碳酸盐激发胶凝材料性能优化及其在铅锌矿尾砂胶结充填中的应用

摘要

胶结充填是实现尾矿大宗资源化利用的有效途径,然而胶凝材料(水泥)的高成本限制了胶结充填的应用,因此亟待开发研究新型的充填胶凝材料。从实际工程应用的安全性和便利性角度出发,弱碱(如Na_(2)CO_(3))激发胶凝材料更适于胶结充填。然而其较低的反应速率导致胶结充填体早期强度较低,限制了采矿作业的顺利进行。针对这一问题,利用添加剂优化改性Na_(2)CO_(3)激发高炉矿渣作为胶凝材料用于胶结充填。通过探索不同添加剂对胶凝材料水化特性、反应产物以及对胶结充填样品流动性、抗压强度和重金属固化效率的影响,得出适合于铅锌矿尾砂胶结充填的胶凝材料配比。结果表明:当添加5 wt%煅烧白云石以及1 wt%碱式碳酸镁时,样品性能最优。当胶凝材料和尾砂质量比为1∶6、料浆浓度为76%时,充填体3 d和28 d抗压强度分别为1.41 MPa和3.89 MPa,并且重金属的浸出量符合国家相关标准。