基于脱硫灰渣的新型充填胶凝材料关键技术
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成 地质 聚合物 进行 了系统 研究 ； 新 西 兰 Ｍａ ｃ Ｋ ｅ ｎ ｚ ｉ ｅ
材料 通 常 占整 个 采 矿 成 本 的 ５ ０ 以上 。 由于 铁 矿 尾砂 充 填料 细 泥 （ 一２ ０扯 ｍ） 含量高， 全 尾 砂 胶 结 充 填 强度 低 ， 只有提 高 灰 砂 比才 能达 到 安 全 采矿 的 目 的， 从而 又增 加充 填采 矿 成 本 。分 级 尾砂 充填 存 在
充 填料 缺 口大 ， 同时分 离 出的细 泥难 以处理 ， 是矿 山 泥石流 地质 灾 害 的最 大 危 险 源 。可 见 ， 研 究适 用 于
对 地质 聚合 物 的结 构 进 行 实 验 研 究 。 目前 有 近 ３ ０
个 国家 和地 区成 立 了专 门研 究机 构 。
１ ９ ５ ０年 代 ， 中 国建 材 研 究 院 、 中 国建 设 科 学 研
新 型胶 凝 材料 是 相 对 于水 泥 胶凝 材 料 而 言 ， 其
本质 是采 用碱 、 盐 类 或 复合 激 发 剂 ， 对矿渣、 粉 煤灰
一
首次 用 于首 都 机 场 扩 建 工 程 和地 铁 复 八 线 建 设 工
程 。与此 同时 ， 上海 也 试 生 产 矿 渣粉 用 于 上 海 建设 工程 。１ ９ ９ ８年 ， 杨 楠 如 教 授 提 出 了利 用 资 源 ， 开 发 新 型胶 凝材料 的 主张 ， 并 阐述 了新 型胶 凝 材 料 的原 料、 品种 、 生产 工 艺 与材 料 性 能及 应 用 范 围 ； 朱 桂 林 教 授介 绍 了国 内外利 用 钢 渣 现 状 ， 并 指 出 应 注意 的 问题 。我 国于 ２ ０ ０ ０年 发 布 了用 于水 泥 和 混凝 土 中
Ｉ ＳＳＮ １ ６７ １— —２９ ０ ０
采 矿 技 术 第 １ ３卷 第 ３期
Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏ ｇｙ，Ｖ ｏ １ ． １ ３， Ｎ ｏ． ３
２ ０ １ ３年 ５月
Ｍａ ｙ ２ ０１ ３
ＣＮ ４ ３ —１ ３ ４ ７ ／ ＴＤ
基 于 脱 硫 灰 渣 的 新 型 充 填 胶 凝 材 料 关 键 技 术
院开始 了粒化 高炉 矿渣粉 的应 用研 究 ， 并于 １ ９ ９ ６年
降低 充 填 采 矿 成 本 和 提 高 三 下 采 矿 经 济 效 益 的
根本 。
１ 全 尾 砂 充 填 胶 凝 材 料研 究现 状 与分 析
１ ． １ 新 型 胶 凝 材 料 研 究 与 现 状 分 析
该 类胶 凝材 料开 展 了 大量 研 究 ， 并 取 得 了阶 段性 成
粒 化高 炉矿 渣粉 的 国家标 准 （ Ｇ Ｂ ／ Ｔ１ ８ ０ ４ ６ ） ， 使 矿 渣 应 用范 围扩 大 。 目前 我 国 已建 成 ４ ０多个 矿渣 粉 生 产厂 ， 年产量 约为 ２ ０ ０ ０万 ｔ 以上 。 综 上所 述 ， 矿 渣微 粉复 合激发 的新 胶凝 材料 ， 在
究 院等 单位共 同开 展 了石 膏 矿 渣 水泥 、 石灰 矿 渣 水 泥、 湿 碾渣混 凝 土 、 湿磨 矿 渣 混 凝 土 的研 究 ， 并 在 包
超 细全 尾砂 料 的低 成本 和高 强 度 充 填胶 凝 材 料 ， 是
钢、 武 钢等建 设 工程 中应 用 。但 在 １ ９ ６ ０年 代初 期 的 应用 中发现 ， 这类 胶凝 材料存 在在 大气 中稳 定性 差 、 碳化起 砂 和锈蚀 钢筋 等 问题 ， 导致 梁柱结 构破 坏 ， 被 迫进 行 爆破 拆 除 ， 研 究工 作 一 度停 止 ， 直到 １ ９ ９ ０年 代， 在 借鉴 国外 研究 的基 础上 ， 中冶 集 团建 筑研 究 总
水化机 理 和力学 特 性 与水 泥 材 料 不 同 ， 也 与 一 般 的
