新一代矿山充填胶凝材料

产低 成本 、 高性 能的充 填水 泥成为趋 势 。
２ ２ 技术 创新 性 ．
高细 磨矿渣 硅酸 盐水泥 是一 种全新 的充 填胶凝
材 料 。它 应用 了矾 石 高 固水 技术 、 碱激 发 矿 渣快 硬 水 泥 技术 Ｌ ２ ］ 等 综合技 术 ， 得 水 泥 中矿 渣 的 用 量 达 到 ６ 以 使 ０
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第 ６ 卷 ４
酸 钙 （ ｒ） 由于水 泥 中 的石 膏为 高 温烧 成 石 膏 ， ＡＦ 。 ｏ 在 硅 酸 三 钙 、 酸二 钙水 化 所 产 生 的 Ｃ （ 硅 ａ ＯＨ） 的
早期强 度低 、 耐冻 性 差 、 干缩 性 大 ， 点 是抗 硫 酸 性 优 侵蚀 能力强 、 耐热 性 好 、 水化 热 低 、 潮 湿环 境 中后 在 期强度 增进 率较大 。石 膏矿渣 水泥 主要 由粒 化 高炉
１ ２ 主要矿 物构 成 ．
使 得 尾砂 利用 率得 到大 幅 度 提 高 ， 填 采 矿 技 术对 充
环境 的贡 献 更 加 突 显 。２ １世 纪 初 所 出现 的 固体 废 弃 物 充填更 使 得无 废开 采得 以顺 利实 现 。充填 新技 术 的发展 与充 填材 料 的大规模 使 用对 充填 胶凝 材料
中图分类号 ： ９６４ ＴＤ ２ ． ２ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １４ ７ （０ ２ ０ ０ ５－４ １７ —１ ２ ２ １ ）１—０ １０
Ａ ｅ ｆ ｌ ｇ ｃ ｍ ｅ ｔｎ ｔ ｒａ ｏ ｎ ｓ ｎ ｗ ｉ ｉ ｅ ｎ ｉ ｇ ｍａ ｅ ｉｌｆ ｒｍｉ ｅ ｌｎ
表 １ 阿利 特 硫 铝 酸 盐 水 泥 性 能 指 标
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的活性 氧化 硅 、 氧化铝 反应 ， 特点是 凝结较 快 。随着
我 国钢铁 工业 的发 展 ， 特别 是 低 品位 铁 矿 石 的加 速 开采 利用 ， 矿渣 的 产量 上 升很 快 。利用 矿 渣 加 工生
积 不收 缩且有 微膨 胀 ， 于矿 山充填 是非 常适宜 的 。 用
该水 泥 生产原 料不 使 用 高 铝矾 土 ， 用 高 铝质 工 业 而
废料， 如粉 煤 灰 、 矸 石 等 。采 用 Ｃ Ｃ ｚ和 Ｃ Ｓ 煤 ａｌ ａＯ
保 人 工安 全等 方 面 的优 势 愈加 突显 。金 属矿 山采 用
生 产原 料广 、 本 低 的优 点 ， 化硬 化 快 ， 成 水 硬化 时体
作 者 简 介 ： 毅 （ ９ ２ ） 男 ， 授级 高 级工 程 师 ， 矿 工 程 专 业 ， 付 １６一 ， 教 采 主
要从事矿 山无废开采技术与矿 山新材料研究工作 。
有 色 金 属 （ 矿山部分）
１ 阿利 特 硫 铝 酸 盐 水 泥
１ １ 水 泥 特 征 ．
硅酸 三钙 凝结 速度 快 、 期强 度高 ， 早 由硅酸 二钙与 氧
化钙 相互 反应 而形 成 ， 通过对 混合 物 的急冷 ， 亚 且 在 稳态 上获 得 。硅 酸二 钙水 化放 热 较 低 、 水化 动 力 学
阿利 特 硫 铝 酸 盐 水 泥 是 一 种 新 型 硅 酸 盐 水 泥［， １ 它具 有 硫铝 酸盐 水泥 早强 、 强 和硅 酸盐 水泥 ］ 高
阿利 特硫 铝酸盐 水泥结 合 了普通硅 酸盐 水泥 和
普通 硫 铝酸盐水 泥 的各 自优 点 ， 色环保 ， 有 以下 绿 具
显 著性 能 ： １ 水 泥烧 成温度低 ， 助于节 能 降耗 ， 产成本 ） 有 生
低。
结 尾砂 等细 物料效 果尤 为显著 。
２ 在体 积相 同 的条 件 下 ， 与反 应 的矿 物 的物 ） 参 质 的量 远高 于普通 水泥 ， 因而 有更高 的凝结 强 度 。
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随 着世 界范 围 内资源 需 求 的快 速 增 长 ， 填 采 充 矿工 艺 在提 高资 源 回采 率 、 防止 大 面积地 质灾 害 、 确
ＦＵ 。Ｗ ＡＮＧ ｉ。 Ｙｉ Ｊｅ
（ ． ｉａＡｎ ｕ ｏ ｐＣｏ ｐ ，Ｂｅ ｉｇ ｉ ０ ２ ，Ｃｈｎ ；２ Ｓ ａ ｄ ｎ ｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ １ Ｃｈｎ ｈ ａ Ｇｒ ｕ ｒ ． ｉｎ ０ ０ ９ ｊ ｉａ ． ｈ ｎ ｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ， ｙ
