全尾砂_水淬渣膏体性能参数测试方法研究

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2007 年第 1 期 邹 辉等 全尾砂2水淬渣膏体性能来自百度文库数测试方法研究
2 实验案例分析
根据在云南某矿所进行的实验 , 选取了全尾砂 与水淬渣之比为 75 ∶25 , 灰砂比为 1 ∶4 、1 ∶8 、1 ∶12 , 质量浓度 76 %～82 %的一组实验数据 , 如 表 1 和图 5 所示 。
表
1
全尾砂与水淬渣之比
75
∶25
、质量浓度
76 %～82 % , 3 种灰砂比的实验数据
稠度又叫流动度 , 表示浆体以胶质体的形态流 动 。浆体稠度测试采用砂浆稠度仪 , 其基本构造如 图 3 所示 。将充分搅拌后的全尾砂2水淬渣浆体按 规定的方法装入盛料容器 , 矫正好试锥和齿条测 杆 , 然后打开制动螺丝让试锥落于浆体 , 此时刻度 盘上的值与实验前在刻度盘上值的差就是测得的稠 度 。为了更好地配合砂浆稠度仪的测量 , 实验时注 意以下环节 : 在盛料容器内让砂浆表面低于该容器
经过大量实验验证了塌落度桶的效果 , 在测得 所有质量浓度下不同配比浆体的塌落度后 , 塌落度 直观上看会表现出 3 种常见的情况 , 如图 2 。从所 获得的数据来看 , 不论横向还是纵向都具有规律 性 , 只是某些情况下明显或规律性不强 , 塌落度桶 对数值范围在 100～250 mm的测量准确 、误差很 小 , 这些浆体也基本符合所要求的膏体特征 , 而在 这个范围以外 (低于100 mm和高于250 mm) , 塌 落度桶一般误差较大 、几乎没有参考意义 。 11 2 稠度测试
对全尾砂2水淬渣浆体塌落度的测试选择混凝 土实验中常用的塌落度桶为主要测量仪器 , 为无 顶 、无底 铁 皮 筒 ( 如 图 1) 。实 验 按 照 质 量 浓 度 76 %～84 %、不同的骨料比 、灰砂比分别配制浆 体 , 将配制后的浆体拌和物按规定方法装入桶内 , 捣实刮平 , 垂直向上将筒提起 , 浆体拌和物因自重 将产生塌落现象 , 量出筒上截面与塌落浆体最高点 之间的高度 。为了减少各种误差 , 实验过程遵循了 下述要求 : 在装满浆体的塌落度桶内 , 排除桶内的 空气 , 避免气泡夹杂在浆体中 ; 在必要的情况下敲 击垫在桶下的钢板 , 在振动下让浆体自然捣实 , 高 出上截面的浆体用滑铲轻轻地刮平 ; 拔桶的时候速 度 、力度 、方向都要很好地控制 ; 同种情况下的浆 体一般测试至少 3 次 ; 实验中对浆体选取了更宽范 围的质量浓度范围 (76 %～84 %) 、骨料比 、灰砂 比覆盖并超过了膏体的范畴 , 以便获得更多的参考 数据供分析 。
该矿采用全尾砂和水淬渣为骨料 、水泥为主要 胶结材料 , 加水所配置不同要求的浆体 。不是所有 的浆体都能成为膏体 , 只有当物料级配满足一定条 件时 , 才能通过浓度改变转变成膏体 。膏体具有稳 定 、流动和可塑性 ; 将符合要求的膏体在外力 (重 力 、泵压等) 的作用下沿着管道输入采空区完成充 填称为膏体充填[2] 。其具有水泥的消耗量少 、充填 体强度和质量可靠 、膏体可输和无需脱水 、解决环 境问题等诸多优点 。正因为膏体充填的广泛应用前 景 , 结合该矿实际情况对深部矿体开采采用上 (下) 向进路胶结充填采矿法 , 目前正在建设全尾 砂2水淬渣膏体泵送充填系统[3] 。该技术在我国经 过十几年的发展 , 现已有几座矿山建成了膏体泵送 充填系统 , 但各矿山的具体情况并不相同 , 膏体充 填材料性能特征的检测方法和判别指标有多种 : 有 采用浓度 、塌落度和饱和度作为指标的 ; 有采用工 作度 (黏度 、屈服应力) 、稠度和结构指数作为指 标的 ; 还有的用雷诺数作为指标等[2] 。这些都是在
灰砂比