类 潜在 活性 的火 山灰 质 物质 激 发 ， 使 其 具 有 水 硬
性 的一种 胶凝 材料 。这 种胶 凝材 料在 国外称 为无 机
高 聚合胶 凝材 料或 地质 聚合 物 。地质 聚合胶 凝材 料
由法 国 Ｊ ｏ ｓ ｅ ｐ ｈ于 １ ９ ７ ０年代 首 先 发 现 并命 名 ， 原 意
杨 志 强 ， 高 谦ｚ ， 董 璐 ， 王有 团
（ １ ． 金川 集 团股份 有 限公 司 ， 甘 肃 金 昌市 ７ ３ ７ １ ０ ０ ； ２． 金 属矿 山高效 开采 与安 全 １ ０ ０ ０ ８ ３ ） 教 育部 重点 实验 室 ， 北京
摘 要 ： 在 对全 尾砂 充填胶 凝材 料研 究现 状及 脱硫灰 渣利 用研 究现 状进行 分析 的基 础上 ， 提 出了利 用脱硫 灰 渣进行 新 型充填胶 凝材 料 的 可行 性 ， 详 细 阐述 了拟 开展 的研 究 内容及 关键 问题 。并针 对唐 钢二 炼铁 烧结 脱硫灰 渣 的利 用及 司 家营铁 矿 嗣后 充填 法采矿 实际需
求， 具 体 提 出 了研 究技 术 路 线及 关键 技 术 。Biblioteka Baidu
关键 词 ： 胶 凝材 料 ； 全尾砂 充 填 ； 脱硫 灰 渣 ； 研 究现状 ； 优 化配 比 ； 影 响 因素 ； 关键 技 术
以水 泥作 为充 填 胶 凝 材 料 的充 填 法 采 矿 ， 胶凝
究； 西班牙 Ｐ ａ ｌ ｏ ｍｏ博 士 对 以粉 煤 灰 为 主 的原 料 合
是 指 由地 球 化学作 用 或地质 合成 作用 而形成 的铝硅 酸 盐矿 物 聚合物 。这一 概念 发展 到现 在包括 所 有采 用 天然 矿物 或 固体 废 弃物制 备 的 以硅 氧 四面体 与铝 氧 四面 体 聚合而成 的具 有非 晶态 和准 晶态 特征 的三 维 网络凝 胶 体 。这 类胶 凝材 料具 有早 强 、 快硬 ， 体积 稳定 ， 耐腐蚀 ， 界 面结 合力 强 ， 抗渗、 耐 高温 和耐 久等 性 能 。１ ９ ８ ０ 年代 ， 前苏 联 、 前西德、 美 国等 国家 均对
材料 通 常 占整 个 采 矿 成 本 的 ５ ０ 以上 。 由于 铁 矿 尾砂 充 填料 细 泥 （ 一２ ０扯 ｍ） 含量高， 全 尾 砂 胶 结 充 填 强度 低 ， 只有提 高 灰 砂 比才 能达 到 安 全 采矿 的 目 的， 从而 又增 加充 填采 矿 成 本 。分 级 尾砂 充填 存 在
充 填料 缺 口大 ， 同时分 离 出的细 泥难 以处理 ， 是矿 山 泥石流 地质 灾 害 的最 大 危 险 源 。可 见 ， 研 究适 用 于
对 地质 聚合 物 的结 构 进 行 实 验 研 究 。 目前 有 近 ３ ０
个 国家 和地 区成 立 了专 门研 究机 构 。
１ ９ ５ ０年 代 ， 中 国建 材 研 究 院 、 中 国建 设 科 学 研
新 型胶 凝 材料 是 相 对 于水 泥 胶凝 材 料 而 言 ， 其
本质 是采 用碱 、 盐 类 或 复合 激 发 剂 ， 对矿渣、 粉 煤灰
一
首次 用 于首 都 机 场 扩 建 工 程 和地 铁 复 八 线 建 设 工
程 。与此 同时 ， 上海 也 试 生 产 矿 渣粉 用 于 上 海 建设 工程 。１ ９ ９ ８年 ， 杨 楠 如 教 授 提 出 了利 用 资 源 ， 开 发 新 型胶 凝材料 的 主张 ， 并 阐述 了新 型胶 凝 材 料 的原 料、 品种 、 生产 工 艺 与材 料 性 能及 应 用 范 围 ； 朱 桂 林 教 授介 绍 了国 内外利 用 钢 渣 现 状 ， 并 指 出 应 注意 的 问题 。我 国于 ２ ０ ０ ０年 发 布 了用 于水 泥 和 混凝 土 中
Ｉ ＳＳＮ １ ６７ １— —２９ ０ ０
采 矿 技 术 第 １ ３卷 第 ３期
Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏ ｇｙ，Ｖ ｏ １ ． １ ３， Ｎ ｏ． ３