第 ６卷 第 １ ４ 期
ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊｉ ｎ １ ７－ １２ ２ １ ． １ ０ ４ ｏ ：０ ３ ６ ／． ｓ ．６ １４ ７ ．０ ２０ ． １ ｓ
有 色 金 属（ 矿山部分）
２１ 年 １ ０２ 月
新一 代矿山充填胶凝材料
付 毅 王 劫 ，
（ ．中国安 华集 团总公 ｓ ， １ － 北京 １ ０ ２ ； ．山东理工 大 学 ， － ｊ ００ ９ ２ 山东 淄博 ２ ５ ４ ） ５ ０ ９
尾砂 充填 还 可 以有 效 地 减 少 尾 矿 占地 和 尾 矿 库 投 资 。２ Ｏ世 纪 ９ ０年代 诞生 的全 尾 砂 胶结 充 填 新 工 艺
等作 为 矿化 剂 ， 较 低 的温 度 （ ０ 在 １２ ０℃） 烧 成硫 下 铝 酸盐矿 物 与硅 酸盐矿 物共存 的新 型水泥 。
参 与下 ， 对水 泥混合 材 和 其 它充 填 活 性材 料 的 激 发
效 果要 强于 已有 的其它水 泥 。
１３ 技 术 指 标 ．
矿渣 、 硫酸钙 及少 量波特 兰水 泥或石 灰组 成 ， 德 国 在
称 为“ 硫酸 盐冶金 水泥 ” 在 比利时称 之 为“ ， 冶金 过硫 酸盐水 泥 ” 主要反 应是 水泥 中的氢 氧化 钙与 矿渣 中 ，
１ ４ 性 能特点 ．
颗 粒在研 磨过 程 中 ， 晶格 不 断变 形 而 使其 有 序 程 度 下 降 ， 化活性 提 高 。研 磨 还导 致 水 泥 颗粒 晶格 缺 水 陷增 多 ， 增加 了具有 较大 水化 活性 的官能 团数量 ， 改 善 了水 泥粒 子 的润 湿性 ， 进而促 进其 水化反 应 ， 固 对
过程 较慢 、 产物 抗腐 蚀能 力强 ， 是水 泥后期 强度保 持 稳定 的 主要矿 物 ， 在硫 铝 酸 盐 水 泥 中也 占有 相 当 比 例 。硫铝 酸钙 是硫 铝 酸 盐 的 主要 矿 物 ， 也是 该 水 泥 的 主要矿 物 ， 主要 作用 是加快 水化 速度 ， 其 其水化 后 易产 生大 量 的钙矾 石产 物 （ ｔ或 低硫 型水 化硫 铝 ＡＦ ）
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上， 而水 泥 的强度却 超过普 通水 泥 ２ 以上 ， 倍 是一 种
技 术 、 济性 能都非 常优越 的充 填胶凝 水泥 。 经 １ 水 泥粒 度远 小 于 普通 矿 渣 硅 酸盐 水 泥 ， 泥 ） 水 表 １中结果 可 以看 出 ， 对 于普通硅 酸盐水 泥 ， 相 阿利 特硫 铝酸盐 水泥有 较 高的早期 和终 期强度 。
提 出了更 高 的要求 。
阿利 特硫 铝酸 盐 水泥 的主 要 矿物 有 阿 利特 （ 硅 酸 三钙 Ｃ ｓ 、 利 特 （ 酸 二 钙 ｃ Ｓ 、 铝 酸 钙 。） 贝 硅 ）硫 （Ｃ Ａ。 ） 烧石 膏 （ 酸钙 Ｃ Ｓ 等 。 Ｓ、 硫 ） 硅 酸 三钙 是 硅酸 盐 水 泥 的主要 矿 物 ， 它在 该 水 泥 中 占有 较 高 比例 ， 也是 水泥产 生强 度 的原 因所在 。
３ 高细 磨矿渣 水 泥 的放热 峰 大 ， 到 最 大值 的 ） 达
时 间短 ， 因而水化 速度较 普通 硅酸盐 水 泥快 。
２ 熟料原 材料 中有较 高 含 量 的高 铝 废 渣 ， ） 有利 于 利用 工业废 弃物 。 ３ 混 合材 中粉煤 灰 的强度高 于 同等时期 矿渣 的 ）
用 阿利 特 硫 铝 酸 盐 熟料 与 ２ ～４ 的 粉 煤 ０ Ｏ 灰混合 ， 均匀 混合 粉 磨 至 ８ ． 筛余 量 ４ ～６／， ０ｐ ｍ ６ ９ 配制 阿利特硫 铝 酸盐 水 泥 ， 同等 条 件 下掺 有 矿 渣 与 的普 通硅酸 盐水 泥相 比 ， 技术指 标见 表 １ 。
摘 要 ： 用 工 业 固 体 废 弃 物 发 展 绿 色 高 性 能 充 填 胶 凝 材 料 已成 为 资 源 开 采 领 域 一 个 新 的热 点 。 根 据 材 料 科 利
学 发 展 与 水 泥 工 业 最 新 成 就 ， 合 矿 山 充 填 特 点 要 求 ， 绍 了 三 种 以 粉煤 灰 、 渣 为 主要 原 材 料 配 制 生 产 的新 型 水 结 介 矿 泥 作 为 充 填 胶 凝 材 料 。与 传 统 的普 通 硅 酸 盐 水 泥 相 比 ， 材 料 具 有 高 铝 质 废 渣 用 量 多 、 产 能 耗 低 、 工 工 艺 简 新 生 加 单 、 本 低 廉 、 结 硬 化 速 度 快 、 水 固 砂 强 度 高 、 化 产物 持 久 稳 定 等特 点 。 成 凝 固 水 关 键 词 ： 煤 灰 ； 渣 ； 璃体 ； 细 粉 磨 ； 填 体 强 度 粉 矿 玻 高 充