1 ∶4 1 ∶4 1 ∶4 1 ∶4 1 ∶4 1 ∶4 1 ∶4 1 ∶8 1 ∶8 1 ∶8 1 ∶8 1 ∶8 1 ∶8 1 ∶8 1 ∶12 1 ∶12 1 ∶12 1 ∶12 1 ∶12 1 ∶12 1 ∶12
浓度 ( %) 82 81 80 79 78 77 76 82 81 80 79 78 77 76 82 81 80 79 78 77 76
第5卷 2007
第 年2
1期 月
矿 业 工 程
Mining Engineering
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全尾砂2水淬渣膏体性能参数测试方法研究
邹 辉 李向阳 钟永明
(南华大学 , 湖南 衡阳 421001)
摘要 : 云南某矿正在建设的一套全尾砂2水淬渣膏体泵送充填系统 , 在其初期建设阶段进行了配制实 验 , 实验中选用了几种常规仪器对膏体主要性能参数进行了测试并分析了测试结果 , 根据分析结果以检验 这些仪器在膏体配制实验中的适用性和准确性 。
关键词 : 膏体 ; 性能参数 ; 测试方法 中图分类号 : TD 8231 71 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 - 8550 (2007) 01 - 0031 - 04
0 引言
云南某矿是探 、采 、选 、冶大型联合企业 , 是 我国重要的铅 、锌 、锗基地 。在 50 多年的生产过 程中 , 矿山积存了 60 多万吨的选矿尾砂和 100 多 万吨炼铅水淬渣 , 而且尾砂和水淬渣每年仍大量排 放并积存[1] 。由于大量的工业废物在地表堆存 , 既 占用了土地又对环境造成污染 ; 加上深部矿体有矿 岩破碎 、原岩应力大和存在岩爆的可能 。
泌水率是指让浆体静置 60 分钟后 , 泌出的清 水与浆体含水总量之比即为泌水率 。泌水率用量杯 测定 , 实验中先将搅拌均匀的全尾砂2水淬渣浆体 盛入量杯 , 用天平测其砂浆重量 M , 并换算出其 中水的含量 M (1 - r) , r 为料浆的质量浓度 ; 静 置 60 分钟后 , 用合理的泌水工具将砂浆表面清水 缓缓吸出 , 测出清水质量 W , 泌出清水与浆体含 水总量之比即为泌水率 R = W/ M (1 - r) , 一般同 时用 3 个量杯测试后取平均值 。经实验表明泌水率 明显与浆体浓度 、骨料比 、水灰比等因素密切相 关 。实验取得的数据除个别点离散外 , 但总体趋势 有规律 , 说明测试结果具有较好的参考价值 。
图 3 砂浆稠度仪器
图 4 分层度检测仪器
在利用砂浆稠度仪完成各浓度不同配比实验 后 , 从获得的大量数据分析发现 : 用砂浆稠度仪测 得的数值以浓度 (同种骨料2灰砂比) 为自变量 , 有很好的规律性 ; 在面对极端或临界情况时 , 会存 在明显的测量误差 , 如质量浓度在 84 %、全尾砂2 水淬渣比为 75 ∶25 、灰砂比为 1 ∶4 时 , 砂浆表面 就难以抚平 , 若强行抚平势必影响测量的准确性 , 多次测试结果存在明显的偏差 ; 又如质量浓度在 76 %、全尾砂2水淬渣比为 50 ∶50 、灰砂比为 1 ∶ 12 时 , 由于水淬渣所占的比例大 , 且粒径分布不 均匀 、保水性差 , 实验过程中甚至会出现浆体溅 出 , 实验结果偏差明显偏大 。从一系列实验后所得 数据经分析发现 , 用砂浆稠度仪测量稠度值在 71 5 ～12 cm之间的浆体非常理想 , 3 次测量结果之间 的偏差很小 。 11 3 分层度测试
1 膏体性能参数的测试
图 1 塌落度桶图
图 2 塌落度常见 3 种情况
11 1 塌落度测试 所有实验取样的骨料均来自该矿尾矿库储留的
尾砂 , 其加权平均粒径为111 66μm , 化学成分主