２ ０ １ ３年 ５月
Ｍａ ｙ ２ ０１ ３
ＣＮ ４ ３ —１ ３ ４ ７ ／ ＴＤ
基 于 脱 硫 灰 渣 的 新 型 充 填 胶 凝 材 料 关 键 技 术
院开始 了粒化 高炉 矿渣粉 的应 用研 究 ， 并于 １ ９ ９ ６年
降低 充 填 采 矿 成 本 和 提 高 三 下 采 矿 经 济 效 益 的
根本 。
１ 全 尾 砂 充 填 胶 凝 材 料研 究现 状 与分 析
１ ． １ 新 型 胶 凝 材 料 研 究 与 现 状 分 析
该 类胶 凝材 料开 展 了 大量 研 究 ， 并 取 得 了阶 段性 成
粒 化高 炉矿 渣粉 的 国家标 准 （ Ｇ Ｂ ／ Ｔ１ ８ ０ ４ ６ ） ， 使 矿 渣 应 用范 围扩 大 。 目前 我 国 已建 成 ４ ０多个 矿渣 粉 生 产厂 ， 年产量 约为 ２ ０ ０ ０万 ｔ 以上 。 综 上所 述 ， 矿 渣微 粉复 合激发 的新 胶凝 材料 ， 在
究 院等 单位共 同开 展 了石 膏 矿 渣 水泥 、 石灰 矿 渣 水 泥、 湿 碾渣混 凝 土 、 湿磨 矿 渣 混 凝 土 的研 究 ， 并 在 包
超 细全 尾砂 料 的低 成本 和高 强 度 充 填胶 凝 材 料 ， 是
钢、 武 钢等建 设 工程 中应 用 。但 在 １ ９ ６ ０年 代初 期 的 应用 中发现 ， 这类 胶凝 材料存 在在 大气 中稳 定性 差 、 碳化起 砂 和锈蚀 钢筋 等 问题 ， 导致 梁柱结 构破 坏 ， 被 迫进 行 爆破 拆 除 ， 研 究工 作 一 度停 止 ， 直到 １ ９ ９ ０年 代， 在 借鉴 国外 研究 的基 础上 ， 中冶 集 团建 筑研 究 总
水化机 理 和力学 特 性 与水 泥 材 料 不 同 ， 也 与 一 般 的
类 潜在 活性 的火 山灰 质 物质 激 发 ， 使 其 具 有 水 硬
性 的一种 胶凝 材料 。这 种胶 凝材 料在 国外称 为无 机
高 聚合胶 凝材 料或 地质 聚合 物 。地质 聚合胶 凝材 料
由法 国 Ｊ ｏ ｓ ｅ ｐ ｈ于 １ ９ ７ ０年代 首 先 发 现 并命 名 ， 原 意
杨 志 强 ， 高 谦ｚ ， 董 璐 ， 王有 团
（ １ ． 金川 集 团股份 有 限公 司 ， 甘 肃 金 昌市 ７ ３ ７ １ ０ ０ ； ２． 金 属矿 山高效 开采 与安 全 １ ０ ０ ０ ８ ３ ） 教 育部 重点 实验 室 ， 北京
摘 要 ： 在 对全 尾砂 充填胶 凝材 料研 究现 状及 脱硫灰 渣利 用研 究现 状进行 分析 的基 础上 ， 提 出了利 用脱硫 灰 渣进行 新 型充填胶 凝材 料 的 可行 性 ， 详 细 阐述 了拟 开展 的研 究 内容及 关键 问题 。并针 对唐 钢二 炼铁 烧结 脱硫灰 渣 的利 用及 司 家营铁 矿 嗣后 充填 法采矿 实际需
求， 具 体 提 出 了研 究技 术 路 线及 关键 技 术 。Biblioteka Baidu
关键 词 ： 胶 凝材 料 ； 全尾砂 充 填 ； 脱硫 灰 渣 ； 研 究现状 ； 优 化配 比 ； 影 响 因素 ； 关键 技 术
以水 泥作 为充 填 胶 凝 材 料 的充 填 法 采 矿 ， 胶凝
究； 西班牙 Ｐ ａ ｌ ｏ ｍｏ博 士 对 以粉 煤 灰 为 主 的原 料 合
是 指 由地 球 化学作 用 或地质 合成 作用 而形成 的铝硅 酸 盐矿 物 聚合物 。这一 概念 发展 到现 在包括 所 有采 用 天然 矿物 或 固体 废 弃物制 备 的 以硅 氧 四面体 与铝 氧 四面 体 聚合而成 的具 有非 晶态 和准 晶态 特征 的三 维 网络凝 胶 体 。这 类胶 凝材 料具 有早 强 、 快硬 ， 体积 稳定 ， 耐腐蚀 ， 界 面结 合力 强 ， 抗渗、 耐 高温 和耐 久等 性 能 。１ ９ ８ ０ 年代 ， 前苏 联 、 前西德、 美 国等 国家 均对