基于促凝和缓凝技术的含硫充填体力学损伤调控

基于促凝和缓凝技术的含硫充填体力学损伤调控

论文摘要

中国目前有硫铁矿山900余处,年产硫铁矿石1 320万t,硫资源在开发过程中会产生大量含硫尾砂,含硫尾砂在地表堆存时对区域生态形成严重威胁。含硫尾砂井下充填是解决地表堆存污染问题和安全问题的有效途径,但含硫尾砂制备出的充填体往往会出现开裂、破碎、强度失效等问题,含硫尾砂对充填体强度发展作用机理不清。针对高硫尾砂充填体力学性能的特殊性,通过凝结时间观测、强度测定和X射线衍射分析,对含硫充填体力学演化过程进行了定量研究。在分析高硫尾砂充填料浆的凝结特征和强度演化规律的基础上,结合硫化物致劣机理分析,提出通过改善促凝和缓凝条件优化高含硫尾砂充填体力学性能。研究结果表明,尾砂硫化物会导致充填料浆的凝结时间显著增长、强度大幅降低,并出现28 d强度劣化损伤。尾砂硫化物发生氧化反应生成酸和硫酸根离子,造成水化产物溶解,引起硫酸盐侵蚀,造成强度下降。XRD图谱显示,一定量的次生石膏和钙矾石晶体能有效填充充填体内的孔隙,有利于强度发展;大量的次生石膏和钙矾石晶体生成,对孔隙壁产生挤压作用,造成膨胀致裂。对于高含硫尾砂充填材料,通过促凝技术使凝结时间缩短15%,充填体早期强度提高2倍,但却无法抑制后期强度劣化;而缓凝技术可抑制C3S的水化,延缓水化产物C—S—H凝胶和氢氧化钙的生成,早期强度降低,充填体28 d强度提高35%。

论文目录

  • 1 实 验
  •   1.1 实验材料
  •   1.2 实验方法
  •     1.2.1 料浆凝结时间测试
  •     1.2.2 单轴抗压强度测试
  •     1.2.3 X射线衍射分析(XRD)
  •   1.3 实验方案
  • 2 结果与讨论
  •   2.1 力学演化特征
  •   2.2 早期促凝特征
  •   2.3 长期缓凝特征
  • 3 机理分析
  •   3.1 充填料浆水化反应过程
  •   3.2 硫化物致劣机理
  •   3.3 促凝和缓凝作用对含硫充填体的影响机理
  • 4 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 程纬华,程海勇,乔登攀,李红

    关键词: 充填,高硫尾砂,凝结时间,单轴抗压强度,硫酸盐侵蚀

    来源: 煤炭学报 2019年S2期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 矿业工程

    单位: 昆明理工大学国土资源工程学院,金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室

    基金: 中国博士后科学基金资助项目(2019M663576),云南省高校科技创新团队支持计划资助项目,昆明理工大学引进人才科研启动基金资助项目(KKSY201821024)

    分类号: TD853.34

    DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2019.0685

    页码: 553-559

    总页数: 7

    文件大小: 1113K

    下载量: 122

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