论文总字数：29540字

摘 要

本文基于现有研究对矿山回填固结料的配方进行了优化，并对其工作性能和化学收缩进行了研究。

将矿渣、脱硫石膏与硅酸盐水泥、试验室配制的镁质水泥、硫酸盐水泥、高铝水泥、生石灰、复配外加剂、外加剂氯化钠中的一种或几种进行复合，配制胶凝材料。由于试验过程缺少尾砂，使用细度模数为1.55的机制砂代替白象山尾砂，采用1:8的胶砂比进行试验，在相似流动度的情况下，根据1d、7d、28d抗压强度对所设计的配合比进行调整和优选，并且采用了磁力搅拌手段测量胶凝材料的化学收缩。

将优化后的配合比应用于白象山尾砂，按照1:8的胶砂比成型水泥固结尾矿，对其抗压强度、流变性能、凝结时间、表观密度以及化学收缩进行评定，发现以矿渣：脱硫石膏：硅酸盐水泥：镁质水泥：生石灰：复配外加剂=62:15:7.5:7.5:5:3以及矿渣：硅酸盐水泥：脱硫石膏：复配外加剂=67:15:15:3的配合比配制胶凝材料时，回填料具有较好的物理性能。经过探索，本研究制备了低成本、工作性能良好的矿山回填固结料，且具有较高的7d和28d抗压强度。

关键词：尾矿；水泥固结尾矿；回填料

PREPARATION AND PHYSICAL PROPERTIES OF MINE BACKFILL PASTE WITH HIGH VOLUME TAILINGS

Abstract

The mixture of mine backfill was optimized based on experimental study of compressive strength, workability and chemical shrinkage.

Mix slag and desulfurization gypsum with several kinds of the six materials including Portland cement, magnesium cement, sulphoaluminate cement, high alumina cement, lime together to get the binder. A compound admixture and sodium chloride were used as the admixtures. Fine sand with fineness modulus of 1.55 was used to replace the tailings for the short of tailings. In the experiment, the binder-sand ratio is kept 1:8. Under the condition of similar fluidity, the mixture was optimized based on compressive strength. The chemical shrinkage of the binder is detected by magnetic stirring method in this study.

The tailings are mixed with optimized mixture of binder at the mass ratio of 8:1. And setting time, bulk density, chemical shrinkage are also investigated afterwards. There are two optimized mix proportion: (1) slag: desulfurization gypsum: Portland cement: magnesium cement: lime: compound admixture=62:15:7.5:7.5:5:3 (2) slag: Portland cement: desulfurization gypsum: compound admixture=67:15:15:3. The optimized mixtures have good physical properties and workability in low cost.

Keyword: tailings; cemented paste backfill; mine backfill material

目录

摘要 III

Abstract IV

第一章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 选题意义 3

1.3 国内外研究现状 4

1.3.1 尾砂的使用现状 4

1.3.2 尾砂胶结剂的研究现状 4

1.3.3 研究手段的研究现状 5

1.3.5 充填方法研究现状 6

1.3.4 相关研究现状 7

1.4 课题研究思路 7

第二章 原材料及测试方法 9

2.1 原材料 9

2.1.1 矿渣 9

2.1.2 石膏 11

2.1.3 硅酸盐水泥 11

2.1.4 镁质水泥 12

2.1.5 硫铝酸盐水泥 12

2.1.6 高铝水泥 12

2.1.7 石灰 12

2.1.8 机制砂 12

2.1.9 尾砂 12

2.2 测试方法 13

2.2.1 搅拌方法 13

2.2.2 抗压强度 13

2.2.3 凝结时间 14

2.2.4 流动度及用水量 14

2.2.5 表观密度 15

2.2.6 养护条件 15

第三章 模拟尾砂配合比设计 17

3.1 矿渣-石灰-石膏体系 17

3.2 矿渣-水泥-石膏体系 17

3.3 矿渣-水泥-石灰-石膏体系 19

3.4 本章小结 20

第四章 矿山回填固结料的配合比优选 21

4.1 成型方法及模具的选择 21

4.2 配合比优选 21

4.2.1 试验过程及结果 21

4.2.2 试验结果讨论 22

4.3 机理分析 22

4.3.1 矿渣-硅酸盐水泥-石膏水化机理分析 22

4.3.2 矿渣-镁质水泥水化机理分析 23

第五章 化学收缩 25

5.1 仪器设计及选择 25

5.2 原理分析 25

5.3 测试结果及误差分析 26

5.4 本章小结 27

第六章 结论及展望 28

致谢 29

参考文献 30

第一章 绪论

采矿业是一个对于国家社会都十分重要的产业，是国家社会赖以生存的基础，矿产的开发也对人类文明的发展进步具有重大作用。当前在全球范围内，有超过95%的能源、超过70%的工农业生产资料都来自于矿产资源^[1]。但是尾矿的开采也带来许许多多的社会及环境问题。随着我国的经济社会的不断发展，我国对于矿产资源的需求也在不断的增大，传统的粗放型经济发展方式使得资源短缺的现象越来越严重，造成的环境压力越来越大。在矿产资源的开采过程中，会产生大量的固体废弃物，这些固体废弃物就是尾矿。我国发现的矿产种类有150多种，开发建立了8000多座矿山，累计产出的尾矿达到了59.8亿吨，并且还在以每年3亿吨的速度增长，这些地表堆积的尾矿占地8万公顷^[2]，占用大量的土地资源并且对人们的生产生活产生巨大的影响。因此如何解决尾矿问题就成为矿业发展中一个十分重要的课题。

1.1 选题背景

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