 有 效 尾 砂 回 填 量 ， 提 高 尾 砂 回 填 综 合 效 率 。 珔 （ Ｃ Ａ Ｓ） 和 β 型 硅 酸 二 钙 （ β － Ｃ Ｓ） 。 此 外 ， 还 有 少 ４ ３ ２ 量 钙 钦 矿 （ ＣＴ） 、 铁 相 、 钙 铝 黄 长 石 （ Ｃ ＡＳ） 、 方 镁 石 ２ 珔 ３ （ ＭｇＯ） 等 。 Ｃ Ａ Ｓ 和 β － Ｃ Ｓ 是 熟 料 中 的 主 要 有 效 ４ ３ ２ 珔 矿 物 ， 尤 其 是 Ｃ Ａ Ｓ 最 重 要 ， 有 优 越 的 早 强 特 性 。 ４ ＡＳＧＬ 胶 结 材 的 胶 结 机 理 主 要 是 硫 铝 酸 盐 水 泥 珔 中 的 主 要 矿 物 （ Ｃ Ａ Ｓ） 与 石 灰 水 化 后 生 成 的 Ｃａ ４ ３ （ ＯＨ） 以 及 石 膏 ＣａＳＯ 迅 速 发 生 反 应 ， 短 时 间 内 生 ２ ４ 成 大 量 的 ＡＦｔ 和 ＡＦｍ， 从 而 使 大 量 的 自 由 水 转 变 为 钙 矾 石 的 结 构 水 ， 使 得 尾 砂 浆 体 迅 速 固 化 ， 产 生 快 速 发 展 的 早 期 强 度 。 在 后 期 ， ＡＳＧＬ 胶 结 材 中 的 矿 渣 粉 与 石 灰 和 石 膏 继 续 反 应 补 充 生 成 钙 矾 石 和 Ｃ － Ｓ － Ｈ 凝 胶 ， 提 供 持 续 的 强 度 增 长 。 钙 矾 石 是 一 种 晶 体 ， 其 外 形 呈 针 状 、 短 柱 或 片 状 ， 在 早 期 很 容 易 形 成 相 互 交 叉 的 网 络 骨 架 ， 促 进 尾 砂 浆 体 早 期 固 化 ５］ 。 而 Ｃ － Ｓ － Ｈ 凝 胶 则 呈 不 规 则 外 形 的 胶 体 状 ， 有 利 于 粘 接 钙 矾 石 晶 体 和 尾 砂 颗 粒 ， 使 固 化 体 结 构 更 加 致 密 和 牢 固 ， 保 证 固 化 体 后 期 强 度 持 续 增 进 。 ３ ꢀ 固 化 体 微 观 结 构 的 ＳＥＭ 观 察 从 固 化 体 强 度 ， 尤 其 是 早 期 强 度 来 看 ， ＡＳＧＬ 胶 ［ 结 材 对 尾 砂 的 固 化 效 果 明 显 优 于 普 通 硅 酸 盐 水 泥 。 为 了 更 好 地 了 解 ＡＳＧＬ 胶 结 材 产 生 尾 砂 固 化 效 果 的 内 在 原 因 ， 对 固 化 体 的 内 部 结 构 进 行 了 ＳＥＭ 观 察 。 图 ６ 示 出 的 是 Ｓ２２ 和 Ｓ２３ 胶 结 材 掺 量 为 ２０％ ， 养 护 龄 期 分 别 为 ３ ｄ（ 图 ６（ ａ） ， 图 ６（ ｃ） ） 和 ２８ ｄ（ 图 ６ ５ꢀ 结 ꢀ 论 （ ｂ） ， 图 ６（ ｄ） ） 的 尾 砂 固 化 体 的 ＳＥＭ 照 片 。 可 以 看 （ １） ＡＳＧＬ 胶 结 材 适 宜 配 合 比 为 硫 铝 酸 盐 水 泥 ３０％ ， 矿 渣 粉 ４５％ ， 无 水 石 膏 ２０％ 和 生 石 灰 ５％ ， 相 应 的 １， ３， ７ 和 ２８ ｄ 净 浆 抗 压 强 度 分 别 可 达 ２３． ９， ２６． ６， ３８． ７ 和 ４７． ３ ＭＰａ。 出 ， 由 于 胶 结 材 的 掺 入 和 养 护 龄 期 的 延 长 ， 固 化 体 中 逐 渐 形 成 絮 状 或 短 柱 状 的 物 质 ， 这 些 物 质 在 原 始 尾 砂 中 并 不 存 在 ， 在 自 身 发 生 胶 结 的 同 时 粘 接 惰 性 的 尾 砂 颗 粒 ， 使 固 化 体 内 部 结 构 逐 渐 致 密 化 而 产 生 强 度 。 （ ２） 尾 砂 浆 体 固 含 量 相 同 的 情 况 下 ， ＡＳＧＬ － 尾 砂 固 化 体 强 度 明 显 高 于 ＰＣ３２． ５Ｒ 水 泥 － 尾 砂 固 化 体 强 度 ， 尤 其 是 早 期 强 度 发 展 更 加 明 显 。 （ ３） ＡＳＧＬ 胶 结 材 比 硅 酸 盐 水 泥 和 其 他 类 型 的 尾 砂 胶 结 材 更 适 用 于 快 速 回 填 ， 或 追 求 高 的 尾 砂 回 填 率 的 场 合 。 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 ［ ［ ［ ［ ［ １］ ꢀ 田 ꢀ 斌 ． 高 水 固 化 材 料 与 尾 砂 用 于 胶 结 充 填 ［ Ｊ］ ． 化 工 矿 物 与 加 工 ， １９９９（ １２） ： １５１６． ２］ ꢀ 胡 家 国 ， 古 德 生 ． 粉 煤 灰 作 为 水 泥 替 代 品 用 于 胶 结 充 填 的 试 验 研 究 ［ Ｊ］ ． 矿 业 研 究 与 开 发 ， ２００２（ １０） ： ５７． ３］ ꢀ 闫 小 梅 ， 潘 志 华 ， 王 方 汉 ， 等 ． 水 泥 － 尾 砂 浆 体 流 动 性 与 固 化 体 强 度 的 研 究 ［ Ｊ］ ． 金 属 矿 山 ， ２００７（ ９） ： ３５３８． ４］ ꢀ 张 志 强 ， 潘 志 华 ， 闫 小 梅 ， 等 ． 碱 矿 渣 水 泥 及 其 对 铅 锌 尾 砂 的 固 化 效 果 ［ Ｊ］ ． 金 属 矿 山 ， ２００８（ ９） ： ２６３０． ５］ ꢀ 司 志 明 ， 李 国 忠 ， 张 柏 寿 ． 高 含 水 充 填 材 料 的 性 能 与 应 用 ［ Ｊ］ ． 混 凝 土 与 水 泥 制 品 ， １９９７ （ １） ： ６９． 图 ６ꢀ 固 化 体 微 观 结 构 的 ＳＥＭ 照 片 （ 收 稿 日 期 ꢀ ２０１００４０２） · ３７·