粉煤灰充填膠凝材料及其應(yīng)用

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1、粉煤灰充填膠凝材料及其應(yīng)用陳賢樹1楊春保21中國新型建材設(shè)計研究院，杭州31003；2合肥水泥研究設(shè)計院，合肥230051摘要：如何降低充填成本、提高充填質(zhì)量是使用膠結(jié)充填采礦法的礦山亟待解決的問題之一。利用粉煤灰具有的火山灰活性，制備的礦山充填膠凝材料，部分或全部替代水泥，可以降低充填成本，提高充填體強(qiáng)度。同時通過具體的生產(chǎn)實踐，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。關(guān)鍵詞：粉煤灰；活性；充填膠凝材料；尾砂FlyAshBackfillingCementitiousMaterialsandApplicationChenXianshu

2、1YangChunbao21.ChinaNewBuildingMaterialsDesign&ResearchInstitute，Hangzhou310032.HefeiCementResearch&DesignInstitute，Hefei230051Abstract：Howtoreducethecostandimprovethequalityofbackfillingistheproblemofmineusedcementedbackfillingtobesolved.Usedofflyashhaspozzolanicac

3、tivity,produceminingbackfillingcementitiousmaterialstoreplaceallorpartofcementcanreducecosts,improvefillingbodystrength.Meanwhilethroughspecificproductionpractices,andachievedgoodeconomicandsocialbenefits.Keywords：Flyash；Activity；Backfillingcementitiousmaterials；Tai

4、lings由于粉煤灰固有的火山灰活性和自硬性，在常溫常壓下能與石灰等堿性物質(zhì)生成具有膠凝特性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，從而產(chǎn)生強(qiáng)度。在尾礦膠結(jié)充填過程中，加入一定量的粉煤灰或者以粉煤灰為主的充填膠凝材料，既可以增加充填體的齡期強(qiáng)度，又可以提高充填體的抗?jié)B性和耐久性。此外，由于粉煤灰在充填體中具有超出火山灰活性的特殊物理功能，例如粉煤灰的減水功能、增加漿體的體積功能、填充漿體粗骨料空隙功能、調(diào)節(jié)膠凝量和膠凝過程的功能，以及與水泥整體的協(xié)和功能等，起到了使充填體性能改善和質(zhì)量提高的作用。1粉煤灰作充填膠凝材料目前，國內(nèi)外礦山膠結(jié)充

5、填中大都用水泥作為唯一或主要膠固劑[1]，以尾礦(全尾砂或分級尾砂)或其它廢石(煤矸石、碎石等)作骨料和水拌合成可管道輸送的混合料（料漿濃度65%~80%)。理論和實踐證明：影響這種混合料(膠結(jié)充填體)強(qiáng)度的因素主要是膠固劑用量、充填濃度和尾礦或廢石的細(xì)度（粒度）。因此，減少水泥用量、提高膠固劑固結(jié)能力、盡可能提高充填濃度、合理配置尾礦或者廢石的細(xì)度或粒度是降低礦山充填成本的重要途徑，其中水泥或者膠固劑的用量是影響成本的主要因素之一。如何降低充填成本，盡可能降低水泥或膠固劑的用量是能否大面積推廣膠結(jié)充填采礦法的關(guān)鍵。據(jù)統(tǒng)計，我

6、國目前采用膠結(jié)充填法開采的地下礦山，其充填成本占采礦總成本的40%左右，其中水泥或者膠固劑幾乎占充填成本的一半。目前過高的水泥價格及用量對大面積推廣膠結(jié)充填采礦法十分不利，同時由于水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的水化熱，使用水泥膠結(jié)充填后，在大體積充填體內(nèi)部熱量無法釋放，熱量聚集到一定程度后，充填體內(nèi)部開始膨脹，并使充填體產(chǎn)生裂紋，從而影響充填體的強(qiáng)度和充填效果。因此尋找價格低廉，性能優(yōu)異的水泥代用品，以減少膠固劑用量和提高充填質(zhì)量是推廣充填采礦法的主要途徑。采用粉煤灰為主要原料生產(chǎn)的礦山充填膠凝材料，部分替代水泥或全部代替水泥，以

7、降低充填成本，提高充填體質(zhì)量，曾是國家“九五”科技攻關(guān)項目，并取得了一定的成果，在5國內(nèi)部分礦山開始使用。以電廠粉煤灰作為水泥替代品代替部分水泥或全部水泥用于尾礦膠結(jié)充填，通過分析其物理與化學(xué)特征及水化反應(yīng)機(jī)理，以及與水泥膠結(jié)充填的大量對比試驗和在金屬礦山尾礦充填的實際使用，證明粉煤灰是一種良好的充填膠固劑原料，用于礦山膠結(jié)充填時明顯降低膠固劑的用量，同時改善了充填體的質(zhì)量。1.1.主要充填材料物理、化學(xué)性能粉煤灰和尾砂是礦山充填體的兩大主要原料，其物化性質(zhì)和粒度對充填體的性能有主要影響。為了準(zhǔn)確掌握充填體的實際性能參數(shù)，需要

8、充分了解粉煤灰和尾砂的具體物理化學(xué)性能。下面是對安徽某金屬礦山的尾砂和充填使用的粉煤灰的物化分析。試驗所用尾砂為安徽霍邱某礦業(yè)公司3#選礦廠的全尾砂，密度為3.10g/cm3，標(biāo)準(zhǔn)稠度30%。粉煤灰為附近阜陽發(fā)電廠的干排灰。其主要物理性能及化學(xué)成分分別如表1-1，表1-2，表