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分层度是指构成膏体充填料的固体颗粒之间产 生了相对运动 , 导致了固体颗粒在垂直断面上分布 不均匀性 。分层度用砂浆稠度仪和砂浆分层度仪联 合进行测定 , 其基本结构如图 4 所示 。分层度的检 测方法 : 1) 用砂浆稠度仪检测搅拌均匀的浆体的 稠度 C1 ; 2) 将搅拌均匀的浆体装满分层度桶中并 静置 30 分钟 , 让砂浆离析分层 ; 3) 将分层度桶上 部的砂浆去除 , 取其下部砂浆 , 测其再次搅拌均匀 后的稠度 C2 。C1 与 C2 之差就是分层度 F 。实验 按照规定的方法配合分层度检测仪器完成了各种不 同配比浆体的测试 , 但实验结果的规律性并没有想 象中的合理 , 由于是两种仪器联合测试 , 给实验的 操作增添了难度 , 对实验也需要更高的要求 。实验 表明 , C1 与 C2 的差值不大 , 实验结果中没有出现 分层度太大 (10 mm) 的情况 ; 同时实验发现 30 分钟的静置标准对质量浓度相对较高的全尾砂2水 淬渣浆体效果不佳 ; C1 和 C2 在用砂浆稠度仪测试 稠度时都有存在误差的可能 , 误差的叠加影响了分 层度测试的准确性 , 如某些结果显示没有出现分 层 , 或测值为负 , 这种情况显然是由于操作误差引 起的 , 证明砂浆稠度仪和分层度仪联合进行测定分 层度的实验操作易产生误差 , 数据结果不精确 , 曲 线图也明显显示出波动和离散 。 11 4 泌水率测试
表面1 cm , 并在 10 秒内完成测定试锥的下沉深度 ; 由于稠度仪在多次测量后有可能移位或吻合不好 , 所以每次实验前必须校正实验台 , 让砂浆面与盛料 容器面平行 、试锥的尖部指在盛料容器内砂浆表面 的中心 ; 试锥的清洗 、制动螺丝的打开 、滑杆的矫 正和读数等都应由有经验的人员完成 , 测定结果应 经过 3 次或更多次后取平均值 。
收稿日期 : 2006 - 09 - 29 作者简介 : 邹 辉 (1980 - ) , 男 (汉族) , 湖北随州人 , 南华大学 城市建设学院 2004 级硕士研究生 。
混凝土学基础上特定的经验总结 , 在某种条件和范 围下的应用 。该矿根据膏体充填的基本特征并结合 实际 , 实验中对浆体 (包括膏体) 进行的测试选取 了 4 个性能指标 : 塌落度 、稠度 、分层度 、泌水 率 , 分别采用塌落度桶 、砂浆稠度仪 、砂浆分层度 仪及量杯对上述浆体四个性能指标进行了测试并收 集了所得实验数据 , 分别检验了各个仪器在实验中 的适用性和准确性 , 为矿山实现全尾砂2水淬渣膏 体泵送充填提供了参考依据 。
塌落度 / cm 81 7 201 1 231 2 251 4 261 1 271 5 271 8 81 8 201 1 241 0 251 4 261 3 271 0 271 7 131 8 211 6 241 5 261 4 261 6 261 9 271 4
稠度 / cm 61 45 81 5 91 9 111 34 121 07 121 45 121 57 71 25 81 83 91 82 111 57 121 2 121 61 121 62 71 73 91 2 101 75 111 85 121 47 121 55 121 73
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矿 业 工 程 第 5 卷 第 1 期
要包括 : CaO 、MgO 、SiO2 、Al2 O3 、S、Pb 、Zn 、 TFe , 其中 CaO 含量约 30 %、MgO 约 10 % ; 炼铅 厂的水淬渣其加权平均粒径为1 6001 05μm , 实验 测得化学成分包括 : Fe2 O3 、SiO2 、CaO 、Al2 O3 、 MgO 、S , 其中 Fe2 O3 、SiO2 分别占 1/ 3 , CaO 在 15 %左右 。两种骨料经过脱水 、晒干再用烘箱检验 以控制含水率在 1 ‰供实验采用 , 胶结材料选用 425 # 普通硅酸盐水泥 。