1.常用充填胶结材料利用现状

目前,国内外大多数充填矿山利用普通硅酸盐水泥作为常用胶结材料进行充填,造成充填法采矿存在诸多问题：水泥材料成本高,造成采矿效益差；水泥生产过程中,污染环境,能源消耗大；对于含泥量高的尾砂,水泥胶结充填体强度往往偏低,增大了胶凝材料的使用量,降低了充填采矿经济效益。由此使得充填采矿法在铁矿山推广应用面临巨大障碍。为了降低充填胶结材料成本,国内外采矿界开展大量的研究。首先人们开展粉煤灰和矿渣微粉作为水泥掺合料研究,由此替代部分水泥用量,以达到降低充填胶结材料成本的目的。研究表明,粉煤灰具有良好的火山灰活性,掺入水泥不仅可以降低水泥用量,而且还能够提高充填料浆的流动性。但由于粉煤灰活性需要激发才能发生水硬化反应,由此降低了充填体早期强度,使得粉煤灰作为水泥掺和物的掺量不大于10%[3-7]。水淬渣是一种火山灰质材料,经粉磨达到一定细度后,可用作水泥掺合料,降低水泥胶凝材料的成本。但类似于粉煤灰,矿渣微粉掺入水泥同样降低胶结充填体早期强度。因此渣粉在水泥中的掺量也受到控制,通常不得超过40%。其他固体废弃物,如脱硫石膏、脱硫灰渣、电石渣和磷石膏,可用作生产水泥的少量掺合料,也可用作碱性激发剂对新型充填胶凝材料进行激发活化。但这些固体废弃物的产生因工艺差异性造成粒径组成、化学成分以及干湿排放而不同,给固体废弃物的利用带来诸多困难云南胶结料联系电话。

2  低成本新型充填胶结材料进展

新型充填胶结材料是采用盐类、碱或碱与盐类材料合成激发剂,对存在潜在活性的火山灰质材料矿渣进行激发,生成具有水硬性的胶结材料。由于这种新型充填胶结材料的开发利用,不仅可以降低充填胶结材料成本,而且还可以利用工业固废,减少固体废弃物排放,从而达到保护环境的目的。随着我国对环保的日趋重视以及对固体废弃物的严格管理,利用工业固废开发低成本充填胶结材料研究,已经成为充填采矿技术的研究热点。

目前,国内外学者已经开展了大量的理论与试验研究。利用冶金渣固废开发胶结材料,国外称为无机高聚合胶结材料或地质聚合物。前苏联、前西德、美国等国家均对该类地质聚合物开展大量研究,并获得阶段性成果。同时,我国也开展了大量研究,研发并成功应用石灰矿渣水泥、石膏矿渣水泥、湿磨矿渣混凝土和湿碾矿渣混凝土。随着充填采矿技术的发展,全尾砂作为充填料逐渐应用于矿山充填。但由于采矿工艺、充填强度低等不利因素,限制了全尾砂水力充填,大多数矿山采用分级尾砂充填,导致矿山生产环境污染严重、充填体强度低、细颗粒尾砂处理困难等问题。将全尾砂直接用作充填骨料,可以充分利用尾矿资源,减少地表堆放对环境污染,缓解尾矿库压力,为建设绿色矿山提供了一条途径[8-11]云南化工原料。

为解决水泥不适应含泥量高的全尾砂充填料问题,国内专家开发了以钢铁工业水淬渣为主要原料的“胶固粉”,并在三鑫公司的黄金矿山进行工业试验。研究结果表明,在相同灰砂比和浓度条件下,使用新型胶结材料的充填体强度为水泥充填体强度的2倍以上,且这种全尾砂充填料浆的悬浮性、流动性、可泵性均优于以水泥为胶凝剂的尾砂料浆。经过多年的工业生产和充填实践,对胶固粉胶结材料进行优化与完善,目前已在我国黄金矿山以及部分铁矿山推广应用,取得了良好的经济、环保以及社会效益[12-19]。

3.全固废充填胶结材料开发的必要性

目前,新型充填胶结材料大多以水淬高炉矿渣为主,开发复合激发剂对矿渣微粉进行化学激发,由此开发出替代水泥的新型充填胶结材料。同时,随着环保问题的日趋严重,国家对环境影响显著的水泥和钢铁企业进行限产和排放限制,不仅增大水泥生产成本,而且水淬渣资源利用成本增高、供不应求。钢渣、脱硫灰渣等低品质固废资源利用率低,导致大量低品质固废堆放,不仅污染环境,而且还造成资源浪费。因此,开展利用低品质固废资源开发全固废充填胶结材料研究十分必要。为此,针对中关铁矿充填法采矿面临的技术和经济问题,河钢矿业和北京科技大学共同开展“河北省科技厅2019年度重大科技成果转化”项目研究,针对中关铁矿可以利用的低品质固体废弃物资源,利用钢渣、矿渣和脱硫灰渣开发全固废充填胶结材料昆明胶结料销售厂家。